Doç. Dr. Emrah Eroğlu

Summary

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are commonly referred to as “forever chemicals” due to their exceptional durability and widespread use in everyday applications. However, their persistence in the environment and in biological systems raises significant concern. Instead of degrading completely, many PFAS transform into other PFAS species, which enables them to persist in water, soil, wildlife, and the human body.

A central challenge in PFAS research is the disconnect between detecting chemical presence and understanding biological effects. Advanced analytical techniques, such as liquid chromatography–mass spectrometry (LC–MS/MS) and high-resolution mass spectrometry (HRMS), can currently identify the presence and composition of PFAS with high sensitivity and accuracy. However, these methods do not directly inform us about the functional consequences of exposure, particularly in the context of complex PFAS mixtures encountered under real-world conditions. Nor do they elucidate the effects of PFAS on human cells.

To address this gap, functional approaches based on genetically encoded biosensors have gained increasing attention. These systems enable real-time monitoring of cellular signaling responses in living cells, and offer the potential to reveal how PFAS exposures are sensed at the cellular level and which biological pathways are affected. As such, they provide answers not only to the question of “How much PFAS is present”, but also to the more critical question of “What does this exposure mean biologically?”

Within this framework, the R3ACT (Redox & Antioxidant Capacity Tracker) platform developed at the Research Institute for Health Sciences and Technologies (SABİTA) represents an innovative, animal-free screening tool that simultaneously monitors oxidative stress and antioxidant responses in human-relevant cell models. R3ACT enables the discrimination of functional cellular response “signatures” associated with persistent pollutants such as PFAS and provides mechanistic insights that complement conventional chemical detection approaches.

In conclusion, chemical measurements alone are insufficient for assessing complex and persistent contaminants such as PFAS. The most effective strategy is an integrated approach that combines gold-standard analytical methods with rapid detection technologies and functional, biology-based assays. Human-relevant biosensor platforms aligned with the 3R principles, such as those developed at SABİTA and similar centers in Türkiye, have the potential to substantially improve PFAS monitoring and prioritization by rendering these processes more meaningful, interpretable, and decision-oriented.

***

Özet

PFAS Var ama Ne Anlama Geliyor? Kimyasal Tespitten Biyolojik Etkiye

Per- ve polifloroalkil maddeler (PFAS), dayanıklılıkları nedeniyle günlük yaşamda yaygın olarak kullanılan; ancak çevrede ve biyolojik sistemlerde kalıcılıkları nedeniyle ciddi endişelere yol açan “sonsuz kimyasallar” olarak tanımlanmaktadır. Zamanla parçalanmak yerine farklı PFAS türlerine dönüşebilen bu bileşikler, su, toprak, canlılar ve insan vücudunda uzun süre varlığını sürdürebilmektedir.

PFAS araştırmalarında temel sorunlardan biri, kimyasal varlığın saptanması ile biyolojik etkinin anlaşılması arasındaki kopukluktur. Günümüzde LC–MS/MS ve yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi (HRMS) gibi ileri analitik yöntemler PFAS’ın varlığını ve türlerini büyük hassasiyetle belirleyebilmektedir. Ancak bu yöntemler, özellikle gerçek yaşam koşullarında karşılaşılan karmaşık PFAS karışımlarının insan hücrelerinde ne tür fonksiyonel etkilere yol açtığına dair doğrudan bilgi sunmamaktadır.

Bu boşluğu kapatmak üzere, genetik olarak kodlanmış biyosensörlere dayalı fonksiyonel yaklaşımlar öne çıkmaktadır. Canlı hücrelerde gerçek zamanlı sinyal yanıtlarını izleyebilen bu sistemler, PFAS maruziyetinin hücresel düzeyde nasıl algılandığını ve hangi biyolojik yolakların etkilendiğini ortaya koyma potansiyeline sahiptir. Böylece yalnızca “ne kadar PFAS var?” sorusuna değil, aynı zamanda “bu maruziyet biyolojik olarak ne anlama geliyor?” sorusuna da yanıt üretilebilmektedir.

Bu çerçevede, SABİTA bünyesinde geliştirilen R3ACT (Redox & Antioxidant Capacity Tracker) platformu, hayvan kullanımı içermeyen, insanla ilişkili hücre modellerinde oksidatif stres ve antioksidan yanıtları birlikte izleyen yenilikçi bir tarama aracıdır. R3ACT, PFAS gibi kalıcı kirleticilerin hücresel redoks dengesi üzerindeki etkilerini fonksiyonel “yanıt imzaları” üzerinden ayırt etmeye olanak tanımakta; kimyasal tespit yöntemlerini tamamlayan mekanistik bilgiler sunmaktadır.

Sonuç olarak, PFAS gibi karmaşık ve kalıcı kirleticilerin risk değerlendirmesinde tek başına kimyasal ölçüm yeterli değildir. En etkili yaklaşım; altın standart analitik yöntemlerin, hızlı algılama teknolojileri ve biyolojik etkiye dayalı fonksiyonel testlerle entegre edilmesidir. Türkiye’de SABİTA ve benzeri merkezler aracılığıyla geliştirilen 3R ilkeleriyle uyumlu, insanla ilişkili biyosensör platformları; PFAS izleme ve önceliklendirme süreçlerinin daha anlamlı, yorumlanabilir ve karar destek odaklı hâle gelmesine önemli katkılar sunma potansiyeline sahiptir.