مفاجأة علمية.. تحويل البلاستيك إلى "باراسيتامول" باستخدام بكتيريا حية
هذه التقنية الجديدة، التي نُشرت نتائجها في مجلة نيتشر كيمستري العلمية، تقدم نموذجا لصناعة دوائية أكثر استدامة وأقل اعتمادا على الوقود الأحفوري، وتفتح آفاقا جديدة لإعادة تدوير النفايات البلاستيكية بشكل فعّال ومفيد.
بلاستيك مستعمل يتحوّل إلى دواء
تعتمد الطريقة على تحليل بلاستيك "البولي إيثيلين تيرفثاليت" المستخدم على نطاق واسع في عبوات المياه والطعام إلى حمض "التريفثاليك"، وهو مركب يمكن للبكتيريا المعدلة وراثيا التعامل معه داخل خلاياها عبر عملية تعرف في علوم الكيمياء باسم "إعادة ترتيب لوسن" والتي يتم فيها إعادة ترتيب الذرات لإنتاج مركبات جديدة البنية.
تُحوِّل البكتيريا حمض التريفثاليك إلى حمض "البارا أمينوبنزويك"، وهو مقدمة أساسية لصناعة الباراسيتامول، المعروف أيضا باسم "أسيتومينافين" والذي يعدّ مسكن الآلام وخافض الحرارة الأول والأكثر استخداما عالميا.
ويشير البروفيسور ستيفان والاس الذي قاد هذه الدراسة في حديث له للجزيرة نت إلى أنّ أكبر التحديات التي واجهوها في هذه الدراسة هي سد الفجوة بين التفاعل الكيميائي والتوافق البيولوجي؛ حيث إنّ إعادة ترتيب لوسن تجري في ظل ظروفٍ غير متوافقةٍ مع الحياة، لذا فإن إيجاد طريقةٍ لإجرائها داخل الخلايا الحية تطلّب إعادة التفكير في كيفية ومكان حدوث هذا التفاعل.
وما يميز إعادة ترتيب لوسن ضمن هذه الدراسة أن فريق البحث نجحوا لأول مرة في تفعيلها داخل كائن حي بعد تهيئة البيئة الجزيئية داخل الخلايا وتوجيه مساراتها الكيميائية من خلال تعديلات وراثية دقيقة، وهذا بعد أن كان هذا التفاعل حكرا على البيئات المخبرية المعقّدة.
المثير أيضا أن البكتيريا لم تحتج إلى محفزات معقدة أو ظروف صناعية قاسية، بل استخدمت الفوسفات الموجود طبيعيا في خلاياها كمحفز داخلي لإكمال التفاعل، وهذا ما يؤكدّه والاس ردا على سؤال للجزيرة نت عن أهمية هذا التفاعل الكيميائي بقوله: "تُعتبر إعادة ترتيب لوسن تفاعلًا كيميائيا تقليديا، ولكنه لم يُلاحظ في الطبيعة قط حتى الآن، وهذه الدراسة هي الأولى التي تُظهر أن الخلايا الحية قادرة على تحفيز التفاعل باستخدام الفوسفات فقط، في ظل ظروف معتدلة ومتوافقة حيويًا".
تحديات وآفاق مستقبلية
بالرغم من أنّ البكتيريا تمكنت في المختبر من تحويل 92% من المركبات البلاستيكية المعالَجة إلى باراسيتامول خلال 24 ساعة فقط، إلا أنّ الطريق إلى إنتاج تجاري لا يزال طويلاً؛ فالتحديات تشمل كفاءة تكسير البلاستيك على نطاق واسع، وضمان استقرار العملية في بيئات صناعية، بالإضافة إلى ضرورة اجتياز التجارب السريرية الصارمة والموافقات التنظيمية لأي دواء يُستخدم بشريا.
