今天是中秋節，生物技術君祝各位節日快樂！
一說到中秋節，就少不了吃月餅。但月餅其實是一種不太健康的食品，它具備高糖、高脂、高熱量的三高特性。因此，月餅要少吃。吃完月餅後，要多吃蔬菜，順便也把疫苗給吃了。
是不是上面那句話聽起來有點兒莫名其妙的？
實際上，美國加州大學河濱分校、聖地亞哥分校和卡內基梅隆大學的科學家們已經在研究是否可以把像生菜這樣的可食用植物轉化為mRNA疫苗工廠。
去年，在我國科學家公佈了新冠病毒基因組序列後，Moderna公司很快就研發出了基於mRNA技術的候選疫苗，使mRNA技術一夜成名。但很多人不知道的是，mRNA技術之所以能一鳴驚人，完全是眾多科學家幾十年共同努力和失敗的結果。
當使用mRNA疫苗進行免疫時，它相當於為免疫系統提供一個藍圖，也就是說mRNA編碼了蛋白質抗原，然後由宿主細胞生產這種抗原，並誘導免疫反應，從而保護身體免受病毒的侵襲。
然而，mRNA技術並非完美的，它面臨的其中一個挑戰是必須保持疫苗運輸和儲存期間低溫環境穩定性。但如果這個新專案成功，將意味著人們可以食用基於植物的mRNA疫苗。這樣一來，就使在室溫下儲存疫苗成為可能。
這項由美國國家科學基金會提供50萬美元資助的專案目標包括了三個方面：一是證明含有mRNA疫苗的DNA可以成功地移植到植物細胞中且可以複製；二是證明植物可以產生足夠的mRNA；三是確定正確的劑量。
該研究負責人、加州大學河濱分校植物與植物科學系助理教授Juan Pablo Giraldo說：“理想情況下，一株植物可以產生足夠為一個人接種疫苗的mRNA量。”
Giraldo說：“我們正在用菠菜和生菜來測試這種方法，我們還有一個長期目標，就是有朝一日，人們可以在自己的家裡種植‘疫苗’。最終，農民們可以在整片土地上種植‘疫苗’。”
這項工作的關鍵是葉綠體，它是植物細胞中的微小器官，能夠將陽光轉化為植物可利用的能量。Giraldo說：“葉綠體是小型太陽能工廠，生產糖和其他分子，使植物生長。它們也是用於製造我們所需分子的未開發資源。”
葉子中的葉綠體（粉紅色）表達綠色熒光蛋白。圖片來源：Israel Santana/UCR
在過去，Giraldo的實驗室已經證明葉綠體有可能表達非植物天然組成部分的基因。他的團隊透過將外源遺傳物質遞送至植物細胞內來實現了這一目的。
在這個新專案中，Giraldo與加州大學聖地亞哥分校奈米工程教授Nicole Steinmetz合作，利用其團隊設計的奈米技術，將遺傳物質遞送到葉綠體。
Steinmetz說：“我們的想法是重新利用天然存在的奈米顆粒，即植物病毒，將基因傳遞給植物。一些生物工程研究涉及了這個領域，使奈米顆粒進入葉綠體，並使它們對植物沒有感染性。”
圖片來源：Nicole Steinmetz/UCSD
Giraldo說：“我從事奈米技術工作的原因之一是為了能夠將其應用於植物並創造新的技術解決方案。不僅僅是食品，還有高價值產品，比如藥品。”
Giraldo還聯合領導了一個相關專案，利用奈米材料將氮（一種肥料）直接遞送到植物最需要的葉綠體中。
氮在環境中是有限的，但植物需要它來生長。大多數農民向土壤施氮肥，其結果是，大約一半的氮最終進入地下水，汙染水道，導致藻類大量繁殖，並與其他生物相互作用。它還產生另一種汙染物，即一氧化二氮。
這種替代方法透過葉片將氮匯入葉綠體並控制其釋放，這是一種更有效的應用模式，既幫助了農民，又改善了環境。
Giraldo說：“我對這項研究感覺非常興奮。我認為它會對人們的生活帶來巨大影響。”
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