Лекарство из старой пластиковой бутылки избавит от головной боли: ученые научились синтезировать парацетамол из отходов
Ученые уже довольно давно используют различные микроорганизмы для синтеза полезных веществ
Фото: Алексей БУЛАТОВ. Перейти в Фотобанк КП
Эта новость взрывает мозг - ученые из Эдинбурга получили парацетамол из пластиковых отходов. Мысль о том, что пластиковая бутылка, которую вы выкинули в мусорный контейнер, может вылечить от головной боли или сбить высокую температуру, не укладывается в голове. Для волшебного превращения исследователи использовали бактерию E. coli - эта клеточная культура известна под названием “кишечная палочка”. Только ученые перепрограммировали эту бактерию. Получение парацетамола из пластика заняло 24 часа, и напоминало процесс ферментации при приготовлении пива. Что стоит за этим исследованием? Как его воспринимать? Об этом мы решили поговорить с Ириной Ле-Дейген, кандидатом химических наук, доцентом химического факультета МГУ.
ЗА ЧТО УЧЕНЫЕ ЛЮБЯТ КИШЕЧНУЮ ПАЛОЧКУ
- Ирина Михайловна, это фокус, некий лабораторный трюк? Или история, которая может получить практическое применение?
- Перед нами образец микробного синтеза. Ученые уже довольно давно используют различные микроорганизмы для синтеза полезных веществ. Например, многие витамины, аминокислоты, которые мы покупаем в аптеках, синтезированы с помощью микробов. В первую очередь, с помощью этой самой кишечной палочки. Она любима всеми исследователями за то, что хорошо растёт, не требует много ресурсов, и с её геномом очень удобно работать.
Шум, который возник вокруг этой публикации, связан с тем, что, бактерию научили в качестве источника питания использовать продукт распада пластика - полиэтилентерефталата (ПЭТ). То есть бактерии скормили не пластиковую бутылку целиком, а предложили уже частично переработанный полимер. Питаясь этим пластиком кишечная палочка синтезировала очень важное соединение - парааминобензойную кислоту. А на втором этапе работы бактерии добавили еще парочку генов, которые преобразуют парааминобензойную кислоту в парацетамол. Почему решили сделать парацетамол? Потому что он структурно похож на эту самую парааминобензойную кислоту. Ну, и еще потому, что он у всех на слуху, это известная молекула, полезная для людей. То есть химически это несложный процесс. Но сама идея превратить отходы в популярное лекарство - выглядит очень красиво.
А ЧТО ЕСЛИ БАКТЕРИЯ, НАУЧИВШАЯСЯ ЕСТЬ ПЛАСТИК, СБЕЖИТ ИЗ ЛАБОРАТОРИИ?
- Что было целью этого эксперимента - изобрести новый способ получения парацетамола?
- Придумать, что делать с пластиковыми отходами, конечно. Парацетамол спокойно можно получать с помощью классического промышленного синтеза. А вот что делать с пластиком? Мы создали материал, которого в природе не существует, соответственно природа не умеет его утилизировать. А теперь мы учим микроорганизмы перерабатывать полимеры. В принципе уже есть бактерии, которые используют пластиковые ПЭТ-бутылки, как источник энергии. В Японии была найдена такая бактерия Ideonella sakaiensis, на ее основе созданы более совершенные генно-инженерные версии. При этом у нас существует страх: а вдруг бактерия, перерабатывающая пластик, случайно сбежит из лаборатории и съест все на свете, в том числе и нужный пластик? Поэтому в этом эксперименте поступили очень умно: создали бактерию, которая ест не сами бутылки, а специально подготовленный для нее “суп”.
- Что-то вроде детского питания?
- Да, поэтому даже если эта бактерия окажется на свободе и начнёт искать себе пропитание, она не сможет переработать пластиковые вещи, которыми мы пользуемся. Но в то же время этот способ получения парацетамола методом микробного синтеза экономически вполне целесообразен. Мы убиваем двух зайцев: избавляемся от отходов и получаем нужное лекарство.
Ученые научились синтезировать парацетамол из отходов. Фото witsarut sakorn/Shutterstock/Fotodom
А ЕЩЕ ЛЕКАРСТВА ДЕЛАЮТ ИЗ НЕФТИ…
- А как быть с качеством такого парацетамола? Часто в аптеках люди спрашивают лекарство определенного производителя, потому что оно, по их мнению, “чище”. А тут лекарство из мусора…
- Так в этом и прелесть микробного синтеза, что на выходе мы получаем очень чистый продукт. Потому что классический химический синтез подразумевает высокие температуры, использование токсичных органических растворителей. Это в общем-то, жёсткие условия. Вы слышали про талидомидовую катастрофу? Талидомид - это снотворное, которое синтезировали в Германии после войны, это было популярное лекарство в 50-60-х годах прошлого века. Но оказалось, что при крупнотоннажном синтезе образуется токсичная примесь, и если лекарство принимала беременная женщина, то у нее рождался ребенок с тяжелыми физическими дефектами (всего с патологиями из-за талидомида родилось от 8000 до 12000 тысяч детей - Ред). Так вот микробный синтез такого эффекта вам никогда не даст. Потому что микроорганизмы, как крохотные реакторы, обладают непревзойденной эффективностью, точностью и аккуратностью в работе. Кстати, поэтому микробный синтез входит в состав “белой биотехнологии” - более экологичного варианта классической химической технологии.
- Когда простые люди узнали, что лекарство можно делать из мусора, они испытали культурный шок дважды. Потому что попутно выяснилось, что классический парацетамол получают из нефти. А часто ли лекарство, как стихи, не ведая стыда, произрастают из всякого сора?
- Лекарства, которые являются низкомолекулярными соединениями, то есть представляют стандартные, небольшие молекулы - почти всегда синтезируются из нефти, в крайнем случае, из природного газа. Так дешевле и проще. Аспирин, ибупрофен, корвалол, стрептоцид… - вот популярные лекарства, которые первыми пришли на ум. Этот список можно долго продолжать. Другое дело, когда создаются суперсовременные лекарства, например, белки или компоненты вакцин современных, типа “Спутника”. Там используются совершенно другие подходы, активные вещества забирают из живых организмов, получают из клеток, в том числе из из бактерий и так далее.
- Какие перспективы открываются в связи с такого рода исследованиями?
- На следующем этапе можно наделить бактерии другими генами и попробовать синтезировать что-нибудь ещё полезное. Или попробовать научить есть полиэтилен, потому что он структурно еще более сложен для утилизации. Главное, мы знаем, что из пластиковых отходов с помощью микробного синтеза можно получать нужные для человека вещи.
ИЗ ДОСЬЕ “КП”
Парацетамол одно из самых популярных лекарств. Ежегодно люди во всем мире употребляют около 275 тысяч тонн парацетамола. При его производстве химическим синтезом из нефти выделяется более 1 миллиона тонн CO 2 в год.
При этом микробный синтез парацетамола из старого пластика проходит при комнатной температуре и практически не дает выбросов углерода, то есть не усиливает парниковый эффект.
По оценкам ООН ежегодно в мире производится 400 миллионов тонн пластиковых отходов. Понятно, что новый способ получения парацетамола не решит одним махом проблему с мусором. Но если идти по этому пути и искать варианты переработки отходов во что-то полезное, то постепенно жить на планете станет лучше и веселей.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Микропластик находят даже в грудном молоке: насколько в реальности он страшен
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