Kontaktsporingssystem for kemisk eksponering i miljøet

I filmene, forskere kan tage en prøve af nogens blod, sæt det i et massespektrometer, og hurtigt bestemme alt, hvad der er i prøven.

I det virkelige liv, de kan kun ridse overfladen, fordi hvordan kroppen nedbryder tusindvis af kemikalier fra stoffer, fødevarer, kosmetik og andre eksponeringer forbliver ukendt territorium eller "mørkt stof". De kender de kemiske udgangspunkter, men de kender ikke alle nedbrydningsprodukterne, eller hvor disse produkter vil dukke op i deres analyser.

Emory-forskere har udviklet et system til at generere "xenobiotiske metabolitter" - nedbrydningsprodukterne - fra miljøkemikalier, så de kan analyseres i stor skala. Potentielt, systemet kunne bruges til at fastslå, hvordan kemikalier metaboliseres og skelne, hvem der er blevet eksponeret og hvor meget, også selvom det oprindelige kemikalie ikke er til stede i kroppen længere.

"Dette system giver os mulighed for at identificere tilstedeværelsen af ​​kemikalier baseret på deres nedstrøms biotransformationsprodukter, "siger hovedforfatter Ken Liu, Ph.D., seniorforsker i Clinical Biomarkers Laboratory ved Emory University School of Medicine. "Mange af nedstrøms biotransformationsprodukter kan ikke købes og kunne ellers ikke identificeres med sikkerhed."

Forskningen, udgivet tirsdag i Naturkommunikation , var et samarbejde støttet af et tilskud fra NIH Common Funds Metabolomics-program og af Emorys HERCULES Exposome Research Center, begge finansieret af National Institute of Environmental Health Sciences.

Med-førsteforfatter af papiret er associeret forsker Choon-Myung Lee, Ph.D., på Institut for Farmakologi og Kemisk Biologi. Seniorforfatterne er Dean Jones, Ph.D., professor i medicin og direktør for Clinical Biomarkers Laboratory, og Edward Morgan, Ph.D., professor i farmakologi og kemisk biologi.

Systemet bruger humane leverekstrakter til at metabolisere et givet kemikalie, og analyserer derefter nedbrydningsprodukternes mønster ved hjælp af isotopmærkning og massespektrometri i høj opløsning. Dette genererer en metabolisk signatur, som forskere kan følge for at identificere den relevante eksponering hos mennesker.

"Ved at bruge disse oplysninger, vi kunne potentielt udføre kemisk 'kontaktsporing' for en original eksponering, selvom det oprindelige moderkemikalie ikke længere er til stede, " siger Liu. "Vi forsøger at fange mangfoldigheden af ​​kemiske eksponeringer, der er til stede i hvert individ, da størstedelen af ​​sygdomsrisikoen tilskrives miljøeksponeringer."

Som en demonstration af systemets muligheder, forskerne brugte deres system til at analysere blodprøver fra Emory University Hospital-patienter. De kunne med succes identificere dem, der tog forskellige medikamenter, såsom acetaminophen, det antidepressive middel bupropion, det blodfortyndende warfarin og betablokkerne metoprolol og carvedilol. De var i stand til at bekræfte eksponering baseret på elektroniske lægejournaler.

I en anden test, forskerne analyserede blod- og urinprøver fra et mikrobiom klinisk forsøg for at se efter kemiske eksponeringer, som de ikke kendte på forhånd.

"Vi vidste ikke noget om medicin eller kost eller miljøeksponeringer hos disse individer, " siger Liu.

Holdet var i stand til at opdage spor af kemikalier, der indikerer eksponering for nikotin, sort peber, eller halsbrandsmedicinen omeprazol.

"Da yderligere kemikalier og kemiske blandinger behandles gennem denne tilgang, vi forestiller os at være i stand til at kortlægge mangfoldigheden af ​​miljøeksponeringer i samfundet og identificere specifikke biomarkører, der er forbundet med sundhedsresultater, " siger Liu. "I sidste ende, vedtagelse af denne tilgang til klinisk praksis kunne identificere modificerbare risikofaktorer for menneskelig sygdom. "