O futuro das vacinas pode parecer mais com comer uma salada do que com uma injeção no braço. Cientistas da UC Riverside Eles estão estudando se eles podem transformar plantas comestíveis como alface em fábricas de vacinas de mRNA.
A tecnologia de RNA mensageiro ou mRNA usado nas vacinas COVID-19 funciona “ensinando” nossas células a nos reconhecer e a nos proteger de doenças infecciosas. Um dos desafios desta nova tecnologia é representado pela cadeia de frio, necessária ao transporte e armazenamento das vacinas. Se este novo projeto funcionar, será desenvolvida uma classe revolucionária de vacinas de mRNA “comer” à base de plantas, capazes de permanecer estáveis e eficazes mesmo à temperatura ambiente.
Os objetivos do projeto, possibilitado por uma doação de US $ 500.000 da National Science Foundation, são três: primeiro, demonstrar que o DNA contendo vacinas de mRNA pode ser entregue com sucesso à parte das células vegetais onde se replicará. Segundo, demonstrar que as plantas podem produzir mRNA suficiente para equalizar uma injeção tradicional e terceiro, determinando a dosagem certa.
“Uma única planta poderia produzir mRNA suficiente para vacinar uma pessoa”, diz ele Juan Pablo Giraldo, professor associado do Departamento de Botânica e Ciências Vegetais da UCR, que está conduzindo a pesquisa, junto com cientistas da UC San Diego e da Carnegie Mellon University. .
Estamos a testar esta abordagem com espinafres e alfaces e temos objectivos a longo prazo: garantir que as pessoas possam cultivar estas “vacinas vegetais” nas suas próprias hortas. Os agricultores poderiam cultivar campos inteiros.
Juan Pablo Giraldo, UC Riverside
A chave? Os cloroplastos
A chave para fazer esse trabalho são os cloroplastos, pequenos órgãos nas células vegetais que convertem a luz solar em energia que a planta pode usar. “São pequenas fábricas movidas a energia solar que produzem açúcar e outras moléculas que permitem o crescimento da planta”, disse Giraldo. “Eles também são uma fonte inexplorada para a criação de moléculas desejáveis.”
No passado, Giraldo já demonstrou que os cloroplastos podem expressar genes que não fazem parte naturalmente da planta. Ele e seus colegas fizeram isso enviando material genético estranho para células vegetais dentro de um envelope protetor. Determinar as propriedades ideais desses envelopes para entrega em células vegetais é uma especialidade de seu laboratório.
Para este projecto sobre “vacinas vegetais” Giraldo colaborou com Nicole Steinmetz, professora de nanoengenharia da UC San Diego, para usar as nanotecnologias projetadas por sua equipe que fornecerão material genético aos cloroplastos.
“Nossa ideia é reaproveitar nanopartículas naturais, ou seja, vírus de plantas, para entrega de genes às plantas”, disse Steinmetz. “É preciso um pouco de nanoengenharia para fazer com que as partículas cheguem aos cloroplastos e não sejam infecciosas para as plantas.”
Muitas aplicações possíveis, não apenas vacinas
Para Giraldo, a possibilidade de desenvolver essa ideia com mRNA é o culminar de um sonho. “Um dos motivos pelos quais comecei a trabalhar com nanotecnologia foi poder aplicá-la em plantas e criar novas soluções tecnológicas. Não só para alimentos, mas também para produtos de alto valor, como farmacêuticos”, afirma o pesquisador.
Giraldo também está conduzindo um projeto relacionado que usa nanomateriais para entregar nitrogênio, um fertilizante, diretamente aos cloroplastos, onde as plantas mais precisam.
O nitrogênio é limitado no meio ambiente, mas as plantas precisam dele para crescer. A maioria dos agricultores aplica nitrogênio ao solo. Como resultado, cerca de metade acaba nas águas subterrâneas, contaminando cursos de água, causando proliferação de algas e interagindo com outros organismos. Também produz óxido nitroso, outro poluente. É aqui que este novo processo de alimentação de nitrogênio se torna interessante. Esta abordagem alternativa permitiria que o nitrogênio fosse entregue aos cloroplastos através das folhas e liberado de forma controlada, o que é uma forma mais eficiente de distribuí-lo. Esta solução poderia ajudar a reduzir os custos agrícolas e, ao mesmo tempo, melhorar o ambiente.
“Estou muito entusiasmado com todas essas pesquisas, desde vacinas até outras aplicações”, disse Giraldo. “Acho que isso pode ter um impacto enorme na vida das pessoas.”
