El desarrollo de medicamentos es una industria compleja que, en la mayoría de los casos, requiere procesos de síntesis química tradicionales. Sin embargo, gracias a los avances de la biotecnología, este panorama ha ido cambiando con el paso de los años. Ya lo vimos con la insulina producida por E. coli, y ahora, en un avance impresionante, un equipo logró que esta bacteria produjera acetaminofén (paracetamol)… ¡utilizando plástico como materia prima!
Un poco de contexto
Los científicos están desarrollando nuevas reacciones químicas que pueden funcionar dentro de las células sin dañarlas. Estas reacciones, que no necesitan enzimas, permiten usar herramientas de la química moderna para mejorar o ampliar lo que las células pueden hacer de forma natural. Este enfoque permite aplicar técnicas de la química orgánica moderna para:
- Controlar funciones celulares
- Diversificar metabolitos
- Acceder a nuevas materias primas de forma biológica
Estas reacciones complementan métodos como la catálisis abiótica en células, el uso de cofactores artificiales, aminoácidos no naturales, o incluso el diseño computacional de enzimas.
A pesar de su potencial, crear biocatalizadores in vivo —es decir, organismos genéticamente modificados para producir compuestos específicos— sigue siendo un gran reto. Integrar metabolitos no nativos en los ciclos metabólicos de diferentes microorganismos no siempre es viable más allá del laboratorio.
¿Qué se hizo en esta investigación?
Frente al problema del agotamiento de combustibles fósiles, el Dr. Stephen Wallace y su grupo de investigación de la Universidad de Edimburgo decidieron adelantarse. Su objetivo fue crear una bacteria capaz de producir moléculas de uso industrial (como medicamentos o pigmentos) a partir de materias primas sostenibles, reduciendo así la dependencia de los métodos químicos tradicionales.
En este caso, diseñaron una cepa de E. coli modificada genéticamente para producir paracetamol usando como base nada menos que tereftalato de polietileno (PET), el plástico común de botellas.
¿Cómo lo lograron?
El acetaminofén, como muchos otros medicamentos actuales, se produce a partir de derivados del petróleo. “Actualmente, muchas personas no saben que el paracetamol proviene del petróleo”, señaló Wallace.
El equipo combinó por primera vez la reacción de transposición de Lossen, un proceso químico descubierto en 1872, con el metabolismo de E. coli. Esta reacción convierte los ésteres de hidroximato en isocianatos, y luego en aminas, sin dañar las células ni alterar su funcionamiento natural.
En el laboratorio, partieron de un éster de hidroxamato modificado, el cual puede convertirse en ácido p-aminobenzoico (PABA), un nutriente esencial para el crecimiento de E. coli. Cultivaron bacterias deficientes en PABA en un medio con este sustrato y, sorprendentemente, las bacterias crecieron sin necesidad de catalizadores. Experimentos posteriores demostraron que el sustrato de Lossen podía convertirse en PABA en presencia de fosfato en el medio de cultivo.
¿Dónde entra el plástico?
Inicialmente, los investigadores solo querían probar si era posible fabricar productos sintéticos de forma segura dentro de células. Sin embargo, se dieron cuenta de que los sustratos usados en la reacción de Lossen podían derivarse de materiales de desecho.
Al descomponer PET (plástico), obtuvieron ácido tereftálico, que puede transformarse en una variante del sustrato de Lossen llamada PET-1, precursor del PABA. Entonces, el equipo se planteó una nueva pregunta:
¿Podría E. coli modificada forjar una ruta metabólica para convertir PET-1 en paracetamol?
Diseñaron un experimento a 50 °C en un buffer de fosfato, utilizando bacterias modificadas con deficiencia de PABA y expresando dos enzimas microbianas: PANAT y ABH60, responsables de convertir el PABA en paracetamol.
Resultados sorprendentes
Tras la incubación, obtuvieron un 83% de rendimiento en la producción de paracetamol a partir de PET-1. Con mejoras en el diseño del experimento y optimización de proteínas, alcanzaron un rendimiento del 92%.
“Este trabajo demuestra que el plástico PET no es solo un residuo ni un material destinado a convertirse nuevamente en plástico, sino que puede ser transformado por microorganismos en nuevos productos valiosos, incluyendo medicamentos”, afirmó Stephen Wallace.
Reflexiones finales
El poder realizar reacciones químicas que no se encuentran en la naturaleza dentro de organismos vivos representa un avance enorme. Muchos de los límites en la fabricación de medicamentos están relacionados con los altos costos de producción; sin embargo, tener biofábricas como bacterias podría reducir costos significativamente y hacer los medicamentos más accesibles.
No solo hablamos de la industria farmacéutica. La biotecnología aplicada a la biorremediación encuentra aquí un gran aliado: este plástico, antes considerado basura, ahora tiene un uso valioso para la sociedad. Lo que antes era desecho, podría convertirse en una alternativa real para combatir el problema global de residuos.
Si consideramos que la industria farmacéutica genera una huella de carbono 55% mayor que la automotriz, este nuevo método de producción no solo es eficiente, sino también sostenible, al no generar emisiones significativas de carbono y tener el potencial de reciclar parte de las más de 350 millones de toneladas de plástico que se producen cada año.
Aunque todavía falta investigación para llevar este método a una escala comercial, los resultados obtenidos son esperanzadores y apuntan a una posible aplicación práctica en un futuro no muy lejano.
Referencias
- Johnson, N.W., Valenzuela-Ortega, M., Thorpe, T.W. et al. A biocompatible Lossen rearrangement in Escherichia coli. Nat. Chem. (2025).
- ScienceAlert. (2025, junio). Engineered E. coli transforms waste plastic into common painkiller.
- Ware, S. (2025, 23 de junio). Modified bacteria convert plastic waste into pain reliever. Science News.
- IFLScience. (2025, última semana de junio). Plastic Trash? This Bacterium Can Turn It Into Paracetamol (aka Tylenol®).
