Les scientifiques de Skoltech et leurs collègues ont proposé un moyen de simplifier la recherche de traces de médicaments, de stupéfiants et de dopants sportifs dans des échantillons biologiques humains en effectuant deux tests supplémentaires avec un domaine de recherche décuplé.
Les scientifiques déterminent la composition chimique d'une substance à l'aide de la spectrométrie de masse: lorsque les molécules neutres et les atomes se transforment en ions chargés, le spectre de masse, c'est-à-dire les masses relatives des composants dans le mélange, est déterminé en fonction des trajectoires des ions dans le champ électromagnétique. La spectrométrie de masse permet de détecter les anabolisants, les diurétiques et même la testostérone artificielle.
Le spectre de masse n'est cependant que la moitié de la bataille. Les bases de données en libre accès de composés chimiques, telles que PubChem, contiennent plus de 120 millions d'entrées. Quant aux bases de données du spectre de masse, elles sont limitées à un demi-million de composés uniquement. PubChem peut fournir plusieurs milliers de composés correspondant à la formule moléculaire reconstruite à l'aide du spectre de masse.
Yury Kostyukevich, professeur agrégé au Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), et ses collègues ont proposé une méthode qui aide à réduire l'espace de recherche, c'est-à-dire la multitude d'options à choisir, par un facteur de 10, ce qui rend la tâche de recherche formidable beaucoup plus facile en offrant plus d'informations sur la structure de la molécule.
Les scientifiques ont suggéré de compléter les routines standard de spectrométrie de masse par deux tests exploitant les réactions d'échange impliquant des isotopes légers et lourds de l'hydrogène et de l'oxygène (16O et 18O). Les résultats des tests éclairent la structure de la molécule et servent de filtre dans la sélection des composés appropriés.
Les scientifiques ont testé leur méthode sur la méthylènedioxypyrovalérone (MDPV), un stimulant répertorié parmi les stupéfiants contrôlés, les substances psychotropes et leurs précurseurs selon la loi russe. Le MDPV convient parfaitement à cet usage, puisque sa formule, C16H21NO3, fournit 19 337 allumettes, dont seulement sept composés ont des spectres de masse prêts. Les deux tests assez simples proposés par les auteurs réduisent le domaine de recherche de 13 fois, le limitant à 1 515 molécules. Selon Kostyukevich, seule une petite fraction d'entre eux sont d'origine biologique, ce qui rend les choses beaucoup plus faciles.
L'idée derrière la nouvelle méthode fonctionnera même pour des types de dopage jusque-là inconnus.
Nos tests aident à détecter une substance que d'autres athlètes n'ont pas dans leurs échantillons et à voir à quoi ressemble le composé. Il appartiendra ensuite aux médecins du sport de déterminer si l'athlète a pris une drogue illégale ou a mangé de la nourriture exotique la veille. «
Yury Kostyukevich, professeur agrégé au Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering
La source:
Institut des sciences et technologies de Skolkovo (Skoltech)
Référence de la revue:
Kostyukevich, Y.I., et al. (2020) La spectrométrie de masse d'échange hydrogène / deutérium et 16O / 18O peut améliorer la fiabilité de l'identification des composés. Chimie analytique. doi.org/10.1021/acs.analchem.9b05379.
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