Piše Tina Kosjek, Odseku za znanosti o okolju, Institut Jožef Stefan
Sem Tina, v meni tli štajerska duša, navdušuje me širni svet, njegova raznolikost, in opogumlja me zavedanje, da ga lahko spreminjam na bolje. Hromi pa me občutek nemoči in dušijo me omejitve. Najbrž sem zato pristala v znanosti?
Zemlja je samo neznaten košček v prostranem vesolju in človek je le nepomembna pika na njej, pa vendar skozi svoja relativno kratka življenja drvimo skozi turbulentne prevrate. Med drugim smo priča podnebnim spremembam, z grozo spremljamo naravne katastrofe, izumiranje vrst, da o vojnah in sovraštvu niti ne izgubljam besed. Zakaj epidemija, ki je v trenutku ohromila ves svet in koliko jih še prihaja? Od kod toliko in vse več alergij, neplodnosti, duševnih in revmatskih bolezni, raka…?
Medtem ko je epidemija najbrž posledica neravnovesij v okolju, je za vse neinfekcijske bolezni gotovo drugo: poleg dedne zasnove na njihov razvoj močno vpliva naš življenjski slog in okolje, v katerem živimo. Tako smo v vsakdanjem življenju obkroženi s številnimi kemikalijami, njihovimi ostanki in odpadki. Teh večinoma ne poznamo, niti se jih ne zavedamo. Znanost se že dolga leta ukvarja predvsem s kemikalijami z znanim škodljivim učinkom, kot so nekatere težke kovine ali obstojna organska onesnažila, medtem ko smo do vseh ostalih imeli nekakšen »če ne veš, ne boli« pristop.
Prav to se je v zadnjem času spremenilo. Začela so se namreč razvijati nova orodja, ki med drugim omogočajo tudi raziskovanje ostankov kemikalij, ki se jih doslej nismo zavedali, jih nismo vnaprej poznali, v nekem smislu torej »netarčnih spojin«. Tehnika, ki danes te raziskave omogoča, se imenuje masna spektrometrija, natančneje – visokoločljivostna masna spektrometrija.
Masni spektrometer je naprava, ki meri mase. Kilogram moke, dekagram salame ali gram zlata so zanj pretežki, stehtati pa zna kar je očem nevidno, molekule. Tako tiste najmanjše, kot je mravljična kislina, do največjih, proteinov. Pa ne le da molekule stehta, ampak jih tudi razvrsti, prešteje, in na ta način dobimo podatke o identiteti in količini neke spojine v snovi.
Zmore pa še bistveno več ko to: neznane molekule razbije na manjše delčke in stehta tudi te, nato jih mi skozi podatke ponovno sestavimo, primerjamo s podatkovnimi zbirkami in na dober dan ugotovimo, za katero spojino gre.
Na Odseku za znanosti o okolju Instituta Jožef Stefan imamo številne masne spektrometre, ki se med seboj razlikujejo po natančnosti in občutljivosti, nedavno pa smo dobili novega. Imenuje se Orbitrap ExplorisTM 240, tehnologijo pa je izumil ruski fizik Alexander Makarov pred dobrimi 20 leti. Ta masni spektrometer je bistveno bolj točen od vseh, ki smo jih imeli na razpolago doslej: molekulsko maso lahko določi na štiri decimalna mesta natančno, s točnostjo < 1 ppm. Je tudi občutljiv, omogoča določanje izjemno nizkih količin spojin, ponekod celo v piko- in femtogramih.
Na ta način inštrument prinaša bistven napredek pri raziskavah okolja, hrane in zdravja. Primer zdravju škodljive spojine je akrilamid, ki nastaja pri toplotni obdelavi živil z visoko vsebnostjo ogljikovih hidratov. Takšna živila so pečen in pražen krompir, čips, kruh in pecivo, kosmiči, kava, in druga. Za akrilamid vemo, da povzroči poškodbe na DNA, kar lahko vodi do razvoja rakavih obolenj. Z novim masnim spektrometrom bomo lahko detektirali izredno majhne količine akrilamida v vzorcih hrane, vode in zraka in na način prispevali k vse večjemu zavedanju te zdravju škodljive snovi.
Z novim masnim spektrometrom bomo lahko pripomogli tudi k izboljšanju zdravljenja s protirakavo učinkovino bleomicin. Tumorske celice bodo na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani izpostavili elektoporaciji, to je metoda, ki s kratkimi visokonapetostnimi impulzi poveča prepustnost membrane celice in s tem olajša vstop zdravila v vanjo. Mi bomo potem lahko spremljali uspešnost vstopa zdravila v celice in na ta način prispevali k naprednim postopkom zdravljenja s pomočjo elektroporacije.
V našem vsakdanjem življenju pa je tudi ogromno kemikalij, katerih vpliva na naše zdravje še ne poznamo, za mnoge pa niti ne vemo, da smo jim izpostavljeni. Zavedati se moramo tudi, da smo vselej izpostavljeni zmesem različnih spojin, katerih škodljivi učinki na naše zdravje se lahko seštevajo. Raziskave, ki jih bo omogočil nov masni spektrometer, bodo pripomogle k boljši oceni izpostavljenosti in prepoznavanju vloge kemikalij pri razvoju bolezni. Ko bomo bolje poznali povezave med ostanki kemikalij v okolju in razvojem bolezni, bomo lahko omejili izpostavljenost kemikalijam, s tem pa preprečili oziroma lažje zdravili bolezni.
Ali ste vedeli?
…da se masna spektrometrija uporablja za:
- Diagnostiko genetskih bolezni pri novorojenčkih
- Kontrolo dopinga pri športnikih
- Določanje sestave snovi v vesolju
- Iskanje nafte z merjenjem sestave kamnin
- Določanje dioksinov v ribah
- Ugotavljanje geografskega porekla medu
- Preverjanje prisotnosti eksplozivov na letališčih
- Iskanje patogenih bakterij v zraku
- Spremljanje dihanja pri pacientih pod narkozo
Tina Kosjek, nekdaj prostovoljka v Tanzaniji, popotnica, farmacevtka v lekarni, danes znanstvenica na Odseku za znanosti o okolju na Institutu “Jožef Stefan”. Uživa ob dobri glasbi, v sproščeni družbi prijateljev, najbolj pa v raziskovanju daljnih dežel.