Un fàrmac a partir de residus de PET, benefici ambiental i mèdic

Al món es produeixen cada any uns cent milions de tones anuals de residus plàstics. Una part es recicla per fabricar objectes diversos, des de nous envasos i bosses a mobles i components de cotxes. Ara, investigadors escocesos han obert una nova via de reciclatge: convertir residus plàstics en un medicament.

Científics de la Universitat d’Edimburg han modificat genèticament el bacteri Escherichia coli per transformar derivats del politereftalat d’etilè (PET), utilitzat en molts envasos i embolcalls d’aliments, en levodopa, un medicament per tractar la malaltia de Parkinson.

Abans d’explicar el procés descrit a Nature Sustainability en l’article “Microbial upcycling of plastic waste to levodopa”, cal explicar quatre coses sobre el fàrmac. La levodopa, L-DOPA o L-3,4-dihidroxifenilalanina s’administra a malalts de Parkinson. Aquesta malaltia és provocada per una menor producció d’un neurotransmissor anomenat dopamina, que intervé en funcions com el moviment. Quan es produeix a nivells massa baixos pot aparèixer la malaltia de Parkinson, amb tremolors i dificultats de moviment i en alguns casos amb possible pèrdua progressiva de capacitats cognitives.

Però la dopamina no pot travessar la barrera hematoencefàlica que protegeix el cervell. Per això s’administra levodopa, que n’és precursor, i un cop al cervell es transforma en dopamina.

Parkinson i esquizofrènia

És curiosa la història de com es va descobrir la relació entre dopamina i la malaltia de Parkinson. A principis dels anys 50 es va començar a administrar la primera substància que permetia tractar una psicosi. Es deia clorpromazina i s’administrava a persones amb esquizofrènia. Era el primer cop que apareixia un fàrmac efectiu i específic contra una malaltia mental i això va permetre que molts pacients deixessin d’estar reclosos en sanatoris.

Però al cap d’un temps es va observar que alguns d’aquests pacients, si bé milloraven dels símptomes de l’esquizofrènia, començaven a mostrar signes de la malaltia del Parkinson. La causa, es va saber després, era el paper que duia a terme el medicament en la dopamina, perquè la clorpromazina en reduïa l’activitat. Això va permetre deduir, explicat de manera planera i sintètica, que en l’esquizofrènia es dona una activitat molt elevada de la dopamina mentre que en la malaltia de Parkinson n’hi ha una mancança.

Això es va descobrir a partir del 1957. Aquell any, l’anglesa Kathleen Montagu va demostrar la presència de dopamina en el cervell humà. Tres mesos després, el suec Arvid Carlsson va palesar que la dopamina actua com a neurotransmissor i que està relacionada amb el control del moviment. En experiments amb conills, va poder revertir la paràlisi administrant-los levodopa. L’any 2000, Carlsson fou guardonat amb el premi Nobel de fisiologia o Medicina juntament amb els estatunidencs Paul Greengard i Eric Richard Kandel per aquests estudis. Mai podrem saber si Montagu, que havia mort el 1966, hauria estat també considerada pel Comitè per atorgar-li el Nobel. 

El segon pas en la recerca sobre la malaltia de Parkinson es va donar el 1960, quan el bioquímic austríac Oleh Hornykiewicz va analitzar el teixit cerebral en cadàvers de persones que havien tingut la malaltia i va descobrir que presentaven un dèficit d’entre el 80% i el 90% de dopamina al nucli estriat o cos estriat, que actua en el control i la coordinació del moviment.

La costosa obtenció de levodopa

El consum mundial de levodopa s’estima en unes 250 tones anuals. Però la seva obtenció no és sempre senzilla i barata. Una de les vies d’obtenció és extreure-la de les llavors de la planta Mucuna pruriens o mongeta de vellut. Però això té limitacions degut a la seva estacionalitat i disponibilitat, perquè aquest vegetal té també altres usos medicinals.

Una altra manera de produir levodopa és fer servir enzims per catalitzar la producció de levodopa a partir d’altres substàncies químiques, com catecol o àcid pirúvic.

Finalment, la levodopa es pot obtenir a partir de fermentació amb E. coli modificada per enginyeria genètica.

Tanmateix, totes aquestes vies de producció de levodopa es poden millorar, tal com explicaven el març d’aquest 2026 investigadors xinesos de la Universitat de Jiangnan en l’article “Efficient synthesis of l-DOPA in Escherichia coli via cofactor and enzyme engineering” publicat a Synthetic and Systems Biotechnology. En la mateixa línia, un altre equip xinès, encapçalat per investigadors de la Universitat d’Agricultura de Jiangxi feia aportacions semblants en un article publicat a ACS Synthetic Biology (“Emerging Strategies for l‑DOPA Production: Integrating Plant, Chemical, Enzymatic, and Microbial Strategies”).

Però els científics escocesos han fet un pas més per trobar noves vies de producció de levodopa. Proposen partir dels residus de PET, del qual es generen uns 50 milions de tones anuals i, tot i que se’n recicla molt, el procés no és senzill i cal trobar-li nous usos amb nous procediments.

En aquest cas, els investigadors escocesos han trencat el polímer en els seus monòmers, és a dir, han separat els elements senzills que, com baules d’una cadena, formen el PET. Així han obtingut l’àcid tereftàlic. Després han modificat genèticament E. coli perquè a través de diverses reaccions convertís l’àcid tereftàlic en levodopa.

Els autors afirmen que han reeixit en l’obtenció de levodopa a petita escala i que ara han de millorar l’eficiència del procés per estudiar la seva aplicació a escala industrial. Després caldrà avaluar si tot el procés és avantatjós ambientalment i econòmicament rendible comparat amb els mètodes actuals.

L’estudi aprofundeix en el concepte de biosuprareciclatge o bioreciclatge de valor afegit (bio-upcycling, en anglès), que descriu un procés que, a partir d’un residu, s’obté amb mètodes biològics un producte de molt més valor. Això supera els beneficis del simple reciclatge de plàstic per obtenir altres productes plàstics. I suggereixen que el mètode es podria estudiar per aplicar-lo a l’obtenció d’altres substàncies químiques com cosmètics, saboritzants, fragàncies o fins i tot materials industrials.

La seva conclusió és que el seu treball “estableix la biologia de l’enginyeria com una via per recuperar i reutilitzar el carboni de residus plàstics destinats a abocadors, incineració o contaminació ambiental en teràpies d’alt valor per a malalties neurodegeneratives”. Per tant, ajuda a pal·liar dos problemes: el tractament de tones de residus plàstics i l’obtenció més senzilla d’un fàrmac molt important. Un doble benefici d’aquest procediment bioquímic.

Imatge de capçalera: fabianmontano (CC)