L'avenir des vaccins pourrait ressembler davantage à manger une salade qu'à se faire une injection dans le bras. Scientifiques de 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 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 « mangeables » et à base de plantes se développera, 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 dirige la recherche, avec des 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 : amener les gens à cultiver ces "vaccins végétaux" dans leurs propres jardins. Les agriculteurs pouvaient cultiver des champs entiers.
Juan-Pablo Giraldo, UC Riverside
La clé? Les chloroplastes
La clé de ce travail réside dans les chloroplastes, de petits organes dans les cellules végétales qui convertissent la lumière du soleil en énergie que la plante peut utiliser. "Ce sont de petites usines à énergie solaire qui produisent du sucre et d'autres molécules qui permettent à la plante de se développer", a déclaré Giraldo. "Ils sont 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 l'ont fait en envoyant du matériel génétique étranger dans des cellules végétales à l'intérieur d'une enveloppe protectrice. Déterminer les propriétés optimales de ces enveloppes pour la livraison dans les cellules végétales est une spécialité de son laboratoire.
Pour ce projet de "vaccin végétal", 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 des nanoparticules naturelles, à savoir des virus végétaux, pour la livraison de gènes aux plantes", a déclaré Steinmetz. "Il faut de la 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 les nanotechnologies était de pouvoir les appliquer aux plantes et de créer de nouvelles solutions technologiques. Pas seulement pour l'alimentation, mais aussi pour les produits à forte valeur ajoutée, comme les produits pharmaceutiques », précise 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 pousser. La plupart des agriculteurs appliquent de l'azote au sol. En conséquence, environ la moitié se retrouvent dans les eaux souterraines, contaminant les cours d'eau, provoquant la 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 d'introduire de l'azote dans les chloroplastes via les feuilles et une libération contrôlée, ce qui est un moyen plus efficace de l'apporter. Cette solution pourrait contribuer à réduire les coûts de l'agriculture tout en améliorant 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."
