Anàlisi de compostos neurotòxics a l’aigua. Projecte COGNIRISK

Els essers vius, inclosos essers humans, estan exposats de forma habitual a compostos classificats com a neuroactius i/o neurotòxics, alguns dels quals han estat relacionats amb malalties neurodegeneratives, como són l’Alzheimer o la malaltia de Parkinson. Entre aquests compostos, trobem alguns fàrmacs (inhibidors de serotonines, benzodiazepines, tec.), neurotoxines, pesticides i disruptors neuroendocrins, així com productes químics persistents com PCBs, PCFs i microplàstics. El destí final de tots aquests compostos acostumen a ser els ecosistemes aquàtics.

Degut a aquesta situació, la Agència Europea de Substàncies i Mescles Químiques (ECA) i l’Agència de Protecció Ambiental de EEUU (US-EPA), així com d’altres organismes reguladors, han proposat recentment la utilització de noves metodologies – NMAs – que donin suport a les decisions a prendre sobre l’ús d’aquestes substàncies químiques. Aquestes noves metodologies inclouen des d’aproximacions in silico, assajos in vitro i assajos in vivo amb invertebrats o embrions vertebrats – com són la Daphnia magna, o els assajos amb embrions de peix zebra –. Així mateix, les propostes inclouen noves eines d’anàlisi – genòmiques, proteòmiques i metabolòmiques –, donat que amb els procediments d’anàlisi tradicionals només és possible detectar una petita fracció dels tòxics presents en aigües superficials.

En aquest context, sorgeix COGNIRISK, un projecte multidisciplinari que combina toxicologia amb coneixements i experiència en monitorització d’agents químics. En aquest projecte hi participa IQS, de la mà del Dr. Cristian Gómez del Departament de Química Analítica i Aplicada, expert en anàlisi d’aigües, Metabolòmica, Quimiometria i anàlisis multivariants, juntament amb el Dr. Carlos Barata i el Dr. Demetrio Raldúa,  experts en toxicologia ambiental de l’Institut de Diagnòstic Ambiental i Estudis de l’Aigua (IDAEA-CSIC). Aquests dos grups col·laboren des de fa anys en aquesta camp de recerca^{1, 2, 3 ,4}.

Una metodologia disruptiva per a l’anàlisi i control de neurotòxics

COGNIRISK està finançat pel Ministerio de Ciencia e Innovación – Agencia Estatal de Investigación, dins de la convocatòria ‘Retos para la sociedad’, en la categoria Reto 5: Canvi climàtic i utilització de recursos naturals i matèries primeres.

Els principals objectius d’aquest projecte son tres: el primer, analitzar i caracteritzar les empremtes químiques presents a les mostres (IQS); el segon, caracteritzar les empremtes toxicològiques utilitzant respostes òmiques i conductuals (IDAEA); i finalment relacionar els dos anteriors utilitzant mètodes multivariants (IQS/IDAEA).

Així, COGNIRISK se subdivideix en dos subprojectes:

• COGNITOX, centrat en el desenvolupament de metodologies basades en el comportament, per tal d’identificar els efectes cognitius produïts per productes químics neuroactius presents a l’aigua. Aquest subprojecte està coordinat per l’equip d’investigadors de l’IDAEAE-CSIC.
• COGNICHEM, focalitzat en el desenvolupament i implementació d’anàlisi per a la determinació de productes químics neuroactius en aigua i els seus efectes metabolòmics en organismes aquàtics, coordinat per l’equip d’IQS.

La hipòtesi de treball és que l’ús combinat de l’anàlisi química no dirigit, juntament amb assajos refinats, precisos i d’alt rendiment per a l’avaluació d’efectes neuroconductuals en Daphnia magna i peix zebra, permetrà abordar efectes adversos complexos, produïts pels contaminants químics (coneguts i desconeguts) presents en aigües superficials. Com a prova de concepte, s’utilitzarà aquesta metodologia disruptiva per analitzar dos modes d’acció que difícilment poden ser abordats amb els mètodes clàssics: (1) els efectes en adults resultants de l’exposició durant les primers estadis del desenvolupament i (2) els efectes neuroconductuals deguts a alteracions de la microbiota intestinal, a través de l’eix microbiota-intestí-cervell.

_________________________________________________________________________________________________________________________

¹Bellot, M., Faria, M., Gómez-Canela, C., Raldúa, D., Barata, C. Pharmacological modulation of behaviour, serotonin and dopamine levels in daphnia magna exposed to the monoamine oxidase inhibitor deprenyl. Toxics. 2021, 9(8), 187.

²Faria M., Prats E., Bellot M., Gómez-Canela C., Raldúa D. Pharmacological modulation of serotonin levels in zebrafish larvae: Lessons for identifying environmental neurotoxicants targeting the serotonergic system. Toxics. 2021, 9 (62021), 118. 

³Bellot, M., Bartolomé, H., Faria, M., Gómez-Canela, C., Raldúa, D. Differential modulation of the central and peripheral monoaminergic neurochemicals by deprenyl in Zebrafish Larvae. Toxics. 2021, 9 (62021),116.  

⁴Bedrossiantz, J., Martínez-Jerónimo, F., Bellot, M., Raldua, D., Gómez-Canela, C., Barata, C. (2020) A high-throughput assay for screening environmental pollutants and drugs impairing predator avoidance in Daphnia magna. Science of the Total Environment, 740, 2020, 140045.