Mutagene in komplexen Gemischen lassen sich mit einem neuen Screening-Verfahren der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) erstmals systematisch nachweisen. Die Methode ermöglicht es, mutagene und zelltoxische Stoffe in Lebensmitteln, Raucharomen, Pflegeprodukten und aufbereitetem Wasser sichtbar zu machen, auch wenn deren chemische Struktur bislang unbekannt ist.
Das Verfahren kombiniert den Nachweis dieser Mutagene mit der Möglichkeit, deren Verhalten im menschlichen Körper zu untersuchen. Mithilfe einer simulierten Leber-Verstoffwechselung wurde gezeigt, dass eine Entgiftung der identifizierten Stoffe kaum erfolgt.
Planarer Bioassay ermöglicht Nachweis unbekannter Mutagene
Das entwickelte planare Bioassay-Verfahren erkennt Mutagene unabhängig von ihrer bekannten chemischen Struktur und macht dadurch auch bislang unbekannte mutagene Stoffe sichtbar, darunter Inhaltsstoffe, Hilfsstoffe, Verunreinigungen, Kontaminanten, Rückstände, Metaboliten und Abbauprodukte. Die Methode erlaubt es, die Mutagenität von Einzelstoffen auch in komplexen Gemischen festzustellen und diese gezielt einzelnen Wirkzonen zuzuordnen.
Im Unterschied zu bisherigen in vitro-Tests werden die Proben zunächst planar getrennt und anschließend direkt auf derselben Oberfläche bioanalytisch detektiert. Dadurch entfallen Einschränkungen, die bislang durch Löslichkeit oder überlagerte Signale entstanden sind, sodass auch komplexe Proben differenziert untersucht werden können. „Im Gegensatz zu den bisher eingesetzten in vitro-Tests können wir komplexe Proben zuverlässig, schnell und kostengünstig testen. Wir haben durch die planare Trennung und die Bioassaydetektion auf derselben Trennoberfläche keine Einschränkungen mehr – wie hinsichtlich Löslichkeit oder überlagerter Signale“, erläutert Prof. Morlock.
Mit dem Verfahren werden nicht nur bekannte Mutagene erfasst, sondern auch solche, die bislang nicht berücksichtigt wurden und in komplex zusammengesetzten Proben bisher verborgen geblieben sind.
Nachweise in Produkten und entlang des Wasserkreislaufs
Die Ergebnisse stützen die EU-Verbote von Raucharomen sowie die Regulierung von Mineralöl-Rückständen in Lebensmitteln und Produkten. Auch die Einstufung von rotem Fleisch als „wahrscheinlich karzinogen für den Menschen“ durch die Internationale Agentur für Krebsforschung wird durch die nachgewiesenen Mutagene gestützt.
Darüber hinaus wurden Mutagene in bislang nicht ausreichend regulierten Produkten nachgewiesen, darunter Lippenstifte, Hautcremes, Wundcremes, Brustwarzencremes und Parfüms. Die Stoffe können bei der Anwendung über Wunden, Mikrorisse in der Haut oder Zahnfleischbluten in den Körper gelangen und werden beim Abwaschen in das Abwasser eingetragen, von wo aus sie in die Umwelt gelangen.
Auch im Wasserkreislauf lassen sich Mutagene mit dem Verfahren verfolgen. Es wird eingesetzt, um die Entfernung dieser Stoffe in Kläranlagen zu untersuchen und die Belastung von Trinkwasser zu erfassen, wodurch sichtbar wird, in welchem Umfang sie im System verbleiben.
Zur Anwendung in Produktion, Qualitätskontrolle und Überwachung wurde das System 2LabsToGo-Eco entwickelt. Das miniaturisierte und Open-Source-basierte System ermöglicht den Einsatz des Verfahrens in unterschiedlichen Bereichen. Die identifizierten Mutagene können weiter untersucht werden, um ihre Herkunft aufzuklären und ihre Entstehung nachzuvollziehen.
Originalpublikationen:
• Schmidtmann K., Kayser A-C., Morlock G.E. High-Throughput Testing for Unknown Mutagens and Cytotoxica via Duplex Planar Ames–Cytotoxicity Bioassay Including Metabolic S9 Activation, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.5c06690
• Morlock G.E., Chemical safety screening of products – better proactive, J. Chromatogr. A 1752 (2025) 465946. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2025.465946
• Romero M.C.O., Jakob K., Schmidt J., Nimmerfroh T., Schwack W., Morlock, G.E., Consolidating two laboratories into the most sustainable lab of the future: 2LabsToGo-Eco, Anal. Chim. Acta 1367 (2025) 344103. https://doi.org/10.1016/j.aca.2025.344103
