L’avenir des vaccins ressemblera peut-être davantage à manger une salade qu’à recevoir une injection dans le bras. Scientifiques à l'UC Riverside Ils étudient s'ils peuvent transformer des plantes comestibles comme la laitue en usines de vaccins à ARNm.
La technologie ARN messager ou ARNm utilisé dans les vaccins contre la COVID-19 agit en « apprenant » à nos cellules à nous reconnaître et à nous protéger des maladies infectieuses. L’un des enjeux de cette nouvelle technologie est représenté par la chaîne du froid, nécessaire au transport et au stockage des vaccins. Si ce nouveau projet fonctionne, une classe révolutionnaire de vaccins à ARNm « manger » à base de plantes sera développée, capable de rester stable et efficace même à température ambiante.
Les objectifs du projet, rendu possible grâce à une subvention de 500.000 XNUMX $ de la National Science Foundation, sont au nombre de trois : premier, démontrer que l'ADN contenant des vaccins à ARNm peut être administré avec succès à la partie des cellules végétales où il se répliquera. Seconde, démontrer que les plantes peuvent produire suffisamment d'ARNm pour égaliser une injection traditionnelle e troisième, déterminer le bon dosage.
"Une seule plante pourrait produire suffisamment d'ARNm pour vacciner une personne", dit-il. Juan-Pablo Giraldo, professeur agrégé au département de botanique et des sciences végétales de l'UCR, qui mène la recherche, aux côtés de scientifiques de l'UC San Diego et de l'Université Carnegie Mellon. .
Nous testons cette approche avec des épinards et de la laitue et avons des objectifs à long terme : garantir que les gens puissent cultiver ces « vaccins végétaux » dans leurs propres jardins. Les agriculteurs pourraient en cultiver des champs entiers.
Juan-Pablo Giraldo, UC Riverside
La clé? Les chloroplastes
La clé pour accomplir ce travail réside dans les chloroplastes, de petits organes situés dans les cellules végétales qui convertissent la lumière du soleil en énergie que la plante peut utiliser. "Ce sont de petites usines alimentées à l'énergie solaire qui produisent du sucre et d'autres molécules permettant à la plante de croître", a déclaré Giraldo. «Ils constituent également une source inexploitée pour créer des molécules souhaitables.»
Dans le passé, Giraldo a déjà montré que les chloroplastes peuvent exprimer des gènes qui ne font pas naturellement partie de la plante. Lui et ses collègues y sont parvenus en envoyant du matériel génétique étranger dans des cellules végétales à l’intérieur d’une enveloppe protectrice. La détermination des propriétés optimales de ces enveloppes pour leur administration dans les cellules végétales est une spécialité de son laboratoire.
Pour ce projet sur les « vaccins végétaux », Giraldo a collaboré avec Nicole Steinmetz, professeur de nano-ingénierie à l'UC San Diego, d'utiliser les nanotechnologies conçues par son équipe qui fourniront du matériel génétique aux chloroplastes.
"Notre idée est de réutiliser les nanoparticules naturelles, c'est-à-dire les virus végétaux, pour transmettre des gènes aux plantes", a déclaré Steinmetz. "Il faut un peu de nano-ingénierie pour que les particules atteignent les chloroplastes et ne soient pas infectieuses pour les plantes."
De nombreuses applications possibles, pas seulement des vaccins
Pour Giraldo, la possibilité de développer cette idée avec l’ARNm est l’aboutissement d’un rêve. « L’une des raisons pour lesquelles j’ai commencé à travailler dans le domaine des nanotechnologies était de pouvoir les appliquer aux plantes et créer de nouvelles solutions technologiques. Non seulement pour l’alimentation, mais aussi pour des produits de grande valeur, comme les produits pharmaceutiques », explique le chercheur.
Giraldo mène également un projet connexe qui utilise des nanomatériaux pour fournir de l'azote, un engrais, directement aux chloroplastes, là où les plantes en ont le plus besoin.
L’azote est limité dans l’environnement, mais les plantes en ont besoin pour croître. La plupart des agriculteurs appliquent de l'azote au sol. En conséquence, environ la moitié finit dans les eaux souterraines, contaminant les cours d’eau, provoquant une prolifération d’algues et interagissant avec d’autres organismes. Il produit également du protoxyde d’azote, un autre polluant. C’est là que ce nouveau procédé d’alimentation en azote devient intéressant. Cette approche alternative permettrait à l’azote d’être délivré dans les chloroplastes via les feuilles et par libération contrôlée, ce qui constitue un moyen plus efficace de le délivrer. Cette solution pourrait contribuer à réduire les coûts agricoles et à améliorer en même temps l’environnement.
"Je suis très enthousiasmé par toutes ces recherches, des vaccins aux autres applications", a déclaré Giraldo. "Je pense que cela pourrait avoir un impact énorme sur la vie des gens."
