Επιστήμονες μετατρέπουν πλαστικά απόβλητα σε φάρμακο για Πάρκινσον
Μια καινοτόμος προσέγγιση στον τομέα της βιοτεχνολογίας υπόσχεται να μετατρέψει τα απορρίμματα πλαστικού σε φάρμακο για την ασθένεια του Πάρκινσον. Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Sustainability, ερευνητές παρουσίασαν μια επιτυχία στην ανάπτυξη ενός βιολογικού συστήματος που «ανακυκλώνει» το πολυ(αιθυλένιο τερεφθαλικό) (PET) σε λεβοδόπα (L-DOPA), μια από τις κύριες θεραπείες για την ασθένεια.
Η διαδικασία του βιολογικού ανακυκλώματος
Οι ερευνητές τροποποίησαν το βακτήριο Escherichia coli ώστε να μετατρέπει τους μονομερείς που προέρχονται από το πλαστικό σε φαρμακευτικά προϊόντα υψηλής αξίας, χρησιμοποιώντας ήπιες συνθήκες και νερό. Η μελέτη κατάφερε να ξεπεράσει σημαντικά βιοχημικά εμπόδια που σχετίζονται με τη μεταφορά κυττάρων και την αναστολή ενζύμων, διαχωρίζοντας τη διαδικασία σε δύο συνεργαζόμενους μικροβιακούς τύπους.
Τα αποτελέσματα έδειξαν υψηλή παραγωγή 5.0 g L-1 σε ένα βελτιστοποιημένο σύστημα δύο βημάτων. Αυτή η προσέγγιση φαίνεται να προσφέρει μια πιο βιώσιμη εναλλακτική από τις παραδοσιακές μεθόδους χημικής ή χημοενζυμικής σύνθεσης που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα, αν και παραμένει σε στάδιο απόδειξης της έννοιας και όχι πλήρως βελτιστοποιημένη για βιομηχανική χρήση.
Η πρόκληση των πλαστικών αποβλήτων
Η σύγχρονη χημική βιομηχανία, και ειδικά η φαρμακευτική, στηρίζεται σε περιορισμένους πόρους ορυκτών καυσίμων. Παρά την ικανότητά της να σώσει εκατομμύρια ζωές, το μοντέλο αυτό είναι αναμφισβήτητα μη βιώσιμο και επιβλαβές για το περιβάλλον. Ταυτόχρονα, η βιοσφαίρα δέχεται ολοένα και μεγαλύτερη πίεση από την παγκόσμια παραγωγή και συσσώρευση πλαστικών, κυρίως από ορυκτά καύσιμα.
Σύμφωνα με περιβαλλοντικές αναφορές, παράγονται ετησίως πάνω από 400 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι πλαστικού, εκ των οποίων περίπου 360 εκατομμύρια τόνοι καταλήγουν ως απόβλητα. Η πλειονότητα αυτών των αποβλήτων στέλνεται σε χωματερές ή καίγεται, προκαλώντας απώλεια πολύτιμου άνθρακα και σημαντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Ενώ η παραδοσιακή ανακύκλωση υπάρχει, οι ερευνητές στρέφονται ολοένα και περισσότερο προς το «ανακυκλωμένο», μετατρέποντας τα απόβλητα σε προϊόντα υψηλότερης αξίας, ως μια πιο βιώσιμη πορεία προς μια κυκλική οικονομία.
Η σημασία της λεβοδόπης
Η λεβοδόπα (L-DOPA) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη θεραπεία για την ασθένεια του Πάρκινσον. Η εμπορική της παραγωγή εξαρτάται συνήθως από χημικές ή χημοενζυμικές διαδικασίες που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα, συχνά με σκληρές συνθήκες και σημαντική παραγωγή αποβλήτων. Αν και έχει εξεταστεί η βιολογική παραγωγή της από γλυκόζη ή αμινοξέα, αυτές οι προσεγγίσεις συχνά παρουσιάζουν χαμηλή αποδοτικότητα και προκλήσεις για τη βιομηχανική κλιμάκωση.
Η μελέτη αυτή στοχεύει να ξεπεράσει αυτούς τους περιορισμούς, αξιοποιώντας στρατηγικές βιομηχανικής μηχανικής για τη μετατροπή πλαστικών αποβλήτων σε ένα σύνθετο θεραπευτικό προϊόν. Η προσέγγιση εστιάζει στο τερεφθαλικό οξύ (TPA), έναν μονομερή που προέρχεται από την αποδόμηση του PET.
Οι ερευνητές σχεδίασαν μια νέα τετραδιάστατη βιοσυνθετική διαδικασία που περιλαμβάνει επτά γονίδια, τα οποία εισήχθησαν στο Escherichia coli BL21(DE3). Οι αρχικές δοκιμές αποκάλυψαν δύο σημαντικά εμπόδια, τα οποία οι ερευνητές εργάζονται να ξεπεράσουν.
