Vernieuwd gereedschap in de duistere expeditie naar betere drugsdetectie
Stel je voor: je bent een avontuurlijke mijnwerker, op zoek naar een specifieke soort waardevolle edelstenen. Na voorbereiding van de expeditie weet je hoe de gewenste steen eruitziet en waar deze te vinden is. Eens op locatie vind je echter een heel scala aan gelijkaardige stenen maar weet je niet welke stenen die kostbare eigenschappen bezitten waarnaar je op zoek was! Vol goede moed kom je met een oplossing op de proppen: je ontwikkelt een detector die enkel een signaal geeft bij een steen van het gewenste edelmetaal. Je bent gered!
Ongrijpbaar?
Deze situatie is gelijklopend met wat er gebeurt in het Laboratorium voor Toxicologie aan de Universiteit Gent. Daar gaat men onder andere op zoek naar manieren om illegale drugs efficiënter op te sporen in bloed- en urinestalen, waarbij de focus ligt op het probleem van zogenaamde “designer drugs”. Deze omvatten een enorme groep stoffen, die varianten zijn van traditionele bekende drugs en hun effecten nabootsen. Ze worden voornamelijk ontwikkeld in illegale laboratoria, waar men kleine aanpassingen doet aan de moleculaire structuur van bestaande stoffen. Dit resulteert in de productie van structuurvarianten met een soms nog onbekende (maar vaak zeer sterke en gevaarlijke) werking. Bovendien kunnen deze stoffen zelfs perfect legaal zijn, aangezien ze vaak niet voorkomen in de wetgeving die specifieke stoffen verbiedt en het proces daartoe enige tijd in beslag neemt. Ook de detectie ervan in stalen van (mogelijke) druggebruikers is lastig, aangezien klassieke procedures veelal gericht zijn op stoffen waarvan de structuur gekend is.
Designer opioïden op de hielen
Het unieke principe van de test besproken in mijn thesis, is gebaseerd op wat er in je lichaam gebeurt na inname van opioïden. Behalve stoffen van natuurlijke oorsprong, zoals morfine en codeïne, omvat deze belangrijke klasse ook synthetisch aangemaakte producten die gebruikt worden als geneesmiddel, zoals de uiterst krachtige pijnstiller fentanyl. Opioïden, waaronder fentanyl en afgeleide stoffen, zijn in de VS al enkele jaren medeverantwoordelijk voor de zogenaamde ‘opioid epidemic’, een epidemie aan opioïd overdosis-gerelateerde overlijdens.
In ons lichaam werken alle opioïden in op opioïde receptoren. Dit zijn eiwitten, onder meer aanwezig in de hersencellen, die, na binding van deze stoffen, zorgen voor het op gang brengen van processen die leiden tot effecten zoals pijnstilling. De UGent onderzoekers bij wie ik mijn thesis deed hebben cellen die in een labo kunnen worden gekweekt zó veranderd dat ze over diezelfde opioïd receptoren beschikken. Bijkomend werden die receptoren zodanig bewerkt dat er snel een lichtsignaal ontstaat wanneer de cel in contact komt met opioïden. Aangezien deze test volledig gebaseerd is op de werking die opioïden uitoefenen in het lichaam, laat deze ons ook toe om bv. de aanwezigheid van opioïden in bloed na te gaan. Zelfs de aanwezigheid van nieuwe opioïd varianten kan worden gedetecteerd, zonder dat de structuur ervan gekend hoeft te zijn. Dat dit concept werkt, werd reeds bewezen in eerder baanbrekend onderzoek, waarbij opioïd aanwezigheid succesvol kon worden aangetoond in een groot aantal bloedstalen.
Hoe het probleem van een stoorzender omzeilen?
Echter, in enkele stalen die wel degelijk opioïden bevatten, werd géén lichtsignaal opgewekt, waardoor deze verkeerdelijk als ‘niet verdacht’ werden beschouwd. Dit betekende een belangrijke beperking voor de ontwikkelde test. Terug naar het verhaal van de edelstenen: op een locatie die gegarandeerd waardevolle edelstenen bevat, registreert je detector geen signaal. Achteraf verneem je dat daar ook een ander soort stenen in de grond zit, waarvan de aanwezigheid de detector verstoort.
