Tương lai nhân loại tự “trồng” và “ăn” vắc xin mRNA không cần tiêm

Vắc-xin mRNA dựa trên thực vật ăn được là "đỉnh cao của một giấc mơ"

Thực tế cho thấy, thực vật mang lại rất nhiều lợi ích cho chúng ta. Chúng cung cấp thức ăn và oxy cho  chúng ta thở; từ thời cổ đại, chúng ta đã tìm kiếm chúng như một loại thuốc. Các loại vỏ cây, cỏ và rễ cây mang lại tiềm năng chữa bệnh, nhưng giờ đây các nhà khoa học hiện đang đưa cấp độ nano vào nghiên cứu cách sử dụng các loại lá xanh để sản xuất và cung cấp vắc xin.

Trong khi đó, một thực tế khác cho thấy công nghệ Messenger RNA hoặc mRNA được sử dụng trong vắc-xin COVID-19, hoạt động bằng cách dạy các tế bào của chúng ta nhận biết và bảo vệ chúng ta chống lại các bệnh truyền nhiễm. Một trong những thách thức với công nghệ mới này là nó phải được giữ lạnh để duy trì sự ổn định trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Nếu dự án mới này thành công, vắc xin mRNA dựa trên thực vật có thể ăn được có thể vượt qua thách thức này với khả năng được bảo quản ở nhiệt độ phòng.

Dự án nghiên cứu được thực hiện nhờ khoản tài trợ 500.000 đô la từ Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ cho thấy rằng, DNA chứa vắc-xin mRNA có thể được đưa thành công vào một phần của tế bào thực vật, nơi nó sẽ tái tạo, chứng tỏ cây có thể sản xuất đủ mRNA để phát huy tác dụng, khác xa so với các hình thức, cơ chế truyền thống hiện tại, Juan Pablo Giraldo, phó giáo sư tại Khoa Nghiên cứu Thực vật và Khoa học Thực vật của Đại học California - Riverside, người đứng đầu nghiên cứu này cho biết trong một tuyên bố.

Chúng tôi đang thử nghiệm phương pháp này với rau bina và rau diếp và có mục tiêu dài hạn là mọi người sẽ trồng nó trong vườn của họ. Nông dân cuối cùng cũng có thể trồng toàn bộ trên cánh đồng của mình; Lý tưởng nhất là một cây duy nhất sẽ tạo ra đủ mRNA để tiêm chủng cho một người".

Chìa khóa để thực hiện công việc này là lục lạp (Lục lạp là một bào quan ở các loài sinh vật quang hợp, cũng là đơn vị chức năng trong tế bào), là các cơ quan nhỏ trong tế bào thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng mà cây có thể sử dụng. Giraldo nói: "Chúng là những nhà máy nhỏ, chạy bằng năng lượng mặt trời, sản xuất đường và các phân tử khác cho phép cây phát triển; Chúng cũng là một nguồn chưa được khai thác để tạo ra các phân tử như mong muốn". 

Để đạt được điều này, vật liệu di truyền có trong vắc-xin mRNA sẽ được đưa vào các cấu trúc nhỏ như lục lạp. Đối với dự án này, Giraldo đã hợp tác với Nicole Steinmetz, giáo sư kỹ thuật nano tại UC San Diego để sử dụng công nghệ nano do nhóm của cô thiết kế sẽ cung cấp vật liệu di truyền cho lục lạp.

Steinmetz cho biết: "Ý tưởng của chúng tôi là tái sử dụng các hạt nano tự nhiên, cụ thể là virus thực vật, để phân phối gen đến cây trồng".

"Nếu dự án này thành công, mọi người sẽ có thể biến bất kỳ khu vườn, nhà kính hoặc bệ cửa sổ nào thành nhà máy sản xuất mRNA; bất cứ nơi nào bạn có thể trồng rau xanh, bạn sẽ có thể sản xuất vắc xin", Giraldo nói thêm.

Giraldo giải thích, trước mắt có thể mất vài năm để đưa ra bằng chứng về khái niệm vắc xin tích hợp trên cây rau diếp và rau bina. Mục tiêu của họ là điều tiết thế nào để xác định liều lượng chính xác của vắc xin gốc thực vật giống như trong một liều thuốc tiêm thông thường.

Ngoải ra, nếu nghiên cứu nảy được chứng minh là thành công thì một thách thức lớn trong việc vận chuyển và bảo quản vắc xin mRNA ở nhiệt độ lạnh sẽ được giải quyết. Việc phát triển này sẽ đặc biệt có lợi hơn đối với các khu vực, quốc gia kém phát triển hơn trên thế giới vốn thiếu cơ sở hạ tầng lưu trữ hiện đại để bảo quản vắc xin.

Tuy nhiên, cũng có một số thách thức kỹ thuật liên quan đến vắc xin có nguồn gốc thực vật phải được giải quyết, trước khi chúng có thể được sử dụng trên diện rộng và các yêu cầu quy định đối với loại vắc xin mới này phải được thiết lập rõ ràng. Ngoài ra, phải đảm bảo sự chấp nhận của công chúng đối với công nghệ mới này, khi sự phát triển của vắc xin có nguồn gốc từ thực vật trở nên phổ quát hơn.

Đối với Giraldo, cơ hội phát triển ý tưởng này với vắc xin mRNA là đỉnh cao của một giấc mơ. Giraldo cho biết: "Một trong những lý do tôi bắt đầu làm việc trong lĩnh vực công nghệ nano là vì tôi có thể ứng dụng nó vào thực vật và tạo ra các giải pháp công nghệ mới. Không chỉ cho thực phẩm, mà còn cho các sản phẩm có giá trị cao như dược phẩm y học".

Ông cũng đang đồng chủ trì một dự án liên quan sử dụng vật liệu nano để cung cấp nitơ trực tiếp đến lục lạp, nơi thực vật cần nó nhất. Nitơ có giới hạn trong môi trường, nhưng thực vật cần nó để phát triển. Hầu hết nông dân bón đạm cho đất. Kết quả là, khoảng một nửa trong số đó kết thúc trong nước ngầm, làm ô nhiễm đường nước, gây ra sự nở hoa của tảo và tương tác với các sinh vật khác. Nó cũng tạo ra oxit nitơ, một chất ô nhiễm khác.

Cách tiếp cận thay thế này sẽ đưa nitơ vào lục lạp qua lá và kiểm soát việc giải phóng nó, một phương thức ứng dụng hiệu quả hơn nhiều có thể giúp nông dân và cải thiện môi trường. Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ cũng đã cấp cho Giraldo và các đồng nghiệp của ông 1,6 triệu đô la để phát triển công nghệ phân phối nitơ có mục tiêu này.

"Tôi rất vui mừng về tất cả các nghiên cứu này", Giraldo nói. "Tôi nghĩ rằng nó có thể có tác động rất lớn đến cuộc sống của mọi người sau này".