Подземните лаборатории създават нови синтетични опиоиди по-бързо, отколкото криминалистите успяват да ги каталогизират. Учени предлагат решение с помощта на компютърно моделиране и машинно обучение.

Незаконните производители на синтетични наркотици от години водят своеобразна игра на „котка и мишка“ с властите. Те променят химичната структура на опасни вещества като фентанила - опасния наркотик, който навлиза все повече и повече у нас, достатъчно, за да затруднят откриването им, но без да премахват мощния им наркотичен ефект.

Сега нов научен подход може да помогне на криминалистичните лаборатории да разпознават дори варианти на фентанил, които все още не са описани в официалните справочни бази.

Методът, описан от изследователи в предварителна публикация в bioRxiv, разчита на сравняване на химичните характеристики на подозрителна проба с огромна компютърно генерирана библиотека от възможни молекули. Идеята е експертите да не чакат дадено вещество първо да бъде синтезирано, анализирано и добавено в традиционна база данни, а да могат да търсят неговия „отпечатък“ сред милиарди предварително предвидени структури.

Фентанилът е силен синтетичен опиоид, използван в медицината за обезболяване и анестезия. Той обаче е и едно от най-опасните вещества на нелегалния пазар. Смята се, че може да бъде десетки пъти по-мощен от морфина, а минимални количества могат да бъдат смъртоносни. Допълнителен риск е, че фентанил или негови аналози често се добавят към таблетки и други наркотици без знанието на потребителите.

Проблемът за криминалистите е мащабът. Съществуват огромен брой възможни химични варианти на фентанила, но само част от тях са познати и описани. Традиционният подход изисква сравнение с референтни библиотеки, изградени чрез лабораторен анализ на чисти химични вещества. Когато дадена молекула не присъства в такава библиотека, идентифицирането ѝ става много по-трудно.

Екипът на биоаналитичния химик Том Мец от Националната лаборатория на Тихоокеанския северозапад в САЩ предлага различен подход. Учените първо анализирали известни фентанилови и фентанилоподобни молекули, след което ги „разбили“ на отделни химични фрагменти. Тези фрагменти били рекомбинирани компютърно, за да се създадат милиарди хипотетични структури. След това били отстранени неправдоподобни варианти — например такива, които е малко вероятно да имат нужните свойства, за да действат върху мозъка.

Следващата стъпка била машинно обучение. Алгоритмите предвидили как биха изглеждали химичните измервания на тези измислени молекули, ако те бъдат анализирани в лаборатория. Така изследователите изградили дигитална библиотека с над един милиард потенциални аналога на фентанила.

За да проверят метода, учените не използвали реални улични наркотици. Вместо това създали тестова проба, наподобяваща таблетка, съдържаща следи от 12 търговски достъпни разновидности на фентанил, както и химически подобно, но неопиоидно вещество. В сместа били добавени и типични съставки, срещани в нелегални таблетки, като кофеин.

Данните от анализа били предоставени на друг химик, който не знаел какво съдържа пробата. Задачата била да провери дали има фентанилови аналози и, ако има, кои са те. Резултатът бил обещаващ: шест от веществата били идентифицирани точно, а още четири били сведени до тесен кръг възможни кандидати. Две от съединенията не могли да бъдат напълно разграничени или не показали достатъчно ясни химични сигнатури.

Според външни експерти подходът е важна първа стъпка, но все още не е готов за масово приложение. Една от причините е, че методът разчита на специализирани инструменти, които не са налични във всяка криминалистична лаборатория. Освен това предстои да се провери дали подобна стратегия може да работи надеждно и при други класове синтетични наркотици.

Изследователите вече проучват приложението на подхода и при други опасни вещества, включително нитазени — ново семейство лабораторно произведени опиоиди, които все по-често се свързват със случаи на предозиране.

Ако бъде доразвит, методът може да промени начина, по който службите откриват непознати синтетични наркотици. Вместо да реагират със закъснение, след като ново вещество вече се е появило на пазара, лабораториите биха могли да разполагат с инструмент за предварително разпознаване на неговите химични следи.

Това няма да реши само по себе си кризата със синтетичните опиоиди, но може да даде на криминалисти, токсиколози и здравни власти по-бърз начин да засичат опасни вещества, преди те да вземат още жертви.