Когда еда станет «лекарством»? В США работают над овощами-вакцинами
Планы фонда Рокфеллера выдавать людям еду по рецептам, как лекарство, могут получить совершенно буквальную реализацию: ученые из университета Калифорнии в Риверсайде (UCR) работают над тем, чтобы мРНК-вакцины производились в листьях салата или шпината в нужном для вакцинации одного человека объеме.
На эти цели ученым с кафедры ботаники и растений UCR, которые будут работать в сотрудничестве с учеными из Калифорнийского университета в Сан-Диего и университета Карнеги-Меллонов, выделили $500 тыс. в виде гранта от Национального научного фонда США.
Грант выделен на разработку технологии, позволяющей получать вакцины мРНК прямо в листьях шпината, салата и других съедобных растений.
Исследовательский проект преследует три цели: показать, что ДНК, содержащая мРНК-вакцины, может быть успешно доставлена в ту часть растительных клеток, где она будет реплицироваться, продемонстрировать, что растения могут производить достаточно мРНК, чтобы конкурировать с традиционной вакцинацией и, наконец, определять правильную дозировку овощей для получения иммунитета.
Сделать вакцины с мРНК съедобными взялся Хуан Пабло Хиральдо, доцент кафедры ботаники и растений UCR. В пресс-релизе проекта, опубликованном университетом 16 сентября, говорится, что команда экспертов по нанобиотехнологиям в настоящее время работает над проблемой доставки мРНК в хлоропласты — часть растений, которая инструктирует ДНК своих клеток воспроизводить материал мРНК.
Перед исследователями стоит задача продемонстрировать, что генетически модифицированные растения могут производить достаточно мРНК, чтобы заменить традиционные прививки, и сделать так, чтобы растения вырабатывали правильную дозу мРНК.
«В идеале одно растение будет производить достаточно мРНК для вакцинации одного человека, — сказал Хиральдо. — Мы тестируем этот подход со шпинатом и салатом и нашей долгосрочной целью является выращивание растений людьми в собственных огородах».
«Фермеры также смогут в конечном итоге выращивать целые поля растений», — добавил он.
Эффективная доставка генетического материала к хлоропласту растения, маленьким органам в клетках растений, которые преобразуют солнечный свет в энергию, которую растение может использовать, имеет решающее значение для распространения вакцины прямо в еде.
«Это крошечные фабрики на солнечной энергии производят сахар и другие молекулы, которые позволяют растениям расти, — сказал Хиральдо о хлоропластах. — Они также являются неиспользованным источником для создания желаемых молекул».
Доцент объяснил, что генетическая модификация съедобных растений для производства в них вакцин для общественного потребления — это предел его мечтаний.
«Одна из причин, по которой я начал работать в сфере нанотехнологий, заключалась в том, что я мог применять ее на растениях и создавать новые технологические решения. Не только для продуктов питания, но и для дорогостоящих продуктов, таких как фармацевтические препараты», — сказал он.
В предыдущих исследованиях Хиральдо показал, что хлоропласты могут экспрессировать гены, которые не являются естественной частью этого растения, если доставить их в клетку. Команда Хиральдо сделала это, отправив чуждый для растения генетический материал в клетки растения, внутрь ее защитной оболочки.
Введением генетического материала внутрь растительных клеток занимается Николь Стейнмец, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. Она сообщила, что для доставки генов в растения можно использовать «встречающиеся в природе наночастицы, а именно вирусы растений». «Некоторые инженерные разработки направлены на то, чтобы заставить наночастицы попасть в хлоропласты, а также сделать их неинфекционными по отношению к растениям», — пояснила она.
Одной из причин работы над проектом и выделением финансирования ученые называют проблему транспортировки и хранения мРНК-вакцин: сейчас для этого требуются низкие температуры. Препараты мРНК в листьях салата можно будет транспортировать при комнатной температуре.
Национальный научный фонд дополнительно предоставил Хиральдо и его коллегам $1,6 млн на разработку «целевой доставки азотистых соединений». Эта технология доставляет азотистые соединения, которые растения обычно получают из почвы, через листья непосредственно к хлоропластам, с использованием наноматериалов.
Отметим, что для производства вакцин от коронавирусов такая технология малопригодна. Чтобы растение выросло, нужно хотя бы несколько месяцев, за это время вирус мутирует, вакцину нужно будет менять, и за этим процессом угнаться будет сложно.
Однако производство в листьях растений нехарактерных для них веществ открывает богатые перспективы. Причем как для излечения, так и наоборот. Несложно представить себе ситуацию, когда недовольные властями даже не поймут, почему они вдруг впали в эйфорию и стали всем довольны, поев салатика. Ведь салат можно запрограммировать производить не только мРНК, то и, например, ферменты или гормоны.
