Бактерия превращает пластик в парацетамол

Бактерия поглощает пластиковую бутылку, и, попав в ее структуру, клетка ферментирует отходы, как пиво, и превращает их в парацетамол. Так можно резюмировать научное исследование, опубликованное в этот понедельник в журнале Nature . Это исследование, впервые опубликованное «совершенно новым» способом, использует классическую химию, по словам Стивена Уоллеса, автора исследования. Он объясняет нововведение: «Используя живые микробы, мы провели сложные химические преобразования, которые могут открыть новые, более экологичные и устойчивые способы производства ценных материалов, таких как лекарства, из отходов».

Уоллес и его научная группа в Эдинбургском университете (Великобритания) сумели естественным образом вызвать в живой бактерии Escherichia coli то, что до сих пор наблюдалось только в пробирках . Это преобразование молекул, полученных из кислоты, в ключевые соединения для производства лекарств, таких как парацетамол, в результате реакции, известной как перегруппировка Лоссена. Исследователи вывели это на новый уровень и смогли воспроизвести эту способность в бактериях, используя только сами микробные клетки и не прибегая к сложным лабораторным катализаторам.

«Интересно то, что нам не пришлось учить бактерии, как проводить реакцию: фокус был в том, чтобы понять, что у них уже есть инструменты, и их просто нужно было направлять», — объясняет Уоллес. Внутри своих клеток бактерии естественным образом содержат фосфат, который может активировать химический катализ, который интересовал ученых. «То, что мы сделали, — это использовали синтетическую биологию для создания новых биологических путей внутри бактерий. Эти пути направляют химию клетки к производству определенного соединения, которое нам было нужно. В данном случае — лекарства», — объясняет автор. Поэтому вместо того, чтобы заставлять бактерии делать что-то новое, ученые просто дали им правильную карту и позволили их собственной химии сделать все остальное.

Пластик вступает в игру в самом начале процесса, когда ПЭТ, широко используемый в контейнерах для напитков, расщепляется на один из своих строительных блоков, который затем становится молекулой, способной запустить химическую реакцию внутри бактерий. Оттуда микроорганизмы преобразуют эту молекулу в ключевой ингредиент и в конечном итоге в парацетамол. «Исходя из того, что мы наблюдали, весьма вероятно, что многие — или даже большинство — бактерий могут выполнять эти типы трансмутаций. Это открывает новый способ мышления о том, как мы могли бы использовать микробов в качестве крошечных химических фабрик», — отмечает Уоллес.

Заводы без выбросов

Эти миниатюрные фабрики также работают при комнатной температуре и не производят выбросов углерода. Это еще одно ключевое отличие от традиционного производства парацетамола. Исследователь объясняет: «Удивительно, что очень немногие знают, что парацетамол, который они принимают, начинает свою жизнь как нефть». Он добавляет: «Что меня больше всего волнует в нашей работе, так это то, что мы продемонстрировали новый, более экологичный способ производства этого глобального лекарства, используя бактериальную ферментацию вместо ископаемого топлива».

Хотя пока еще рано говорить, это может быть частью более широкого перехода к более устойчивому, биооснованному производству, как в фармацевтической промышленности, так и в переработке пластика. «В конце концов, отходы — это всего лишь углерод, а микробы любят углерод. Вместо того чтобы выбрасывать отходы в атмосферу путем сжигания или захоронения, мы можем заставить их работать», — добавляет Уоллес.

На этом первом этапе исследований были произведены и извлечены лишь небольшие количества парацетамола. Следующая цель — масштабировать производство, и, наконец, результаты должны быть проверены: «Испытания на людях — это совершенно другой шаг, и это правильно. Любой препарат, предназначенный для коммерческого использования, должен пройти строгие испытания на безопасность и нормативные испытания, которые требуют времени и строгого надзора», — отмечает исследователь. Таким образом, хотя ученые считают, что их работа демонстрирует «захватывающий потенциал», предстоит еще долгий путь, прежде чем эту бактериальную версию парацетамола можно будет рассматривать для медицинского использования.