Convierten el plástico en levodopa

Utilizar la biología de ingeniería para realizar síntesis química compleja ofrece una alternativa sostenible a los procesos tradicionales que dependen de recursos fósiles finitos. Una oportunidad creciente en este campo reside en la recuperación del carbono incrustado en los residuos industriales y postconsumistas, carbono que de otro modo se perdería en vertederos, incineraciones o contaminación

Por primera vez, desde el punto de vista científico, investigadores han convertido los residuos plásticos en un tratamiento fundamental para la enfermedad de Parkinson (EP).

En un estudio de prueba de concepto, los investigadores utilizaron bacterias diseñadas para convertir el tereftalato de polietileno (PET), un plástico ampliamente utilizado que se encuentra en botellas y envases de alimentos, en levodopa (L-DOPA).

Los Investigadores diseñaron bacterias Escherichia coli para convertir un componente químico de PET en L-DOPA mediante una serie de reacciones biológicas, con una conversión del 84% y un rendimiento de 5,0 g/L, equivalente a varias dosis clínicas tempranas del fármaco.

Stephen Wallace, PhD, profesor de biotecnología química en la Universidad de Edimburgo en Edimburgo, Escocia, investigador del estudio, dijo que, aunque aún se encuentra en las primeras etapas, el proceso podría ser prometedor para el desarrollo de fármacos y replantea la contaminación plástica como una posible materia prima farmacéutica. Hay algo en el medicamento L-DOPA que se parece mucho a la estructura de los desechos plásticos. Tiene una especie de similitud química con el fármaco lo suficiente como para que realmente nos hiciera pensar que esto podría ser posible.

El estudio fue publicado en línea el 16 de marzo en Nature Sustain.¹  

Actualmente, la L-DOPA se produce a escala mundial aproximadamente 250 toneladas por año, principalmente mediante métodos de síntesis química o quimioenzimática que dependen de materias primas petroquímicas.

La extracción y el procesamiento de estos recursos finitos consumen mucha energía y contienen mucho carbono, se estima que la industria farmacéutica en su conjunto, genera una huella de carbono 55% más grande que el sector de la automoción a partir de 2019.

Se prevé que la demanda del fármaco aumentará a medida que aumente la prevalencia de la EP con el envejecimiento de la población, un estudio estima que el número de personas que viven con la enfermedad en todo el mundo se duplicará con creces para 2050, alcanzando los 25,2 millones.²

Un estimado 56 millones de toneladas de PET se produce cada año en todo el mundo y casi todo termina en desperdicio después de un solo uso.³

Los desechos plásticos a menudo se consideran un problema ambiental, pero también representan una vasta fuente de carbono sin explotar. Al diseñar la biología para transformar el plástico en un medicamento esencial, mostramos cómo los materiales de desecho pueden reinventarse como recursos valiosos que respaldan la salud humana, señalaron los investigadores.

El enfoque desarrollado utiliza biología sintética para insertar copias de genes naturales de varios otros microorganismos, E coli, dándole una vía metabólica que no posee de forma natural. Genes de Comamonas sp. para convertir el ácido tereftálico, el componente básico liberado cuando el plástico PET se descompone en un intermediario químico; genes de Klebsiella neumoniae que simplifique ese intermedio en una molécula llamada catecol; y un gen de Fusobacterium nucleatum que realiza el paso final, combinando catecol con otros compuestos para formar L-DOPA.

Todos estos genes están alojados dentro del diseño E coli, que hace todo el trabajo. El proceso dura unas 27 horas.

Wallace comparó el proceso con la elaboración de cerveza, excepto que “la bacteria ya no toma azúcar y produce alcohol, toma botellas de plástico deconstruidas y las convierte en L-DOPA para la enfermedad de Parkinson.

El mismo grupo de investigación utilizó un diseño de E coli para convertir PET en acetaminofén.³ El nuevo trabajo amplía por primera vez esta plataforma a una terapéutica neurológica.

Los investigadores probaron tres fuentes de desechos de PET: una botella de plástico posconsumo que se encontró desechada en Edimburgo, láminas industriales de estampado en caliente de un socio fabricante y una película de embalaje de PET despolimerizada enzimáticamente. Los tres produjeron L-DOPA, aunque la botella posconsumo produjo conversiones más bajas, atribuidas a plastificantes residuales en plástico de consumo de menor calidad.

Queda mucho trabajo por hacer antes de que el proceso pueda contribuir a las cadenas de suministro farmacéutico.

Creo que el principal obstáculo al que nos enfrentamos en este momento es la escalabilidad, dijo Wallace. No es una tarea fácil llevar el proceso desde donde se encuentra ahora en un pequeño tubo en un laboratorio de investigación a un biorreactor a gran escala donde en realidad estamos produciendo cantidades productivas de esto. Sin embargo, señaló que, se ha logrado una ampliación similar de los biorreactores para tecnologías de fermentación menos productivas y que su equipo ha obtenido financiación y está trabajando con socios de la industria farmacéutica para avanzar en el proceso.

Se necesitará trabajo adicional para confirmar la ausencia de plastificantes y otros contaminantes en el producto final, integrar los genes biosintéticos en el genoma bacteriano para eliminar el mantenimiento de plásmidos dependientes de antibióticos y realizar evaluaciones tecnoeconómicas y del ciclo de vida.

Wallace enfatizó que el medicamento resultante no contendría microplásticos. De hecho, deconstruimos el material plástico antes de alimentarlo a las bacterias. Así que no hay plástico en ese proceso. El medicamento que se fabricaría a partir de esto tendría que someterse al tipo de procedimientos analíticos y regulatorios que cualquier otro producto farmacéutico tendría.

También destacó la naturaleza inicial del trabajo. Es importante enfatizar que este es un descubrimiento en una etapa bastante temprana, y este no es un proceso de fabricación que estemos informando en absoluto.

Referencias

1. Benjamin Royer, Yuta Era, Marcos Valenzuela-Ortega, Thomas W. Thorpe, Connor L. Trotter, Kitty Clouston, John F. C. Steele, Nicoll Zeballos, Eugene Shrimpton-Phoenix, Bhumrapee Eiamthong, Chayasith Uttamapinant, Christopher W. Wood & Stephen Wallace. Reciclaje microbiano de residuos plásticos a levodopa. Nat Sustain (2026). https://doi.org/10.1038/s41893-026-01785-z

2. Dongning Su, Yusha Cui, Chengzhang He, Peng Yin, Ruhai Bai, Jinqiao Zhu, Joyce S T Lam, Junjiao Zhang, Rui Yan, Xiaoqing Zheng, Jiayi Wu, Dong Zhao, Anxin Wang, Maigeng Zhou, Tao Feng. Proyecciones de prevalencia de la enfermedad de Parkinson y sus factores impulsores en 195 países y territorios hasta 2050: estudio modelizado del Estudio Global de la Carga de Enfermedades 2021. BMJ 2025; 388 doi: https://doi.org/10.1136/bmj-2024-080952.

3. Johnson, N.W., Valenzuela-Ortega, M., Thorpe, T.W. et al. Un reordenamiento biocompatible de Lossen en Escherichia coli. Nature Chuemistry. 17, 1020–1026 (2025). https://doi.org/10.1038/s41557-025-01845-5.