Ліки з відходів. Учені змогли використати сміття для виробництва препаратів

У хіміко-біологічному підході до переробки поліетилену використовується звичайний ґрунтовий гриб під назвою Aspergillus nidulans, який був генетично модифікований, пише The University of Kansas.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

"Що ми зробили в цьому дослідженні — спочатку розклали поліетилени з використанням кисню й деяких металевих каталізаторів, на речовини, які не дуже шкідливі", — сказав співавтор Берл Оклі, почесний професор молекулярної біології імені Ірвінга С. Джонсона.

Потім довгі ланцюжки атомів вуглецю, що утворилися в результаті розкладання пластику, були згодовані генетично модифікованим грибам Aspergillus. Гриби, як і було задумано, метаболізували їх у низку фармакологічно активних сполук, включаючи комерційно життєздатні виходи аспербензальдегіду, цитреовідину та мутиліну.

На відміну від попередніх підходів, Оклі сказав, що гриби швидко перетравлюють пластикові вироби, як "фаст-фуд".

"Що відрізняє цей підхід, так це те, що він складається з двох етапів — хімічного та грибкового, — сказав він. — У разі великої кількості таких циклів один грибок може переварити матеріал, але на це йдуть місяці, бо пластик дуже проблематично зруйнувати. Але двоетапний підхід дозволяє робити це дуже швидко, протягом тижня ви можете отримати кінцевий продукт".

Раніше Оклі працював із відповідним автором Клеєм Ваном із Університету Південної Каліфорнії, щоб виготовити близько сотні вторинних метаболітів грибів для різних цілей.

"Виявляється, гриби виробляють безліч хімічних сполук, і вони корисні тим, що пригнічують зростання інших організмів, — канонічним прикладом є пеніцилін, — сказав Оклі. — Ці сполуки не потрібні для росту організму, але вони допомагають або захищати його від інших організмів, або конкурувати з ними."

Якийсь час учені думали, що вони повністю використали потенціал грибів для цих сполук. Але Оклі сказав, що епоха секвенування геному відкрила нові можливості для використання вторинних метаболітів на благо людства та навколишнього середовища.

"Було усвідомлення того, що існує безліч кластерів генів, що утворюють вторинні метаболіти, які ніхто не відкривав, і існують мільйони видів грибів, — сказав Оклі. — Багато компаній проробили хорошу роботу за ці роки, але вона була дуже неповною, тому що вони просто вирощували речі в інкубаторі й досліджували їх на предмет виробництва нових сполук — але 95% генних кластерів просто мовчали, бо вони не "включаються" доти, доки не знадобляться. Вони нічого не робили. Тож попереду ще багато цікавого".

Лабораторія Оклі відточила процедури націлювання на гени, щоб змінити експресію генів у Aspergillus nidulans та інших грибах, виробляючи нові сполуки.

"Тепер ми секвенували геноми кількох грибів і можемо розпізнавати сигнатури груп генів, які утворюють хімічні сполуки, — сказав він. — Ми можемо змінити експресію генів; ми можемо видалити їх із геному; ми можемо робити з ними все, що завгодно. Ми могли бачити, що там було багато цих кластерів генів вторинних метаболітів, і наші процедури націлювання генів дозволили нам принаймні в принципі включити деякі з цих кластерів".

Дослідники зосередилися на розробці вторинних метаболітів для травлення поліетиленових пластиків, тому що ці пластики дуже важко переробляти. Для цього проєкту вони збирали поліетилен із Тихого океану на острові Санта-Каталіна в Каліфорнії.

Дослідники сказали, що довгострокова мета полягає в тому, щоб розробити процедури для розкладання всіх пластиків на продукти, які можуть бути використані грибами як їжа, усуваючи необхідність їх сортування під час переробки.

"Я думаю, всі знають, що пластик — це проблема, — сказав Оклі. — Він накопичується в нашому середовищі. У північній частині Тихого океану є велика територія, де він має тенденцію накопичуватися. І ви бачите, як навколо майорять поліетиленові пакети, — вони в річках, у ґрунті, в деревах. Білки навколо будинків навчилися вистилати свої гнізда пластиковими пакетами. Потрібно якось позбутися пластику, і якщо з нього можна зробити щось корисне за розумною ціною, то це зробить його переробку економічно вигіднішою".

Раніше Фокус писав, як береги Африки завалило горами одягу. Швидка мода буквально "тисне" на континент.