Forschung in der Forensischen Chemie und Toxikologie
Die Abteilung Forensische Chemie und Toxikologie verfolgte im Berichtsjahr zwei thematisch eigenständige Forschungslinien: Die neu gestartete, interdisziplinäre CANBiome-Studie untersucht, welche biologischen Marker eine präzisere zeitliche Einordnung von Cannabiskonsum ermöglichen – eine Fragestellung mit hoher Relevanz für die Strassenverkehrssicherheit und die Strafverfolgung. Ergänzend dazu eröffnet ein Metabolomics-Ansatz mit neuronalen Zellmodellen neue Perspektiven für die Charakterisierung neuer psychoaktiver Substanzen und deren Wirkungsprofile.
Untersuchung der Effekte von Betäubungsmitteln mittels SH-SY5Y Neuroblastomzellen und Metabolomics
Manuela C. Monti, Darta Stalberga1, Liam J. Ward1, Henrik Green1, Albert Elmsjö1
1 Linköping University, Schweden
Neue psychoaktive Substanzen (NPS) treten kontinuierlich auf dem Drogenschwarzmarkt auf und sind häufig unzureichend hinsichtlich ihrer Wirkungen (z.B. Toxizität) untersucht. Da klinische Studien am Menschen aus ethischen Gründen nicht vertretbar sind, werden NPS überwiegend mittels pharmakologischer Tests in Zellmodellen untersucht. Diese Ansätze liefern wichtige Erkenntnisse zur Hauptwirkung einer Substanz, z.B. am Cannabinoid Rezeptor 1, erlauben jedoch keine Aussagen über zusätzliche oder Off-Target-Effekte. Ziel dieser Studie war daher die Entwicklung eines ergänzenden In-vitro-Metabolomics-Ansatzes zur ganzheitlicheren Untersuchung zentral aktiver Substanzen, insbesondere NPS, in neuronalen Zellen.
SH-SY5Y-Neuroblastomzellen wurden 18 Std. mit Kokain, Alprazolam, Tramadol sowie den NPS 4-Methylmethcathinon (4-MMC) und MDMB-4en-PINACA inkubiert. Nach Extraktion erfolgte die Analyse mittels hochauflösender Massenspektrometrie. Die Datenauswertung erfolgte ungerichtet mithilfe multivariater Verfahren (PCA, OPLS-DA), um substanzspezifische metabolische Fingerabdrücke zu identifizieren.
Das Modell ermöglichte die Differenzierung der untersuchten Wirkstoffe anhand charakteristischer metabolischer Muster. Dabei wurden spezifische Veränderungen einzelner Metaboliten beobachtet, beispielsweise eine Abnahme von Serotonin nach Behandlung mit dem synthetischen Cannabinoid MDMB-4en-PINACA. Die Studie belegt damit das Potenzial des entwickelten Zellmodells für eine erweiterte Charakterisierung von NPS und schafft eine Grundlage für dessen Weiterentwicklung.
Das Projekt wurde im Rahmen der SNSF Post-doc.Mobility (Planung und Experimente) und CH Return Fellowships (Auswertung und Manuskripterstellung) durchgeführt und 2025 auf der TIAFT-Konferenz in Auckland (Neuseeland) vorgestellt; die Teilnahme wurde durch ein Reisestipendium der GTFCh unterstützt.
CANBiome Studie untersucht Möglichkeiten zur Bestimmung des letzten Konsumzeitpunkts bei regelmässigen Cannabisnutzern
Anna Stoll, Janine Schulte, Usman Mahmood, Urs Duthaler
Im Zuge sich verändernder rechtlicher Rahmenbedingungen und der steigenden Bedeutung für Strassenverkehrssicherheit und Arbeitsmedizin gewinnt die präzise Bestimmung des letzten Cannabiskonsums an Relevanz. In der Schweiz gilt eine Nulltoleranzpolitik mit festem Grenzwert für Tetrahydrocannabinol (THC). Aufgrund seiner lipophilen Eigenschaften reichert sich THC jedoch im Fettgewebe an und wird zeitverzögert wieder ins Blut freigesetzt. Dies führt zu individuell stark variierenden Abbauverläufen, weshalb der reine THC-Wert nur eingeschränkt geeignet ist, den Konsumzeitpunkt zuverlässig zu bestimmen.
Hier setzt die prospektive CANBiome-Studie an. Sie wird als interdisziplinäres Projekt der Abteilungen Forensische Chemie und Toxikologie sowie Forensische Genetik am IRM durchgeführt. Weitere Expertisen bringen das Zentrum für Abhängigkeitserkrankungen der Universitären Psychiatrischen Kliniken Basel, die Klinik für Endokrinologie des Universitätsspitals Basel sowie die Forschungsgruppe Biopharmazie der Universität Basel ein.
Ziel ist die Identifikation spezifischer Marker, die eine präzisere zeitliche Einordnung des Konsums ermöglichen. Ergänzend sollen genetische Analysen interindividuelle Unterschiede im Cannabisstoffwechsel erklären und wissenschaftlich einordnen.
Geplant sind insgesamt 120 Teilnehmende, je 60 in Studien- und Kontrollgruppe. Die Rekrutierung startete im Dezember 2025 planmässig und läuft voraussichtlich bis Januar 2027. Das grosse Interesse von Kooperationspartnern und Teilnehmenden bestätigt die hohe gesellschaftliche und wissenschaftliche Relevanz der Fragestellung.
Die Ergebnisse sollen die forensische und medizinische Beurteilung von Cannabiskonsum auf eine fundierte, evidenzbasierte Grundlage stellen.