Cultiver et manger ses propres vaccins ?
Une bourse permet d'étudier les plantes en tant qu'usines à ARNm
L'avenir des vaccins pourrait ressembler davantage à une salade qu'à une piqûre dans le bras. Des scientifiques de l'UC Riverside étudient la possibilité de transformer des plantes comestibles comme la laitue en usines de vaccins à ARNm.
L'avenir des vaccins pourrait ressembler à ceci.
Piqsels
Chloroplastes (magenta) dans des feuilles exprimant une protéine fluorescente verte. L'ADN codant pour la protéine a été délivré par des nanomatériaux ciblés sans aide mécanique en appliquant une gouttelette de la nano-formulation à la surface de la feuille.
Israel Santana/UCR
La technologie de l'ARN messager ou ARNm, utilisée dans les vaccins COVID-19, apprend à nos cellules à reconnaître les maladies infectieuses et à nous en protéger.
L'un des défis de cette nouvelle technologie est qu'elle doit être conservée au froid pour maintenir sa stabilité pendant le transport et le stockage. Si ce nouveau projet aboutit, les vaccins ARNm à base de plantes - qui peuvent être mangés - pourraient surmonter ce problème en pouvant être conservés à température ambiante.
Les objectifs du projet, rendu possible par une subvention de 500 000 dollars de la National Science Foundation, sont triples : montrer que l'ADN contenant les vaccins ARNm peut être délivré avec succès dans la partie des cellules végétales où il se répliquera, démontrer que les plantes peuvent produire suffisamment d'ARNm pour rivaliser avec une piqûre traditionnelle et, enfin, déterminer le bon dosage.
"Idéalement, une seule plante produirait suffisamment d'ARNm pour vacciner une seule personne", explique Juan Pablo Giraldo, professeur agrégé au département de botanique et de sciences végétales de l'UCR, qui dirige les recherches menées en collaboration 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 nous avons pour objectif à long terme que les gens la cultivent dans leur propre jardin", a déclaré M. Giraldo. "Les agriculteurs pourraient également en cultiver des champs entiers.
Les chloroplastes, petits organes des cellules végétales qui convertissent la lumière du soleil en énergie utilisable par la plante, sont la clé de cette réussite. "Ce sont de minuscules usines solaires qui produisent du sucre et d'autres molécules permettant à la plante de pousser", explique M. Giraldo. "Elles constituent également une source inexploitée pour la fabrication de molécules désirables.
Dans le passé, Giraldo a montré qu'il était possible pour les chloroplastes d'exprimer des gènes qui ne font pas naturellement partie de la plante. Avec ses collègues, il y est parvenu en introduisant du matériel génétique étranger dans les cellules végétales à l'intérieur d'une enveloppe protectrice. La détermination des propriétés optimales de ces enveloppes pour leur introduction dans les cellules végétales est une spécialité du laboratoire de Giraldo.
Pour ce projet, Giraldo a fait équipe avec Nicole Steinmetz, professeur de nano-ingénierie à l'université de San Diego, afin d'utiliser les nanotechnologies conçues par son équipe pour acheminer le matériel génétique vers les chloroplastes.
"Notre idée est de réutiliser des nanoparticules naturelles, à savoir des virus de plantes, pour transmettre des gènes aux plantes", explique Nicole Steinmetz. "Une certaine ingénierie est nécessaire pour que les nanoparticules atteignent les chloroplastes et pour qu'elles ne soient pas infectieuses pour les plantes.
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 de créer de nouvelles solutions technologiques. Pas seulement pour l'alimentation, mais aussi pour les produits à haute valeur ajoutée, comme les produits pharmaceutiques", a déclaré M. Giraldo.
Il codirige également un projet connexe utilisant des nanomatériaux pour acheminer l'azote, un engrais, directement vers les chloroplastes, là où les plantes en ont le plus besoin.
L'azote est limité dans l'environnement, mais les plantes en ont besoin pour se développer. La plupart des agriculteurs épandent de l'azote sur le sol. Par conséquent, près de la moitié de cet azote se retrouve dans les eaux souterraines, contaminant les cours d'eau, provoquant la prolifération d'algues et interagissant avec d'autres organismes. Il produit également de l'oxyde nitreux, un autre polluant.
Cette approche alternative permettrait d'introduire l'azote dans les chloroplastes à travers les feuilles et de contrôler sa libération, un mode d'application beaucoup plus efficace qui pourrait aider les agriculteurs et améliorer l'environnement.
La National Science Foundation a accordé à Giraldo et à ses collègues 1,6 million de dollars pour développer cette technologie d'administration ciblée de l'azote.
"Je suis très enthousiaste à propos de toutes ces recherches", a déclaré M. Giraldo. "Je pense qu'elle pourrait avoir un impact considérable sur la vie des gens.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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