In realiteit is de ‘stoorzender’ de aanwezigheid van een zogenaamde antagonist in het staal, zoals naloxone, een product dat wordt toegepast als ‘tegengif’ bij een overdosis aan opioïden. Dit dikwijls levensreddend middel kan de gevaarlijke neveneffecten, zoals het stilleggen van de ademhaling, tegengaan doordat het de opioïde receptor ‘blokkeert’. Naloxone gaat echter niet alleen in het lichaam de werking van opioïden tegen, maar ook in de labtest. Zodoende wordt deze onbruikbaar, want in aanwezigheid van naloxone is ook in de testcellen de receptor geblokkeerd en kan er geen lichtsignaal ontstaan.
Een creatieve oplossing werd bedacht om dit probleem te omzeilen: wat als we, tijdens de test, zélf een kleine hoeveelheid van een opioïd toevoegen, zodat we óf zeker zijn dat er geen stoorzender aanwezig is, óf de stoorzender zelf kunnen detecteren? In onze zoektocht naar edelstenen kan dit door zélf een kleine edelsteen voor de detector te houden waarvan we weten dat er een -weliswaar klein- signaal moét volgen. Zo weten we zeker dat de werking niet verstoord is en we kostbare stenen niet over het hoofd zien. Als we in de laboratoriumtest dan bij een bloedstaal het verwachte kleine signaal krijgen, kunnen we besluiten dat onze detector niet verstoord was door naloxone en het staal gewoon ‘clean’ was – het kleine signaal komt immers van de stof die we zélf toevoegden. Krijgen we echter geen signaal, zelfs na zélf toevoegen van een opioïd, dan weten we dat er een antagonist aanwezig is. Dit is van groot belang, want ook zo’n staal moet verder worden opgevolgd, want mogelijk werd naloxone toegediend wegens een vermoeden van een overdosis drugs.
Veelbelovend resultaat
Mijn thesis beschreef de vergelijking van dit verbeterde concept met de eerder ontwikkelde methode (zonder extra toevoeging tijdens de test), door beide methodes toe te passen op 150 bloedstalen, verkregen van een Amerikaans testlaboratorium. Daarnaast werd het resultaat vergeleken met klassieke, hoogstaande detectietechnieken. We konden besluiten dat de nieuwe test duidelijk superieur was: een beduidend aantal verdachte stalen dat normaal over het hoofd zou gezien zijn, werd toch opgepikt. Slechts enkele stalen kregen een fout label (onschuldig/verdacht) opgeplakt.
Deze test, waarmee we álle huidige én toekomstige opioïden kunnen detecteren, laat dus een universele screening toe op de aanwezigheid van deze stoffen, zélfs in aanwezigheid van een antagonist. Deze test is een waardevolle aanvulling op het huidige arsenaal aan testen omdat deze ons de kans geeft een staal met grote zekerheid als ‘verdacht’ of ‘onschuldig’ te klasseren. Zo kunnen duurdere, tijdrovende en meer geavanceerde technieken specifiek op de ‘verdachte’ stalen worden gericht. Zodoende kan het aantal stalen dat verdere analyse vergt aanzienlijk verkleind worden, waardoor niet alleen kostbare tijd wordt gewonnen, maar de duurdere technieken ook niet nutteloos worden ingezet. Hoewel dit soort testen (nog) niet gebruikt wordt in de context van klinisch of forensisch onderzoek, bewijzen de resultaten, die net gepubliceerd werden in het toptijdschrift Clinical Chemistry, dat de tijd rijp is om dit concept routinematig toe te passen, zeker wanneer veel stalen dienen te worden geanalyseerd. Deze test kan als het ware ‘het licht in de duisternis zijn’ bij de speurtocht naar efficiëntere manieren om drugs op te sporen.
Wetenschappelijke referentie: Cannaert A., Deventer M., Fogarty M., Mohr A., Stove C. Hide and seek: overcoming the masking effect of opioid antagonists in activity-based screening tests. Clinical Chemistry 65:12 (in press) (2019).
