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暴露组学


前言

暴露组学:是指从妊娠开始的贯穿整个人生的环境暴露。包括內源暴露源(炎症 感染 微生物等),外暴露源(污染 辐射 生活习惯 饮食等)。

EWAS(exposome wide association study)是检测所有可能的暴露标志物,通过统计学分析发现病例组合对照组的差异最显著且有统计学意义的暴露标志物,再在个人或者多个独立样本中重复测定,最终获得炎症的暴露标志物,可进一步采用动物实验或者其他研究方法验证或者进行致病研究。



本文通过介绍暴露组学的定义;暴露组学研究方法;测量暴露组的技术手段;以及暴露组学的特点。介绍了暴露组学研究。并说明总结了暴露组学面临的挑战。


暴露组学研究方法学  

自下而上:(exposome to biomark)

测量病例组和对照组的所有空气 水 食物中的目标物

检验暴露和病理状态相关性

评估人体对重要目标物的摄取及其新陈代谢等(估算计量)

自上而下:(biomark to exposome):而这些标志物可以表征机体各组织内污染物的残留或者代谢产物。

测量病例组和对照组中的所有待测物质

检验暴露与病例状态相关性

识别重要的因子和确定暴露源

一般自上而下使用的较多


测量暴露组的技术手段  

遥感技术

分子技术:分子技术方法是组学技术的一部分, 但与组学技术最大的差别在于这些子技术手段是有目标性的研究手段(targeted). 通过这些有目标性的技术去研究特殊的暴露及其相应的分子组成特征, 结合多种分子技术, 对于表征总的暴露组特征极有价值. 例如 AviSpira(Beane et al. 2011)利用人体通气道中基因表达组分,去发现身体对抽烟暴露响应的分子标志物

组学技术:

暴露组的概念来源于基因组, 因此借鉴人类基因组研究的高通量技术手段去表征细胞、组织或体液中RNA表达 (转录组)、蛋白质(蛋白组)和代谢物(代谢组)等后期生物事件.因此,通常所说的组学技术是无目标性研究(untargeted)。 由于不同生长环境和时期下相同细胞的基因表达情况不完全相同, 转录组可以记录特定功能下细胞全部转录本, 不同人群暴露于外界环境不同, 因此机体内细胞基因表达亦会不同,而例如在一些动物实验中揭示环境汞的暴露对大鼠脑即刻早期基因c-jun、c-fos mRNA转录和c-jun、c-fos蛋白表达存在明显的影响


暴露组学的特点  

动态性:动态特征是暴露组一个最难以表征的特点, 在暴露组无数的组成中必须考虑时间上的变化. 实际上, 在任何一个时间点上, 每一个人都具有自己特有的暴露组成. 因此在研究个体暴露过程中, 可以通过无数次某一时刻定量的暴露组成, 建立起一个累计的时效暴露组。

暴露组分为暴露组将暴露细分为内暴露、外暴露和社会暴露


暴露组面临的挑战  

暴露组是一个动态的过程:是每个人每时每刻的总暴露

暴露组是建立在暴露科学基础上,并借鉴组学的研究思路和统计方法,目前这些研究的信息是零星和分散的,如何整合归纳为暴露组所用是一个巨大的工程。

暴露组的研究将借助各种组学技术, 但是

如何把这些组合技术手段结合起来, 发挥其最大作用, 需要不断地摸索. 而且这些技术并不能完全地解决暴露组的研究问题. 例如暴露组的研究重点在于捕捉各种内在的分子标志物, 而并不是所有的污染物。

由于社会经济等因素引发的社会暴露在这些技术手段上难以表征。


数据库  


HELIX:人类生命早期Exposome

HELIX是通过欧洲委员会FP7 Exposome计划资助的合作项目,侧重于利用新的工具和技术来了解整个欧洲早期生活环境暴露,如何影响孩子的健康。 6个前瞻性出生队列的研究,有助于HELIX并且这些结果将最终和其他欧洲的数据整合来估计人群的健康。最终的目的是评估在化工,在关键的早期阶段生命的物理和分子环境因素的结合如何最终导致对健康的影响。有了这些知识,在评估健康风险方面可以发生重大改进,可以改善弱势群体的预防策略。


EXPOsOMICS

EXPOsOMICS是通过欧洲委员会FP7 Exposome计划资助的合作项目侧重于空气污染及饮用水污染物在生命的关键时期的影响。随着系统定义环境暴露与健康之间的关系的目标,该项目将开发一个个人监测系统,以收集特定的外部风险数据,然后评估生物样品,寻找内部风险的标志物。通过更准确地定义外部风险,并在具体的个体分子特征分布之间的关系,一个新的工具将存在于环境的化学混合物“下一代暴露评估”,可以最终帮助评估环境对疾病的负担。


HEALS:于大人群调查的健康和环境范围内的关联基

HEALS是欧洲委员会资助的项目,其重点与发生在基因表达,蛋白质 - 蛋白质相互作用和代谢调节的变化综合组学得到的数据和生化生物监测。该项目将首先分析在欧盟正在进行的环境流行病学研究,以评估环境暴露和人类健康协会收集的数据。确定这些协会后,试点研究会旨在评估暴露,效果和个体易感性的特异性标志物。


HERCULES:健康暴露组研究中心

HERCULES是环境健康科学根据其环境健康科学P30核中心的筹资机制研究所资助的一个项目。通过在埃默里大学和佐治亚理工学院研究人员的共同努力,HERCULES旨在利用相关暴露组方法来改善人类的健康。该中心提供关键的基础设施和专业知识,制定和完善新的工具和技术来产生暴露数据,提高代谢组学方法和数据综合全面的计算模型。虽然有强烈的重点放在推进exposome相关办法,该中心还致力于加强和扩大与社区合作伙伴的现有关系,以促进有关使用exposome原则,在疾病的环境因素的重要性进行通信。


编辑:cepi-1

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