Gli scienziati dell’Università di Edimburgo hanno superato il test di concetto che getta le basi su come “la biotecnologia può offrire un’alternativa più pulita nella produzione di paracetamolo”. Il batterio Escherichia coli è in grado di convertire una molecola derivata da una bottiglia di plastica di scarto in paracetamolo. È quanto conclude un articolo pubblicato oggi sulla rivista Nature Chemistry. Si tratta di un nuovo utilizzo per uno dei patogeni responsabili delle comuni e resistenti infezioni urinarie e gastroenteriti. Quasi un decennio fa, un team scientifico dell’Istituto di Tecnologia di Kyoto (Giappone) ha utilizzato il batterio per digerire e assimilare la plastica. Ciò significa che potrebbe vivere nutrendosi di PET (polietilene tereftalato), una delle plastiche più utilizzate dall’industria alimentare per confezionare acqua minerale, bevande analcoliche, oli o prodotti farmaceutici, tra gli altri. Ora la ricerca condotta da Stephen Wallace e dal suo team di esperti dell’Università di Edimburgo indica una nuova e possibile strategia per convertire i rifiuti plastici in un prodotto utile in modo sostenibile. Il professore di biotecnologia chimica ha raccontato a EL MUNDO che questa scoperta è stata casuale. “Il nostro obiettivo iniziale era vedere se riuscivamo a far sì che i batteri effettuassero una reazione chimica chiamata riorganizzazione di Lossen, una reazione mai osservata prima in natura. Con nostra grande sorpresa, i batteri non solo erano in grado di effettuarla, ma lo facevano anche in modo straordinario all’interno delle loro cellule”. E dopo questo passo hanno fatto il successivo: “Questa scoperta ha sollevato una domanda più importante: fino a dove potremmo arrivare? Quale utilità potrebbe avere questa nuova capacità? Convertire i rifiuti plastici in sostanze chimiche preziose come il paracetamolo ci è sembrato un passo importante ed emozionante”, afferma Wallace. Hanno anche scoperto che questa molecola derivata dalla plastica può essere utilizzata come materia prima per produrre paracetamolo. “Il processo è sorprendentemente semplice: si svolge in acqua, a basse temperature e termina in 24 ore. Nonostante la sua semplicità, è molto efficace, poiché produce paracetamolo con un rendimento del 92%”, spiega il professore di biotecnologia chimica.
Come hanno trasformato la plastica di una bottiglia in paracetamolo?
Ciò che questo team è riuscito a scoprire è che nelle cellule viventi può verificarsi un tipo di reazione chimica chiamata riorganizzazione di Lossen, catalizzata dal fosfato presente all’interno del batterio Escherichia coli. Questa reazione chimica produce un tipo di composto organico contenente azoto, essenziale per il metabolismo cellulare. Gli autori hanno utilizzato metodi chimici per degradare una bottiglia di plastica in polietilene tereftalato (PET) al fine di produrre la molecola di partenza per la reazione chimica e dimostrare che il suo metabolismo cellulare può agire su questa molecola derivata dalla plastica.
La sintesi ottenuta mediante la reazione chimica sopra menzionata è stata realizzata a partire da una bottiglia di scarto e è stata incorporata metabolicamente per generare biomassa e controllare le biotransformazioni di cellule intere, come spiegano gli autori nella pubblicazione. L’ottenimento del paracetamolo attraverso questo processo biosintetico dimostra la produzione di questo farmaco essenziale a partire da rifiuti plastici attraverso una strategia più sostenibile, che si aggiunge alle attuali sintesi chimiche o biologiche.
Questi passi sono stati resi possibili dall’ingegneria metabolica, che “è la scienza che consiste nel riprogettare la chimica interna di una cellula – il suo metabolismo – in modo che possa svolgere nuovi compiti o produrre composti di valore”, spiega Wallace. Questo esperto sottolinea che “è come riprogrammare una scheda di circuiti biologici”.
Nel contesto della produzione chimica, Wallace chiarisce che si tratta di “progettare microbi come i batteri in modo che fermentino ingredienti sostenibili – come zuccheri o prodotti di scarto – e li trasformino in sostanze chimiche di uso quotidiano, dai farmaci come il paracetamolo agli ingredienti della plastica. È un’alternativa più ecologica alla produzione tradizionale, che spesso dipende dai combustibili fossili”.
Tuttavia, questo progresso non mette sul tavolo come utilizzare le bottiglie del contenitore giallo per produrre paracetamolo pronto per essere somministrato a breve termine. “C’è ancora molta strada da fare”, si rammarica Wallace. Per il momento, “il nostro lavoro è solo una prova di concetto ed è stato fatto solo su piccola scala. Stiamo lavorando per ampliare il processo e produrre maggiori quantità di paracetamolo”.
Pertanto, una volta che questa prova di concetto avrà superato con successo, il passo successivo sarà quello di effettuare test clinici sull’uomo, come si fa con qualsiasi altro farmaco. “Una volta che saremo in grado di produrre grandi quantità, sarà essenziale superare il complesso iter normativo [processi normativi imposti dalle agenzie del farmaco], che include test di sicurezza e qualità, prima di qualsiasi uso clinico”.
Per Wallace, “questo è solo l’inizio”. “La maggior parte delle persone non sa che il paracetamolo è attualmente prodotto da combustibili fossili attraverso processi industriali che emettono gas serra. Quello che abbiamo dimostrato è che la biotecnologia può offrire un’alternativa più pulita, non solo producendo paracetamolo in condizioni delicate ed ecologiche, ma anche contribuendo a decomporre i rifiuti plastici nel processo. Se riusciamo a trasformare la plastica in medicina, si aprono le porte a ogni tipo di possibilità per la produzione sostenibile di prodotti chimici”, conclude.
Soluzioni sostenibili per situazioni estreme
Il problema dei rifiuti plastici è sempre più grave e lo sviluppo di metodi sostenibili per riciclarli rimane una priorità. L’ingegneria metabolica, che sfrutta la rete di reazioni chimiche utilizzate in una cellula biologica per produrre molecole desiderabili, può essere combinata con la chimica organica per creare nuove piccole molecole. Tuttavia, non è chiaro se tutte queste reazioni possano essere combinate per convertire la plastica in un prodotto utile.
Con questi risultati è già possibile cercare un senso a questi processi e potrebbe trattarsi del primo caso di produzione di paracetamolo da Escherichia coli utilizzando un prodotto di scarto. “In future ricerche si potrebbe studiare come altri tipi di batteri o plastiche possano generare prodotti utili”, concludono gli autori.
