Отглеждане и консумиране на собствени ваксини под формата на растения – възможно ли е

Бъдещето на ваксините може да прилича повече на салата, отколкото на инжекция в ръката. Такава е и целта на учени от Калифорнийския университет в Ривърсайд, които проучват дали могат да превърнат ядливи растения като маруля във фабрики за иРНК ваксини.

Технологията на информационната РНК, използвана при създаването на ваксините срещу COVID-19, работи, като учи човешките клетки да разпознават различни вируси, като по този начин предпазват от инфекциозни заболявания.

Едно от предизвикателствата на тази нова технология е, че тя трябва да се съхранява на студено, за да се поддържа стабилност по време на транспортиране и съхранение. Ако този нов проект се окаже успешен, ваксините на растителна основа, които могат да се консумират, биха могли да преодолеят тази пречка с възможността да се съхраняват при стайна температура.

Ваксини под формата на растения

Целите на проекта, чието осъществяване е възможно благодарение на безвъзмездната помощ от 500 000 долара от Националната научна фондация, са три: доказване, че ДНК, съдържаща се в иРНК ваксините, може да бъде доставена в растителните клетки, демонстриране, че растенията могат да произвеждат достатъчно иРНК и определяне на правилната дозировка.

„В идеалния случай едно растение би произвело достатъчно иРНК, за да ваксинира един човек.“, казва Хуан Пабло Хиралдо, доцент в Катедрата по ботаника и растителни науки на Калифорнийския университет в Ривърсайд, който е ръководител на изследването, извършено в сътрудничество с учени от Калифорнийския университет в Сан Диего и Университета „Карнеги Мелън“.

„Тестваме този подход при спанак и маруля, като дългосрочната ни цел е хората да ги отглеждат в собствените си градини.“, казва Хиралдо. „Земеделските производители биха могли в крайна сметка да отглеждат цели полета от тези растения.“

Хлоропласти и нанотехнология – ключ към осъществяването на проекта

Ключът към осъществяването на целите на учените са хлоропластите – малки клетъчни органели, които превръщат слънчевата светлина в енергия, която растението може да използва. „Те са малки слънчеви фабрики, които произвеждат захар и други молекули, които позволяват на растението да расте.“, коментира ръководителят на изследването. „Те също са неизползван досега източник за създаване на желани молекули.“

В миналото Хуан Пабло Хиралдо показа, че е възможно хлоропластите да експресират гени, които не са естествена част от растението. Той и колегите му доказват това чрез чужд генетичен материал, внедрен в растителни клетки в защитна обвивка. Определянето на оптималните свойства на тези обвивки за доставяне в растителни клетки е специалност на лабораторията на Хиралдо.

По време на проекта Хиралдо си партнира с Никол Щайнмец, професор по наноинженерство в Калифорнийския университет в Сан Диего, с цел използване на нанотехнологиите за доставяне на генетичен материал, разработени от нейния екип.

„Нашата идея е да използваме естествено срещащи се наночастици, а именно растителни вируси, за доставка на гени в растенията.“, коментира Щайнмец. „Определени технологии се използват, за да накарат наночастиците да отидат до хлоропластите и също така да ги направят незаразни за растенията.“

За Хиралдо шансът да развие тази идея е кулминацията на една мечта. „Една от причините да започна да работя в тази насока беше, за да мога да приложа наночастиците към растенията и да създам нови технологични решения. Не само за храна, но и за продукти с висока стойност за здравето.“, споделя ръководителят на изследването.

Доставка на азот в хлоропластите

Хуан Пабло Хиралдо ръководи също свързан проект, при който се използват наноматериали за доставяне на азот директно до хлоропластите, където растенията имат най-голяма нужда от него.

Азотът е ограничен в околната среда, но растенията се нуждаят от него, за да растат. Повечето фермери добавят азот под формата на тор в почвата. В резултат на това приблизително половината от него попада в подпочвените води, замърсявайки водните пътища.

Алтернативният подход ще достави азота в хлоропластите през листата и ще контролира освобождаването му – много по-ефективен начин на приложение, който би могъл да подобри реколтата и да опази околната среда.

За разработването на технологията за доставка на азот Националната научна фондация предостави на екипа на Хиралдо 1,6 милиона долара.

„Много съм развълнуван от цялото това изследване“, казва Хиралдо. „Мисля, че може да има огромно влияние върху живота на хората.“