Il futuro dei vaccini potrebbe assomigliare più a mangiare un'insalata che a farsi un'iniezione al braccio. Gli scienziati della UC Riverside stanno studiando se possono trasformare piante commestibili come la lattuga in fabbriche di vaccini mRNA.
La tecnologia a RNA messaggero o mRNA usata nei vaccini COVID-19 funziona "insegnando" alle nostre cellule a riconoscerci e proteggerci dalle malattie infettive. Una delle sfide di questa nuova tecnologia è rappresentata dalla catena del freddo, necessario a trasporto e stoccaggio dei vaccini. Se questo nuovo progetto funzionerà si svilupperà una classe rivoluzionaria di vaccini mRNA "da mangiare” e a base vegetale, capaci di restare stabili ed efficaci anche a temperatura ambiente.
Gli obiettivi del progetto, resi possibili da una sovvenzione di $ 500.000 dalla National Science Foundation, sono tre: primo, dimostrare che il DNA contenente i vaccini mRNA può essere consegnato con successo nella parte delle cellule vegetali dove si replicherà. Secondo, dimostrare che le piante possono produrre abbastanza mRNA per pareggiare un’iniezione tradizionale e terzo, determinando il giusto dosaggio.
"Una singola pianta potrebbe produrre abbastanza mRNA per vaccinare una persona", afferma Juan Pablo Giraldo, professore associato presso il Dipartimento di botanica e scienze delle piante dell'UCR, che sta conducendo la ricerca, insieme agli scienziati della UC San Diego e della Carnegie Mellon University. .
Stiamo testando questo approccio con spinaci e lattuga e abbiamo obiettivi a lungo termine: far sì che le persone possano coltivare questi "vaccini vegetali" nei propri giardini. Gli agricoltori potrebbero coltivarne interi campi.
Juan Pablo Giraldo, UC Riverside
La chiave? I cloroplasti
La chiave per fare questo lavoro sono i cloroplasti, piccoli organi nelle cellule vegetali che convertono la luce solare in energia che la pianta può utilizzare. "Sono piccole fabbriche a energia solare che producono zucchero e altre molecole che consentono alla pianta di crescere", ha detto Giraldo. "Sono anche una fonte non sfruttata per creare molecole desiderabili".
In passato, Giraldo ha già dimostrato che i cloroplasti possono esprimere geni che non fanno naturalmente parte della pianta. Lui e i suoi colleghi hanno fatto questo inviando materiale genetico estraneo nelle cellule vegetali all'interno di un involucro protettivo. Determinare le proprietà ottimali di questi involucri per la consegna nelle cellule vegetali è una specialità del suo laboratorio.
Per questo progetto sui "vaccini vegetali" Giraldo ha collaborato con Nicole Steinmetz, una professoressa di nanoingegneria della UC San Diego, per utilizzare le nanotecnologie progettate dal suo team che forniranno materiale genetico ai cloroplasti.
"La nostra idea è di riutilizzare le nanoparticelle naturali, vale a dire i virus delle piante, per la consegna di geni alle piante", ha detto Steinmetz. "Serve un po' di nanoingegneria per far sì che le particelle vadano ai cloroplasti e non siano infettive per le piante".
Tante applicazioni possibili, non solo vaccini
Per Giraldo la possibilità di sviluppare questa idea con l'mRNA è il culmine di un sogno. “Uno dei motivi per cui ho iniziato a lavorare nella nanotecnologia è stato per poterla applicare alle piante e creare nuove soluzioni tecnologiche. Non solo per il cibo, ma anche per prodotti di alto valore, come quelli farmaceutici", dice il ricercatore.
Giraldo sta anche conducendo un progetto correlato che utilizza nanomateriali per fornire azoto, un fertilizzante, direttamente ai cloroplasti, dove le piante ne hanno più bisogno.
L'azoto è limitato nell'ambiente, ma le piante ne hanno bisogno per crescere. La maggior parte degli agricoltori applica azoto al suolo. Di conseguenza, circa la metà finisce nelle acque sotterranee, contaminando i corsi d'acqua, causando la fioritura di alghe e interagendo con altri organismi. Produce anche protossido di azoto, un altro inquinante. È qui che questo nuovo processo di alimentazione dell'azoto diventa interessante. Questo approccio alternativo consentirebbe di immettere azoto nei cloroplasti tramite foglie e rilascio controllato, che è un modo più efficiente per fornirlo. Questa soluzione potrebbe aiutare a ridurre i costi dell'agricoltura e allo stesso tempo a migliorare l'ambiente.
"Sono molto entusiasta di tutta questa ricerca, dai vaccini alle altre applicazioni", ha detto Giraldo. "Penso che potrebbe avere un enorme impatto sulla vita delle persone".
