El futuro de las vacunas puede parecerse más a comer una ensalada que a ponerse una inyección en el brazo. Científicos de UC Riverside Ellos están estudiando si pueden convertir plantas comestibles como la lechuga en fábricas de vacunas de ARNm.
La tecnología del ARN mensajero o ARNm utilizado en las vacunas COVID-19, funciona “enseñando” a nuestras células a reconocernos y protegernos de enfermedades infecciosas. Uno de los retos de esta nueva tecnología está representado por la cadena de frío, necesaria para el transporte y almacenamiento de vacunas. Si este nuevo proyecto funciona, desarrollará una clase revolucionaria de vacunas de ARNm basadas en plantas y "para comer", capaces de permanecer estables y eficaces incluso a temperatura ambiente.
Los objetivos del proyecto, que fueron posibles gracias a una subvención de $ 500.000 de la National Science Foundation, son tres: primero, demuestran que las vacunas de ARNm que contienen ADN se pueden administrar con éxito a la parte de las células vegetales donde se replicará. Segundo, demostrar que las plantas pueden producir suficiente ARNm para igualar una inyección tradicional e tercero, determinando la dosis correcta.
"Una sola planta podría producir suficiente ARNm para vacunar a una persona", dice. Juan Pablo Giraldo, profesor asociado en el Departamento de Botánica y Ciencias Vegetales de la UCR, quien lidera la investigación, junto con científicos de UC San Diego y la Universidad Carnegie Mellon. .
Estamos probando este enfoque con espinacas y lechugas y tenemos objetivos a largo plazo: lograr que las personas cultiven estas "vacunas de plantas" en sus propios jardines. Los agricultores podrían cultivar campos enteros.
Juan Pablo Giraldo, UC Riverside
¿La clave? Los cloroplastos
La clave para hacer este trabajo son los cloroplastos, pequeños órganos en las células vegetales que convierten la luz solar en energía que la planta puede utilizar. “Son pequeñas fábricas de energía solar que producen azúcar y otras moléculas que permiten que la planta crezca”, dijo Giraldo. "También son una fuente sin explotar para la creación de moléculas deseables".
En el pasado, Giraldo ya demostró que los cloroplastos pueden expresar genes que no son parte natural de la planta. Él y sus colegas hicieron esto enviando material genético extraño a las células vegetales dentro de una envoltura protectora. Determinar las propiedades óptimas de estos sobres para la entrega a las células vegetales es una especialidad de su laboratorio.
Para este proyecto sobre "vacunas vegetales" colaboró Giraldo Nicole Steinmetz, profesora de nanoingeniería de UC San Diego, para utilizar nanotecnologías diseñadas por su equipo que proporcionarán material genético a los cloroplastos.
“Nuestra idea es reutilizar nanopartículas naturales, a saber, virus de plantas, para la entrega de genes a las plantas”, dijo Steinmetz. "Se necesita un poco de nanoingeniería para que las partículas vayan a los cloroplastos y no sean infecciosas para las plantas".
Muchas aplicaciones posibles, no solo vacunas
Para Giraldo la posibilidad de desarrollar esta idea con ARNm es la culminación de un sueño. “Una de las razones por las que comencé a trabajar en nanotecnología fue para poder aplicarla en plantas y crear nuevas soluciones tecnológicas. No solo para alimentos, sino también para productos de alto valor, como los farmacéuticos ”, dice la investigadora.
Giraldo también está llevando a cabo un proyecto relacionado que utiliza nanomateriales para entregar nitrógeno, un fertilizante, directamente a los cloroplastos, donde las plantas más lo necesitan.
El nitrógeno es limitado en el medio ambiente, pero las plantas lo necesitan para crecer. La mayoría de los agricultores aplican nitrógeno al suelo. Como resultado, aproximadamente la mitad termina en el agua subterránea, contaminando las vías fluviales, provocando que las algas florezcan e interactuando con otros organismos. También produce óxido nitroso, otro contaminante. Aquí es donde este nuevo proceso de alimentación con nitrógeno se vuelve interesante. Este enfoque alternativo permitiría que el nitrógeno se alimente a los cloroplastos a través de las hojas y la liberación controlada, que es una forma más eficiente de suministrarlo. Esta solución podría ayudar a reducir los costos de la agricultura y al mismo tiempo mejorar el medio ambiente.
"Estoy muy emocionado con toda esta investigación, desde las vacunas hasta otras aplicaciones", dijo Giraldo. "Creo que podría tener un gran impacto en la vida de las personas".
