Acceso abierto Revista de la Sociedad Química Estadounidense (JACS Au) han publicado una atractiva perspectiva del Dr. Seir Samanipour y su equipo sobre el enorme desafío de mapear todas las sustancias químicas que nos rodean. Samanipour, profesor asistente en el Instituto Van t Hoff de Ciencias Moleculares de la Universidad de Amsterdam (UvA), hace un inventario de la ciencia disponible y concluye que actualmente no es posible una verdadera gestión química proactiva. Para controlar realmente el vasto y en expansión universo químico, Samanipour aboga por el uso del aprendizaje automático y la inteligencia artificial, complementando las estrategias actuales para detectar e identificar todas las moléculas que hemos presentado.
En lenguaje científico, el conjunto de todas estas moléculas a las que estamos expuestos se denomina “espacio químico exposoma” y es el foco de los esfuerzos científicos de Samanipour. Su misión es explorar este vasto espacio molecular y mapearlo hasta los rincones más “remotos”. Actúa por curiosidad, pero aún más por necesidad. La exposición directa e indirecta a numerosas sustancias químicas, en su mayoría desconocidas, supone una amenaza importante para la salud humana. Por ejemplo, se estima que el 16 por ciento de las muertes prematuras en todo el mundo están relacionadas con la contaminación. También hay daños al medio ambiente, que se manifiestan, por ejemplo, en la pérdida de biodiversidad. Según Samanipour, se puede argumentar que a la humanidad se le ha quedado pequeño el espacio de trabajo seguro para introducir sustancias químicas artificiales en el sistema del planeta Tierra.
El enfoque actual es inherentemente pasivo.
“Es decepcionante que sepamos tan poco sobre esto”, afirma. “Sabemos muy poco sobre los productos químicos que ya se utilizan, y mucho menos si podemos seguir el ritmo de los nuevos productos químicos que actualmente se están desarrollando a un ritmo sin precedentes”. En un estudio anterior, estimó que se han identificado menos del 2 por ciento de todas las sustancias químicas a las que estamos expuestos.
“La forma en que la sociedad aborda este problema es intrínsecamente pasiva y, en el mejor de los casos, reactiva. Sólo después de que observamos algunos efectos de la exposición a sustancias químicas sentimos la necesidad de analizarlos. Tratamos de determinar su presencia, sus efectos en el medio ambiente y la salud humana. , y tratamos de determinar los mecanismos por los cuales causan algún daño, incluido el problema más reciente es con los químicos PFAS, pero también hemos visto problemas mayores con los retardantes de llama, PCB, CFC, etc.”
Además, las medidas reglamentarias se dirigen principalmente a sustancias químicas con una estructura molecular específica que se producen en grandes cantidades. “Existen innumerables otras sustancias químicas de las que no sabemos mucho. Y no son sólo creadas por el hombre; la naturaleza también produce sustancias químicas que pueden dañarnos. A través de vías sintéticas puramente naturales o creadas por el hombre. A través del cambio . hecho químico.” Según Samanipour, esta última categoría en particular ha sido sistemáticamente ignorada. “Los métodos tradicionales han catalogado sólo una fracción de la exposición, han pasado por alto los productos de transformación y, a menudo, han arrojado resultados inciertos”.
Necesitamos un enfoque basado en datos.
El artículo publicado en JACS Au revisa exhaustivamente los últimos esfuerzos para mapear el espacio químico expuesto y analiza sus resultados. Una limitación importante es que el análisis químico convencional está sesgado hacia estructuras conocidas o propuestas, ya que esto es clave para interpretar los datos obtenidos de métodos analíticos como la cromatografía y la espectrometría de masas (GC/LC-HRMS). De este modo, se pasan por alto las sustancias químicas más “inesperadas”. Este sesgo se evita en el llamado Análisis no dirigido (NTA), pero los resultados aún son limitados. Se han identificado más de 1.600 sustancias químicas en los últimos cinco años, mientras que cada año se introducen aproximadamente 700 nuevas sustancias químicas en el mercado estadounidense. Samanipour: “Cuando se tienen en cuenta los posibles productos de transformación de estos nuevos productos químicos, hay que concluir que el ritmo de los estudios de la NTA es demasiado lento para alcanzarlos. A este ritmo, nuestra exposición química seguirá siendo desconocida”.
El artículo enumera estos y muchos otros obstáculos en la ciencia analítica actual y sugiere formas de mejorar los resultados. Samanipour afirma que el uso del aprendizaje automático y de la inteligencia artificial en particular realmente hará avanzar este campo. “Necesitamos un enfoque basado en datos en varias líneas. Primero, debemos acelerar los esfuerzos de extracción de datos para extraer información de las bases de datos químicas existentes. Priorizar la relación entre la composición, la exposición y el efecto de las sustancias químicas identificadas. Las relaciones registradas nos llevarán a Por ejemplo, analizar los datos analíticos previamente disponibles ayuda a predecir los efectos en la salud de las sustancias químicas relacionadas. A medida que ampliamos el espacio químico identificado, seguramente encontraremos allí moléculas que se han pasado por alto. estructura y alcance “
Trabaja duro para afrontarlo.
Por supuesto, todo esto es un asunto muy complicado y desconcertante, se da cuenta Samanipour. Pero como una especie de astronauta en el espacio molecular, al igual que los exploradores del universo basado en la realidad, no permitirá que esta complejidad se escape. “Tendremos que trabajar duro para abordar esto. No me hago ilusiones de que durante nuestras carreras científicas seamos capaces de trazar completamente el espacio químico del exposoma. Pero es importante que afrontemos su complejidad. Discutidlo y tomad la primera paso para abordarlo.”
Samanipour colaboró con colegas del Instituto de Biodiversidad y Dinámica de Ecosistemas de la UvA, la Escuela de Salud Pública del Imperial College de Londres (Reino Unido) y la Alianza de Queensland para las Ciencias de la Salud Ambiental de la Universidad de Queensland (Australia). Este trabajo fue apoyado por TKI ChemistryNL y el Centro de ciencia de datos UvA con financiación local adicional para socios en el Reino Unido y Australia.
