在过去20年中，生物技术领域的巨大进步推动了多组学研究方法的发展，该方法同时研究基因表达、蛋白质和代谢物等多个层面的生物学信息，以全面了解身体功能。这些进展催生了精准环境健康这一新兴领域，旨在整合环境和生物学因素，以识别、理解和解决环境对人类健康的影响。
现在，在同类研究中首次，南加州大学（USC）凯克医学院的一组研究人员开发了一种利用多组学数据来理解环境相关疾病的新型精准健康框架。研究成果发表在《环境国际》杂志上。
“为了展示我们提出的方法如何用于精准健康研究，我们进行了一项研究，探讨子宫内汞暴露如何影响儿童患肝损伤的风险，”人口和公共卫生科学助理教授Jesse Goodrich博士解释说，“先前的研究表明，产前汞暴露会增加肝损伤的风险，但其生物学机制和途径尚未得到充分理解。”
汞是一种神经毒素，接触汞会导致氧化应激增加并改变基因调控，从而增加各种疾病的风险。其中一种疾病是代谢功能障碍相关脂肪肝病（MAFLD）。Goodrich和他的同事们开发了三种数据分析方法，整合多组学数据，揭示产前汞暴露引起的儿童脂肪肝病的见解。
框架的应用
第一种分析方法可以识别多年后环境暴露相关的多组学生物标志物。“这种方法可以识别血液中的标志物，例如MAFLD，这些标志物可以指示你是否有某些疾病的风险，基于你之前的环境暴露情况，”Goodrich解释道。
第二种方法旨在识别导致环境相关疾病的生物途径。“在这里，我们识别环境因素实际上如何导致疾病的生物机制，”他说。
第三种方法根据不同的暴露模式识别高风险个体群体。“这种方法与精准医学密切相关，后者使用遗传学预测疾病结果，但在精准环境健康中，我们将生物学和环境因素结合起来，”他分享道。
Goodrich的研究发现，产前汞暴露与表观遗传变化有关，这些变化会影响基因的功能，并与儿童时期肝损伤风险增加相关。“我们发现，较高的产前汞水平与儿童肝损伤风险增加有关。使用我们的第一种方法，研究人员现在可以预测某人是否曾接触过汞并有患肝损伤的风险，”他分享道。
“接下来，我们观察到，当我们将所有不同的标志物综合在一起时，子宫内汞暴露较多的儿童炎症信号发生变化，导致更高的炎症和氧化应激，这表明他们有更高的肝损伤风险。第三，我们利用血液中汞水平的信息，预测谁有风险在以后的生活中发展出严重的健康后果，如肝损伤，基于他们的分子标志物、暴露水平和MAFLD风险，”他说。
推进精准环境健康
研究团队的目标是开发一个资源，以解决精准环境健康的关键方面。这项出版物是首次尝试开发一个概念框架，将多组学数据整合与理解环境暴露如何影响中间生物因素以导致不良健康结果的方法相结合。“这项研究正值国家环境健康科学研究所（NIEHS）推广多组学数据高级技术以更好地理解环境因素如何影响疾病之际，”他说。
Goodrich表示，这些方法的开发拓宽了精准环境健康领域的视野，使研究人员能够同时研究环境和生物学过程。这些技术将帮助未来的科学家更好地理解为什么某些人会患上疾病而其他人不会。这种知识将为工具和干预措施的开发提供信息，这些工具和干预措施有可能在疾病发生之前预防它们。
这项出版物被NIEHS选为10月份的外部月度论文。“这一认可证明了国立卫生研究院对这类研究的投资和支持。它突显了这些方法在识别对推进精准环境健康至关重要的生物学显著见解方面的价值，”他分享道。
关于这项研究
除了Goodrich，其他作者还包括来自南加州大学凯克医学院的Hongxu Wang、Qiran Jia、Yinqi Zhao、Max Aung、Shohreh F Farzan、Rob McConnell、Leda Chatzi和David V Conti；来自巴塞罗那全球健康研究所（ISGlobal）、巴塞罗那庞培法布拉大学（UPF）、西班牙CIBER流行病学和公共卫生研究中心（CIBERESP）的Nikos Stratakis、LÃ(C)a Maitre、Mariona Bustamante、Xavier Basagana、Jose Urquiza和Martine Vrijheid；来自克里特大学医学系社会医学系的Marina Vafeiadi；来自维尔纽斯大学环境科学系的Sandra AndruÅ¡aitytÄ和Regina GražuleviÄienÄ；来自巴黎西岱大学、法国国家健康与医学研究院（INSERM）、国家农业、食品和环境研究所、流行病学与统计学研究中心的Barbara Heude；来自伦敦帝国理工学院外科与癌症系及新陈代谢、消化与生殖系的Hector Keun和Alexandros P Siskos；来自布拉德福德健康研究所、布拉德福德教学医院NHS基金会信托的Tiffany C Yang和John Wright；来自纽约西奈山伊坎医学院环境医学与公共卫生系的Damaskini Valvi；来自纳瓦拉大学诊所生化实验室的Nerea Varo；来自挪威公共卫生研究所的Line Småstuen Haug和Bente M Oftedal；以及来自格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家健康与医学研究院（INSERM）U 1209、CNRS UMR 5309、环境流行病学应用于发育和呼吸健康团队、高级生物科学研究所的Claire Philippat。
这项工作主要由国家环境健康科学研究所资助[K01ES036193]。额外的资金来自美国国立卫生研究院，包括国家环境健康科学研究所[P30ES007048, R21ES029681]、国家人类基因组研究所[U01HG013288]、国家癌症研究所[P01CA196569; P30CA014089, U19CA214253, U01CA164973]、国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤疾病研究所[R21AR084040]、欧洲共同体第七框架计划[FP7/2007-2013]下的拨款协议编号308333[HELIX项目]，以及欧盟地平线2020研究和创新计划下的拨款协议编号874583[ATHLETE]。
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