كما يشير والاس إلى أنّ توسيع نطاق التفاعلات المتوافقة حيويا يشكل عائقا كبيرا، فمعظم التفاعلات الكيميائية الصناعية لا تزال غير قادرة على العمل داخل الأنظمة الحية، لذا ستحتاج الدراسات المستقبلية إلى إيجاد طرق جديدة لدمج هذه التفاعلات ضمن عمليات الأيض.
من زاوية أخرى، فإنّ ما يجعل هذا الابتكار واعدا ليس فقط فعاليته، بل كونه يحقق خطوات ملموسة نحو تقليل البصمة الكربونية لصناعة الأدوية، إذ يُصنّع الباراسيتامول من مشتقات النفط الخام، وهي عملية تستهلك آلاف الأطنان من الوقود الأحفوري سنويا وتنتج كميات ضخمة من الانبعاثات، في حين أن التقنية الجديدة تعمل في درجة حرارة الغرفة ولا تحتاج طاقة حرارية مرتفعة، ولا تُخلف انبعاثات تقريبا.
إضافة لذلك، تعالج التقنية أزمة بيئية مزمنة تتمثل في النفايات البلاستيكية، لا سيما أن العالم يُنتج أكثر من 350 مليون طن من بلاستيك البولي إيثيلين تيرفثاليت سنويا، وبهذا الصدد يقول والاس "ربما تكون الرسالة الأهم هي تغيير نظرتنا للنفايات؛ فالنفايات في جوهرها مجرد كربون، وبدلا من أن تكون شيئا يُرمى، يجب اعتبارها موردا قيّما للاقتصاد المستقبلي".
كما تفتح الدراسة المجال لتطوير سلالات بكتيرية قادرة على تحويل أنواع مختلفة من النفايات، وليس فقط البلاستيك، إلى أدوية أو مركبات كيميائية مفيدة، ويختم والاس حديثه للجزيرة نت بقوله" هذه الدراسة ما هي إلا لمحة عن مستقبل يتدفق فيه الكربون عبر دورات مغلقة لا عبر مداخن المصانع، ومستقبل تقدّم فيه علوم الأحياء أساسا قويا للصناعة المستدامة".
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
منذ 3 أيام
- الجزيرة
خبراء يتوقعون تضاعف عدد حالات سرطان الكبد في 2050
توقع أكاديميون أن عدد حالات سرطان الكبد سيتضاعف بحلول عام 2050، وذلك قد يكون بسبب ارتفاع أعداد المصابين بالسمنة وبسبب كثرة شرب الخمور. وتوصلت لجنة لانسيت المعنية بسرطان الكبد بقيادة أكاديميين من الصين إلى أن 3 من كل 5 حالات إصابة بسرطان الكبد يمكن الوقاية منها عن طريق الحد من شرب الخمور وعلاج السمنة والحد من التهاب الكبد الوبائي عبر اللقاحات. وأشار الخبراء إلى أن نسبة حالات سرطان الكبد المرتبطة بالسمنة من المتوقع أن ترتفع من 5% إلى 11%، كما دعوا إلى بذل المزيد من الجهود لمنع حدوث الحالات التي يمكن الوقاية منها في المقام الأول. ومن المتوقع أن يرتفع عدد حالات سرطان الكبد الجديدة حول العالم من أقل من مليون حالة في عام 2022 إلى 1.52 مليون حالة في عام 2050، وذلك وفقا للتوقعات التي نُشرت ضمن ورقة بحثية جديدة للجنة لانسيت عن سرطان الكبد في 28 يوليو/تموز الجاري وكتبت عنها صحيفة إندبندنت البريطانية. وأضاف الخبراء أنه من المتوقع أن ترتفع الوفيات العالمية الناجمة عن سرطان الكبد من 760 ألف حالة وفاة عام 2022 إلى 1.37 مليون حالة وفاة عام 2050. أرواح يمكن إنقاذها وأشار الباحثون إلى أن نسبة