סינתזה ושימוש של ננו-שלפוחיות לחיסון צמחים מפני גורמי מחלות

כל היצורים החיים משחררים ננו-שלפוחיות טבעיות הנקראים בשם הכללי extracellular vesicles (EVs), הניתקים ממעטפת התא ומשתחררים אל הסביבה. שלפוחיות אלו מכילות מרכיבים שונים, כולל ליפידים ממברנליים, חלבונים, חומצות שומן, חומצות גרעין וסוכרים. בשנים אחרונות הראו כי EVs מעורבים במגוון תהליכים פיזיולוגיים כמו אלימות של גורמי מחלה, תגובה חיסונית, תקשורת בין-תאית, יצירת ביופילם בחיידקים והעברת חומר גנטי בין תאים. במחקרים שלנו הראנו כי שלפוחיות מחיידקים פתוגנים לצמחים מעוררים את המערכת החיסון הצמחית ומסייע בהתמודדות עם הדבקה של גומי מחלה. במחקר זה בחנו את האפשרות להשתמש בננוחלקיקים ליפידיים סינטטיים (Lipid Nanoparticles, LNPs) מתחום הרפואה כנשאים של רכיבים אימונוגנים ככלי חדשני להתמודדות עם מחלות צמחים. LNPs בעלי הרכב ליפידי שונה ועם רנ"א פלורסנטי (Cy3-siRNA) סונתזו כדי לבחון את יכולת הקליטה, השרידות והתפשטותם בצמח. מצאנו כי LNPs בעלי הרכב כימי שונה מראים יציבות והתפשטות שונות בתוך הצמח. בנוסף, יישום של LNPs דרך מערכת השורשים התגלה כדרך היעילה ביותר לפיזור בצמח, בניגוד ליישום בריסוס או בהזרקה. לצורך בחינת היכולת של LNPs לעורר את המערכת החיסונית הצמחית, סנתזנוLNPs מצופים בפפטידים אימונוגניים ממקורות חיידקיים וצמחיים. יישום LNPs בהגמעה לנבטים של ארבידופסיס ועגבנייה הוביל לעירור מערכת החיסון הצמחית, כפי שהתבטא בביטוי מוגבר של סמנים גנטיים, יצירת פרץ חמצוני ועיכוב גדילה בנבטים של ארבידופסיס. בנוסף, יישום של LNPs עם משרני עמידות סיפק הגנה ממושכת מפני הדבקה של גורמי מחלה הן בארבידופסיס והן בעגבניה. לסיכום, מחקר זה מוכיח כי ננוחלקיקים ליפידיים יכולים לשמש כפלטפורמה חדשנית ליישומים בחקלאות ומניח תשתית הכרחית לפיתוח תכשירים חדשניים להתמודדות עם מחלות צמחים.