我们会种植并食用你自己的疫苗吗？

植物病毒提供了天然存在的纳米颗粒，这些纳米颗粒被重新用于基因传递到植物细胞中。

资料来源：Nicole Steinmetz/UCSD

信使RNA或信使核糖核酸技术，用于2019冠状病毒疾病疫苗的工作原理是教会我们的细胞识别并保护我们免受疾病的侵袭传染病。

这项新技术的一个挑战是，在运输和储存过程中，必须保持低温以保持稳定性。如果这一新项目成功，基于植物的mRNA疫苗——可以食用——可以克服这一挑战，能够在室温下储存。

该项目的目标是由国家科学基金会拨款500000美元，这是有三个方面的：显示含有mRNA疫苗的DNA可以成功地移植到植物细胞的一部分，在那里它可以复制，证明植物能够产生足够的mRNA来对抗传统的注射，最后，确定正确的剂量。

“理想情况下，一株植物可以产生足够的mRNA来为一个人接种疫苗，”加州大学洛杉矶分校植物学和植物科学系副教授Juan Pablo Giraldo说，他领导了这项研究，与加州大学圣地亚哥分校和卡内基梅隆大学的科学家合作完成了这项研究。

Giraldo说：“我们正在用菠菜和莴苣来测试这种方法，并且有一个长期的目标，就是人们在自己的花园里种植菠菜。”。“农民最终也可以种植整片土地。”

这项工作的关键是叶绿体——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。Giraldo说：“它们是小型太阳能工厂，生产糖和其他分子，让植物生长。”。“它们也是制造理想分子的未开发资源。”

在过去，Giraldo已经证明叶绿体有可能表达不是植物自然组成部分的基因。他和他的同事通过将外源基因物质送入植物细胞的保护套中来实现这一点。确定这些外壳的最佳性能以输送到植物细胞是Giraldo实验室的专长。

在这个项目中，Giraldo与加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授Nicole Steinmetz合作，利用她的团队设计的纳米技术，将遗传物质输送到叶绿体。

Steinmetz说：“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。”。“一些工程对此进行了研究，以使纳米颗粒进入叶绿体，并使其对植物无传染性。”

叶绿体（洋红色）：叶中表达绿色荧光蛋白的叶绿体。蛋白质的DNA编码由靶向纳米材料在没有机械辅助的情况下通过将一滴纳米制剂应用于叶表面来递送。

资料来源：以色列桑塔纳/加州大学

对吉拉尔多来说，用mRNA发展这一想法的机会是梦想的顶点。Giraldo说：“我开始从事纳米技术工作的原因之一是，我可以将其应用于植物，并创造新的技术解决方案。不仅是食品，还有高价值产品，如药品。”。

他还联合领导了一个相关项目，利用纳米材料将氮（一种肥料）直接输送到植物最需要的叶绿体。氮在环境中是有限的，但植物需要它来生长。大多数农民向土壤施氮。其结果是，大约一半的藻类最终进入地下水，污染水道，导致藻类大量繁殖，并与其他生物相互作用。它还产生一氧化二氮，另一种污染物。

这种替代方法将通过叶片将氮导入叶绿体并控制其释放，这是一种更有效的施用方式，可以帮助农民并改善环境。

国家科学基金会授予Giraldo和他的同事160万美元来开发这一目标氮气输送技术。

“我对所有这些研究都感到非常兴奋，”吉拉尔多说。“我认为这可能对人们的生活产生巨大影响。”