Identifizierung neuer Biomarker für das epidemiologische Monitoring von Neuen Psychoaktiven Substanzen in Abwasserproben

• Antragsteller: Dr. Sascha Kevin Manier
• Fachliche Zuordnung: Toxikologie, Laboratoriumsmedizin
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492370445

Der Missbrauch von Drogen stellt ein globales Problem dar, das von Wissenschaftlern und Behörden eingehend untersucht wird. Um das Ausmaß des Konsums zu erfassen, werden üblicherweise verschiedene Techniken, wie Umfragen oder Krankenhausaufzeichnungen verwendet. In den letzten Jahres wird allerdings auch vermehrt die Untersuchung von Abwasserproben verwendet, um die Prävalenz des Drogenkonsums zu bestimmen. Eine große Herausforderungen stellen dabei neue psychoaktive Substanzen (NPS) dar, die strukturell von klassischen Missbrauchsdrogen abgeleitet sind, allerdings in der Regel wesentlich potenter sind. Gerade bei synthetischen Opioiden oder ähnlichen hochpotenten Substanzen ist die direkte Detektion der Ausgangssubstanz in einem ungerichteten Screeningverfahren sehr unwahrscheinlich.Im Rahmen dieses Projektes sollen neue Biomarker für die Anwesenheit von solchen NPS in Abwasserproben identifiziert werden. Diese Biomarker können zum einen aus dem Stoffwechsel der Mikroorganismen stammen, aber auch aus Reaktionen der Substanzen mit Bestandteilen der Abwassermatrix.Um geeignete Marker für das epidemiologische Monitoring solcher Substanzen zu finden, werden daher zunächst standardisierte Protokolle entwickelt, um potenzielle Biomarker nach Inkubation von Abwasserproben (Influent) aus Klärwerken zu detektieren. Diese Protokolle beinhalten eine umfassend evaluierte Extraktionsmethode und eine Analysenmethode auf Basis von nano-Flüssigchromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie. Anschließend sollen zwei häufig beschlagnahmte NPS in Europa, Furanylfentanyl aus der Gruppe der synthetischen Opioide und 5F-MDMB-PICA aus der Gruppe der synthetischen Cannabinoide, mit gepoolten Abwasserproben verschiedener Kläranlagen inkubiert und bisher unbekannte Biomarker mittels Techniken der Metabolomik identifiziert werden. Im Rahmen dieses Projektes würde darüber hinaus die Grundlage für die Untersuchung komplexerer Modelle geschaffen. So könnten Metabolomikstudien der Abwasserinkubationen mit in vivo oder in vitro Modellen gekoppelt werden, um eine Einnahme der Substanzen zu simulieren und so bessere Aussagen über Biomarker zu treffen, die nicht nur die Anwesenheit, sondern auch den Konsum der jeweiligen Substanz anzeigen. Zusätzlich können weiterführende Studien die Wirkung von komplexen Mischungen von NPS auf die Mikroorganismen des Abwassers untersuchen, wie sie in der Realität häufiger vorkommen. Ziel dieser Arbeiten soll es nicht sein, statistische Modelle zu entwickeln, die den Konsum oder die Anwesenheit von NPS anzeigen, sondern einzelne Strukturen zu identifizieren, die für andere Arbeitsgruppen, wie beispielsweise solche der (Umwelt-)Toxikologie oder Rechtsmedizin, auch ohne die angewendeten Techniken mittels ungerichteter oder gerichteter Screeningverfahren erfassbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen