Ondanks dat het gebruik van chemische wapens verboden is, komt de inzet ervan toch voor. Maar je kunt niet op basis van geruchten bevestigen of ergens chemische wapens zijn ingezet. Met financiële steun van het Nederlands Ministerie van Defensie en de Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons (OPCW) vonden Mirjam de Bruin-Hoegée, Arian van Asten en collega’s van de Universiteit van Amsterdam en TNO Defense, Safety and Security een manier om uit planten op te maken of chemische wapens zijn gebruikt.

Planten hebben namelijk de gewoonte om zogeheten adducten te maken met stoffen uit hun omgeving; ze bewegen natuurlijk niet en dus kun je ze soms inzetten als dagboek van de omgeving. De onderzoekers maakten een gesloten, veilige opstelling om verschillende planten bloot te stellen aan diverse concentraties gevaarlijke gassen en vloeistoffen. Het ging om mosterdgas, sarin, chloorgas en Novichock A-234 die ze ofwel in damp- dan wel in vloeistofvorm toedienden aan brandnetel-, laurier- of basilicumbladeren.

’Het meest voorkomende eiwit ter wereld dat in bijna alle planten voorkomt wordt ook aangetast door de giftige gassen’

‘Die adducten blijven tot wel drie maanden na het toedienen te vinden’, vertelt Mirjam de Bruin-Hoegée, eerste auteur en doctoraatstudent. ‘Dat is best bijzonder; het moeilijke aan bewijs zoeken voor het gebruik van chemische wapens is namelijk dat die stoffen snel verdwijnen. Dat geldt voor de stoffen in het lichaam van slachtoffers, maar ook voor de intacte stoffen in de omgeving.’

Maar de planten behouden dus de eiwitadducten: aminozuren – in dit geval histidine en tyrosine – van specifieke eiwitten die reageren met een stukje van het chemische wapen. Die adducten kun je vervolgens met vloeistofchromatografie in combinatie met tandem massaspectrometrie (LC-MS/MS) terugvinden en de onderzoekers verifieerden de plantenadducten met gesynthetiseerde varianten. Er was daarnaast ook maar weinig verschil tussen de plantensoorten, wat hen doet vermoeden dat je deze methode op meer plantensoorten kunt toepassen.

Buitenlucht

In het artikel geven de auteurs wel aan dat het in de buitenwereld natuurlijk geen laboratoriumruimte is. Maar De Bruin-Hoegée verwacht wel dat de techniek ook echt in de praktijk zal werken. ‘De concentratie in de bladeren zal iets meer variëren’, vertelt de PhD-student. ‘In het lab weten we precies hoeveel gas of vloeistof we hebben gegenereerd; in de buitenlucht zal het verschillen van plek tot plek.’ Mogelijk moet je daarom een prescreening doen, waarbij je bijvoorbeeld kijkt naar bladverkleuring, om te kijken wat de beste plek is om samples vandaan te halen. ‘In het lab keken we steeds naar twee blaadjes, maar je kunt natuurlijk ook de hele plant bekijken, en bovendien verschillende. Een van de eiwitten die werd aangetast door de giftige gassen is het RUBISCO-eiwit, het meest voorkomende eiwit ter wereld dat in bijna alle planten voorkomt, dus de techniek moet haast wel breder toepasbaar zijn.’

Er zijn nog wel wat open vragen die vooral samenhangen met de situatie ná een aanval met chemische wapens. De Bruin-Hoegée: ‘In Syrië zijn veel chemische wapens gebruikt, waaronder chloorgas. Maar na zo’n aanval wordt vaak schoongemaakt met bleek en dat bevat natuurlijk ook chloor. Daardoor zijn er een paar biomarkers die hetzelfde zijn na behandeling met bleek of chloorgas, dus we moeten daar andere biomarkers voor zoeken die onderscheid laat zien.’ Wel moeten er dan natuurlijk planten aanwezig zijn.

De huidige techniek wordt in ieder geval al internationaal opgepikt. ‘We hebben veel samenwerkingen buiten Nederland’, aldus De Bruin-Hoegée. ‘Een groot aantal heeft ook gereageerd met dat ze ons onderzoek willen gaan toepassen in de praktijk als dat nodig is. Het is mooi om te zien dat dit niet in Nederland blijft, maar breder wordt gebruikt in de wereld.’

De Bruin-Hoegée, M. et al. (2023) Analytical Methods 2, doi.org/10.1039/D2AY01650H