Принцип разумного потребления в действии: пластик стал сырьём для леводопы для лечения болезни Паркинсона

Введение

Впервые в истории учёные смогли превратить пластиковые отходы в средство для лечения болезни Паркинсона (БП). В ходе эксперимента исследователи задействовали генетически модифицированные бактерии, чтобы преобразовать полиэтилентерефталат (ПЭТ) — пластик, который обычно используют для изготовления бутылок и пищевой упаковки, — в леводопу (L‑ДОФА).

Специалисты изменили генетический код бактерий Escherichia coli так, чтобы микроорганизмы превращали составные элементы ПЭТ в L‑ДОФА с помощью цепочки биохимических реакций. В итоге удалось добиться конверсии на уровне 84% и получить 5,0 г/л целевого вещества — этого достаточно для нескольких терапевтических доз, которые можно использовать на начальных этапах клинических испытаний.

«Хотя методика пока находится на ранней стадии разработки, у неё есть большой потенциал для создания новых лекарств — и она позволяет взглянуть на пластиковые отходы как на возможное сырьё для фармацевтической промышленности», — подчеркнул исследователь Стивен Уоллес, доктор философии, профессор химической биотехнологии Эдинбургского университета (Эдинбург, Шотландия).

«Структура препарата L‑ДОФА во многом похожа на структуру компонентов пластиковых отходов, — рассказал он в интервью Medscape Medical News. — Их химическое сходство достаточно заметно, и именно это подсказало нам, что такой подход в принципе может сработать».

Есть ли более эффективный способ производства L‑ДОФА?

Сейчас в мире выпускают примерно 250 тонн этого вещества в год — в основном его получают с помощью химического или химико‑ферментативного синтеза, где в качестве основы используют нефтехимическое сырьё.

Добыча и переработка таких ограниченных ресурсов требуют больших затрат энергии и приводят к существенному выбросу углекислого газа. По оценкам экспертов, к 2019 году углеродный след фармацевтической промышленности уже на 55% превышал аналогичный показатель автомобильного сектора.

Ожидается, что потребность в препарате будет расти — это связано с распространением болезни Паркинсона. Согласно данным одного из исследований, к 2050 году количество людей с этим диагнозом во всём мире увеличится более чем вдвое и достигнет 25,2 миллиона человек.

Ежегодно в мире производят около 56 миллионов тонн ПЭТ — и почти весь этот материал после однократного использования превращается в отходы.

«Обычно пластиковые отходы считают экологической проблемой, но на самом деле это огромный, пока не задействованный источник углерода, — подчёркивает Уоллес. — С помощью генной инженерии мы можем превратить пластик в жизненно важное лекарство. Так мы показываем, что отходы способны стать ценными ресурсами для сохранения здоровья людей».

Разработанная технология опирается на методы синтетической биологии: учёные встраивают в кишечную палочку (Escherichia coli) гены других микроорганизмов — благодаря этому бактерия получает новый метаболический путь, которого у неё нет в природе.

В частности, гены Comamonas sp. помогают преобразовать терефталевую кислоту — компонент, который выделяется при разрушении ПЭТ‑пластика, — в промежуточное химическое соединение. Затем гены Klebs...