Artık Kendi Aşınızı Kendiniz Yetiştirebilirsiniz: “Bitkiler” Mrna Aşı Fabrikalarına Dönüştürülüyor


Aşılar gelecekte kolumuza enjekte edilmekten çok salata yemeye benzeyebilir. UC Riverside bilim insanları, marul gibi yenilebilir bitkileri mRNA aşı fabrikalarına dönüştürüp dönüştüremeyeceklerini araştırıyorlar.


mRNA (Mesajcı RNA), insan vücudu içerisinde DNA'nın hücrelerimizi ve dokularımızı düzenleyen proteinler yapmak için kullandığı bilgileri sağlayan bir moleküldür. Ancak virüsler, RNA'yı kendi kötü amaçları için kullanır. Virüsler, kendini kopyalayacak hücresel mekanizmadan yoksundur; bu nedenle de konak canlısındaki sağlıklı hücreleri istila ederler ve bu hücrelerin içinde çoğalırlar; bazen de hastalığa veya ölüme neden olurlar. Örneğin, Covid-19 hastalığına sebep olan koronavirüsteki mRNA, tüm vücuttaki hücreleri delen bir "başak proteini" devreye sokar. Virüs akciğerleri istila ettiğinde, bu işgal özellikle zararlıdır; çünkü basit nefes alma eylemini bile zorlaştırır.


mRNA aşısı, bir virüsün protein oluşturmak için kullandığı RNA'nın sentetik bir versiyonunu içerir. Bu arada aşı, viral proteinler üretmek için yeterli olabilecek bir genetik bilgi içermiyor, yalnızca bağışıklık sistemini kandırarak bir virüsün var olduğunu düşünmesini sağlıyor. Böylelikle de bağışıklık sistemi virüsle savaşmak için özel olarak tasarlanmış proteinler olan antikorları üretmek için harekete geçebilir.


Grip veya kızamık gibi hastalıklara karşı kullanılan aşılar gibi geleneksel aşılar, virüsün çok küçük bir miktarının insanlara enjeksiyonuyla bağışıklık sisteminin aktif hale getirilmesini içerir. Aşılar, virüsün daha zayıflatılmış formlarını veya viral proteinleri hala bağışıklığı uyarabilen ölü bir virüsü içerebilir. Geleneksel aşıların geliştirilmesi genellikle daha uzun süreler gerektirir.


Bir salgın devam ederken hız çok önemlidir ve bu nedenle de aşı araştırmacıları bu takvimi hızlandırmaya çalışır. RNA'nın sağladığı avantajlardan birisi ise, bu yeni aşı geliştirme sürecinin oldukça kısa olmasını sağlamasıdır. Araştırmacılar, söz konusu virüsün proteinlerini üretmesine neden olan mRNA'yı belirledikten sonra yeni bir aşının temeli haline gelen sentetik bir RNA yapabilirler. İdeal bir senaryoda, bu sentetik mRNA'nın üretimini uyarmak için özel olarak seçilmiş enzimler kullanılır ve ardından mRNA'nın bozulmasını önlemek için koruyucu bir sargıya sarılır. mRNA aşılarının çok düşük sıcaklıklarda muhafaza edilmesinin gerekmesi de bu nedenledir.


SARS-Cov-2 virüsü, insan hücrelerine girmek için "spike protein" olarak isimlendirilen başak proteinleri kullanır. Bu sözde diken şeklindeki proteinler, potansiyel aşılar ve tedaviler için cazip bir hedef oluşturur. Virüs için geliştirilen aşı da virüsün spike proteinini oluşturmak için verilen genetik talimata dayanıyor.


Bu yeni teknolojideki zorluklardan biri, nakliye ve depolama sırasında stabiliteyi korumak için soğuk tutulması gerektiğidir. Bu yeni proje başarılı olursa, yenebilecek bitki bazlı mRNA aşıları, oda sıcaklığında saklanabilme özelliğiyle bu zorluğun üstesinden gelebilir.


