Lewodopa to dobrze poznana cząsteczka aromatyczna, a zarazem lek używany w terapii symptomów choroby Parkinsona. Według WHO liczba osób żyjących z tą chorobą przekroczyła 8,5 mln już w 2019 r., a lewodopa z karbidopą pozostaje najczęściej stosowanym lekiem redukującym objawy. Dla autorów publikacji była to więc cząsteczka o wyraźnym znaczeniu medycznym, a zarazem dobry model do sprawdzenia, czy odpad z tworzywa może zasilać syntezę związku farmaceutycznego.

Autorzy zaprojektowali w E. coli czteroetapowy szlak biosyntezy kodowany przez siedem genów. Kwas tereftalowy, uzyskany z PET, przekształcano najpierw do protokatechuanu przy udziale kompleksu dioksygenazy tereftalanowej i sprzężonej dehydrogenazy z Comamonas sp. Następnie powstawał katechol z udziałem AroY i układu odtwarzającego kofaktor prFMN. Ostatnia reakcja, katalizowana przez zależną od PLP liazę tyrozyno-fenolową z Fusobacterium nucleatum, prowadziła do powstania lewodopy z katecholu, pirogronianu i amoniaku. Proces przebiegał w łagodnych warunkach wodnych, przy pH 7–8. Najwięcej pracy wymagały dwa zagadnienia – pobieranie substratu przez komórkę oraz wpływ związków pośrednich na dalszy bieg reakcji. Zespół zwiększył transport kwasu tereftalowego do wnętrza bakterii przez wprowadzenie heterologicznego transportera, a część przemian rozdzielił pomiędzy dwa szczepy E. coli. Taka organizacja procesu poprawiła przepływ metabolitów i pozwoliła uzyskać wyższe stężenia produktu końcowego.

Działanie procesu sprawdzono zarówno na materiałach modelowych, jak i rzeczywistych odpadach PET. W pracy pojawiają się dane dla odpadu przemysłowego oraz pojedynczej butelki. W najlepiej dopracowanym wariancie uzyskano 5,0 g/l lewodopy, a produkt wydzielono następnie w skali preparatywnej. To ważny element eksperymentu, który pokazuje możliwość realnego otrzymania substancji farmaceutycznej z materiału pochodzącego z odpadu tworzywowego. Ciekawe jest także to, że aromatyczny szkielet węglowy obecny w monomerze PET zostaje zachowany i przeprowadzony przez kolejne etapy biosyntezy aż do cząsteczki końcowej. Dzięki temu węgiel zawarty w odpadowym tworzywie trafia do związku leczniczego bez pełnej degradacji do prostych metabolitów. Autorzy piszą równocześnie jasno, że proces ma charakter demonstracyjny i stanowi jeden z elementów szerszego zestawu metod tzw. bioupcyklingu. Badanie rozwija wcześniejszy kierunek prac tego samego zespołu. W 2025 r. autorzy opisali w „Nature Chemistry” wykorzystanie pochodnych PET do syntezy paracetamolu. Nowa publikacja prowadzi ten temat dalej i pokazuje syntezę lewodopy z użyciem substratu pochodzącego z odpadowego PET oraz zmodyfikowanych bakterii.