Grzyby usuną z wód pozostałości leków
Grzyby mogą usuwać z wody pozostałości leków przeciwnowotworowych – udowodniła dr inż. Marcelina Jureczko z Centrum Biotechnologii Politechniki Śląskiej. Za swoją pracę naukowczyni otrzymała Nagrodę Prezesa Rady Ministrów w kategorii – wyróżniająca się rozprawa doktorska.
Dr inż. Marcelina Jureczko jako pierwsza na świecie osoba dowiodła, że grzyby białej zgnilizny drewna mogą usuwać z wody wybrane leki przeciwnowotworowe. Wyniki tych badań, opisane w pracy doktorskiej „Badania ekotoksyczności wybranych leków cytostatycznych i możliwości wykorzystania grzybów do ich usuwania”, w przyszłości mogą przyczynić się do wdrożenia pierwszego na świecie systemu oczyszczania ścieków szpitalnych, opartego na grzybach.
– Coraz więcej osób choruje na raka, a to zwiększa zużycie cytostatyków, czyli leków antynowotworowych. Jednak zbawienie w chorobie jest niestety także zagrożeniem. Leki te nie są w pełni metabolizowane w organizmach pacjentów, a więc są przez nich wydalane, często w formie niezmienionej. I tak, wraz ze ściekami komunalnymi, jak i pochodzącymi z fabryk zajmujących się ich produkcją, trafiają do oczyszczalni ścieków. Również tam ich eliminacja jest niedostateczna, co oznacza, że przedostają się do środowiska – wyjaśniła dr inż. Jureczko.
Obecność cytostatyków w wodach powierzchniowych, gruntowych czy pitnych, niesie za sobą duże zagrożenie, nie tylko dla organizmów wodnych, ale także dla ludzi, jako konsumentów wody. To zainspirowało naukowczynię do podjęcia badań w tym zakresie. – Mimo, że wiedza na temat środków cytostatycznych pozostaje niepełna, wiadomo, że mają one działanie kancerogenne (rakotwórcze), mutagenne (zmieniają materiał genetyczny), teratogenne (powodują wady w rozwoju płodu), genotoksyczne (uszkadzają materiał genetyczny) i embriotoksyczne (przyczyniają się do uszkodzeń lub obumarcia zarodka). Dlatego w swoich badaniach skupiłam się na problemie obecności leków w środowisku i ich niedostatecznej eliminacji w procesie oczyszczania ścieków – stwierdziła badaczka.
Dr inż. Marcelina Jureczko zaczęła się zastanawiać co mogłoby oczyścić wodę z tych leków, skoro bakterie osadu czynnego sobie z nimi nie radzą. – Wtedy pomyślałam o grzybach. Będąc jeszcze na studiach, miałam przedmiot „Grzyby w Biotechnologii”. Był on prowadzony przez dr hab. inż. Wiolettę Przystaś, prof. PŚ, która z pasją opowiadała o tych organizmach i niemal nieskończonych możliwościach ich wykorzystywania, także w walce o czyste środowisko. Zapamiętałam, że niektóre gatunki grzybów potrafią rozkładać związki o skomplikowanej budowie chemicznej, np. barwniki czy pestycydy. Dzieje się tak, ponieważ grzyby, zdolne do degradacji ligniny i celulozy w drewnie, mają niskospecyficzne enzymy, mogące rozkładać także inne związki. Stanowiło to punkt wyjścia do moich badań – tłumaczyła dr inż. Jureczko.
Badania te naukowczyni rozpoczęła od wnikliwego studium literatury. – Dokonałam przeglądu aktualnego stanu wiedzy dotyczącej cytostatyków jako niebezpiecznych substancji zanieczyszczających środowisko wraz z przeglądem skuteczności obecnie stosowanych metod ich usuwania – powiedziała.
Następnie rozpoczęły się szeroko zakrojone eksperymenty. Do badań dr inż. Jureczko wytypowała dwa leki, które są wykrywane nie tylko w ściekach, ale i w wodach powierzchniowych. – Szkodliwy efekt pojedynczych związków, jak i ich mieszaniny, przetestowałam na organizmach wodnych, reprezentujących trzy poziomy troficzne: roślinie – rzęsie drobnej, skorupiaku – rozwielitce wielkiej oraz bakterii – Pseudomonas putida. W kolejnym kroku, korzystając z różnorodnych metod badawczych, testowałam przydatność grzybów białej zgnilizny drewna do usuwania cytostatyków ze środowiska, na drodze fizycznej sorpcji i biologicznej degradacji. Badania uzupełniłam o testy ekotoksykologiczne i cytotoksykologiczne próbek poprocesowych oraz analizę aktywności enzymów, potencjalnie odpowiedzialnych za rozkład badanych związków – tłumaczyła.
