Kjemometre for å bestemme miljø- og menneskelig eksponering ved blandinger av forurensninger (EXPOSO-METER)

Bestemmelse av prøvestørrelse

Forskningsprosjektet EXPOSO-METER tar ikke sikte på en stor kohortstudie men mot en proof-of-concept pilotstudie som skal danne grunnlag for fremtidig arbeid. Derfor ble to tilnærminger fulgt for å bestemme prøvestørrelsen:

1. Basert på en litteraturgjennomgang av lignende studier, ble et tett samsvarende eksempel fra en journal på høyt nivå identifisert. Det fungerte med totalt 16 individer fra to tyske byer (ulike vev, totalt 88 prøver). Arbeidet i EXPOSO-METER vil langt overgå dette antallet studiedeltakere. Videre forventes tre globale regioner å vise eksplisitte storskalaforskjeller på grunn av forskjellige livsstils- og eksponeringsforhold i USA, Europa og Sør-Korea.
2. Cochrans formel [n= (Z^2 p(1-p))/e^2] ble brukt for beregning av utvalgsstørrelse: med et 90 prosent konfidensnivå (Z=1,645), maksimal variasjon (50 prosent, dvs. p=0,5) og +/-10 prosent presisjon (e=0,1), gir den en minimumsutvalgsstørrelse på 68 deltakere.

Som et samlet resultat er derfor minimumsutvalgsstørrelsen 50 studiedeltakere per region, med 100 studiedeltakere som ideelt per region.

Prøvesamling

Følgende fordeling av studiedeltakere er målrettet: 25 kvinnelige og 25 mannlige deltakere på 30-40 år, og 5 kvinnelige og 5 mannlige deltakere i hver av disse aldersgruppene: 20-30, 40-50, 50-60, 60-70 , 70-80 år. Følgende prøver samles inn: (1) 2-20 g utskåret subkutant lipid fra nedre del av magen, plassert i et hetteglass merket med et unikt prøveidentifikasjonsnummer (ID) og lagret ved -20 °C; (2) 5 mL blod ved bruk av et rør fylt med kompleksdannende middel etylendiamintetraeddiksyre (EDTA) og merket med ID og lagret ved -20 °C. I tillegg blir studiedeltakerne bedt om å fylle ut deltakernes spørreskjema for å bli merket med ID. Når det er fullført, sendes prøvesettet til UFZ-laboratoriene.

Prøvebehandling ved UFZ

Lipidvev: Prøver vil bli tint, homogenisert og lipidinnholdet bestemmes. (a) Passiv likevektsprøvetaking: Til prøven tilsettes tynnfilmsprøvetakere av silikon, som er silikonplater av medisinsk kvalitet av passende størrelse og tykkelse, forhåndsrenset med Soxhlet-ekstraksjon med etylacetat. Etter ca. 48 timer (nødvendig for ekvilibrering) fjernes silikonet, overflaten rengjøres grundig og kjemikaliene fra silikonet ekstraheres med etylacetat. (b) Total ekstraksjon: En delprøve av lipidvevet vil bli ekstrahert direkte med forskjellige blandinger av løsemidler. Løsningsmidlet fra begge tilnærmingene fordampes, prøvene renses via en rekke kolonner, og kjemikaliene analyseres ved gass/væskekromatografi (GC/LC) koblet til høyoppløselig massespektrometri (HRMS) eller tandem massespektrometri (MS/ MS). Totalt vil 150 + 400 kjemikalier screenes for bruk av de to teknikkene. For kvalitetssikring/kvalitetskontroll benyttes stabile isotopmerkede interne standardforbindelser. Resultatene vil settes i sammenheng på tvers av regioner, og data fra spørreskjemaene vil bli brukt til å støtte datatolkning.

Blod: Blodprøvene vil bli underkastet en ekstraksjonsprosedyre som for tiden er under utvikling, lik tilnærmingene beskrevet ovenfor, ekstraktene blir renset, konsentrert og analysert med GC/LC-HRMS (eller MS/MS), som beskrevet ovenfor.

Mulige utvidelser

Som et første alternativ for å utvide dette arbeidet ytterligere, tar etterforskerne sikte på å utforske ikke-målrettet screening av de brede blandingene av kjemikalier som er kvantifisert i en målrettet modus ved UFZ. Sannsynligvis er det mange flere kjemikalier, men uidentifiserte, som vil være av interesse å studere, enten ved UFZ, via EXPOSO-METER-samarbeidet eller via andre relaterte prosjekter. For andre prosjekter vil det søkes om skriftlig samtykke før oppstart av arbeidet.

Som et annet alternativ ville etterforskerne være interessert i å legge til den kjemiske profileringen beskrevet ovenfor ved å utforske bruken av bioanalytiske verktøy (bioassays) for å karakterisere blandingseffektene fremkalt av den komplekse rekke kjemikalier som er tilstede i de menneskelige prøvene. Dette kan enten gjøres ved UFZ, via EXPOSO-METER samarbeidet eller via andre fremtidige prosjekter. For andre prosjekter vil det søkes om skriftlig samtykke før oppstart av arbeidet.