疫苗可以种植并食用？科学家正在研究将植物变成mRNA工厂

疫苗的未来可能看起来更像是吃沙拉，而不是在手臂上打一针。来自加州大学河滨分校的科学家们正在研究他们是否能将莴苣等可食用植物变成mRNA疫苗工厂。COVID-19疫苗中使用的信使RNA或mRNA技术通过教导我们的细胞识别和保护我们免受传染病的侵害。

这项新技术的挑战之一是，它必须保持低温以便在运输和储存过程中保持稳定。如果这个新项目取得成功，那么基于植物的mRNA疫苗–可以食用–可以克服这一挑战并能在室温下储存。

该项目由美国国家科学基金会提供的50万美元资助，其目标有三个方面：显示含有mRNA疫苗的DNA可以成功地传递到进行复制的植物细胞中；证明植物可以产生足够的mRNA以媲美传统的注射；最后，确定正确的剂量。

UCR植物学和植物科学系的副教授Juan Pablo Giraldo指出：“在理想情况下，一株植物将产生足够的mRNA来为一个人接种疫苗。”据悉，他正在领导这项研究，并子啊跟加州大学圣地亚哥分校和卡内基梅隆大学的科学家合作。

Giraldo介绍称：“我们正在用菠菜和生菜测试这种方法，另外还有长期目标，即人们在自己的花园里种植这种方法。农民最终也可以种植整个田地。”

使其发挥作用的关键是叶绿体–植物细胞中的小器官，进而将太阳光转化为植物可以使用的能量。Giraldo说道：“它们是微小的、以太阳能为动力的工厂，进而生产糖和其他分子并使植物得以生长。它们还是制造理想分子的一个未开发的来源。”

在过去，Giraldo已经表明，叶绿体有可能表达不是植物天然组成部分的基因。他和他的同事通过将外来的遗传物质送入植物细胞的保护壳内来做到这一点。确定这些外壳的最佳特性以便送入植物细胞是Giraldo实验室的一项专长。

在这个项目中，Giraldo跟加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授Nicole Steinmetz进行了合作。他们利用了后者团队设计的纳米技术将遗传物质传递到叶绿体中。

Steinmetz表示：“我们的想法是重新利用自然发生的纳米粒子即植物病毒向植物传递基因。一些工程进入这个领域以使纳米粒子进入叶绿体并使它们对植物没有感染性。”

对于Giraldo来说，有机会用mRNA发展这个想法是梦想的顶峰。“我开始从事纳米技术工作的原因之一是为了能将其应用于植物并创造新的技术解决方案。“不仅仅是食品，还有高价值产品如药品，”Giraldo说道。

另外，他还在共同领导一个相关的项目–利用纳米材料将氮这种肥料直接送到植物最需要的叶绿体中。

氮在环境中是有限的，但植物需要它来生长。大多数农民将氮气施于土壤中。结果，约一半的氮最终进入了地下水、污染了水道进而导致藻类大量繁殖并跟其他生物发生作用。另外，它还会产生另一种污染物–一氧化二氮。

这种替代方法将使氮通过叶子进入叶绿体并控制其释放，这种更有效的应用模式可以帮助农民并改善环境。

美国国家科学基金会已经授予Giraldo和他的同事160万美元并用于开发这种有针对性的氮气输送技术。

“我对所有这些研究感到非常兴奋，”Giraldo说道，“我认为它可以对人们的生活产生巨大的影响。”