在过去20年中，生物技术领域的巨大进步推动了一种名为多组学的研究方法的发展。多组学方法通过同时分析基因表达、蛋白质和代谢物等多个层面的生物学信息，来全面了解身体功能。这些进步催生了精准环境健康这一新兴领域，该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，南加州大学凯克医学院的一组研究人员开发了一种新的精准健康框架，利用多组学数据来理解环境相关疾病。研究结果发表在《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，探讨子宫内汞暴露可能如何影响儿童期肝损伤的风险，”人口与公共健康科学助理教授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，其暴露可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和他的同事开发了三种数据分析方法，结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。第一种方法用于分析此类数据，识别环境暴露多年后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您是否因之前的环境暴露而面临某些疾病的危险，”Goodrich解释道。
第二种方法旨在识别与环境相关疾病的改变的生物途径。“在这里，我们识别环境因素实际上如何引起疾病的生物机制，”他说。
第三种方法基于不同的暴露模式，识别疾病风险最高的个体群体。“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暴露于汞并且有发展成肝损伤的风险，”他分享道。
“接下来，我们观察到，当我们将所有不同的标志物组合在一起时，产前汞暴露较高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，”他说。
“第三，我们使用血液汞水平的信息，预测谁在生命后期可能因分子标志物、暴露水平和MAFLD风险而发展成严重的健康结果，如肝损伤。”
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卫生科学研究所（NIEHS）推广这些多组学数据的先进技术，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。这些知识将有助于开发工具和干预措施，可能在疾病发生之前预防它们。
该出版物被NIEHS选为10月的“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推广。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显著见解方面的价值，”他分享道。
更多信息： Jesse A. Goodrich等，《将多组学与环境数据整合用于精准健康：一个新型分析框架及产前汞暴露引起的儿童脂肪肝病案例研究》，《环境国际》（2024）。DOI: 10.1016/j.envint.2024.108930
期刊信息： 《环境国际》
由南加州大学凯克医学院提供
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