Hela isberget, inte bara toppen
De metoder som idag används för att kontrollera förekomsten av hälsofarliga kemikalier i vatten (kemisk analys) kan bara detektera en mycket begränsad del av alla de kemiska ämnen som kan förorena vatten. Internationell forskning visar att upp till 99% av de hälsofarliga kemikalierna passerar oupptäckta om man förlitar sig på kemisk analys av kända miljögifter. BioCell Analyticas metoder gör det möjligt för vattenbranschen att överbrygga detta stora mörkertal. Vi erbjuder analysmetoder som kan upptäcka hälsorelevanta effekter i odlade celler.
Det unika med BioCell Analyticas metoder är att de mäter effekten av alla i provet ingående hälsoskadliga ämnen, istället för att som tidigare mäta halten av ett fåtal utvalda kemiska ämnen. Detta ger värdefull information som kan hjälpa oss att förstå hur människors hälsa och miljön påverkas av alla kemikalier vi utsätts för samtidigt, den så kallade cocktail-effekten.
Vi mäter toxiska effekter
De biologiska effekterna av hälsofarliga kemikalier i vatten kan mätas i laboratorieodlade däggdjursceller, som modifierats för att kunna upptäcka specifika oönskade effekter, exempelvis hormonstörande effekter. När cellerna exponeras för ett prov som innehåller kemiska ämnen som orsakar de specifika effekter som studeras, så utsöndrar cellerna ett ”signalprotein” som är enkelt mätbart. Genom att exponera cellerna för t.ex. ett dricksvattenprov och sedan mäta mängden utsöndrat signalprotein får vi snabbt ett svar på om, och i vilken grad provet är förorenat med hälsofarliga kemikalier. En rad sådana effektbaserade metoder har utvecklats, som mäter grundläggande fysiologiska och hälsorelevanta effekter, såsom cellernas tillväxt och stresspåslag, östrogena och androgena effekter, och skador på arvsmassan. Metoderna finns tillgängliga för att användas i praktisk tillämpning för att förbättra och övervaka dricksvattenkvaliteten och effektiviteten i avloppsreningsverk, för att utföra miljöövervakning samt för att utvärdera nya tekniska lösningar i vattenbranschen.
Östrogener och androgener har många viktiga fysiologiska funktioner: reproduktion, hjärtkärl-, immun-, muskulära- och nervsystemet
Exempel på kemiska föroreningar i vatten som påverkar könshormonreceptorer är naturliga könshormoner, p-piller, läkemedel som används vid bröst- och prostatacancer, liksom växtbaserade isoflavoner och vissa plastkemikalier
Ah-receptorn har många olika fysiologiska funktioner, såsom vid utveckling av olika organsystem och vid reglering av inflammatoriska reaktioner. Många toxiska ämnen aktiverar Ah-receptorn, till exempel halogenerade organiska miljöföroreningar, polycykliska aromatiska kolväten (PAHer), vissa pesticider och läkemedel, samt naturligt förekommande ämnen som indoler och stilbener
Oxidativ stress är en vanlig mekanism bakom olika typer av toxiska effekter, t ex inflammatoriska effekter och cancer. Många toxiska ämnen, t.ex. organiska miljögifter, pesticider och naturliga ämnen, kan orsaka oxidativ stress. Oxidativ stress induceras även av desinfektionsbiprodukter, som kan bildas vid vattenrening
Både AhR-aktivitet och oxidativ stress kan ses som miljösensorer:
En indikation på föroreningsgrad
Genotoxicitet eller DNA-skadande effekt är en allvarlig effekt, som kräver omfattande testning och utredning vid registrering av till exempel bekämpningsmedel, livsmedelstillsatser och aromämnen. DNA-skada i kroppsceller kan leda till cancer och andra sjukdomar och till reproduktionsstörningar om det drabbar könsceller
Många föroreningar kan orsaka akut toxicitet hos t.ex. fisk. Detta är en mycket allvarlig effekt som är viktig att övervaka i miljön, t.ex i sjöar och vattendrag som påverkas av avloppsvatten.
