Kemometrar för att bestämma miljö- och mänsklig exponering genom blandningar av föroreningar (EXPOSO-METER)

Bestämning av provstorlek

Forskningsprojektet EXPOSO-METER syftar inte till en stor kohortstudie utan mot en proof-of-concept pilotstudie som ska ligga till grund för framtida arbete. Därför följdes två metoder för att bestämma urvalsstorleken:

1. Baserat på en litteraturgenomgång av liknande studier identifierades ett nära matchande exempel från en högnivåtidskrift. Det arbetade med totalt 16 individer från två tyska städer (olika vävnader, totalt 88 prover). Arbetet i EXPOSO-METER kommer vida överstiga detta antal studiedeltagare. Dessutom förväntas tre globala regioner uppvisa explicita storskaliga skillnader på grund av distinkta livsstils- och exponeringsförhållanden i USA, Europa och Sydkorea.
2. Cochrans formel [n= (Z^2 p(1-p))/e^2] användes för beräkning av urvalsstorlek: med en konfidensnivå på 90 procent (Z=1,645), maximal variabilitet (50 procent, dvs. p=0,5) och +/-10 procent precision (e=0,1), ger det en minsta urvalsstorlek på 68 deltagare.

Som ett kombinerat resultat är därför den minsta urvalsstorleken 50 studiedeltagare per region, med 100 studiedeltagare som idealisk per region.

Provsamling

Följande fördelning av studiedeltagare är inriktad på: 25 kvinnliga och 25 manliga deltagare i 30-40 år och 5 kvinnliga och 5 manliga deltagare i var och en av dessa åldersgrupper: 20-30, 40-50, 50-60, 60-70 , 70-80 år. Följande prover samlas in: (1) 2-20 g utskuren subkutan lipid från nedre delen av buken, placerad i en glasflaska märkt med ett unikt providentifikationsnummer (ID) och förvaras vid -20 °C; (2) 5 mL blod med användning av ett rör fyllt med komplexbildaren etylendiamintetraättiksyra (EDTA) och märkt med ID och förvarat vid -20 °C. Dessutom ombeds studiedeltagarna att fylla i deltagarnas frågeformulär för att märkas med ID. När provet är färdigt skickas det till UFZ-laboratorierna.

Provbearbetning vid UFZ

Lipidvävnad: Proverna kommer att tinas, homogeniseras och dess lipidhalt bestäms. (a) Passiv jämviktsprovtagning: Till provet läggs tunnfilmsprovtagare av silikon, som är silikonskivor av medicinsk kvalitet av lämplig storlek och tjocklek, förrengjorda med Soxhlet-extraktion med etylacetat. Efter ca. 48 timmar (krävs för jämvikt) avlägsnas silikonen, dess yta rengörs noggrant och kemikalierna från silikonen extraheras med etylacetat. (b) Total extraktion: Ett delprov av lipidvävnaden kommer att extraheras direkt med olika blandningar av lösningsmedel. Lösningsmedlet från båda tillvägagångssätten förångas, proverna rengörs via en rad kolonner och kemikalierna analyseras med gas-/vätskekromatografi (GC/LC) kopplad till högupplöst masspektrometri (HRMS) eller tandemmasspektrometri (MS/ FRÖKEN). Totalt kommer 150 + 400 kemikalier att screenas för att använda de två teknikerna. För kvalitetssäkring/kvalitetskontroll används stabila isotopmärkta interna standardföreningar. Resultaten kommer att sättas i ett sammanhang mellan regioner och data från frågeformulären kommer att användas för att stödja datatolkning.

Blod: Blodproverna kommer att underkastas ett extraktionsförfarande som för närvarande är under utveckling, liknande tillvägagångssätten som beskrivs ovan, extrakten rengörs, koncentreras och analyseras med GC/LC-HRMS (eller MS/MS), enligt beskrivningen ovan.

Möjliga förlängningar

Som ett första alternativ för att ytterligare utöka detta arbete, siktar utredarna på att utforska icke-riktad screening av de breda blandningarna av kemikalier som kvantifieras i ett riktat läge vid UFZ. Sannolikt finns det många fler kemikalier, men oidentifierade, som skulle vara intressanta att studera, antingen vid UFZ, via EXPOSO-METER-samarbetet eller via andra relaterade projekt. För övriga projekt kommer skriftligt medgivande att begäras innan arbetet påbörjas.

Som ett andra alternativ skulle utredarna vara intresserade av att lägga till den kemiska profileringen som beskrivs ovan genom att utforska tillämpningen av bioanalytiska verktyg (bioanalyser) för att karakterisera blandningseffekterna som framkallas av den komplexa uppsättningen av kemikalier som finns i de mänskliga proverna. Detta kan antingen göras på UFZ, via EXPOSO-METER-samarbetet eller via andra framtida projekt. För övriga projekt kommer skriftligt medgivande att begäras innan arbetet påbörjas.