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Pollen Transfection via Tuneable Polymeric Silica Nanocapsules : A Non-Transgenic Platform for Plant Genetic Manipulation

Description du projet

L’édition du génome par CRISPR-Cas9 au service de cultures résistantes au stress

Le changement climatique et la croissance démographique exercent une pression considérable sur l’agriculture, faisant du développement rapide de cultures résilientes une priorité mondiale urgente. L’édition du génome par CRISPR-Cas9 offre une méthode précise et non transgénique d’amélioration des cultures, mais l’acheminement sûr de la machinerie moléculaire dans les cellules végétales demeure un obstacle majeur. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet PTT-NCaps entend surmonter cet obstacle grâce à une plateforme durable de nanovecteurs qui encapsule et protège les composants CRISPR, à des peptides pénétrant les cellules pour franchir la paroi cellulaire, ainsi qu’à des solvants écologiques, biodégradables et peu coûteux pour stabiliser et libérer la charge utile à l’intérieur des cellules. Introduite dans le pollen, cette plateforme permettra des modifications génétiques héréditaires et indépendantes du génotype, contribuant ainsi au développement durable de cultures résistantes au stress.

Objectif

The escalating climate crisis, population growth cause serious challenges to system reliant to plants, posing a critical threat to agricultural productivity and global food security. In the urgent quest to develop resilient crops, CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein (RNP) complexes present a powerful and precise genome-editing tool. Their primary advantage lies in enabling non-transgenic improvement by acting transiently without the integration of foreign DNA, thereby potentially streamlining regulatory approval and public acceptance. However, the transformative potential of this technology is severely hampered by a fundamental bottleneck: the efficient delivery of these macromolecules into plant cells. To address the delivery challenge, we propose the development of a novel, sustainable nanocarrier platform centred on a biocompatible silicon core, which serves as a scaffold for a precise layer-by-layer (LbL) assembly technique. This enables the meticulous encapsulation of functional CRISPR-Cas9 RNP complexes, thereby shielding them from enzymatic degradation in the extracellular environment. Cell-penetrating peptides (CPPs) will be incorporated to promote enhanced cellular uptake and internalisation by overcoming the cell wall barrier, while choline-based deep eutectic solvents (DES) will be employed to stabilise the RNP payload and ensure its release upon intracellular entry. By introducing the cargoes into pollen, we aim to achieve heritable edits that are directly transmitted to the progeny seeds following pollination. This method leverages the natural process of fertilisation, offering a transformative, genotype-independent solution for rapid crop improvement. The successful execution of this research will provide a robust and versatile platform technology to accelerate the development of more stress-resilient crops, ultimately contributing to sustainable agriculture and ensuring food security in the face of a rapidly changing climate.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

BASQUE CENTER FOR MACROMOLECULAR DESIGN AND ENGINEERING POLYMAT FUNDAZIOA
Contribution nette de l'UE
€ 194 074,56
Adresse
CALLE IBAETA CAMPUS UPV EHU 72
20018 Donostia San Sebastian
Espagne
Région
Noreste País Vasco Gipuzkoa
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (2)