Dr inż. Jureczko – jako pierwsza osoba na świecie – dowiodła, że biomasa grzybów może być stosowana docelowo jako efektywny sorbent badanych substancji. Udowodniła także, że procesowi biodegradacji cytostatyków przez grzyby, towarzyszy ich detoksykacja. – Za swoje oryginalne i nowatorskie dokonania badawcze uważam poszerzenie w znaczący sposób danych o toksyczności cytostatyków, poprzez ustalenie wpływu na środowisko, nigdy wcześniej kompleksowo nie przebadanych leków. Wykazałam także przydatność grzybów białej zgnilizny drewna do usuwania cytostatyków ze środowiska, na drodze sorpcji i degradacji, osiągając przy tym najwyższą i/lub najszybszą eliminację badanych leków, w porównaniu z innymi biologicznymi oraz niebiologicznymi metodami usuwania tych związków, prezentowanymi na arenie międzynarodowej – zaznaczyła.
Badaczka podkreśliła, że w przyszłości wyniki jej badań mogą przyczynić się do wdrożenia pierwszego na świecie systemu oczyszczania ścieków szpitalnych, opartego na grzybach białej zgnilizny drewna. – Rozwój nauki jest związany z poszerzaniem aktualnego zakresu wiedzy w danym temacie. Moje badania dostarczyły nowych informacji na temat cytostatyków w kontekście środowiskowym oraz zdolności grzybów do ich usuwania. Jestem przekonana, że otrzymane wyniki, będą miały wpływ na inne przedsięwzięcia naukowe, mające na celu ochronę środowiska i zdrowia ludzi oraz globalną walkę z zanieczyszczeniami – dodała.
Wyniki badań zawarte zostały w pracy doktorskiej pt. „Badania ekotoksyczności wybranych leków cytostatycznych i możliwości wykorzystania grzybów do ich usuwania”. Praca powstała pod promotorstwem dr hab. inż. Wioletty Przystaś, prof. PŚ. – W trakcie realizacji doktoratu miałam szczęście współpracować ze specjalistami z różnych dziedzin nauki, którzy będąc niepodważalnymi autorytetami, pozostawali niezwykle życzliwymi ludźmi. Na szczególne wyróżnienie, oprócz mojej promotorki, zasługuje dr hab. inż. Tomasz Krawczyk, prof. PŚ z Wydziału Chemicznego, dr inż. Anna Banach-Wiśniewska, dr inż. Monika Urbaniak z PAN w Poznaniu oraz dr Karolina Rudnicka z UŁ. W konsekwencji współpracy z naukowcami z różnych dyscyplin, pojawiło się przede mną wiele nowych możliwości i zapewniło mi to znaczne rozszerzenie pierwotnego pomysłu na projekt – podsumowała dr inż. Jureczko.
Dysertacja została uhonorowana Nagrodą Prezesa Rady Ministrów w kategorii wyróżniająca się rozprawa doktorska. Komisja do spraw nagród brała pod uwagę takie kryteria jak: oryginalność, nowatorskość i innowacyjność w rozwiązaniu istotnego problemu naukowego, poziom wiedzy teoretycznej autora w dyscyplinie naukowej oraz wyróżniający poziom jego umiejętności w zakresie samodzielnego prowadzenia pracy naukowej.
Dr inż. Marcelina Jureczko obecnie związana jest z Centrum Biotechnologii oraz Katedrą Biotechnologii Środowiskowej Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej. Studiowaną w pracy doktorskiej tematykę, pogłębia dzięki pozyskaniu finansowania z Narodowego Centrum Nauki na realizację grantu „Badania możliwości wykorzystania grzybów białej zgnilizny drewna do usuwania leków cytostatycznych na przykładzie: bleomycyny i winkrystyny” (UMO-2020/37/N/ST8/01077), którego jest kierownikiem. Niedawno wróciła ze stażu zagranicznego, który odbywała w prestiżowej hiszpańskiej instytucji Institute of Environmental Assessment and Water Research, Spanish Council for Scientific Research (Barcelona), zajmującej 21 miejsce w rankingu SCImago. Pasją dr inż. Jureczko jest nie tylko nauka, ale także jej popularyzacja. Jest członkinią Stowarzyszenia Rzecznicy Nauki, a w 2021 otrzymała nagrodę „POP Science” 5. Śląskiego Festiwalu Nauki w Katowicach dla najlepszych popularyzatorów nauki.
