29 червня, 2025
Як бактерії перетворили пластик на парацетамол: прорив у медицині та біотехнології
У журналі Nature Chemistry нещодавно опубліковане унікальне дослідження, яке змінює уявлення про можливості сучасної біотехнології. Ученим вдалося змусити кишкову паличку (Escherichia coli) здійснити хімічну реакцію, раніше доступну лише в умовах лабораторій, і в результаті перетворити відходи на ліки. Синтезований продукт – парацетамол (ацетамінофен), рекомендований ВООЗ як препарат першої лінії при гарячці та болю, – було отримано із пластику. Несподіване відкриття створює нові перспективи в переробці ресурсів та виробництві ліків.
Кишкова паличка – одна з найчастіше використовуваних бактерій у фармацевтичній біотехнології. Проте її можливості обмежуються лише тими реакціями, які Escherichia coli може здійснювати сама. Багато складних перетворень, як-от створення діючих речовин для ліків, потребують хімічних реакцій, яких у природі не існує. Під час останніх досліджень науковці вперше застосували живу бактеріальну клітину, що дозволило їй перетворити речовини, отримані із пластику, на медично важливі сполуки, зокрема парацетамол. Це стало можливим завдяки використанню фосфатів, які вже є в середовищі росту бактерій як каталізатора.
Дослідники створили спеціальну речовину – «попередник парацетамолу», яку бактерії самостійно перетворюють на проміжну активну сполуку. Далі, використовуючи генетично модифіковані штами кишкової палички, біотехнологи змогли послідовно завершити синтез парацетамолу. Бактерії були модифіковані для вбудовування двох ферментів, які покроково завершують цей процес. Фактично науковці використали перегрупування Лоссена – складний хімічний процес, коли певна група атомів у молекулі змінює своє положення, утворюючи нову сполуку.
Джерелом початкової речовини став звичайний поліетилентерефталат (ПЕТ) – пластик, з якого виготовляють пляшки, контейнери для харчових продуктів і упаковки для косметики. Учені хімічно обробили пластикову пляшку й отримали субстрат, придатний для біоконверсії. В умовах культивування бактерій цей субстрат почав діяти як поживна речовина, яка не тільки підтримувала ріст бактерій, а і призводила до утворення парацетамолу.
Це дослідження – важливий крок до створення біофабрик майбутнього: живих систем, які можуть «перетравлювати» відходи та синтезувати з них корисні речовини. Із погляду клінічної практики, це відкриває шлях до доступного виробництва базових ліків, таких як парацетамол, у місцях, де ресурсів обмаль, а потреба у препаратах – висока. Окрім цього, новий метод є необхідною альтернативою утилізації пластику – замість спалювання чи захоронення ПЕТ можна буде використовувати як сировину для виготовлення необхідних речовин.
Джерело: https://www.nature.com/articles/s41557-025-01845-5