Cloroplasti (magenta) nelle foglie, che esprimono una proteina fluorescente verde. Il DNA che codifica per la proteina è stato fornito da nanomateriali mirati senza aiuti meccanici, applicando una gocciolina della nanoformulazione sulla superficie della foglia.

Il futuro dei vaccini potrebbe assomigliare più a mangiare un'insalata che a farsi un'iniezione al braccio. Gli scienziati della UC Riverside stanno studiando se possono trasformare piante commestibili come la lattuga in fabbriche di vaccini mRNA.

La tecnologia Messenger RNA o mRNA, utilizzata nei vaccini COVID-19, funziona insegnando alle nostre cellule a riconoscerci e proteggerci dalle malattie infettive. 

Una delle sfide con questa nuova tecnologia è che deve essere mantenuta fredda per mantenere la stabilità durante il trasporto e lo stoccaggio. Se questo nuovo progetto avrà successo, i vaccini a base di mRNA a base vegetale, che possono essere consumati, potrebbero superare questa sfida con la possibilità di essere conservati a temperatura ambiente. 

Gli obiettivi del progetto, resi possibili da una sovvenzione di $ 500.000 della National Science Foundation, sono tre: dimostrare che il DNA contenente i vaccini mRNA può essere consegnato con successo nella parte delle cellule vegetali dove si replicherà, dimostrando che le piante possono produrre abbastanza mRNA per rivaleggiare un colpo tradizionale e, infine, determinando il giusto dosaggio. 

"Idealmente, una singola pianta produrrebbe abbastanza mRNA per vaccinare una singola persona", ha affermato Juan Pablo Giraldo, professore associato presso il Dipartimento di botanica e scienze delle piante dell'UCR, che sta conducendo la ricerca, condotta in collaborazione con scienziati dell'UC San Diego e Carnegie. Mellon University. 

"Stiamo testando questo approccio con spinaci e lattuga e abbiamo obiettivi a lungo termine per le persone che lo coltivano nei propri giardini- aggiunge Giraldo- Gli agricoltori potrebbero anche coltivarne interi campi".

La chiave per fare questo lavoro sono i cloroplasti, piccoli organi nelle cellule vegetali, che convertono la luce solare in energia che la pianta può utilizzare. "Sono piccole fabbriche a energia solare che producono zucchero e altre molecole che consentono alla pianta di crescere -spiega- Sono anche una fonte non sfruttata per creare molecole desiderabili".

In passato, Giraldo ha dimostrato che è possibile che i cloroplasti esprimano geni che non fanno naturalmente parte della pianta. Lui e i suoi colleghi hanno fatto questo inviando materiale genetico estraneo nelle cellule vegetali all'interno di un involucro protettivo. Determinare le proprietà ottimali di questi involucri per la consegna nelle cellule vegetali è una specialità del laboratorio di Giraldo. 

Per questo progetto Giraldo ha collaborato con Nicole Steinmetz, una professoressa di nanoingegneria della UC San Diego, per utilizzare le nanotecnologie progettate dal suo team che forniranno materiale genetico ai cloroplasti. 

"La nostra idea è di riutilizzare le nanoparticelle naturali, ovvero i virus delle piante, per la consegna dei geni alle piante -illustra Steinmetz- Un po' di ingegneria entra in questo per far sì che le nanoparticelle vadano ai cloroplasti e anche per renderle non infettive verso le piante".

Per Giraldo, la possibilità di sviluppare questa idea con l'mRNA è il culmine di un sogno: “Uno dei motivi per cui ho iniziato a lavorare nella nanotecnologia è stato per poterla applicare alle piante e creare nuove soluzioni tecnologiche. Non solo per il cibo, ma anche per prodotti di alto valore, come i prodotti farmaceutici".

Giraldo è anche co-direttore di un progetto correlato, che utilizza nanomateriali per fornire azoto, un fertilizzante, direttamente ai cloroplasti, dove le piante ne hanno più bisogno. 

L'azoto è limitato nell'ambiente ma le piante ne hanno bisogno per crescere. La maggior parte degli agricoltori applica azoto al suolo. Di conseguenza, circa la metà finisce nelle acque sotterranee, contaminando i corsi d'acqua, causando la fioritura di alghe e interagendo con altri organismi. Produce anche protossido di azoto, un altro inquinante. 

Questo approccio alternativo permetterebbe di immettere azoto nei cloroplasti attraverso le foglie e di controllarne il rilascio, una modalità di applicazione molto più efficiente che potrebbe aiutare gli agricoltori e migliorare l'ambiente. 

La National Science Foundation ha concesso a Giraldo e ai suoi colleghi 1,6 milioni di dollari per sviluppare questa tecnologia mirata di somministrazione di azoto."Sono molto entusiasta di tutta questa ricerca- conclude- Penso che potrebbe avere un enorme impatto sulla vita delle persone".

Antonio Caperna