حالات سرطان الكبد الناجمة عن السبب الأكثر شيوعا لسرطان الكبد حاليا (فيروس التهاب الكبد الوبائي بي) من المتوقع أن تنخفض خلال السنوات القادمة، ومن المتوقع أيضا أن تنخفض حالات الإصابة بفيروس التهاب الكبد الوبائي سي بشكل متناسب. ولكن في المقابل، من المتوقع أن تزداد حالات الإصابة بسرطان الكبد الناتج عن شرب الخمر والسمنة، وتوقع الخبراء أنه بحلول عام 2050، سيتسبب شرب الخمر بحوالي 21% من سرطانات الكبد، وسيتسبب في 11% بشكل حاد من حالات مرض الكبد الدهني المرتبط بخلل التمثيل الغذائي المعروف سابقا باسم مرض الكبد الدهني، حيث تتراكم الدهون في الكبد، ويطلق عليه اسم التهاب الكبد الدهني المرتبط بخلل التمثيل الغذائي. وكتب فريق الخبراء: "تشير هذه البيانات إلى أن هناك حاجة ماسة إلى اتخاذ تدابير وقائية تستهدف عددا شاملا من عوامل الخطر لسرطان الخلايا الكبدية"، وأشار الفريق إلى أن 60% من سرطانات الكبد يمكن الوقاية منها. واعتبر رئيس فريق الخبراء من جامعة فودان الصينية البروفيسور جيان تشو أن "سرطان الكبد يعدّ مشكلة صحية متنامية حول العالم، فهو من أكثر أنواع السرطان صعوبة في العلاج، حيث تتراوح معدلات البقاء على قيد الحياة لمدة خمس سنوات بين 5 و30% تقريبا، ونحن نواجه خطر تضاعف حالات الإصابة والوفيات الناجمة عن سرطان الكبد خلال الربع قرن القادم ما لم تتخذ إجراءات عاجلة لعكس هذا الاتجاه". وقال المؤلف المشارك البروفيسور ستيفن تشان من الجامعة الصينية في هونغ كونغ: "بما أن 3 من كل 5 حالات سرطان الكبد مرتبطة بعوامل خطر يمكن الوقاية منها، ومعظمها التهاب الكبد الفيروسي والخمر والسمنة، فهناك فرصة كبيرة للدول لاستهداف عوامل الخطر هذه، ومنع حالات سرطان الكبد وإنقاذ الأرواح".
الجزيرة
منذ 4 أيام
- الجزيرة
مغردون يثنون على حارسة منتخب إنجلترا التي تحدت مرضها وحققت الفوز لبلادها
شبكات رغم مشاكلها الصحية وتحذير الأطباء لها، نجحت هانا هامبتون، لاعبة كرة القدم الإنجليزية في تحدي الصعاب وقيادة منتخب بلادها إلى الفوز بلقب كأس أمم أوروبا للسيدات. فما قصة هذه اللاعبة؟ اقرأ المزيد
الجزيرة
منذ 4 أيام
- الجزيرة
لماذا يعاني بعض مرضى القولون العصبي من الإسهال؟
كشفت دراسة جديدة أنه يمكن أن تسهم المستويات العالية من هرمون موجود بخلايا الأمعاء في العديد من حالات الإسهال المزمن، وتساعد النتائج في تفسير ما يصل إلى 40% من حالات مرضى متلازمة القولون العصبي المصابين بالإسهال، وقد تساعد نتائج البحث في تطوير فحص دم، وتطوير علاجات جديدة. وأجرى الدراسة علماء من جامعة كامبردج في المملكة المتحدة، ونشرت نتائجها في مجلة جت (Gut) في 23 يوليو/تموز الجاري، وكتب عنها موقع يوريك أليرت. ويطلق الكبد حمض الصفراء عند تناول الطعام لتكسير الدهون حتى يمكن امتصاصها في الجسم، ويطلق حمض الصفراء في الطرف العلوي من الأمعاء الدقيقة، ثم يمتص مرة أخرى في الجسم