Cientistas transformam garrafas de plástico em medicamento contra a doença de Parkinson.

Jahr für Jahr acumulam-se montanhas de plástico feitas de garrafas vazias de água e de cola, enquanto milhões de doentes com Parkinson dependem de um medicamento que, até agora, provém quase inteiramente do petróleo. Uma equipa de investigação de Edimburgo juntou agora estas duas crises e demonstrou que, precisamente o plástico problemático PET, pode tornar-se a origem de uma substância ativa essencial.

Como o plástico PET se transforma em medicamento no laboratório

No centro deste trabalho está o politereftalato de etileno, conhecido pela sigla PET. Este plástico encontra-se na maioria das garrafas de bebidas e nas fibras têxteis. Em todo o mundo, produzem-se cerca de 50 milhões de toneladas por ano. A maior parte acaba em aterros, é incinerada ou segue pelos rios e mares.

A equipa liderada pelo químico Stephen Wallace, da Universidade de Edimburgo, seguiu outro caminho. Em vez de limitar o processo à reciclagem mecânica, começa por decompor quimicamente o material nos seus blocos fundamentais. Dessa decomposição surge, entre outras moléculas, o ácido tereftálico - um composto que se revelou surpreendentemente útil para etapas posteriores.

No laboratório, um resíduo plástico resistente transforma-se numa matéria-prima valiosa para a medicina.

Depois, os investigadores alimentam bactérias especiais com esse ácido tereftálico. Trata-se de Escherichia coli geneticamente modificada, um microrganismo muito estudado e já amplamente usado em vários processos de biotecnologia. As bactérias receberam genes adicionais que lhes conferem um conjunto enzimático desenhado à medida.

Microfábricas: bactérias como unidades químicas

Ao longo de várias reações em cadeia, os microrganismos vão alterando o ácido tereftálico. Desse percurso resultam intermediários a partir dos quais as células acabam por produzir L-DOPA - também chamada levodopa. Em termos simples, as bactérias reorganizam os átomos de carbono e montam-nos numa estrutura com atividade farmacêutica.

Os investigadores explicam o funcionamento destas bactérias como se fossem pequenas fábricas:

• Captação do ácido tereftálico como fonte de carbono
• Conversão através de enzimas introduzidas de forma dirigida
• Libertação de L-DOPA para o meio nutritivo

A partir dessa solução, o medicamento pode depois ser purificado e processado, de forma semelhante ao que sucede noutros métodos biotecnológicos de fabrico de substâncias terapêuticas.

O que a L-DOPA representa para os doentes com Parkinson

Há décadas que a L-DOPA é considerada o tratamento de referência para os sintomas da doença de Parkinson. A substância atravessa a barreira hematoencefálica e é convertida em dopamina no cérebro. É precisamente este neurotransmissor que falta nos doentes com Parkinson, porque determinadas células nervosas numa zona do mesencéfalo acabam por morrer.

Com L-DOPA, sintomas típicos como rigidez muscular, tremor e lentificação dos movimentos podem ser reduzidos de forma clara. A substância não cura a doença, mas oferece a muitas pessoas afetadas uma melhor qualidade de vida durante anos.

Sem L-DOPA, o quotidiano de muitos doentes com Parkinson seria dramaticamente diferente.

Até agora, esta substância ativa é obtida sobretudo através de processos petroquímicos. Para isso, utilizam-se matérias-primas derivadas do petróleo, transformadas em L-DOPA por meio de etapas de síntese complexas. Este método consome muita energia, é caro e liberta gases com efeito de estufa.

Porque é que a abordagem com plástico é tão singular

O método agora apresentado cria uma dupla ligação: um problema global de resíduos é associado a uma necessidade crescente no setor da saúde. O estudo, publicado numa revista científica da área da sustentabilidade, descreve, segundo os investigadores, o primeiro processo biológico que converte diretamente resíduos plásticos num medicamento para uma doença neurológica.

Os especialistas falam aqui em “biovalorização”: os materiais descartados não são apenas reciclados, mas transformados em produtos com valor muito mais elevado. Ao contrário da reciclagem convencional do plástico, na qual das garrafas frequentemente resultam películas ou fibras de menor qualidade, esta nova abordagem aponta para um composto farmacêutico de alto valor.

O laboratório de Edimburgo preparou este caminho de forma faseada. A mesma plataforma bacteriana já tinha produzido outros compostos químicos a partir de PET, entre os quais:

• Vanilina – um aromatizante que confere sabor a baunilha,
• Ácido adípico – um bloco de construção importante para plásticos e fibras,
• Paracetamol – um analgésico e antipirético muito utilizado.

Com a L-DOPA, acrescenta-se agora pela primeira vez uma substância ativa central para a neurologia. Os investigadores entendem isto como um sinal de que, no futuro, o PET poderá servir de base a uma gama inteira de medicamentos.

