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The Innovation

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年11月25日 18:59

“暴露組學”是揭示人類疾病病因的前沿科學，目前其理論和實際應用仍存在諸多問題。為明確暴露組與人類健康的關系，王斌教授團隊牽頭國內外學者提出通過劃分關鍵時間窗口開展暴露組學研究的思路，這對于揭示影響人類疾病的關鍵環(huán)境暴露因素，以及針對易感人群采取有效的疾病預防措施，均具有重要的科學意義。

圖1. 從傳統(tǒng)暴露組學研究到關鍵窗口期暴露組學研究

論文類型：展望

第一完成單位：南洋理工大學

第一作者：方明亮

通訊作者：王斌（北京大學）、宮繼成（北京大學）

期刊：The Innovation，IF2022 = 33.1，中科院1區(qū)

論文信息：Fang M., Hu L., Chen D., Guo Y, Liu J, Lan C, Gong J*, Wang B*. Exposome in human health: Utopia or wonderland? The Innovation, 2021, 2: 100172. https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100172

全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675821000977

健康是人類永恒的話題，為此不同領域的研究人員進行了不懈的努力，試圖揭示人類疾病的病因，進而提高人類生活質量。最新研究表明，單純遺傳因素只能解釋人類疾病病因的一小部分（約5-15%），而環(huán)境因素及其與遺傳因素的交互作用，在人類典型慢性疾病的形成過程中占據(jù)主導地位。準確刻畫人體整個生命過程中重要的環(huán)境暴露特征，對于揭示人類疾病病因具有重要的意義。

為彌補“基因組學”在解釋人類疾病病因方面的不足，十幾年前研究人員提出了“暴露組學”的概念，其核心思想是全盤考慮人類整個生命周期中所有的暴露因素，通過暴露組關聯(lián)分析揭示影響人類健康的關鍵環(huán)境因素。然而，暴露組學目前的研究進展總體較為緩慢，原因有兩方面：（1）暴露組學涵蓋了人體從胚胎形成到生命終點整個生命周期，長期監(jiān)測整個生命周期中的總環(huán)境暴露難度極大，缺乏技術支撐，成本高昂，可行性差。（2）個體在整個生命周期所暴露的環(huán)境風險因素異常復雜，通過傳統(tǒng)的暴露-效應關聯(lián)研究，難以從海量的信息中獲取影響人類疾病的關鍵風險因素。因此，為了有效地將暴露組學應用于解決實際環(huán)境健康問題，作者從三個角度集中討論了傳統(tǒng)暴露組學概念存在的問題，并提出可能的解決方案或指明努力方向。

角度一：

什么樣的研究適合暴露組學研究？首先，所有受到環(huán)境多因素，以及環(huán)境與基因交互作用影響較大的，或者說非純基因因素決定的健康問題均適用于暴露組學研究。其次，現(xiàn)階段暴露組學研究應圍繞一些敏感人群的健康問題在關鍵暴露窗口期開展，例如孕期相關不良妊娠結局、兒童發(fā)育不良、老年癡呆等。針對相對較短且重要的時間窗口進行研究，可以從控制投入時間、經(jīng)費、人員等成本角度，提高解決健康問題的有效性，這為暴露組學設計提供了新思路。

角度二：

哪些環(huán)境暴露因素應重點關注，以及如何開展暴露監(jiān)測？暴露因素的選擇需要基于疾病的類型，不可能包含所有環(huán)境因素，應該優(yōu)先考慮在疾病形成過程中可能具有因果聯(lián)系的因素，其可以分為已知和未知因素兩部分。圍繞已知因素，可以總結先前的研究結果，基于薈萃分析結果、暴露場景、專業(yè)知識等信息進行風險排序，采開展“靶向”分析。針對未知因素，可以通過采用高分辨質譜等“非靶向”方法盡可能識別更多的關鍵因素。這兩種方法的結合，可極大地提高篩查環(huán)境危險因素的效率。此外，根據(jù)不同環(huán)境因素的時空變化特點，優(yōu)化采樣頻率，需要結合個體化和區(qū)域性的暴露評估技術，提高對人體暴露評估的精確度和準確度，同時節(jié)約成本。

