Bakterie jelitowe zostały przerobione na system obrony przed rtęcią

Amerykańscy mikrobiolodzy dokonali znaczącego przełomu w dziedzinie biotechnologii, który może zrewolucjonizować ochronę zdrowia kobiet w ciąży i ich nienarodzonych dzieci. Zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) pod kierownictwem badaczki Yu Bochi zmodyfikował genetycznie bakterie jelitowe Bacteroides thetaiotaomicron, nadając im zdolność do neutralizacji toksycznych związków rtęci.

Badania, o których poinformowało biuro prasowe UCLA, wykazały, że zmodyfikowane mikroorganizmy skutecznie chronią ciężarne myszy i ich potomstwo przed szkodliwym działaniem metylortęci – jednego z najbardziej niebezpiecznych związków rtęci występujących w środowisku.

"Stworzone przez nas bakterie nie tylko rozkładają metylortęć, ale przywracają ją do neutralnej metalicznej formy tego pierwiastka. To całkowicie zapobiega prawdopodobieństwu przedostania się toksycznych związków rtęci do krwiobiegu kobiety w ciąży i dostania się do rozwijającego się płodu wraz z krwią" – wyjaśniła Yu Bochi, cytowana przez służbę prasową uniwersytetu.

Metylortęć jest związkiem, który szybko gromadzi się w owocach morza i wodzie rzecznej na skutek zanieczyszczeń przemysłowych. Jej obecność w organizmie człowieka prowadzi do poważnych zaburzeń funkcjonowania układu nerwowego oraz innych narządów. Szczególnie niebezpieczna jest dla kobiet w ciąży, ponieważ łatwo przenika przez barierę łożyskową i może powodować nieodwracalne uszkodzenia rozwijającego się płodu.

Naukowcy z UCLA opracowali innowacyjne rozwiązanie tego problemu. Zmodyfikowali genom bakterii Bacteroides thetaiotaomicron w taki sposób, aby produkowała dwa kluczowe enzymy: MerB i MerA. Pierwszy z nich, enzym MerB, rozkłada metylortęć, uwalniając jony rtęci. Drugi – białko MerA – przyłącza dwa elektrony do jonu rtęci, redukując go do metalicznej, neutralnej formy pierwiastka. Ten dwustopniowy proces znacząco zmniejsza prawdopodobieństwo przedostania się toksycznych form rtęci do organizmu.

Bacteroides thetaiotaomicron okazał się idealnym kandydatem do takiej modyfikacji genetycznej, ponieważ naturalnie występuje w jelitach ludzkich i jest uznawany za bezpieczny komponent mikrobioty jelitowej. Te beztlenowe bakterie są jednymi z najliczniejszych mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym człowieka i odgrywają ważną rolę w trawieniu złożonych węglowodanów.

Aby ocenić skuteczność opracowanej metody, zespół badawczy wprowadził zmodyfikowane bakterie do organizmów ciężarnych myszy, a następnie karmił je pokarmem o wysokiej zawartości rtęci, zawierającym m.in. tuńczyka. Wyniki eksperymentu były obiecujące – badania wykazały, że bakterie skutecznie zapobiegały przedostawaniu się rtęci do mózgu i innych tkanek organizmów samic oraz chroniły rozwijające się płody przed wadami rozwojowymi związanymi z narażeniem na rtęć.

Warto przypomnieć, że to nie pierwsze próby wykorzystania mikroorganizmów do neutralizacji rtęci. Dwa lata wcześniej naukowcy z USA opracowali zmodyfikowane bakterie z rodzaju Lacticaseibacillus, które wytwarzały enzym MerB. Tamte badania stanowiły ważny krok w kierunku rozwiązania problemu, jednak obecna modyfikacja Bacteroides thetaiotaomicron, obejmująca zarówno enzym MerB, jak i białko MerA, oferuje pełniejszą ochronę.

Yu Bochi i jej zespół podkreślają, że w przyszłości zmodyfikowane bakterie mogą stać się podstawą probiotyków, które będą chronić kobiety w ciąży przed zatruciem rtęcią. Takie rozwiązanie byłoby szczególnie cenne dla kobiet mieszkających w regionach o wysokim poziomie zanieczyszczenia rtęcią lub dla tych, których dieta zawiera duże ilości ryb i owoców morza.

Badania te wpisują się w szerszy trend wykorzystania zmodyfikowanych genetycznie mikroorganizmów do ochrony zdrowia ludzkiego. Metody inżynierii genetycznej umożliwiają tworzenie bakterii o nowych cechach i właściwościach metabolicznych, które mogą działać jako żywe fabryki leków, szczepionek czy, jak w tym przypadku, systemów detoksykacji organizmu.

Konwencja Minamata w sprawie rtęci, podpisana w 2013 roku, zobowiązuje państwa do ograniczania emisji rtęci i jej związków. Jednak mimo tych wysiłków, zanieczyszczenie środowiska rtęcią pozostaje poważnym problemem globalnym. Innowacyjne rozwiązania, takie jak zmodyfikowane bakterie jelitowe, mogą stanowić ważny element strategii ochrony zdrowia ludzkiego przed skutkami ekspozycji na ten toksyczny metal ciężki.​​​​​​​​​​​​​​​​