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 nos proteger de doenças infecciosas. Um dos desafios dessa nova tecnologia é representado pela cadeia de frio, necessária para o transporte e armazenamento das vacinas. Se este novo projeto funcionar, uma classe revolucionária de vacinas de mRNA baseadas em plantas e "comer" será desenvolvida, capaz de permanecer estável e eficaz 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 pode 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 liderando a pesquisa, juntamente com cientistas da UC San Diego e da Carnegie Mellon University. .
Estamos testando essa abordagem com espinafre e alface e temos objetivos de longo prazo: fazer com que as pessoas cultivem essas "vacinas de plantas" em seus próprios jardins. Os agricultores podiam 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 que a planta cresça”, disse Giraldo. "Eles também são uma fonte inexplorada para a criação de moléculas desejáveis".
No passado, Giraldo já mostrou 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 projeto de "vacina vegetal" 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 reutilizar nanopartículas naturais, ou seja, vírus de plantas, para a 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. “Uma das razões pelas quais comecei a trabalhar em nanotecnologia foi poder aplicá-la em plantas e criar novas soluções tecnológicas. Não só para alimentos, mas também para produtos de alto valor, como os 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 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 os cursos de água, fazendo com que as algas floresçam e interajam com outros organismos. Também produz óxido nitroso, outro poluente. É aqui que este novo processo de alimentação de nitrogênio se torna interessante. Essa abordagem alternativa permitiria que o nitrogênio fosse fornecido aos cloroplastos via folhas e liberação controlada, que é uma maneira mais eficiente de fornecê-lo. Esta solução poderia ajudar a reduzir os custos da agricultura e, ao mesmo tempo, melhorar o meio ambiente.
"Estou muito animado com toda essa pesquisa, desde vacinas até outras aplicações", disse Giraldo. "Acho que pode ter um enorme impacto na vida das pessoas."