角度三：

如何建立暴露組與疾病的因果關系？暴露組學的研究數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、緯度高、混雜和中介效應難以區(qū)分等特點，因此，突破傳統(tǒng)環(huán)境暴露風險模型分析方法的局限非常關鍵。首先，在研究設計上，應該結合觀察性和干預性研究的優(yōu)勢，盡力選擇有利于因果推斷的環(huán)境流行病學設計。其次，除了遵循傳統(tǒng)流行病學分析方法外，應開發(fā)符合暴露組學研究的因果分析模型，控制混雜因素的影響，區(qū)分中介變量的貢獻；同時可以構建風險預測模型，支撐環(huán)境健康風險評價。最后，除了使用統(tǒng)計模型從海量信息中篩選重要環(huán)境暴露風險因素外，可以結合計算毒理學、實驗毒理學、隨機對照實驗等手段進一步確定疾病的可能關鍵因素?？傮w而言，需要圍繞特定健康問題，篩查潛在的環(huán)境影響因素、構建統(tǒng)計分析模型、開展毒理學模擬，以及進一步的干預驗證和政策評估，基于關鍵時間窗口暴露組學理念，形成具有較強因果關系的人體健康風險評價體系。

總結和展望：

該研究對于未來暴露組學的發(fā)展方向提供了新思路。通過整合多學科的知識開發(fā)下一代人體健康風險評價技術，包括流行病學、臨床醫(yī)學、化學、環(huán)境科學、社會經(jīng)濟學、毒理學等多學科的特色和優(yōu)勢，相信暴露組學研究一定會迎來蓬勃發(fā)展，為人類全面了解疾病病因做出重要貢獻。

致謝：

感謝中國隊列共享平臺（https://chinacohort.bjmu.edu.cn/）提供合作協(xié)助。感謝國家自然科學基金委和國家科技部重點研發(fā)項目支持。

作者簡介

第一作者：

方明亮，新加坡南洋理工大學（NTU）土木環(huán)境工程系助理教授，兼任新加坡水資源環(huán)境中心（NEWRI）分析中心主任。主要開發(fā)暴露組學方法，利用組學等技術探討污染物毒性和機理。研究成果以第一或者通訊作者發(fā)表在Nat Chem Biol、PNAS、Environ Health Perspect、Environ Sci Technol、Anal Chem等雜志，以及以共同作者參與發(fā)表Nature Method、Cell Stem Cell、JACS等期刊70余篇。目前擔任環(huán)境權威期刊Environmental Pollution副主編，兼任ES&T Water、 ESPI (RSC)、Environ Int、Environ Res、Chemosphere、Exposome (Oxford)等雜志編委。

通訊作者：

王斌，北京大學公共衛(wèi)生學院生育健康研究所，長聘副教授/研究員。主要研究方向為環(huán)境健康，暴露組學大數(shù)據(jù)與人工智能。采用多學科研究方法揭示環(huán)境污染暴露對人群生育健康的影響及機制，構建健康風險評價模型。迄今主持國家自然科學面上和青年基金3項，骨干參與國家重點研發(fā)項目3項。以第一或通訊作者在Environ Health Persp、Environ Sci Tech、The Innovation等國際權威期刊發(fā)表論文共55篇(H指數(shù)=42，他引6500余次)。擔任環(huán)境健康領域TOP期刊Environ Sci Tech主題編輯，參與多個國內外知名期刊的編委工作（The Innovation、Environ Int、Environment & Health、Eco-Environmental Health、China CDC Weekly和“環(huán)境衛(wèi)生學雜志”）。開設本科生教改課程“暴露組學”，研究生教改課程“環(huán)境暴露組學”，全球健康國際高端公共衛(wèi)生碩士課程“Environment & Health”。擔任中國隊列共享平臺“環(huán)境與人群健康”組長，環(huán)境誘變劑學會環(huán)境與生育健康專委會副秘書長。獲得北京預防醫(yī)學會科技二等獎和“全國科技系統(tǒng)抗擊新冠疫情優(yōu)秀個人”稱號。

宮繼成，北京大學環(huán)境科學與工程學院研究員。

以生物標志物的開發(fā)和測量為手段研究環(huán)境污染物暴露對人體的健康效應及生物學機制。已在醫(yī)學和環(huán)境科學領域重要國際期刊上發(fā)表SCI論文60余篇，主要包括Lancet, Environ Sci & Technol、Environ Int等。承擔“國家第二次青藏高原綜合科學考察”和國家自然科學基金委面上項目等，曾獲得中國環(huán)境科學學會青年科學家獎。目前擔任胸科醫(yī)學期刊Journal of Thoracic Disease雜志編委。

供稿 | 王斌教授團隊（北京大學）

審核 | ExposomeX團隊

網(wǎng)址: The Innovation http://www.u1s5d6.cn/newsview88862.html