باکتری‌های سوپرمن: انقلاب در دارو و صنعت، از آبجو تا انسولین!

باکتری‌ها، نقش‌آفرینانِ صنایعِ شیمی و دارو

در صنایعِ شیمیایی و دارویی، تریلیون‌ها باکتری در تکاپو هستند و در تولیدِ طیفِ وسیعی از محصولات، از آبجو گرفته تا کرم‌‌هایِ صورت، بیودیزل و حتی کود، نقشِ کلیدی ایفا می‌کنند. به طورِ ویژه، صنعتِ داروسازی به شدت به باکتری‌ها متکی است تا موادی حیاتی مثل انسولین و پنی‌سیلین را تولید کند. بهره‌برداری از این میکروب‌ها، تحولی در بهداشتِ جهانی ایجاد کرده است، اما این کار هزینه‌هایِ انرژی‌زایی دارد. افزون بر این، معمولاً نیاز به حلال‌ها و تولیدِ مداومِ باکتری‌هایِ جدید است، چرا که آن‌ها در انجامِ وظایف‌شان چندان دوام نمی‌آورند.

تحقیقاتِ چانگ‌ژو وو، برایِ بهبود باکتری‌هایِ صنعتی

چانگ‌ژو وو، شیمی‌دان و استادیارِ دپارتمانِ فیزیک، شیمی و داروسازی در دانشگاهِ دانمارکِ جنوبی، تمرکزِ خود را بر روی تقویت و بهبود باکتری‌هایِ صنعتی قرار داده است. هدفِ او کاهشِ انرژی، زمان و موادِ شیمیاییِ زائد موردِ نیاز برایِ نگهداری از باکتری‌ها است، در حالی که قابلِ استفادهٔ مجددشان می‌کند تا بتوانند برایِ مدتِ طولانی‌تری به کار‌شان ادامه دهند، پیش از آن‌که نیاز به جایگزینیِ آن‌ها باشد.

آخرینِ دستاوردِ او، معرفیِ نوعی باکتریِ “فوق‌العاده مقاوم” است که نتایجِ تحقیقات‌اش در نشریه‌یِ Nature Catalysis منتشر شده است. خودش می‌گوید: “ما باکتریِ صنعتیِ متداولی را – یعنی E. coli – برداشتیم و به نوعی برایش یک ‘پوششِ سوپرمن’ فراهم کردیم تا قابلیت‌هایِ کاتالیزوریِ آن را بالا ببریم.”

کاهشِ مصرفِ انرژی و پایداری در تولید

چانگژو وو توضیح می‌دهد: “این روش، مصرفِ انرژی را کاهش داده و روندِ تولید را پایدارتر می‌کند.” گرچه باکتریِ E. coli معمولاً با بیماری‌هایی که از راهِ غذا منتقل می‌شوند رابطه‌یِ نزدیکی دارد، اما در صنعتِ داروسازی به طورِ گسترده‌ای برایِ تولیدِ داروهایِ ضروری مثل انسولین و هورمونِ رشد – از طریقِ واکنش‌هایِ شیمیاییِ مختلف – موردِ استفاده قرار می‌گیرد. این صنعت به مقدارِ فراوانی از باکتریِ E. coli نیاز دارد و تعویضِ آن، به دلیلِ عواملی چون دماهایِ بالا، سطوحِ pH شدید، تابشِ UV و تماس با حلال‌ها، تأثیراتِ منفی بر محیطِ زیست، انرژی و زمان می‌گذارد.

در جستجویِ ماده‌ای پایدار

در توسعه‌یِ “پوششِ سوپرمن”اش، چانگ‌ژو وو در پیِ ماده‌ای بود که بتواند باکتری‌ها را در بر بگیرد و در عینِ حال به آن‌ها اجازه دهد تا با محیطِ پیرامون‌شان تعامل داشته باشند و واکنش‌هایِ شیمیاییِ پیچیده‌یِ موردِ نظر را انجام دهند. راه‌حل این بود: یک پوششِ پلیمری که با غشایِ سلولیِ باکتری ادغام می‌شود. پلیمرها مولکول‌هایِ بزرگی هستند که از میلیاردها واحدِ یکسان به نامِ مونومر تشکیل شده‌اند.

چانگ‌ژو وو ادامه می‌دهد: “ما در واقع غشایِ سلولیِ باکتری E. coli را با پلیمرها پیوند زدیم و به دو نتیجه‌یِ مهم رسیدیم: اول، باکتری‌ها قوی‌تر و کارآمدتر شدند و می‌توانستند واکنش‌هایِ شیمیاییِ پیچیده را سریع‌تر انجام دهند. دوم، باکتری‌ها محافظتِ بیشتری پیدا کردند و این امکان فراهم شد که از آن‌ها به دفعات استفاده شود. بنابراین، این یک نوع ‘باکتریِ سوپرمن’ است که پایداریِ بیشتری دارد.”