我们每一次呼吸、每一顿饭、每一个遇到的环境都在我们的身体里留下了分子指纹——一个隐藏的记录，记录了我们一生中的各种暴露。在本周出版的《科学》杂志上，暴露组学领域的顶尖研究人员解释了尖端技术是如何解锁这些生物档案的，从而开启了一个新的疾病预防和个性化医疗时代。科学家们提出了一条路线图，以克服技术和后勤挑战，并实现该领域的全部潜力。
暴露组学研究的是从水和食物中的污染物到社会和心理压力等各种环境因素如何共同塑造我们的生物学特性。通过研究这些综合暴露，研究人员可以揭示它们如何集体影响健康，从新陈代谢和心脏功能到大脑健康和疾病风险。
这篇观点文章由班伯里暴露组学联盟领导——这是一个跨学科科学家小组，他们于2023年在冷泉港班伯里中心聚集，定义了这一快速发展的领域的核心原则。哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的Gary Miller博士是该联盟的主要组织者，他是暴露组学领域的权威专家。
暴露组学的实际应用
这个年轻的领域已经证明了其变革性的潜力。研究人员通过分析分子证据，确定了一种特定的工业溶剂是导致工厂工人中肾脏疾病集群的罪魁祸首。在另一项研究中，科学家们将卫星污染地图与居民位置信息相结合，揭示了空气中的颗粒物如何加速大脑衰老。科学家们通过分析数千种循环分子，发现TMAO（一种在食用红肉和乳制品时由肠道微生物产生的代谢物）是以前被忽视的心脏病发作风险的重要贡献者。
这些发现得益于尖端技术和工具，如实时跟踪化学暴露的可穿戴传感器、能够精确到街区的卫星图像以及能够检测到万亿分之一浓度的化合物的超灵敏质谱仪。
更广泛的健康视角
虽然遗传学提供了我们的生物蓝图，但它只能解释慢性疾病风险的一小部分。暴露组捕捉到了从工业化学品到社会压力的一切。与传统研究单独考察单一暴露不同，暴露组学整合了先进工具，以理解环境、社会和心理因素如何共同与我们的生物学相互作用。
这种方法与其它“组学”科学协同作用。当与基因组学、蛋白质组学和代谢组学结合时，暴露组学创造了第一个完整的健康决定因素图景。作者设想未来所有主要疾病研究都将把暴露组分析作为标准做法。
系统地分析这些复杂的相互作用可以改进药物开发，揭示隐藏的疾病驱动因素，并解决健康差异问题。这种方法架起了精准医学和群体健康的桥梁。
未来之路
Miller及其同事概述了推进暴露组学的关键优先事项。这些包括开发更敏感的技术，如可穿戴或微创工具来测量个人的暴露组；创建一个人类暴露组参考，以便在人群规模上进行分析和背景化；并实施标准化协议，以实现复杂数据集的人工智能驱动分析。作者还指出，该领域必须解决数据隐私等伦理问题，并更加关注社会健康决定因素。
新成立的美国和欧洲暴露组学中心现在为全球合作提供了基础设施，标准化方法，协调数据，并培训研究人员所需的跨学科技能。这些中心构成了暴露组学未来进展的关键支柱。
Miller表示：“我们现在正在建立第一个系统框架，以衡量从化学到社会的所有暴露如何在整个生命周期中与生物学相互作用。我们的目标是创造可行的策略，让人们过上更健康的生活。”
(全文结束)
