Cercetătorii de la Facultatea de Biologie a Universității „Alexandru Ioan Cuza” din Iași (UAIC) au dezvoltat o metodă de transformare a deșeurilor toxice de tutun într-un compus cu potențial în tratarea bolii Alzheimer. Folosind o bacterie din natură, echipa convertește deșeurile contaminate cu nicotină într-o substanță care a demonstrat efecte benefice asupra memoriei și funcției cerebrale în studiile preliminare de laborator pe animale.
Cercetarea, coordonată de prof. univ. dr. Marius Mihășan, ar putea contribui atât la reducerea deșeurilor toxice din industria tutunului, cât și la găsirea unor noi tratamente pentru bolile care afectează sistemul nervos.
„Studiem cum am putea să eliminăm un deșeu toxic și să îl convertim într-un compus care ar putea ajuta la combaterea uneia dintre cele mai provocatoare boli ale umanității,” explică profesorul Mihășan. „Bacteria pe care o folosim poate procesa deșeurile de nicotină și produce un compus numit 6-hidroxi-L-nicotina, ce are proprietăți terapeutice și rămâne mai mult timp în organism, având potențialul de a oferi beneficii mai susținute.”
Industria tutunului produce cantități mari de deșeuri contaminate în fiecare an. Substanțele toxice intră în sol și apă nu doar de la țigările neterminate, ci și în urma procesului industrial prin care sunt produse. Deșeurile pot contamina atât pânza freatică, cât și solul, având efecte negative asupra sănătății umane.
Pentru a gestiona acest pericol de sănătate publică, cercetătorii UAIC au apelat la un inamic natural al nicotinei: o bacterie din sol numită Paenarthrobacter nicotinovorans ATCC 49919, care se hrănește cu nicotină și produce o substanță care seamănă cu aceasta, dar are efecte benefice mai puternice.
„Primul avantaj ar fi că decontaminăm mediul”, explică prof. univ. dr. Lucian Hrițcu, expert în neurobiologie de la aceeași facultate și co-autor al studiilor. „Când punem această bacterie pe terenul impregnat cu nicotină, aceasta îl va depolua. În al doilea rând, bacteria care consumă nicotina poate să producă un compus care să ajute și la sănătatea umană.”
Compusul produs prin acest proces bacterian natural, 6-hidroxi-L-nicotina (6HLN), a oferit câteva rezultate promițătoare în studiile de laborator legate de boala Alzheimer și alte afecțiuni neurodegenerative. Boala Alzheimer afectează peste 50 de milioane de oameni la nivel mondial prin pierderea memoriei, declinul cognitiv și moartea celulelor cerebrale. Tratamentele actuale oferă beneficii limitate și provoacă deseori efecte secundare. Comunitatea medicală este în căutarea atât a cauzei bolii, cât și a unor tratamente mai eficiente pentru simptomele acesteia. O soluție ar putea fi substanța studiată la UAIC.
„Nicotina este toxică și creează dependență, dar are și proprietăți pozitive: poate îmbunătăți cogniția, memoria, atenția, în special la persoanele vârstnice. Noi am sperat ca 6HLN să păstreze efectele benefice ale acesteia și să le omită pe cele adverse,” explică prof. Hrițcu.
Simulările pe computer și studiile pe animale conduse de cercetătorul Răzvan Ștefan Boiangiu în timpul doctoratului său au confirmat această ipoteză. „Rezultatele noastre au arătat că, datorită unei mici modificări față de structura nicotinei, substanța nouă se atașează mai puternic la un receptor specific din creier. Acest lucru sugerează că ar putea să determine un efect identic cu cel al nicotinei, dar ar putea să îmbunătățească cogniția în măsură mai mare,” susține Boiangiu.
Substanța a fost testată atât pe șobolani și pești sănătoși, cât și pe animale cărora le-au fost induse câteva simptome ale bolii Alzheimer, incluzând demența. Ulterior, au fost analizate și probe din țesutul cerebral al acestora pentru a măsura cum a fost afectată deteriorarea celulelor. Substanța produsă de bacterie, 6HLN, a avut rezultate superioare față de nicotină.
Conform evaluărilor cercetătorilor UAIC, substanța a arătat în studiile preliminare pe animale potențialul de a îmbunătăți memoria pe termen scurt, de a reduce comportamentele de tip anxios și depresiv, de a diminua degradarea celulelor creierului, de a îmbunătăți mecanismele de protecție ale țesutului cerebral și de a optimiza funcția cognitivă. De asemenea, în studiile de până acum există indicii că substanța ar fi mai bine tolerată și ar afecta creierul mai puțin. „Potențialele efecte negative trebuie însă studiate mai bine”, avertizează profesorul Marius Mihășan.
Echipa a descifrat ADN-ul complet al bacteriei Paenarthrobacter nicotinovorans ATCC 49919, pentru a înțelege mai bine cum funcționează procesul natural de conversie al nicotinei la nivelul moleculei și chiar să o modifice să producă mai multă substanță utilă – 6HLN. Cercetătorii UAIC acum pot obține această substanță în laborator, printr-o metodă ecologică, ce folosește bacteria modificată. Echipa este în căutarea unor parteneri din industrie interesați de colaborare, pentru a transforma această cercetare la nivel fundamental într-un produs ce poate ajuta societatea.
Pentru mai multe detalii, puteți accesa studiile echipei UAIC:
Characterisation of the Paenarthrobacter nicotinovorans ATCC 49919 genome, 2023