Vi kan mäta akut toxicitet för fisk genom att använda odlade fiskceller, istället för att genomföra djurförsök
Vi behöver 1 L vattenprov som man skickar till vårt laboratorium i Uppsala.
När prov anländer till vårt laboratorium utförs en fastfasextraktion – precis som vid kemisk analys av organiska ämnen.
Vattenprov
Fastfasextraktion
Celler, känsliga för olika effekter, exponeras för vattenprov och referenssubstanser i spädningsserier.
Vattenextraktet koncentreras ofta 5 000 gånger, men späds sedan i det medium våra celler växer i.
Förekomsten av toxiska kemikalier i provet analyseras med hjälp av odlade celler
Koncentrerat vattenprov
Efter 24 timmars exponering mäts mängden signalprotein, som cellerna utsöndrar i relation till halter och potenser av aktiva substanser i provet.
Resultaten från referenssubstansen används för att uttrycka effekten i ett prov som en halt av denna substans i biologisk ekvivalent koncentration – BEQ.
Mängden signalprotein analyseras
Resultat sammanställs och analyseras
1. Vattenprov skickas till laboratorium
Vi behöver 1 L vattenprov som man skickar till vårt laboratorium i Uppsala. Provtagningsflaskorna är noggrant testade för att säkerställa att de inte tillför eller tar upp ämnen som vi vill mäta effekter från.
2. Fastfasextraktion
När prov anländer till vårt laboratorium utförs en fastfasextraktion (precis som vid kemisk analys av organiska ämnen) för att koncentrera upp vattenprovet och de ämnen vi vill mäta effekter från.
3. Koncentrerat vattenprov
Vattenextraktet koncentreras ofta 5000 ggr, men späds sedan i det medium våra celler växer i och vi mäter effekterna i en spädningsserie vanligtvis vid en relativ koncentrering (relative enrichment factor – REF) på 1-50.
4. Förekomsten av toxiska kemikalier i provet analyseras med hjälp av odlade celler
Det koncentrerade provet tillsätts till olika cellinjer, vanligtvis humanceller. Cellerna har modifierats för att kunna påvisa , t ex hormonstörande effekter eller oxidativ stress i vad som kallas reportergen-tester. När cellerna exponeras för ett prov som innehåller ämnen som orsakar de specifika effekterna aktiveras reportergenen och cellerna utsöndrar ett signalprotein.
5. Mängden signalprotein analyseras
Mängden signalprotein mäts i både prover och för referenssubstanser som är specifika för respektive test. Referenssubstansen används för att översätta proteinsignalen från ett prov till en biologisk ekvivalent koncentration (BEK) av referenssubstansen. T ex anges östrogen aktivitet som östradiolekvivalenter/L vatten där aktiviteten kan komma från olika ämnen eller blandningar som har östrogen aktivitet. På detta sätt kan effekterna jämföras mellan olika studier.
6. Resultat sammanställs och analyseras
BEK-värden sammanställs för de prov där aktivitet uppmätts i något av våra tester och kan sedan jämföras med värden från andra studier, så kallade historiska data. Medianvärden, 25- och 75-procentiler av de historiska data utgör ett slags referensvärden och anger ett intervall som representerar normalvärden. De uppmätta aktiviteterna kan jämföras med detta normalintervall och avvikande värden indikerar att vattenproverna bör följas upp. För vissa av testerna finns föreslagna effektbaserade riktvärden (effect-based trigger values – EBT) som är relevanta för människors hälsa och/eller miljö.
Är du intresserad av ett samarbete? Varmt välkommen att kontakta oss på
kontakt@biocellanalytica.se
BioCell Analytica
Ulls väg 29C
756 51 Uppsala
Org.nr: 559229-7336
