Lixo plástico transformado em L-DOPA: um avanço no tratamento de Parkinson

Um grupo de investigação do Reino Unido conseguiu transformar lixo plástico num princípio activo que é, em todo o mundo, terapia de referência para a doença de Parkinson. O que parece ficção científica nasceu no laboratório com a ajuda de bactérias geneticamente modificadas - e, a longo prazo, poderá mexer tanto com a indústria farmacêutica como com a forma como lidamos com os plásticos.

Como as garrafas se tornam um fármaco para o cérebro

O ponto de partida do estudo é um plástico omnipresente: o PET (polietileno tereftalato). É deste material que são feitas a maioria das garrafas de água e refrigerantes. A indústria produz, todos os anos, cerca de 50 milhões de toneladas de PET em todo o mundo. Uma parte significativa acaba no mar, em aterros, ou é reciclada de forma pouco eficiente e com perda de qualidade.

A equipa liderada pelo químico Stephen Wallace, da Universidade de Edimburgo, quis demonstrar que aquilo que costuma ser encarado como “resíduo sem valor” pode ser convertido num produto de elevado valor. Para isso, o processo segue duas etapas:

• Em primeiro lugar, o PET é decomposto quimicamente nos seus blocos básicos, sobretudo em ácido tereftálico.
• Em segundo lugar, esse ácido é dado como “alimento” a bactérias E. coli geneticamente modificadas.

Estas bactérias foram equipadas com vias metabólicas introduzidas artificialmente. Com a ajuda de enzimas específicas, transformam o ácido tereftálico de tal forma que, no fim, se obtém L-DOPA - um medicamento que, há décadas, é central no tratamento da doença de Parkinson.

"O laboratório transforma um problema ambiental numa recurso: o lixo plástico passa a ser matéria-prima para um medicamento estabelecido contra uma doença neurológica grave."

A lógica faz lembrar uma fábrica em miniatura: os microrganismos absorvem os átomos de carbono provenientes do plástico e reorganizam-nos. O resultado é uma substância com uso farmacêutico que, até aqui, tem sido produzida em grande medida através de química baseada no petróleo.

O que a L-DOPA faz na doença de Parkinson

A doença de Parkinson afecta sobretudo pessoas mais velhas. No cérebro, as células nervosas responsáveis por produzir dopamina vão morrendo gradualmente. Essa falta traduz-se em sintomas típicos como tremor, movimentos mais lentos e rigidez muscular.

A L-DOPA - também conhecida como levodopa - funciona como precursora da dopamina. Depois de tomada, a substância chega ao cérebro e é convertida em dopamina. Para muitas pessoas doentes, isto permite gerir o dia a dia de forma muito mais eficaz, pelo menos durante vários anos.

A necessidade é elevada: só no Reino Unido, estima-se que vivam cerca de 166.000 pessoas com Parkinson, e a tendência é de aumento. Globalmente, o número de doentes também cresce, enquanto a produção do princípio activo continua quase totalmente dependente de processos petroquímicos caros e prejudiciais para o clima.

Pela primeira vez: medicamento obtido a partir de lixo plástico

O trabalho, publicado na revista científica Nature Sustainability, é considerado um marco. Nunca antes um processo biológico tinha convertido directamente um resíduo plástico num medicamento aprovado contra uma doença neurológica.

Especialistas descrevem este tipo de abordagem como “bio-valorização”: sistemas biológicos transformam um material de baixo valor - ou problemático - num produto de utilidade muito superior, neste caso um fármaco.

"Em vez de triturar o plástico para o transformar num granulado de baixo valor, os átomos de carbono são usados de forma direccionada para gerar moléculas de alto valor."

O grupo de Wallace já tinha mostrado, anteriormente, que a mesma plataforma baseada em PET permite produzir outras substâncias, incluindo:

• vanilina - um composto aromático com cheiro e sabor a baunilha
• ácido adípico - um bloco essencial para plásticos e fibras
• paracetamol - um analgésico e antipirético muito utilizado

Com a L-DOPA, soma-se agora mais um alvo molecular com aplicação directa na medicina. Assim, a lista de possíveis produtos finais torna-se significativamente mais extensa.

