Биолюминесцентные бактерии способны производить наночастицы селена — это впервые выяснили учёные СФУ и ИБФ СО РАН.
Эти наночастицы могут использоваться в медицине для терапии и адресной доставки лекарств в поражённые органы и ткани.
Селен — жизненно важный для человека микроэлемент. Он поддерживает работу иммунной системы и щитовидной железы, оказывает лечебное действие при гепатитах, панкреатитах, заболеваниях кожи и лор-органов. Недостаток селена может вызвать у человека дистрофию печени и почек, нарушить рост костей; у детей при нехватке этого важного компонента возможна задержка психомоторного развития.
Однако в больших количествах соединения селена могут быть токсичными для живых организмов. Поэтому в регионах, где содержание этого элемента в воде и почве повышено (например, север Красноярского края, Якутия, Средний Урал), важно мониторить содержание таких соединений в природных средах.
Учёные Сибирского федерального университета провели эксперименты и показали, что биолюминесцентные бактерии (Photobacterium phosphoreum) отлично подходят для биомониторинга воды, содержащей соединения селена. Яркое свечение бактерий гаснет, если селен присутствует в воде в избыточной концентрации, — это и сигнализирует об опасности.
Биолюминесцентные бактерии также хорошо помогают извлечь избытки селенитов и селенатов из воды, «поедая» эти соединения и восстанавливая их до безопасной формы — элементарного селена. Необычной находкой в ходе эксперимента стала обнаруженная у бактерий-«светлячков» способность утилизировать излишки соединений селена в форме наночастиц.
«В России есть регионы, где естественным образом превышено содержание токсичных соединений селена — они есть в воде, почвах и горных породах. Также водорастворимые соединения селена часто попадают в окружающую среду из-за антропогенных факторов — например, добычи полезных ископаемых. Когда в водоёме возникает подобный избыток, в работу включаются бактерии — они умеют переводить эти соединения в безопасную форму и „упаковывать“ аморфный селен в виде наночастиц. Можно сказать, что биолюминесцентные бактерии начинают производить эти наночастицы в экстремальных для себя условиях, когда избыток селенитов и селенатов в среде обитания начинает угрожать их существованию», — рассказала доктор физико-математических наук, профессор кафедры биофизики СФУ Надежда Кудряшева.
Учёный отметила, что наночастицы, синтезированные бактерией Photobacterium phosphoreum, могут применяться для производства полупроводников, в медицине и косметологии (как основа для противоопухолевых, антимикробных препаратов), а также могут стать надёжными радиопротекторами, защищающими организм от радиоактивных элементов. Кроме того, наночастицы селена удобны как носитель для адресной доставки лекарственных средств — на них легко закреплять лечебные молекулы, а сам селен высоко совместим с организмом человека и не вызывает аллергии.
В планах исследователей — проверить способность биолюминесцентных бактерий синтезировать наночастицы железа.
«Есть такое явление, как ферроптоз — программируемая гибель клеток в присутствии железа. Если биолюминесцентные бактерии покажут способность производить наночастицы этого металла, это поспособствует изучению возможностей разрушения раковых клеток с помощью железа», — отметила Надежда Кудряшева.
Говоря о предстоящих исследованиях, учёные сослались на недавнюю работу, в которой рассмотрели цитотоксическую активность железосодержащих частиц и их компонентов. Светящиеся морские бактерии Photobacterium phosphoreum использовались в качестве модельной системы для мониторинга эффектов, которые оказывают эти наночастицы на живые организмы.
