Nei film, gli scienziati possono prelevare un campione del sangue di qualcuno, mettilo in uno spettrometro di massa, e determinare rapidamente tutto ciò che è nel campione.

Nella vita reale, possono solo graffiare la superficie, perché il modo in cui il corpo scompone migliaia di sostanze chimiche dai farmaci, Alimenti, cosmetici e altre esposizioni rimangono un territorio inesplorato o "materia oscura". Conoscono i punti di partenza chimici, ma non conoscono tutti i prodotti di degradazione o dove questi prodotti verranno visualizzati nelle loro analisi.

I ricercatori di Emory hanno sviluppato un sistema per generare "metaboliti xenobiotici" - i prodotti di degradazione - da sostanze chimiche ambientali, in modo che possano essere analizzati su larga scala. potenzialmente, il sistema potrebbe essere utilizzato per stabilire come le sostanze chimiche vengono metabolizzate e distinguere chi è stato esposto e quanto, anche se la sostanza chimica originale non è più presente nel corpo.

"Questo sistema ci consente di identificare la presenza di sostanze chimiche in base ai loro prodotti di biotrasformazione a valle, ", afferma l'autore principale Ken Liu, dottorato di ricerca, scienziato senior nel Laboratorio di biomarcatori clinici presso la Emory University School of Medicine. "Molti dei prodotti di biotrasformazione a valle non possono essere acquistati e altrimenti non potrebbero essere identificati con sicurezza".

La ricerca, pubblicato martedì in Comunicazioni sulla natura , è stata una collaborazione supportata da una sovvenzione del programma Metabolomics del NIH Common Fund e dall'HERCULES Exposome Research Center di Emory, entrambi finanziati dall'Istituto Nazionale di Scienze della Salute Ambientale.

Il primo autore dell'articolo è il ricercatore associato Choon-Myung Lee, dottorato di ricerca, presso il Dipartimento di Farmacologia e Biologia Chimica. Gli autori senior sono Dean Jones, dottorato di ricerca, professore di medicina e direttore del Clinical Biomarkers Laboratory, ed Edoardo Morgan, dottorato di ricerca, professore di farmacologia e biologia chimica.

Il sistema utilizza estratti di fegato umano per metabolizzare una determinata sostanza chimica, e quindi analizza il modello dei prodotti di degradazione utilizzando l'etichettatura isotopica e la spettrometria di massa ad alta risoluzione. Ciò genera una firma metabolica che i ricercatori devono seguire per identificare l'esposizione rilevante negli esseri umani.

"Utilizzando queste informazioni, potremmo potenzialmente eseguire la "tracciatura dei contatti" chimica per un'esposizione originale, anche se la sostanza chimica originaria non è più presente, " Liu dice. "Stiamo cercando di catturare la diversità delle esposizioni chimiche che sono presenti in ogni individuo, poiché la maggior parte del rischio di malattia è attribuita alle esposizioni ambientali".

A dimostrazione delle capacità del sistema, i ricercatori hanno utilizzato il loro sistema per analizzare i campioni di sangue dei pazienti dell'Emory University Hospital. Potevano identificare con successo coloro che stavano assumendo vari farmaci, come il paracetamolo, l'antidepressivo bupropione, l'anticoagulante warfarin e beta-bloccanti metoprololo e carvedilolo. Sono stati in grado di confermare l'esposizione sulla base di cartelle cliniche elettroniche.

In una seconda prova, i ricercatori hanno analizzato campioni di sangue e urina da uno studio clinico sul microbioma per cercare esposizioni chimiche che non conoscevano in anticipo.

"Non sapevamo nulla di droghe, dieta o esposizione ambientale in questi individui, " dice Liù.

Il team è stato in grado di rilevare tracce di sostanze chimiche che indicano l'esposizione alla nicotina, Pepe nero, o il farmaco per il bruciore di stomaco omeprazolo.

"Poiché ulteriori prodotti chimici e miscele chimiche vengono elaborati attraverso questo approccio, prevediamo di essere in grado di mappare la diversità delle esposizioni ambientali nella comunità e identificare biomarcatori specifici che sono collegati ai risultati sulla salute, " Liu dice. "In definitiva, l'adozione di questo approccio nella pratica clinica potrebbe identificare fattori di rischio modificabili per le malattie umane".