白底生菜

信贷:iStock / Chanachok

疫苗的未来可能看起来更像是吃一份沙拉,而不是注射一针. 澳门太阳集团城河滨分校的科学家们正在研究是否可以把像生菜这样的可食用植物变成信使rna疫苗工厂.

信使RNA或信使RNA技术, 用于新型冠状病毒肺炎疫苗, 通过教会我们的细胞识别并保护我们免受传染病的侵害.

这项新技术的挑战之一是必须保持低温,以保持运输和储存期间的稳定性. 如果这个新项目成功的话, 可食用的基于植物的mRNA疫苗可以通过在室温下储存的能力克服这一挑战.

项目的目标, 靠500美元才得以实现,美国国家科学基金会的拨款, 有三个方面:一是表明含有mRNA疫苗的DNA可以成功地传递到它将复制的植物细胞中, 证明了这种植物可以产生足够多的mRNA来与传统的注射方式相抗衡, 最后, 确定正确的剂量.

叶绿体
叶子中的叶绿体(品红颜色),表达绿色荧光蛋白. 蛋白质的DNA编码是通过靶向纳米材料传递的,无需机械辅助,只需将纳米配方滴在叶子表面.
来源:以色列桑塔纳/澳门太阳集团城河滨分校

“理想情况下,一株植物将产生足够的信使rna给一个人接种,”他说 胡安-帕布鲁吉拉尔多, 他是澳门太阳集团城河滨分校植物和植物科学系的副教授,领导了这项研究, 这项研究是与澳门太阳集团城圣地亚哥分校和卡内基梅隆大学的科学家合作完成的.

“我们正在用菠菜和莴苣测试这种方法,并有长期目标,让人们在自己的菜园里种植它们,”吉拉尔多感叹道. “农民最终也可以种植整块地.”

实现这一目标的关键是叶绿体——植物细胞中的小器官,它将阳光转化为植物可以利用的能量. “他们小, 太阳能工厂生产糖和其他分子,使植物生长,”吉拉尔多感叹道. “它们也是制造理想分子的未被开发的来源.”

在过去, 吉拉尔多已经证明,叶绿体有可能表达非植物自然组成部分的基因. 他和他的同事们通过将外来遗传物质送入植物细胞的保护罩来实现这一目标. 确定将这些外壳送入植物细胞的最佳特性是吉拉尔多实验室的一项专长.

在这个项目中,吉拉尔多与Nicole Steinmetz合作, 澳门太阳集团城圣地亚哥分校的纳米工程教授, 利用她的团队设计的纳米技术将遗传物质传递到叶绿体中.

叶绿体
植物病毒提供自然产生的纳米颗粒,这些纳米颗粒被重新用于将基因传递到植物细胞中.
来源:Nicole Steinmetz/澳门太阳集团城圣地亚哥分校

“我们的想法是重新利用自然产生的纳米颗粒, 即植物病毒, 将基因传递给植物,”斯坦梅茨说. “一些工程技术使纳米粒子进入叶绿体,并使它们对植物无传染性."

对吉拉尔多来说,利用信使核糖核酸发展这一想法的机会是一个梦想的顶点. “我开始研究纳米技术的原因之一是,我可以将它应用于植物,并创造新的技术解决方案. 不仅是食品,还有药品等高价值产品。.

吉拉尔多还联合领导了一个使用纳米材料来输送氮的相关项目, 肥料, 直接叶绿体, 哪里的植物最需要它.

氮在环境中是有限的,但植物需要它来生长. 大多数农民在土壤中施用氮. 作为一个结果, 大约一半的水最终进入地下水, 污染水源, 导致藻类大量繁殖, 和其他有机体相互作用. 它还会产生另一种污染物一氧化二氮.

这种替代方法将使氮通过叶子进入叶绿体,并控制其释放, 一种更有效的应用模式,可以帮助农民和改善环境.

美国国家科学基金会为吉拉尔多和他的同事们提供了1美元.600万美元来开发这种定向氮气输送技术.

吉拉尔多说:“我对所有这些研究感到非常兴奋. “我认为它会对人们的生活产生巨大的影响.”