Los investigadores han demostrado un nuevo método para producir L-dopa, que se usa ampliamente como tratamiento para la enfermedad de Parkinson, mediante el uso de bacterias diseñadas para convertir botellas de plástico desechadas en un compuesto farmacéutico.
El método, desarrollado por científicos de la Universidad de Edimburgo, utiliza bacterias E. coli genéticamente modificadas para convertir ingredientes de tereftalato de polietileno (PET), un plástico comúnmente utilizado en envases de alimentos y bebidas, en L-DOPA.
Este estudio muestra cómo se pueden diseñar sistemas biológicos para convertir los desechos plásticos posconsumo en moléculas médicamente valiosas.
Los hallazgos, publicados en Nature Sustainability, apuntan a una posible nueva ruta para combatir la contaminación plástica y al mismo tiempo producir medicamentos.
La Dra. Liz Fletcher, directora de Impacto y directora ejecutiva adjunta del Centro de Innovación en Biotecnología Industrial (IbioIC), enfatizó la importancia de la investigación: “Este proyecto destaca el potencial de la biología para remodelar la forma en que pensamos sobre los residuos.
«Convertir botellas de plástico en medicina para el Parkinson no es sólo una idea creativa de reciclaje, es una forma de trabajar con la naturaleza para rediseñar procesos que beneficien al mundo real.
«Al demostrar que las sustancias nocivas se pueden transformar en sustancias que mejoran la salud humana, el equipo está demostrando que las aplicaciones sostenibles y de alto valor de la biología son prácticas y efectivas».
Ruta biológica desde residuos de PET hasta productos farmacéuticos
El PET es uno de los plásticos más producidos en el mundo, con aproximadamente 50 millones de toneladas producidas cada año.
Debido a que proviene de fuentes fósiles y es difícil reciclarlo de manera eficiente, gran parte termina en vertederos, incineradoras o el medio ambiente.
En el nuevo estudio, los investigadores primero descompusieron los desechos de PET en su componente químico principal, el ácido tereftálico. Luego, el equipo diseñó E. coli para convertir esta molécula en L-DOPA mediante una serie de reacciones enzimáticas.
La L-dopa es un tratamiento básico para la enfermedad de Parkinson, una enfermedad neurológica caracterizada por la pérdida progresiva de neuronas productoras de dopamina en el cerebro. Este fármaco actúa como precursor de la dopamina, reduciendo síntomas como temblores, rigidez y trastornos del movimiento.
Los investigadores dicen que esta vía modificada demuestra que los desechos plásticos tienen el potencial de servir como materia prima para sintetizar moléculas farmacéuticas complejas.
Repensar la fabricación farmacéutica
La producción farmacéutica tradicional a menudo depende de materias primas petroquímicas y de síntesis químicas que consumen mucha energía. El equipo de Edimburgo dice que su enfoque podría proporcionar una alternativa más sostenible al reciclar el carbono contenido en los desechos plásticos.
Al utilizar microorganismos para convertir compuestos derivados del plástico en productos farmacéuticos como la L-DOPA, el proceso puede crear valor a partir de materiales que de otro modo se desperdiciarían, al tiempo que reduce la dependencia de materias primas basadas en combustibles fósiles.
La investigación también se centra en un concepto más amplio conocido como bioreciclaje, el uso de sistemas biológicos para convertir residuos en productos de alto valor, en lugar de simplemente reciclar materiales en plásticos de menor calidad.
Los investigadores sugieren que estrategias similares de ingeniería microbiana podrían eventualmente aplicarse a la producción de una variedad de productos químicos, incluidos ingredientes utilizados en cosméticos, fragancias, fragancias y materiales industriales.
Transición al uso industrial
El equipo de investigación informó sobre la producción y el aislamiento exitosos de L-DOPA a escala preparativa, lo que demuestra que el método funciona más allá de los experimentos de laboratorio a pequeña escala.
La siguiente etapa se centrará en mejorar la eficiencia del proceso de conversión microbiana y evaluar qué tan bien se puede escalar a la producción industrial. Otros estudios también evaluarán el desempeño ambiental y económico del sistema en comparación con los métodos de fabricación existentes.
Si se amplía con éxito, este enfoque podría contribuir a modelos de producción circular que conviertan los plásticos de desecho en productos químicos y farmacéuticos de alto valor.
Financiación y cooperación para la investigación
Este proyecto fue financiado por Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI) y IBioIC. El socio industrial Impact Solutions contribuyó con pruebas y soporte de laboratorio.
La investigación se llevó a cabo dentro del Centro de Biofabricación Sostenible Carbon Loop (C-Loop), una iniciativa de investigación de £14 millones que explora formas de convertir flujos de desechos industriales en productos químicos y materiales útiles.
El centro cuenta con el apoyo del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), que forma parte de UKRI.
El apoyo a la comercialización de la investigación se proporciona a través de Edinburgh Innovations, el brazo de desarrollo empresarial y transferencia de tecnología de la Universidad de Edimburgo.
Los residuos plásticos y su impacto en la producción farmacéutica.
La capacidad de convertir residuos de PET en L-DOPA muestra cómo la biotecnología puede combinar dos desafíos principales: reducir la contaminación plástica global y desarrollar cadenas de suministro farmacéutico más sostenibles.
Aunque se requiere una mayor optimización antes de que el proceso pueda adoptarse comercialmente, este estudio proporciona evidencia inicial de que la plataforma de fabricación microbiana podría ayudar a remodelar la forma en que se fabrican futuros medicamentos para la enfermedad de Parkinson y otros compuestos farmacéuticos.
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