Gerät "riecht" Meerwasser, um neue Moleküle zu entdecken und zu erkennen

Vielversprechend für die Entdeckung von Medikamenten in empfindlichen Ökosystemen, einschließlich Korallenriffen

10.11.2023

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Unter der Meeresoberfläche geben die Meeresorganismen ständig unsichtbare Moleküle ab. Einige dieser chemischen Hinweise verraten, welche Lebewesen sich in der Nähe befinden, während andere eines Tages als Medikamente verwendet werden könnten. In der Zeitschrift ACS Central Science berichten Forscher nun über ein Proof-of-Concept-Gerät, das Meerwasser "erschnüffelt" und gelöste Verbindungen für Analysen auffängt. Das Team hat gezeigt, dass das System Moleküle, die in Unterwasserhöhlen vorhanden sind, leicht konzentrieren kann und vielversprechend für die Entdeckung von Medikamenten in empfindlichen Ökosystemen, einschließlich Korallenriffen, ist.

Ein Tropfen Meerwasser ist wie ein Löffel einer verdünnten Suppe: Es ist eine komplexe Brühe aus gelösten Molekülen von im Meer lebenden Organismen. Und um herauszufinden, was in dieser Mischung enthalten ist, müssen Wissenschaftler diese Moleküle einfangen und konzentrieren. Doch viele Unterwasserumgebungen sind bedroht, vor allem solche mit einzigartigen - und potenziell bioaktiven - Verbindungen. Thierry Pérez, Charlotte Simmler und ihre Kollegen wollten daher ein Unterwasserinstrument entwickeln, das gelöste Verbindungen, die von Schwämmen oder anderen Meeresorganismen produziert werden, auffängt und anreichert, ohne ihre Quelle und ihr Ökosystem zu schädigen.

Die Forscher entwickelten ein wasserdichtes Gerät, das von einem Taucher leicht bedient werden kann und mit dem Meerwasser durch Scheiben gepumpt werden kann, die sich ähnlich anfühlen und ähnlich dick sind wie Make-up-Entferner-Pads. Diese Scheiben adsorbierten gelöste Moleküle, die anschließend analysiert wurden. Sie testeten das Gerät, den so genannten In Situ Marine MoleculE Logger oder "I-SMEL", in 65 Fuß tiefen Höhlen im Mittelmeer, die eine Vielzahl von massiven Schwämmen enthielten. Nach der Entnahme von Wasserproben untersuchten die Forscher die erfassten Verbindungen mit Massenspektrometrie. Die Verbindungen wiesen unterschiedliche elementare Zusammensetzungen auf, und viele hatten unbekannte Molekularstrukturen, was nach Ansicht des Teams vielversprechend für die Entdeckung neuer Naturprodukte ist.

Mehrere Metaboliten, darunter bromierte Alkaloide und Furanoterpenoide, die aus dem Meerwasser aufgefangen wurden, waren in drei Schwammarten vorhanden, die die Forscher eingehend untersucht hatten. Und in einigen Fällen konzentrierte das System die von den Schwämmen freigesetzten Verbindungen. So war beispielsweise Aeroplysinin-1 in den Extrakten aus Meerwasser etwa 20-mal häufiger vorhanden als in einem Extrakt aus einem gelben Höhlenschwamm. Die Forscher sagen, dass "I-SMEL" eine nicht-invasive Möglichkeit darstellt, Moleküle von Interesse zu erfassen, um Einblicke in die Gesundheit eines Ökosystems zu erhalten oder neue Moleküle für die künftige Entdeckung von Medikamenten zu entdecken. Der nächste Schritt sei die Anpassung des Geräts für die autonome Langzeitfiltration von Meerwasser und den ferngesteuerten Betrieb in tieferen Gewässern.

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Originalveröffentlichung

Morgane Mauduit, Marie Derrien, Marie Grenier, Stéphane Greff, Sacha Molinari, Pierre Chevaldonné, Charlotte Simmler, Thierry Pérez; "In Situ Capture and Real-Time Enrichment of Marine Chemical Diversity"; ACS Central Science, 2023-11-8

https://www.chemie.de/news/1181998/geraet-riecht-meerwasser-um-neue-molekuele-zu-entdecken-und-zu-erkennen.html