Entre a protecção do clima e os cuidados de saúde

O projecto está integrado no Carbon-Loop Sustainable Biomanufacturing Hub, um centro de investigação apoiado por um conselho de financiamento britânico com um montante de dezenas de milhões. Ali, equipas de química, biologia e engenharia de processos procuram formas de converter resíduos industriais em substâncias úteis.

A proposta liga dois grandes desafios das sociedades actuais:

• a pressão do lixo plástico, que já é detectável em solos, cursos de água e até no corpo humano
• a dependência da indústria farmacêutica de matérias-primas fósseis e de processos de fabrico intensivos em energia

Se parte da produção de medicamentos passar a usar resíduos plásticos como base, as emissões poderão diminuir e, ao mesmo tempo, as taxas de reciclagem poderão aumentar. Para os fabricantes, abre-se ainda a possibilidade de diversificar cadeias de abastecimento e reduzir a exposição às oscilações do preço do petróleo.

Porque isto ainda não chega à farmácia

Apesar do impacto dos resultados laboratoriais, a aplicação em grande escala está ainda numa fase inicial. Os próprios investigadores apontam várias barreiras:

• As bactérias têm de trabalhar muito mais depressa para que a produção seja economicamente viável.
• O rendimento de L-DOPA por quantidade de plástico continua, por agora, demasiado baixo.
• Os custos de fermentadores, meios nutritivos e purificação do princípio activo precisam de descer mais.
• É necessária uma avaliação ambiental e económica completa de todo o processo.

Somam-se questões regulatórias: mesmo que a L-DOPA seja quimicamente idêntica, venha ela do petróleo ou do plástico, as autoridades analisam ao detalhe como é feito o fabrico, que impurezas podem surgir e se estas podem ser removidas com segurança.

Quão seguras são as bactérias geneticamente modificadas?

Nos debates públicos, a engenharia genética suscita, com frequência, desconforto. Neste método, contudo, as bactérias trabalham em fermentadores fechados. Não são libertadas no ambiente, e o produto final (L-DOPA) já não contém microrganismos vivos.

Na produção farmacêutica, o uso de bactérias geneticamente modificadas é há muito uma prática consolidada. A insulina para pessoas com diabetes é produzida assim há décadas. Também muitas vacinas modernas assentam em princípios semelhantes. A novidade aqui é que, pela primeira vez, o lixo plástico é usado de forma abrangente como matéria-prima.

O que esta abordagem poderá significar no futuro

O estudo sugere uma direcção clara: os resíduos plásticos deixam de ser apenas incinerados, colocados em aterro ou fundidos, e passam a servir de base para uma gama de produtos. Para além de medicamentos, podem estar em causa fragrâncias, corantes e especialidades químicas.

Para municípios e operadores de recolha e tratamento de resíduos, isto poderá criar um mercado adicional. Resíduos de PET recolhidos separadamente, por exemplo através de sistemas de depósito e retorno, já fornecem um material relativamente limpo. Poderão existir combinações entre reciclagem tradicional e valorização biotecnológica: uma parte do PET volta a ser garrafas; outra parte segue para fermentadores, onde é transformada em princípios activos.

Para pessoas com Parkinson, no curto prazo não está em causa um novo “medicamento milagroso”, mas sim se terapias comprovadas poderão, a longo prazo, tornar-se mais fiáveis, mais amigas do clima e talvez mais acessíveis. Se a procura continuar a aumentar, uma via adicional de produção a partir de resíduos poderá ajudar a prevenir falhas de abastecimento.

Termos como “bio-valorização” ou “biologia sintética” podem soar técnicos, mas descrevem uma ideia simples: ajustar microrganismos para fazerem aquilo que a química clássica muitas vezes só consegue com grande consumo de energia. Com as enormes quantidades de plástico já em circulação, isto pode tornar-se uma ferramenta poderosa para uma indústria que procura usar recursos de forma mais eficiente.