Onde ecologia e medicina se cruzam

Os trabalhos decorrem no Carbon-Loop Sustainable Biomanufacturing Hub, um centro criado com financiamento público britânico na ordem das dezenas de milhões. O objetivo é converter resíduos industriais em químicos e materiais úteis através da biologia sintética.

A investigação move-se, assim, numa fronteira particularmente interessante: de um lado, está a poluição por plástico, que pressiona solos, oceanos e cadeias alimentares. Do outro, uma sociedade envelhecida mantém elevada a procura por medicamentos como a L-DOPA. Um processo que ataca, ainda que parcialmente, ambos os problemas, desperta naturalmente grande interesse.

O lixo plástico passa subitamente a ser visto como uma matéria-prima subaproveitada - e não apenas como um incómodo.

Sobretudo em países com elevado consumo de PET e infraestruturas de reciclagem limitadas, esta abordagem pode tornar-se, a longo prazo, atrativa: em vez de importar substâncias ativas caras, seria teoricamente possível produzi-las a partir de resíduos locais.

Obstáculos no caminho para a indústria

Apesar do princípio chamar a atenção dos media, a passagem para uma aplicação alargada ainda está distante. Em laboratório, as bactérias trabalham muito mais devagar e com menor eficiência do que as instalações químicas tradicionais. Para que o processo seja economicamente viável, os investigadores terão de aumentar a velocidade de produção e melhorar o rendimento.

Acrescem questões de escala: os reatores terão de ser desenhados de modo a permitir que grandes quantidades de PET sejam despolimerizadas de forma fiável e introduzidas nas culturas bacterianas. A purificação da L-DOPA obtida continua também a ser um ponto crítico, já que os medicamentos estão sujeitos a padrões de qualidade rigorosos.

• Aumentar a velocidade de produção das bactérias
• Melhorar o rendimento e a pureza da substância ativa
• Comparar custos com os métodos de fabrico já existentes
• Avaliar o balanço ecológico global ao longo de todo o processo

A equipa de investigação pretende elaborar uma análise ambiental e económica abrangente. Só então será possível dizer de forma fiável se a abordagem biotecnológica supera realmente a petroquímica - ou se, por enquanto, apenas faz sentido em nichos específicos.

Parkinson, plástico e a questão da escalabilidade

A doença de Parkinson afeta, só no Reino Unido, claramente mais de 100.000 pessoas, e a tendência é de aumento. A nível mundial, especialistas prevêem até 2040 uma duplicação do número de casos. Em paralelo, a procura por L-DOPA e medicamentos relacionados continua a crescer.

Ao mesmo tempo, a produção de plástico mantém-se elevada, enquanto a reciclagem, em muitos locais, continua a avançar de forma lenta. Neste contexto, a proposta de Edimburgo parece quase natural: aquilo que já existe em quantidades gigantescas deverá ser convertido em algo útil. Se isso resulta à escala industrial dependerá de muitos fatores - desde enquadramentos políticos até aos preços da energia.

Para a indústria farmacêutica, há ainda outro aspeto potencialmente relevante: processos menos dependentes do petróleo tornam as cadeias de abastecimento mais robustas. A pandemia e os conflitos geopolíticos mostraram quão vulneráveis podem ser as cadeias globais de produção. Uma base mais diversificada de matérias-primas e tecnologias reduz esse risco.

O que significam termos como PET e biologia sintética

Quem conhece o PET apenas das garrafas pode facilmente subestimar a sua versatilidade. O material resulta de dois componentes: ácido tereftálico e etilenoglicol. As longas cadeias formadas por estes blocos tornam o plástico estável, transparente e fácil de moldar - características que também dificultam a sua eliminação.

Por seu lado, biologia sintética não significa que os organismos sejam “criados artificialmente”, mas sim que o seu material genético é alvo de alterações deliberadas por parte dos investigadores. As bactérias recebem genes adicionais, ou mesmo conjuntos completos de instruções, para produzirem determinadas substâncias. Isto já acontece há muito, por exemplo, na produção de insulina para pessoas com diabetes ou de vacinas.

O que há de novo é a forma consistente como os fluxos de resíduos passam a ser integrados nestes processos biotecnológicos. O plástico, que até aqui só trazia problemas, pode ser gradualmente incorporado numa espécie de química circular - tendo a medicina como exemplo de maior visibilidade.

Mesmo assim, não está isento de riscos: as bactérias geneticamente modificadas têm de ser mantidas de forma estrita dentro do sistema e eliminadas em segurança. Também a quantidade de energia necessária para abrir o plástico determina o verdadeiro balanço climático. Ainda assim, uma coisa já é clara: a ideia de que uma garrafa de uso único de ontem possa vir a gerar uma substância ativa importante altera profundamente a forma como olhamos para o plástico.