Effect-directed Analysis (EDA)

Met een bioassay wordt een bepaald effect van een stof gemeten, maar de stof zelf niet geïdentificeerd. Bij een onverwachte of verhoogde bioassayrespons is uiteraard de vraag: welke stof is hiervoor verantwoordelijk? Voor de beantwoording wordt Effect Directed Analysis (EDA) toegepast. EDA is een combinatie van bioassays, vloeistofchromatografie en screening . Een (extract van) een watermonster wordt gescheiden via een LC-kolom. Het eluaat wordt gesplitst en een deel ervan wordt naar een massaspectometer geleid. Het andere deel wordt in vele zeer kleine fracties opgevangen. De verzamelde fracties worden vervolgens elk getest in een bioassay met een relevant effect als eindpunt, zoals genotoxiciteit of hormoonverstoring. De fracties waarin het bewuste effect wordt aangetoond, bevatten blijkbaar een relevante stof. De fracties corresponderen met een bepaalde peak van dezelfde stof op dezelfde retentietijd in de massaspectrometer. Hiervan kan door middel van targeted of untarget screening de identiteit van de stof worden bepaald.

In samenwerking met collega-onderzoekers van de Vrije Universiteit in Amsterdam heeft het Waterlaboratorium een EDA-platform ontwikkeld en geïmplementeerd waarmee gefractioneerd wordt met een zeer hoge resolutie. Hierdoor wordt een hoge correlatie bereikt tussen bioassay-activiteit en signaal in de massaspectrometer. Hierdoor is de kans op succesvolle identificatie van actieve stoffen veel groter dan voorheen. De werkwijze is schematisch weergegeven in onderstaande figuur.

Informatie en voorbeelden van toepassingen van het EDA-platform bij HWL vindt u hier:

• Zwart N, Jonker W, Broek Rt, de Boer J, Somsen G, Kool J, et al. Identification of mutagenic and endocrine disrupting compounds in surface water and wastewater treatment plant effluents using high-resolution effect-directed analysis. Water Research. 2020;168:115204.
• Zwart N, Nio SL, Houtman CJ, de Boer J, Kool J, Hamers T, et al. High-Throughput Effect-Directed Analysis Using Downscaled in Vitro Reporter Gene Assays To Identify Endocrine Disruptors in Surface Water. Environmental Science & Technology. 2018;52:11.
• Houtman CJ, ten Broek R, van Oorschot Y, Kloes D, van der Oost R, Rosielle M, et al. High resolution effect-directed analysis of steroid hormone (ant)agonists in surface and wastewater quality monitoring. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2020;80:103460.

In het project “RoutinEDA”wordt onderzoek gedaan om het EDA-platform verder te verbeteren. Informatie daarover vindt u hier

Meer informatie over Effect-Directed Analysis in het algemeen vindt u hier:

• Houtman CJ, Legler J, Thomas KV. Effect-Directed Analysis of Endocrine Disruptors in Aquatic Ecosystems. In: Brack W, editor. Effect-Directed Analysis of Complex Environmental Contamination. The Handbook of Environmental Chemistry. 15. Berlin-Heidelberg: Springer Verlag; 2011. p. 237-66.
• Jonker LW, Lamoree MH, Houtman CJ, Kool J. Methodologies for Effect-Directed Analysis: Environmental Applications, Food Analysis, and Drug Discovery. In: Kool J, Niessen WMA, editors. Analyzing Biomolecular Interactions by Mass Spectrometry. First Edition ed. Weinheim Germany: Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; 2015. p. 111-63.