Çalışmanın amacı, mRNA aşılarını içeren DNA'nın çoğaltılacağı bitki hücrelerinin bir kısmına başarılı bir şekilde verilebileceğini göstermek, bitkilerin geleneksel bir atışa rakip olacak kadar mRNA üretebileceğini göstermek ve son olarak doğru dozu belirlemektir.


UCR'NİN Botanik ve Bitki Bilimleri Bölümü'nde doçent olan Juan Pablo Giraldo, UC San Diego ve Carnegie Mellon Üniversitesi'nden bilim insanlarıyla işbirliği içinde yapılan araştırmaya liderlik eden Juan Pablo Giraldo,” İdeal olarak, tek bir bitki tek bir kişiyi aşılamak için yeterli mRNA üretecektir " dedi.


Giraldo,” Bu yaklaşımı ıspanak ve marulla test ediyoruz ve kendi bahçelerinde yetiştiren insanların uzun vadeli hedefleri var " dedi. “Çiftçiler sonunda tüm tarlalarında yetiştirebilirler.”


Bu işi yapmanın anahtarı kloroplastlardır. Bitki hücrelerinde güneş ışığını bitkinin kullanabileceği enerjiye dönüştüren küçük organlar. Giraldo, ”Bunlar, bitkinin büyümesine izin veren şeker ve diğer moleküller üreten küçük, güneş enerjisiyle çalışan fabrikalar" dedi.” Aynı zamanda arzu edilen molekülleri yapmak için kullanılmayan bir kaynaktırlar.”


Geçmişte Giraldo, kloroplastların doğal olarak bitkinin bir parçası olmayan genleri eksprese etmesinin mümkün olduğunu göstermiştir. O ve meslektaşları bunu, koruyucu bir muhafaza içindeki bitki hücrelerine yabancı genetik materyal göndererek yaptılar. Bu muhafazaların bitki hücrelerine verilmesi için en uygun özelliklerinin belirlenmesi Giraldo'nun laboratuvarının bir uzmanlığıdır.



Bu proje için Giraldo, ekibi tarafından tasarlanan ve kloroplastlara genetik materyal sağlayacak nanoteknolojileri kullanmak için UC San Diego nanomühendislik profesörü Nicole Steinmetz ile bir araya geldi.


Steinmetz,” Bizim fikrimiz, doğal olarak oluşan nanopartikülleri, yani bitki virüslerini, bitkilere gen iletimi için yeniden programlamak" dedi.


Giraldo için bu fikri mRNA ile geliştirme şansı bir rüyanın doruk noktasıdır. “Nanoteknolojide çalışmaya başlamamın nedenlerinden biri, onu bitkilere uygulayabilmem ve yeni teknoloji çözümleri yaratabilmemdi. Sadece gıda için değil, aynı zamanda ilaç gibi yüksek değerli ürünler için de” dedi


Giraldo ayrıca, bitkilerin en çok ihtiyaç duyduğu kloroplastlara doğrudan bir gübre olan azot sağlamak için nanomalzemeleri kullanan ilgili bir projeye öncülük ediyor.


Azot çevrede sınırlıdır, ancak bitkilerin büyümesi için buna ihtiyacı vardır. Çoğu çiftçi toprağa azot uygular. Sonuç olarak, kabaca yarısı yeraltı suyuna girer, su yollarını kirletir, yosun çiçeklerine neden olur ve diğer organizmalarla etkileşime girer. Ayrıca başka bir kirletici olan azot oksit üretir.


Bu alternatif yaklaşım, azotu yapraklardan kloroplastlara sokacak ve salınımını kontrol edecek, çiftçilere yardımcı olabilecek ve çevreyi iyileştirebilecek çok daha verimli bir uygulama şekli olacaktır.


Kaynak: https://scitechdaily.com/grow-and-eat-your-own-vaccines-using-plants-as-mrna-factories/