El futuro de las vacunas puede parecerse más a comer una ensalada que a inyectarse uno mismo en el brazo. Científicos de la Universidad de California en 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 reconocer y protegernos de enfermedades infecciosas. Uno de los retos de esta nueva tecnología lo representa la cadena de frío, necesaria para el transporte y almacenamiento de las vacunas. Si este nuevo proyecto funciona, se desarrollará una clase revolucionaria de vacunas de ARNm basadas en plantas y "comer-en", 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 de las Plantas de la UCR, quien lidera la investigación, junto con científicos de la UC San Diego y la Universidad Carnegie Mellon. .
Estamos probando este enfoque con espinacas y lechuga y tenemos metas a largo plazo: lograr que las personas cultiven estas "vacunas vegetales" en sus propios jardines. Los agricultores podían cultivar campos enteros.
juan pablo giraldo, Universidad de California 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 que funcionan con energía solar que producen azúcar y otras moléculas que permiten que la planta crezca”, dijo Giraldo. "También son una fuente sin explotar para crear 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. La determinación de las propiedades óptimas de estas envolturas para su distribución en células vegetales es una especialidad de su laboratorio.
Para este proyecto de "vacuna vegetal" Giraldo colaboró con 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, es decir, virus de plantas, para la entrega de genes a las plantas", dijo Steinmetz. "Se necesita algo 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 mRNA es la culminación de un sueño. “Una de las razones por las que comencé a trabajar en nanotecnología fue para poder aplicarla a las plantas y crear nuevas soluciones tecnológicas. No solo para alimentos, sino también para productos de alto valor, como los farmacéuticos”, dice el investigador.
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 las aguas subterráneas, contaminando las vías fluviales, provocando la proliferación de algas e interactuando con otros organismos. También produce óxido nitroso, otro contaminante. Aquí es donde este nuevo proceso de alimentación de nitrógeno se vuelve interesante. Este enfoque alternativo permitiría introducir nitrógeno en 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 entusiasmado con toda esta investigación, desde vacunas hasta otras aplicaciones", dijo Giraldo. "Creo que podría tener un gran impacto en la vida de las personas".
