4 января 2022

Как растительная пища помогает вырабатывать мРНК

Будущее вакцин может больше походить на поедание салата, чем на укол в руку. Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде изучают, могут ли они превратить съедобные растения, такие как салат, в фабрики по производству мРНК-вакцин.

Салат

Будущее вакцин может выглядеть примерно так.

Коммуникатор РНК или мРНК технология, используемый в COVID-19 вакцин, работает обучая наши клетки распознавать и защитить нас от инфекционных заболеваний.

Одна из проблем, связанных с этой новой технологией, заключается в том, что она должна храниться в холодном состоянии, чтобы поддерживать стабильность во время транспортировки и хранения. Если этот новый проект окажется успешным, вакцины с мРНК на основе растений, которые можно есть, смогут преодолеть эту проблему благодаря возможности хранения при комнатной температуре.

Цели проекта изучения растений

Цели проекта, ставшие возможными благодаря гранту в размере 500000 долларов США от Национального научного фонда, преследуют три цели: показать, что ДНК, содержащая мРНК-вакцины, может быть успешно доставлена в ту часть растительных клеток, где она будет реплицироваться, и продемонстрировать, что растения могут производить достаточно мРНК, чтобы конкурировать с ними, традиционный укол и, наконец, определение правильной дозировки.

Зеленые флуоресцентные белки

Хлоропласты (пурпурный) в листьях, экспрессирующие зеленый флуоресцентный белок. ДНК, кодирующая белок, доставлялась с помощью целевых наноматериалов без механической помощи путем нанесения капли нанокомпозиции на поверхность листа. Предоставлено: Израиль Сантана / UCR.

«В идеале одно растение производило бы достаточно мРНК для вакцинации одного человека», — сказал Хуан Пабло Хиральдо, доцент кафедры ботаники и растений UCR, который возглавляет исследование, проведенное в сотрудничестве с учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Карнеги. Университет Меллона.

«Мы тестируем этот подход со шпинатом и салатом и ставим перед собой долгосрочные цели, чтобы люди выращивали его в собственных садах», — сказал Хиральдо. «Фермеры также могут в конечном итоге выращивать на нем целые поля».

Ключом к этой работе являются хлоропласты — маленькие органы в клетках растений, которые преобразуют солнечный свет в энергию, которую растение может использовать. «Это крошечные фабрики на солнечной энергии, которые производят сахар и другие молекулы, которые позволяют растению расти», — сказал Хиральдо. «Они также являются неиспользованным источником для создания желаемых молекул».

Как хлоропласты могут экспрессировать гены

В прошлом Хиральдо показал, что хлоропласты могут экспрессировать гены, которые в природе не являются частью растения. Он и его коллеги сделали это, отправив чужеродный генетический материал в клетки растений внутри защитной оболочки. Определение оптимальных свойств этих оболочек для доставки в клетки растений — специальность лаборатории Giraldo.

Завод нанотрубок

Вирусы растений предоставляют встречающиеся в природе наночастицы, которые используются для доставки генов в клетки растений. Предоставлено: Николь Стейнмец / UCSD.

Для этого проекта Хиральдо объединилась с Николь Стейнмец, профессором наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего, чтобы использовать разработанные ее командой нанотехнологии, которые доставляют генетический материал в хлоропласты.

  • «Наша идея состоит в том, чтобы использовать встречающиеся в природе наночастицы, а именно вирусы растений, для доставки генов растениям», — сказал Стейнмец.
  • «Некоторые инженерные разработки направлены на то, чтобы заставить наночастицы попасть в хлоропласты, а также сделать их неинфекционными для растений».
  • Для Giraldo шанс развить эту идею с помощью мРНК — это кульминация мечты. «Одна из причин, по которой я начал работать в сфере нанотехнологий, заключалась в том, что я мог применять ее на предприятиях и создавать новые технологические решения. Не только для продуктов питания, но и для дорогостоящих продуктов, таких как фармацевтические препараты», — сказал Хиральдо.

Giraldo также является со-руководителем связанного проекта с использованием наноматериалов для доставки азота, удобрения, непосредственно к хлоропластам, где растениям он нужен больше всего.

Содержание азота в окружающей среде ограничено, но он необходим растениям для роста.

Большинство фермеров вносят в почву азот. В результате примерно половина его попадает в грунтовые воды, загрязняя водные пути, вызывая цветение водорослей и взаимодействуя с другими организмами. Он также производит закись азота , еще один загрязнитель.

Этот альтернативный подход позволит доставить азот в хлоропласты через листья и контролировать его высвобождение — гораздо более эффективный способ применения, который может помочь фермерам и улучшить окружающую среду.

Национальный научный фонд выделил Хиральдо и его коллегам 1,6 миллиона долларов на разработку этой технологии адресной доставки азота.

«Я очень рад всем этим исследованиям», — сказал Хиральдо. «Я думаю, это может иметь огромное влияние на жизни людей».

Источник

Метки:



Как влияет потребление жиров на диабет 2 типа

Ученые из UNIGE обнаружили, что жир может помочь поджелудочной железе адаптироваться к избытку сахара, тем самым замедляя развитие диабета. Диабет 2 типа, которым страдает почти 10% населения мира, является серьезной проблемой общественного здравоохранения. Чрезмерно малоподвижный образ жизни и слишком калорийная диета способствуют развитию этого метаболического заболевания, изменяя функционирование клеток поджелудочной железы и снижая эффективность регуляции…

От чего зависит увеличение миелина в сером веществе мозга

Устойчивость к стрессу и дифференциальные симптомы коррелируют с региональными изменениями в головном мозге Недавнее исследование связывает тревожное поведение у крыс, а также посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) у ветеранов вооруженных сил с повышенным содержанием миелина — вещества, которое ускоряет связь между нейронами — в областях мозга, связанных с эмоциями и памятью. Результаты, представленные учеными из Калифорнийского…

Улучшение физической формы за счет интенсивных упражнений

С помощью 2000 участников Framingham Heart Study исследователи из BU изучили, насколько малоподвижный образ жизни, ходьба и рутинные упражнения влияют на физическую форму. Упражнения полезны для здоровья. Это общеизвестно. Но насколько строгим должно быть это упражнение, чтобы действительно повлиять на уровень физической подготовки человека? И если вы сидите весь день за столом, но при этом…

Как парадокс Пето раскрывает тайны рака

Клетки в организме можно рассматривать как крошечные мишени для стрельбы из лука, каждая из которых уязвима для смертельной стрелы рака. Чем больше клеток у данного животного и чем дольше оно живет, тем выше вероятность накопления вредных клеточных мутаций, которые в конечном итоге могут привести к раку. По крайней мере, так подсказывает интуиция. Тем не менее,…

Как работает «машину времени» из человеческих клеток

Течение рака поджелудочной железы Что делает рак поджелудочной железы таким смертельным, так это его скрытое и быстрое распространение. Теперь «машина времени», построенная инженерами Университета Пердью, показала способ обратить вспять течение рака, прежде чем он распространится по поджелудочной железе. «Эти открытия открывают возможность разработки новой генной терапии или лекарства, потому что теперь мы можем переводить раковые…