Cientistas transformam plástico em medicamento para Parkinson em estudo inédito

A revista científica Nature Sustainability divulgou que um grupo de pesquisadores da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido, alcançou um feito científico ao transformar resíduos plásticos no medicamento mais utilizado para a doença de Parkinson. O estudo de prova de conceito utilizou bactérias geneticamente modificadas para converter o politereftalato de etileno (PET) em levodopa.

Para isso, os cientistas alteraram a bactéria Escherichia coli e permitiram que ela convertesse um monômero do PET por meio de uma sequência de reações biológicas. Dessa forma, a equipe atingiu uma taxa de conversão de 84% e um rendimento de 5 g/L, volume que corresponde a várias doses do medicamento em estágios iniciais.

Diante disso, o pesquisador Dr. Stephen Wallace, destaca: ​"Há algo na estrutura da levodopa que se assemelha muito à estrutura dos resíduos plásticos", explicou ele ao Medscape. "Esta última tem uma espécie de semelhança química com o fármaco — o suficiente para nos fazer pensar que o aproveitamento seria possível".

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Atualmente, a produção global de levodopa atinge cerca de 250 toneladas por ano e utiliza rotas químicas baseadas em matérias-primas petroquímicas. Em contrapartida, esses processos exigem grande consumo de energia e elevadas emissões de carbono.

Sob essa perspectiva, dados indicam que o setor farmacêutico gerou uma pegada de carbono 55% superior à do setor automotivo em 2019. Enquanto isso, a demanda pelo medicamento tende a crescer com o envelhecimento da população global e o aumento dos casos de Parkinson.

De modo semelhante, o volume anual de PET produzido no mundo chega a 56 milhões de toneladas, sendo que grande parte se torna resíduo após um único uso. Por isso, o reaproveitamento desse material em aplicações farmacêuticas surge como alternativa relevante.

Nesse sentido, ele explica: "O resíduo plástico é frequentemente visto como um problema ambiental, mas também representa uma vasta fonte inexplorada de carbono", afirmou em um comunicado o Dr. Stephen. "Ao utilizarmos a engenharia biológica para transformar o plástico em um medicamento essencial, demonstramos que resíduos sólidos podem ser reimaginados como recursos valiosos que promovem a saúde humana".

Processo biológico e desafios futuros

A equipe utilizou biologia sintética para inserir genes de diferentes microrganismos na Escherichia coli, criando uma rota metabólica inédita. Assim, genes da Comamonas sp. converteram o ácido tereftálico em um intermediário químico; em seguida, genes da Klebsiella pneumoniae transformaram essa substância em catecol; posteriormente, um gene do Fusobacterium nucleatum completou o processo ao gerar levodopa.

Como resultado, a bactéria modificada executou todas as etapas em cerca de 27 horas. O Dr. Stephen comparou o método à produção de cerveja e afirmou que "a bactéria não consome mais açúcar para produzir álcool; ela utiliza garrafas plásticas desconstruídas e as transforma em levodopa para a doença de Parkinson".

Apesar dos avanços, os pesquisadores ainda precisam validar a ausência de contaminantes e ampliar os testes em escala maior. Em síntese, o próprio Dr. Stephen ressaltou: “É importante enfatizar que esta é uma descoberta em estágio bastante inicial, e não estamos descrevendo, de forma alguma, um processo de fabricação”.

De garrafas plásticas ao alvo terapêutico

Os pesquisadores testaram três tipos de fontes de resíduos de PET: uma garrafa plástica pós-consumo descartada em Edimburgo; folhas de estampagem a quente industriais de um fabricante parceiro; e um filme de embalagem de PET despolimerizado enzimaticamente. Assim, todas as fontes produziram levodopa, embora a garrafa tenha apresentado taxas de conversão menores, atribuídas a plastificantes residuais presentes em plásticos de menor qualidade.

Em seguida, os cientistas observaram que esses aditivos químicos, usados para aumentar flexibilidade e durabilidade, interferem diretamente no processo. Pois apresentam toxicidade para as bactérias e reduzem a eficiência da conversão. Além disso, levantam preocupações relacionadas à saúde.

Apesar dos avanços, ainda resta um trabalho significativo antes que o processo possa contribuir para as cadeias de suprimentos farmacêuticos. “Acredito que o principal obstáculo que enfrentamos agora é a escalabilidade”, disse o Dr. Stephen. “Levar o processo de onde está atualmente, em um pequeno tubo em um laboratório de pesquisa, para um biorreator em escala industrial. No qual estaremos de fato fabricando quantidades industriais disso, não é uma tarefa fácil”.

Os próximos passos

Ainda assim, ele destacou experiências anteriores de ampliação em biorreatores para processos semelhantes. Dessa maneira, a equipe já garantiu financiamento e trabalha com parceiros do setor farmacêutico para avançar nas próximas etapas.

Posteriormente, os pesquisadores precisarão confirmar a ausência de plastificantes e outros contaminantes no produto final, integrar os genes biossintéticos ao genoma bacteriano e conduzir avaliações técnicas e de ciclo de vida.

O Dr. Stephen enfatizou que o medicamento resultante não conteria microplásticos. “Nós desconstruímos o material plástico antes de fornecê-lo às bactérias. Portanto, não há plástico nesse processo”, afirmou ele. “Além disso, o fármaco produzido teria que passar pelos mesmos tipos de procedimentos analíticos e regulatórios que qualquer outro produto farmacêutico.”

Por último, ele ressaltou a fase inicial do trabalho. “É importante enfatizar que esta é uma descoberta em estágio bastante inicial, e não estamos descrevendo, de forma alguma, um processo de fabricação”, concluiu ele.

O estudo recebeu financiamento da UK Research and Innovation e do Industrial Biotechnology Innovation Centre. Enquanto o Dr. Stephen Wallace informou não possuir conflitos de interesse financeiros relevantes.

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