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.
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.
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.
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».
Метки: Питание
Исследователи из Института науки Вейцмана в Израиле выявили дрожжи, которые можно использовать для предотвращения инвазивного кандидоза, основной причины смерти госпитализированных пациентов и пациентов с ослабленным иммунитетом. Исследование, недавно опубликованное в Журнале экспериментальной медицины (JEM), показывает, что новые дрожжи безвредно живут в кишечнике мышей и людей и могут вытеснять дрожжи, ответственные за кандидоз, Candida albicans. Микробы…
Недавние исследования выявили решающую роль метилирования ДНК в черепно-лицевом развитии, открывая путь к предотвращению расщелины губы и неба путем понимания воздействия окружающей среды на генетическую экспрессию. Расщелина губы и неба — наиболее распространенные черепно-лицевые врожденные дефекты у человека, ежегодно поражающие более 175 000 новорожденных во всем мире. Тем не менее, несмотря на десятилетия исследований, до…
Исследователи из Университета штата Мичиган разгадали загадку менее изученной структуры сперматозоида, известной как цитоплазматическая капля (ЦК). CD, характеризующийся увеличенной цитоплазмой — вязким желеобразным веществом, инкапсулированным клеточной мембраной, — расположен рядом с головкой сперматозоида, особенно на его шейке. Это явление наблюдается у всех млекопитающих, включая человека. Эта новая генетическая модель является первой в своем роде. Как…
Исследование показывает, что блокирование белка PD-L2 в стареющих раковых клетках после химиотерапии повышает способность иммунной системы разрушать эти клетки, потенциально повышая эффективность химиотерапии против рака. Лечение рака, включая химиотерапию, помимо уничтожения большого количества опухолевых клеток, также приводит к образованию стареющих опухолевых клеток (также называемых «клетками зомби»). Хотя стареющие клетки не размножаются, они, к сожалению, создают…
Переход от продуктов животного происхождения к продуктам растительного происхождения, независимо от того, считаются ли эти продукты растительного происхождения здоровыми или вредными согласно индексу растительной диеты, приводит к снижению веса у людей с избыточным весом, снижает потребление холестерина и жиров, а также увеличивает потребление клетчатки. Согласно новому анализу Комитета врачей за ответственную медицину, опубликованному в Европейском…
