Ongeveer twee derde van de chronische ziekten kan niet alleen door genetica worden verklaard. De Lancet Commission for Pollution and Health schat dat 16% van de voortijdige sterfgevallen wereldwijd verband houdt met vervuiling. De actuele inschatting is dat de grenzen van de veilige planetaire operating space voor de introductie van door de mens geproduceerde chemicaliën zijn overschreden. Directe en indirecte blootstelling aan een groot aantal bekende en onbekende stoffen vormt een aanzienlijke bedreiging voor de gezondheid en de biodiversiteit; variërend van de werkzaamheid van vaccins tot de toename van antimicrobiële resistentie, auto-immuunziekten en psychische stoornissen. 

Extreem groot

De hoeveelheid bekende chemische structuren neemt exponentieel toe; in 2015 ging het aantal vermeldingen in het Chemical Abstracts Service register de 100 miljoen voorbij en dat blijft groeien. Als we de natuurlijke stoffen en de omzettingsproducten van synthetische chemicaliën meerekenen, wordt het aantal mogelijke unieke structuren — de chemical space van het exposoom — extreem groot, naar schatting meer dan 10⁶⁰. Het grootste deel van dit chemische universum is onbekend. In feite is zelfs van de door de mens gemaakte chemicaliën minder dan 1% naar behoren beoordeeld.

‘Minder dan 1% van de door de mens gemaakte chemicaliën is naar behoren beoordeeld’

Onze huidige strategie voor het beheer van chemische stoffen is voornamelijk gebaseerd op handmatige registratie en/of experimentele metingen van die stoffen in milieu- en biologische monsters. Beide benaderingen zijn extreem uitdagend, duur en inherent passief of, in het beste geval, reactief. Bovendien zijn we ons totaal niet bewust van de grenzen van onze meettechnieken. Met andere woorden, dat we iets niet detecteren betekent natuurlijk niet dat de stof in kwestie afwezig is. Dit is inmiddels herhaaldelijk bewezen, met verbindingen zoals DDT en PFAS als bekende voorbeelden.

Moleculaire netwerken

Om de complexiteit van het chemische exposoom aan te pakken is een combinatie nodig van data-gestuurde en conventionele benaderingen. Concepten zoals structuur-gebaseerde moleculaire netwerken en synthetische toegankelijkheid, zoals ontwikkeld in het drug discovery veld, kunnen ons de broodnodige hulpmiddelen bieden om meer omzettingsproducten op te nemen in de bestaande chemische databases. Deze aanpak zal nieuwe lijsten genereren van nieuwe analyten van toenemende zorg die gebruikt kunnen worden voor de retrospectieve analyse van gearchiveerde gegevens.

Bovendien kunnen modellen licht werpen op wat gemeten kan worden met onze huidige analytische strategieën en welke, zeer relevante, chemische stoffen systematisch over het hoofd worden gezien. Uiteindelijk moet de combinatie van al deze benaderingen ons een beter begrip geven van de chemische blootstellingsruimte. Alleen met een volledig in kaart gebracht chemisch exposoom kunnen we — exposomics-onderzoekers, milieuwetenschappers en regelgevers — toekomstige chemische crises vermijden en de gezondheid van mens en milieu beschermen.

Saer Samanipour is universitair docent analytische chemie aan de Universiteit van Amsterdam. Deze bijdrage is een bewerking van een Perspective in JACS Au van 20 juni 2024.