De la arderea cărbunelui până la mineritul aurului, activitățile umane au dus la poluarea pe scară largă a aerului cu mercur. Acest mercur se depune în cele din urmă în apă, unde se transformă în metilmercur toxic (MeHg). MeHg se bioacumulează în susul lanțului trofic, expunând prădătorii principali, precum tonul roșu – și oamenii care îl consumă – riscului de intoxicație cu mercur și malformații congenitale, în special tulburări de neurodezvoltare.
Terapiile actuale pentru intoxicarea cu MeHg se bazează pe chelarea nespecifică a ionilor metalici și sunt eficiente în cazurile acute; cu toate acestea, există o nevoie de tratamente mai specifice pentru expunerea cronică. Ca răspuns, cercetătorii au început să exploreze bacteriile, inclusiv pe cele modificate genetic, ca instrumente promițătoare pentru detoxifierea mercurului.
Printre aceștia se numără Elaine Hsiao, biolog la Universitatea din California, Los Angeles, care studiază modul în care microbiomul matern afectează dezvoltarea creierului fetal. Ea a colaborat cu colegi de la Universitatea din California, San Diego, specializați în expunerea la MeHg și acumularea acestuia în pești. Împreună, au conceput un microb intestinal comensal capabil să detoxifieze MeHg. Constatările lor, publicate în Cell Host & Microbe, demonstrează că bacteria modificată poate reduce bioacumularea de MeHg la șoareci. Bazându-se pe acest studiu, echipa își propune să dezvolte un probiotic care să ajute la reducerea riscurilor pentru sănătate legate de mercur, asociate cu o dietă bogată în pește.
Genele de rezistență la mercur (mer) sunt în mare parte absente din microbii prezenți în microbiota intestinală umană și a șoarecilor. Din acest motiv, cercetătorii au apelat la secvențele genetice merA și merB de la o tulpină rezistentă la mercur de Pseudomonas aeruginosa. Aceste gene demetilează și reduc MeHg. Acest proces generează compuși mai puțin nocivi, cum ar fi mercurul anorganic, care este mai greu absorbit și mai ușor excretat din organism. Ei au integrat ambele secvențe în Bacteroides thetaiotaomicron, o bacterie intestinală comensală foarte răspândită, care s-a dovedit a fi sigură ca probiotic.
Pentru a testa această tulpină modificată genetic, numită BtmerA/B, cercetătorii au crescut bacteria în medii suplimentate fie cu MeHg pur, fie cu o formă de MeHg derivată din ton roșu. În ambele condiții, BtmerA/B a prezentat activitate de demetilare a MeHg, în timp ce tulpinile cărora le lipseau genele nu au putut reduce MeHg.
Apoi cercetătorii au colonizat șoareci fără germeni fie cu B. thetaiotaomicron de tip sălbatic, fie cu tipul BtmerA/B, după care au administrat o doză orală mare de MeHg pur, deoarece ingerarea orală este principala cale de expunere. Șoarecii cu bacteria modificată genetic au descompus MeHg doar în intestin (măsurat prin conținutul fecal); cu toate acestea, cercetătorii au observat în continuare MeHg în alte țesuturi, cum ar fi ficatul sau creierul.
În etapa următoare, cercetătorii au investigat dacă acest tipar se manifestă și la șoarecii gestanți. Echipa a examinat efectele expunerii la diete bogate în MeHg (ton), cu conținut modest de MeHg (somon) și fără MeHg în timpul gestației. Au descoperit că șoarecii cu BtmerA/B au redus cu succes nivelurile de MeHg atât în țesuturile materne, cât și în cele fetale, iar șoarecii au prezentat semne mai scăzute de toxicitate a mercurului în creierul fetal.
În plus, atunci când cercetătorii au realizat profilul transcriptomilor creierului fetal al șoarecilor, au observat că BtmerA/B a prevenit unele dintre rezultatele negative asociate cu MeHg, cum ar fi modificările expresiei genelor legate de anomalii în neurodezvoltare.
Sursa: The Scientist