HYDROSCREEN-PROJEKT

HydroScreen, oder wie man die für Toxizitäten verantwortlichen Moleküle identifiziert

Durch die Korrelation physikalisch-chemischer Daten mit ökotoxikologischen Daten, die aus Wasserproben gewonnen wurden, ist das von Lodiag durchgeführte HydroScreen-Projekt eine vielversprechende Option zur Analyse der mit Mikroverunreinigungen verbundenen Risiken. 

Bis 2027 müssen 100% der Wasserkörper in gutem Zustand sein. Dies ist das Ziel der Wasserrahmenrichtlinie, auf das alle Mitgliedstaaten, auch Frankreich, hinarbeiten müssen. Die Maßnahmen der Wasserbehörden tragen dazu bei, dieses Ziel zu erreichen, aber viele Mikroverunreinigungen (einschließlich neu auftretender Schadstoffe) sind in den Gewässern immer noch in signifikanten Konzentrationen vorhanden, was zu ökotoxikologischen Risiken wie endokriner Störung, Gentoxizität, Drogenstress oder sogar Reproduktionstoxizität führt. 

Die heutigen Massnahmen zur Erkennung und Bewertung von Substanzen basieren hauptsächlich auf der physikalisch-chemischen Analyse und ermöglichen es, die im Wasser vorhandenen Moleküle oder Pestizide zu identifizieren, nicht aber, die Toxizität und die potentielle Cocktailwirkung von Mischungen dieser chemischen Substanzen zu bestimmen. 

Die Firma Lodiag, ein Spin-off von Profilomic SA, schlägt durch die Bündelung des HydroScreen-Programms eine radikal neue Vision vor: die Analyse der Proben sowohl auf physikalisch-chemische Parameter mit nicht zielgerichteten Ansätzen als auch auf ihre intrinsische Toxizität, um Korrelationen herzustellen, die es ermöglichen, die Toxizität jedes Schadstoffs zu quantifizieren. 

Um sich dieser Herausforderung zu stellen, hat sich das Start-up-Unternehmen LODIAG, das sich auf die Entwicklung von Werkzeugen der künstlichen Intelligenz und des Database Mining im Umweltbereich spezialisiert hat, mit dem biotechnologischen Know-how von Tame-Water zusammengetan. « Die Originalität unseres Ansatzes besteht in der Suche nach den Molekülen, die für die Umweltzerstörung verantwortlich sind, auf der Grundlage der im Oberflächenwasser beobachteten Toxizität. Die derzeitigen Ansätze basieren auf Analysen auf der Grundlage einer vorher festgelegten Liste von Molekülen, deren Toxizitätsschwelle oft willkürlich auf 0,1microg/L festgelegt oder experimentell mit umständlichen und teuren Ansätzen bewertet wird. Radikal innovativ ist die Idee des HydroScreen-Programms, die an den Proben gemessene Ökotoxizität zu nutzen, um a priori die Mikroverunreinigungen, die sie verursachen, auszuwählen. Ziel ist es, die Art(en) der mit einer Wasserprobe verbundenen Toxizität(en) allein anhand des spektralen Fingerabdrucks und unter Berücksichtigung des Cocktail-Effekts vorherzusagen », erklärt Maité Sarter, Laborleiter bei Lodiag. 

Die Idee nimmt Gestalt an, da das 3-Jahres-Projekt von der ADEME über das Programm « Investitionen für die Zukunft » finanziert und vom Wettbewerbscluster Hydreos ausgezeichnet wurde. Die Strategie besteht darin, mit Hilfe einer unüberwachten künstlichen Intelligenz auf der Grundlage der Analyse von 1000 landesweit entnommenen Oberflächenwasserproben die Toxizität der Proben anhand ihres spektralen Fingerabdrucks vorherzusagen. « Indem wir das Vorhandensein chemischer Signaturen in den Proben mit den Auswirkungen auf die Umwelt korrelieren, werden wir in der Lage sein, das toxische Verhalten von Substanzen zu modellieren und ein Vorhersageinstrument für die Auswirkungen von Mikroverunreinigungen im Wasser auf lebende Organismen zu etablieren, indem wir die räumliche und zeitliche Variabilität der Emissionen berücksichtigen », sagte David Halter, wissenschaftlicher Direktor von Lodiag. 

Der erste Schritt des Projekts besteht heute darin, zusammen mit der Rhein-Maas-Wasserbehörde ein Demonstrationsprogramm für Probenahmen einzurichten. « Im Rahmen einer technischen Partnerschaft mit der AERM werden wir uns insbesondere auf die Proben konzentrieren, die an 60 Probenahmestellen in den Oberflächengewässern des Rhein-Maas-Einzugsgebiets entnommen wurden, und die logistische Effizienz des Konzepts demonstrieren ». 

Diese Testkampagne wird dann auf andere großstädtische Flusseinzugsgebiete verallgemeinert, die das mathematische Modell zur Vorhersage der Auswirkungen von aquatischen Mikroverunreinigungen auf lebende Organismen speisen werden. Wir sehen uns Ende 2022, um die ersten kommerziellen Anwendungen auf der Grundlage dieses Werkzeugs der künstlichen Intelligenz zu bewerten!