في الطرف السفلي. ويصاب شخص واحد تقريبا من كل 100 بحالة تعرف باسم إسهال الأحماض الصفراوية (المعروف أيضا باسم سوء امتصاص الأحماض الصفراوية)، حيث لا يعاد امتصاص حمض الصفراء بشكل صحيح، ويشق طريقه إلى الأمعاء الغليظة (القولون)، ويمكن أن يسبب إسهالا مائيا عاجلا، وقد يعرّض المرضى لخطر نوبات سلس البراز. ويصعب تشخيص إسهال الأحماض الصفراوية نظرا لعدم وجود فحوص دم سريرية روتينية حاليا، ويشخَّص العديد من الأفراد بمتلازمة القولون العصبي، وهو مصطلح شامل لمجموعة من الاضطرابات المرتبطة بالجهاز الهضمي. ويُعتقد أن واحدا من كل 20 يصاب بمتلازمة القولون العصبي، ويقدر أن واحدا من كل ثلاثة مرضى يعاني من الإسهال كعرض رئيسي لديه إسهال الأحماض الصفراوية غير المشخص. وأشارت دراسات أُجريت على الفئران سابقا إلى أن هرمون الأمعاء المعروف باسم الببتيد الشبيه بالإنسولين 5 (Insulin-Like Peptide 5) – الموجود في الخلايا الموجودة في الطرف البعيد من القولون والمستقيم – قد يلعب دورا في الإسهال المزمن، وتفرز هذه الخلايا الهرمون عند تهيجها بحمض الصفراء. الهرمون الشبيه بالإنسولين استكشف الباحثون ما إذا كان هذا الهرمون قد يكون أيضا سببا للإسهال المزمن لدى البشر، وأصبح هذا ممكنا بفضل اختبار جديد للأجسام المضادة طورته شركة الأدوية إيلي ليلي التي يتعاون معها الفريق البحثي، ويسمح هذا الاختبار بقياس كميات ضئيلة من الببتيد الشبيه بالإنسولين 5. وسبق أن وجدت دراسة أجريت في جامعة أديلايد الأسترالية بحثت في طرق تحفيز إطلاق هرمون الأمعاء جي إل بي 1 (GLP-1) -الهرمون الذي تعتمد عليه أدوية إنقاص الوزن- أن إعطاء حقنة شرجية بحمض الصفراء لمتطوعين أصحاء حفّز إطلاق جي إل بي 1، غير أنه كان له تأثير غير مقصود وهو التسبب بالإسهال. وعندما حلل فريق البحث عينات من هذه الدراسة، وجدوا أن حقنة حمض الصفراء الشرجية تسببت بارتفاع مستويات الببتيد الشبيه بالإنسولين 5 بشكل مؤقت، وكلما ارتفعت مستويات الهرمون زادت سرعة حاجة المتطوعين إلى استخدام المرحاض. وترجح هذه النتائج أن الببتيد الشبيه بالإنسولين 5 قد يلعب دورا في حالات الإسهال المزمن، فعندما حلل الفريق عينات مرضى يعانون من إسهال حمض الصفراء وجدوا أنه بينما كانت مستويات الببتيد الشبيه بالأنسولين 5 شبه معدومة لدى المتطوعين الأصحاء، فإنها كانت أعلى بكثير لدى مرضى إسهال حمض الصفراء، وإضافة إلى ذلك كلما ارتفع مستوى الببتيد الشبيه بالأنسولين 5، زادت سيولة عينات البراز لديهم. وقال الدكتور كريس بانون من جامعة كامبردج والمؤلف المشارك للدراسة: "كانت هذه نتيجة مثيرة للغاية لأنها أظهرت لنا أن هذا الهرمون قد يلعب دورا كبيرا في أعراض هذه الحالة التي يساء فهمها، كما يعني ذلك أنه قد يسمح لنا بتطوير فحص دم للمساعدة في تشخيص إسهال حمض الصفراء إذا كانت مستويات الببتيد الشبيه بالإنسولين 5 مرتفعة فقط لدى هؤلاء الأفراد".
