В рамках исследования, проведённого лабораторией Уоллеса Эдинбургского университета, была продемонстрирована возможность получения парацетамола путём биоконверсии отходов пластика.
Согласно полученным данным, распространённая непатогенная бактерия Escherichia coli, подвергнутая генной модификации, способна превращать терефталевую кислоту — продукт переработки полиэтилентерефталата (ПЭТ) — в активный фармацевтический ингредиент. Методика обеспечивает практически нулевые углеродные выбросы и оценивается как более устойчивая по сравнению с существующими промышленными способами получения парацетамола.
В настоящее время синтез парацетамола основан на использовании сырья нефтехимического происхождения, включая нефть. По оценкам специалистов, ежегодно для производства данного вещества и других фармацевтических субстанций расходуются тысячи тонн ископаемого топлива, что в совокупности оказывает значительное влияние на углеродный баланс и климатические процессы.
Разработка также ориентирована на решение проблемы утилизации ПЭТ-пластика, широко применяемого для производства упаковки пищевых продуктов и напитков. Глобальный объём отходов ПЭТ превышает 350 млн тонн в год, при этом большая их часть попадает в океаны или на полигоны, вызывая значительный экологический ущерб. Существующие методы переработки ПЭТ в ряде случаев приводят к образованию продукции, которая в дальнейшем также способствует накоплению пластиковых отходов.
Команда исследователей применила генно-инженерный штамм E. coli для преобразования терефталевой кислоты, выделяемой из ПЭТ, в парацетамол. Биоконверсия осуществлялась в ферментационном режиме, аналогичном технологиям пивоварения. В процессе использовалось помещение с температурой окружающей среды, а общая длительность реакции составляла менее 24 часов. Эксперимент продемонстрировал достижение уровня конверсии, при котором около 90% продуктов реакции составлял парацетамол.
Исследователи подчёркивают, что технология требует дальнейших доработок и оптимизации для масштабного промышленного внедрения. Тем не менее, текущие результаты подтверждают принципиальную возможность устойчивого биосинтеза фармацевтических субстанций с одновременным использованием твёрдых отходов полимерного происхождения.
По словам руководителя проекта, профессора Стивена Уоллеса (UKRI Future Leaders Fellow, заведующий направлением химической биотехнологии), представленные данные демонстрируют альтернативное применение ПЭТ-отходов. Вместо повторного использования пластика или сжигания отходов возможно их переработать в биологически и промышленно ценные продукты, включая лекарственные средства.
Эдинбургский университет рассматривается как один из ведущих мировых центров в области инженерной биологии. Это направление предполагает применение инженерных принципов для конструирования биологических систем и получения новых материалов, соединений и технологий. В состав университета входит крупнейшая в Великобритании научная группа в данной области.
Исследование финансировалось совместно EPSRC по программе CASE и биофармацевтической компанией AstraZeneca при содействии коммерциализационного подразделения университета — Edinburgh Innovations. Представители Edinburgh Innovations заявили, что видят значительный потенциал инженерной биологии в развитии безуглеродной экономики, замещении ископаемых источников сырья, формировании циклических производств и создании устойчивых химических продуктов. По их словам, подобные исследования могут лечь в основу глобальных технологических трансформаций, и университет открыт к сотрудничеству с внешними промышленными и научными партнёрами.