Die Grenzen erweitern: Wie weit haben wir den chemischen Raum des Exposoms kartiert?

BerlinDr. Saer Samanipour und sein Team haben einen Artikel in der Zeitschrift der American Chemical Society (JACS Au) veröffentlicht. Sie thematisieren die Schwierigkeiten, sämtliche Chemikalien in unserer Umwelt nachzuverfolgen. Dr. Samanipour, Assistenzprofessor an der Universität Amsterdam, beleuchtet aktuelle Forschungen und kommt zu dem Schluss, dass eine präventive Kontrolle all dieser Chemikalien derzeit unmöglich ist.

Samanipour und sein Team sind der Meinung, dass maschinelles Lernen und KI von großer Bedeutung sind. Diese Technologien können dabei helfen, die Erkennung und Identifizierung aller Moleküle, mit denen wir in Kontakt kommen, zu verbessern. Wissenschaftler bezeichnen die Gesamtheit dieser Chemikalien als den 'exposome chemical space'.

Laut Samanipour:

• Unsere Kenntnisse über die bereits genutzten Chemikalien sind äußerst begrenzt.
• Noch weniger wissen wir über die neu hergestellten Chemikalien.
• Weniger als 2% der chemischen Substanzen, denen wir ausgesetzt sind, sind identifiziert.

Unser aktuelles Vorgehen ist passiv. Wir reagieren erst, nachdem wir die Auswirkungen chemischer Exposition beobachten. Dann untersuchen wir diese Chemikalien und ihre Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt. Diese reaktive Methode hat viele Krisen verursacht. Ein aktuelles Beispiel sind PFAS-Chemikalien. Weitere Probleme betreffen Flammschutzmittel, PCB und FCKW.

Regulierungen zielen hauptsächlich auf Chemikalien mit bestimmten Molekularstrukturen ab, die in großen Mengen hergestellt werden, aber es gibt viele andere Chemikalien, über die wir wenig wissen, ob sie nun menschengemacht oder natürlich sind. Natürlich vorkommende Chemikalien oder solche, die durch menschliche Einflüsse verändert werden, werden oft übersehen. Traditionelle Methoden haben nur einen kleinen Teil dieser Chemikalien dokumentiert, dabei veränderte Versionen übersehen und oft unsichere Ergebnisse geliefert.

Eine aktuelle Übersicht in JACS Au beleuchtet Bemühungen, den chemischen Raum des Exposoms zu kartieren. Traditionelle chemische Analysen konzentrieren sich oft auf bekannte oder erwartete Strukturen, wodurch viele 'unerwartete' Chemikalien übersehen werden können. Nicht-zielgerichtete Analysen (NTA) können dabei helfen, diese übersehenen Chemikalien zu entdecken, stoßen jedoch an ihre Grenzen. In den letzten fünf Jahren hat die NTA 1600 Chemikalien identifiziert, während jährlich etwa 700 neue Chemikalien auf den US-Markt gebracht werden.

Samanipour unterstreicht, dass:

• Wir brauchen einen datenbasierten Ansatz, um dieses Problem anzugehen.
• Zur Gewinnung von Informationen aus bestehenden chemischen Datenbanken müssen die Data-Mining-Bemühungen intensiviert werden.
• Eine retrospektive Analyse vorhandener analytischer Daten sollte durchgeführt werden, um den bekannten chemischen Raum zu erweitern.
• KI kann helfen, die Struktur und den Umfang des Exposom-Chemikalienraums zu verstehen.

Samanipour arbeitet mit dem Institut für Biodiversität und Ökosystemdynamik an der Universität von Amsterdam (UvA) zusammen. Zudem kooperiert er mit der School of Public Health am Imperial College London und der Queensland Alliance for Environmental Health Sciences an der Universität Queensland. Die Forschung wird von TKI ChemistryNL und dem UvA Data Science Center finanziert.

Alle Chemikalien, denen wir ausgesetzt sind, zu untersuchen, ist äußerst kompliziert. Samanipour weiß, dass er diese Arbeit wahrscheinlich nicht während seiner beruflichen Laufbahn abschließen kann. Dennoch ist es wichtig, sich dieser Herausforderung zu stellen, darüber zu sprechen und erste Schritte zur Verständnis zu unternehmen.