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¿Cultivar y comer tus propias vacunas? Plantas genéticamente modificadas como fábricas de ARN

Investigadores de UC Riverside ganaron un gran fondo que les permitirá estudiar y desarrollar vegetales biotecnológicos como fábricas de ARNm. Esto permitiría inmunizarnos contra virus solamente comiendo nuestra ensalada.

UC Riverside / 16 de septiembre, 2021.- El futuro de las vacunas puede parecerse más a comer una ensalada que a recibir una inyección en el brazo. Los científicos de la Universidad de California en Riverside (UC Riverside) están estudiando si pueden convertir plantas comestibles como la lechuga en fábricas de vacunas de ARNm.

La tecnología de ARN mensajero o ARNm, utilizada en algunas vacunas para COVID-19, funciona enseñando a nuestras células a reconocernos y protegernos contra enfermedades infecciosas.

Uno de los desafíos de esta nueva tecnología es que debe mantenerse fría para mantener la estabilidad durante el transporte y almacenamiento. Si este nuevo proyecto tiene éxito, las vacunas de ARNm producidas en plantas, que se pueden ingerir, podrían superar este desafío con la capacidad de almacenarse a temperatura ambiente.

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Los objetivos del proyecto, que fueron posibles gracias a una subvención de 500.000 dólares de la National Science Foundation, son triples: demostrar que el ADN que contiene las vacunas de ARNm se puede administrar con éxito en la parte de las células vegetales donde se replicará, demostrando que las plantas pueden producir suficiente ARNm para competir un trago tradicional y, finalmente, determinar la dosis correcta.

“Idealmente, una sola planta produciría suficiente ARNm para vacunar a una sola persona”, dijo Juan Pablo Giraldo, profesor asociado en el Departamento de Botánica y Ciencias Vegetales de la UCR que lidera la investigación, realizada en colaboración con científicos de UC San Diego y Carnegie. Universidad de Mellon.

“Estamos probando este enfoque con espinacas y lechugas y tenemos metas a largo plazo de que las personas lo cultiven en sus propios jardines”, dijo Giraldo. «Los agricultores también podrían eventualmente cultivar campos enteros».

La clave para hacer que esto funcione son los cloroplastos, pequeños órganos en las células vegetales que convierten la luz solar en energía que la planta puede usar. “Son pequeñas fábricas que funcionan con energía solar que producen azúcar y otras moléculas que permiten que la planta crezca”, dijo Giraldo. «También son una fuente sin explotar para hacer moléculas deseables».

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En el pasado, Giraldo ha demostrado que es posible que los cloroplastos expresen genes que no son parte natural de la planta. Él y sus colegas hicieron esto enviando material genético externo a las células vegetales dentro de una carcasa protectora. La determinación de las propiedades óptimas de estas carcasas para el suministro a las células vegetales es una especialidad del laboratorio de Giraldo.

Para este proyecto, Giraldo se asoció con Nicole Steinmetz, profesora de nanoingeniería de UC San Diego, para utilizar nanotecnologías diseñadas por su equipo que entregarán material genético a los cloroplastos.

«Nuestra idea es reutilizar nanopartículas de origen natural, a saber, virus de plantas, para la entrega de genes a las plantas», dijo Steinmetz. «Algo de ingeniería entra en esto para hacer que las nanopartículas vayan a los cloroplastos y también para que no sean infecciosas para las plantas».

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Para Giraldo, la posibilidad de desarrollar esta idea con ARNm es la culminación de un sueño. “Una de las razones por las que comencé a trabajar en nanotecnología fue para poder aplicarla en plantas y crear nuevas soluciones tecnológicas. No solo para alimentos, sino también para productos de alto valor, como los farmacéuticos ”, dijo Giraldo.

Giraldo también codirige un proyecto relacionado que utiliza nanomateriales para entregar nitrógeno, un fertilizante, directamente a los cloroplastos, donde las plantas más lo necesitan.

El nitrógeno es limitado en el medio ambiente, pero las plantas lo necesitan para crecer. La mayoría de los agricultores aplican nitrógeno al suelo. Como resultado, aproximadamente la mitad termina en el agua subterránea, contaminando las vías fluviales, provocando la proliferación de algas e interactuando con otros organismos. También produce óxido nitroso, otro contaminante.

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Este enfoque alternativo introduciría nitrógeno en los cloroplastos a través de las hojas y controlaría su liberación, un modo de aplicación mucho más eficiente que podría ayudar a los agricultores y mejorar el medio ambiente.

La National Science Foundation ha otorgado a Giraldo y sus colegas 1,6 millones de dólares para desarrollar esta tecnología de suministro de nitrógeno dirigida.

«Estoy muy emocionado con toda esta investigación», dijo Giraldo. «Creo que podría tener un gran impacto en la vida de las personas».

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