ثورة بيئية وصيدلانية: بكتيريا تحوّل النفايات البلاستيكية إلى مسكنات للألم

في إنجاز علمي مبهر، اكتشف باحثون في جامعة إدنبرة طريقة لاستخدام البكتيريا في تحويل النفايات البلاستيكية إلى مسكنات للألم، مما يفتح آفاقًا جديدة نحو عملية أكثر استدامة لإنتاج الأدوية. هذا الاكتشاف المبتكر قد يساهم في حل مشكلتين عالميتين في آن واحد: التخلص من التلوث البلاستيكي وتوفير بديل صديق للبيئة لإنتاج الأدوية.

الإشريكية القولونية: صانعة الباراسيتامول من البلاستيك

أفاد موقع “جارديان” بأن علماء الكيمياء المشاركين في البحث وجدوا أن بكتيريا الإشريكية القولونية (E. coli) يمكن استخدامها في صنع الباراسيتامول (المعروف أيضًا بالأسيتامينوفين) من مادة يتم إنتاجها في المختبر من زجاجات بلاستيكية.

صرح البروفيسور ستيفن والاس، الباحث الرئيسي للدراسة، بأن الباراسيتامول يُستخرج حاليًا من النفط. وأوضح أن هذه التقنية الجديدة، التي تجمع بين الكيمياء والبيولوجيا، تتيح لأول مرة إنتاج الباراسيتامول بشكل أكثر استدامة، مع المساهمة في التخلص من النفايات البلاستيكية الضارة بالبيئة.

تفاعل كيميائي حيوي غير مسبوق

يعتمد هذا الاكتشاف على نوع من التفاعلات الكيميائية يُسمى إعادة ترتيب لوسن (Lossen rearrangement)، وهي عملية لم تُشاهد من قبل في الطبيعة. المثير للاهتمام هو أن هذه العملية متوافقة حيويًا، مما يعني أنها يمكن أن تحدث في وجود الخلايا الحية دون الإضرار بها.

توصل الفريق إلى اكتشافهم عندما أخذوا مادة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، وهو النوع الشائع من البلاستيك المستخدم في عبوات الطعام والزجاجات. وباستخدام أساليب كيميائية مستدامة، قاموا بتحويله إلى مادة جديدة. يقول الباحثون إن النتائج مثيرة لأنها تشير إلى إمكانية تحويل النفايات البلاستيكية إلى مادة بيولوجية، مما يوفر طريقة شاملة للتخلص من هذه النفايات.

البكتيريا المعدلة وراثيًا: محفز العملية

عندما قام الباحثون بخلط هذه المادة مع سلالة غير ضارة من بكتيريا الإشريكية القولونية، وجدوا أنها تحولت إلى مادة أخرى تُعرف باسم “بابا (PABA)” في عملية تضمنت إعادة ترتيب لوسن. والأمر الحاسم هنا هو أنه بينما تتطلب إعادة ترتيب لوسن عادة ظروفًا معملية قاسية، فقد حدثت هذه العملية تلقائيًا في وجود بكتيريا الإشريكية القولونية. اكتشف الباحثون أن الفوسفات داخل الخلايا البكتيرية هو الذي كان يحفز هذا التفاعل.

ويضيف الفريق أن البابا هي مادة أساسية تحتاجها البكتيريا للنمو، وخاصة لتكوين الحمض النووي (DNA). عادة ما تُصنع داخل الخلية من مواد أخرى، لكن بكتيريا الإشريكية القولونية المستخدمة في التجارب كانت مُعدلة وراثيًا لعرقلة هذه المسارات الطبيعية، مما أجبر البكتيريا على استخدام مادة PET المحولة كمصدر للبابا.

بعد ذلك، قام الباحثون بتعديل بكتيريا الإشريكية القولونية وراثيًا بشكل أكبر، عن طريق إدراج جينين – أحدهما من الفطر والآخر من بكتيريا التربة – مما مكّن البكتيريا من تحويل PABA إلى باراسيتامول.

إنتاج الباراسيتامول بكفاءة عالية

يقول الفريق إنه باستخدام هذا الشكل من بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة، تمكنوا من تحويل المادة الأولية القائمة على مادة البولي إيثيلين تيريفثالات إلى باراسيتامول في أقل من 24 ساعة، مع انبعاثات منخفضة وعائد يصل إلى 92%. ورغم أن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لإنتاج الباراسيتامول بهذه الطريقة على المستويات التجارية، فإن هذه النتائج تمثل خطوة مهمة وقد يكون لها تطبيق عملي واسع في المستقبل.