女性懷孕時(shí),流產(chǎn)幾率約為 26%[1],早產(chǎn)幾率約為 11%[2],早產(chǎn)可能導致胎兒終身健康問(wèn)題害润,例如過(guò)敏和/或嚴重的慢性疾病、神經(jīng)系統疾病或發(fā)育障礙[3]。
越來(lái)越多的證據表明轻抱,兒時(shí)的生活環(huán)境可能對慢性疾病的發(fā)生有持久的影響[4]。年輕人慢性疾病發(fā)病率的升高意味著(zhù)許多人一生中會(huì )耗費更多的時(shí)間來(lái)對抗疾病[5]。我們知道绍申,兒童的健康和發(fā)育是生物和環(huán)境影響之間復雜相互作用的結果[6]。
許多慢性疾病被認為是由于營(yíng)養不良乃东、在妊娠期和嬰兒期暴露于毒素所致,其發(fā)病率不斷增加。這些疾病包括癌癥(現在是導致兒童死亡的第二大原因)、哮喘属伸、自閉癥娘锁、過(guò)敏迁客、乳糜瀉拧粪、ADHD 和糖尿病搓劫。平均而言居然,許多患有這些疾病的兒童的智商也明顯低于未受影響的兒童[7,8,9]。
基因與環(huán)境之間的聯(lián)系

人類(lèi)表型是一個(gè)人受基因和環(huán)境影響的外在表現。這種復雜的相互作用對健康和患慢性疾病的風(fēng)險有著(zhù)至關(guān)重要的影響÷赶啵可以對遺傳、環(huán)境和基因-環(huán)境 (GxE) 相互作用進(jìn)行表征和測量,以識別相關(guān)的疾病生物標志物和生物機制。這可能令人驚訝,但目前的研究已經(jīng)確定,遺傳因素并不是慢性疾病的主要原因。多達 90% 的慢性疾病風(fēng)險因素是由非遺傳因素引起的[10,11]。
我們的基因在受孕時(shí)便已固定,但它們的表達方式會(huì )受到化學(xué)修飾和突變等變化的影響火架。這些修飾通常由一個(gè)人一生中所經(jīng)受的環(huán)境暴露導致锦竟。
安捷倫戰略技術(shù)科學(xué)家 Anthony Macherone 博士指出:“大多數人聽(tīng)到‘環(huán)境’這個(gè)詞時(shí),通常只考慮空氣和水污染等外部因素。而對于疾病來(lái)說(shuō),環(huán)境因素要復雜得多。包括空氣、水炎吩、藥物和食品等外部因素胧弛,以及基礎疾病徙歼、氧化應激和微生物群活性(尤其是腸道中)等內部因素佳头。因此,環(huán)境及其在慢性疾病中的作用是多方面的,需要重新界定。”
暴露組
暴露組[12] 是基因組的環(huán)境對應概念档寒,包括我們攝入的食物和水秫槽、我們呼吸的空氣枫振、我們服用的藥物、太陽(yáng)光和其他來(lái)源的電離輻射,我們體內的生物化學(xué)反應芦格,包括微生物組的生物合成活動(dòng),甚至是我們工作和生活的環(huán)境。然而,對于這些暴露如何影響人類(lèi)或潛在地影響心血管疾病、糖尿病、哮喘吏姊、阿爾茨海默病送讲、許多癌癥和其他慢性疾病的發(fā)病,我們知之甚少。為了更好地了解疾病風(fēng)險,應在暴露組范式的概念中對影響健康以及與基因組相互作用的環(huán)境因素加以考慮。

暴露組范式和妊娠
認為許多妊娠問(wèn)題和兒童慢性健康狀況不可預測、是隨機事件和/或可能源自遺傳的舊觀(guān)念受到了挑戰萌衬。母親的健康和妊娠期間的暴露對其后代的健康有著(zhù)深遠的影響瓦堵,無(wú)論是在兒童時(shí)期還是在以后的生活中都是如此堰燎。在暴露組范式下,問(wèn)題妊娠和兒童嚴重慢性疾病的高發(fā)生率在很大程度上是環(huán)境因素的共同結果。
測量暴露組以更好地了解慢性疾病
了解環(huán)境因素如何影響健康是一項非常復雜的工作,需要測量個(gè)體隨時(shí)間經(jīng)歷的無(wú)數次暴露民珍,并了解它們如何影響疾病。這些測量不可能是一次性事件雪瓢,因為這些暴露處于不斷變化的狀態(tài)眶俩,并對人類(lèi)健康和生物過(guò)程產(chǎn)生短期和長(cháng)期影響镊鹊。評估暴露組范式的一種方法是在出生、1 歲唤锉、5 歲、12 歲栏赴、21 歲時(shí)以及一生中的后續每 10 年收集大量個(gè)體的生物樣本。利用如此龐大的樣本庫,研究人員可以將生物標志物和化學(xué)預測因子與各種疾病相關(guān)聯(lián)爵路。
從孕前到嬰兒期
如果女性在妊娠前和妊娠期間減少毒素暴露并適當補充營(yíng)養躏颅,則可顯著(zhù)降低孩子不良妊娠結局和慢性疾病的發(fā)生率÷┙。現在,研究妊娠及其與兒童慢性健康狀況之間關(guān)聯(lián)的科學(xué)家產(chǎn)生了這種思維模式轉變,從而催生了從孕前到嬰兒期 (Preconception to Infancy, P2i) 項目構想泡嘴。

P2i 項目由非營(yíng)利組織 The Forum 發(fā)起寝吨,旨在監測和測量妊娠前、妊娠期間和妊娠后的母嬰狀況砸伞,并追蹤參與者產(chǎn)后前五年的進(jìn)展。P2i 項目將確定母嬰的環(huán)境暴露(甚至從孕前開(kāi)始),并通過(guò)產(chǎn)前護理方案、補充營(yíng)養以及選擇健康的生活方式來(lái)抵御和減少環(huán)境因素暴露。
美國自閉癥協(xié)會(huì )和自閉癥研究所的執行副主席兼委員會(huì )成員 David Humphrey 律師指出:“在過(guò)去的 50 年里,我們看到妊娠期間孕產(chǎn)婦死亡率急劇上升,因此娜振,我們開(kāi)始研究導致這一切的原因。我們過(guò)去可能將其歸咎于遺傳筋劣,但隨著(zhù)死亡率的增加,我們發(fā)現這不合理,因為不存在遺傳流行病一說(shuō)考喂。遺傳需要很長(cháng)的時(shí)間才能改變健康狀況匈歼。”

這些測量可進(jìn)行更準確的評估,幫助準媽媽們通過(guò)適當補充營(yíng)養提升健康狀況,避免不利的環(huán)境因素阐滩,并減輕身體負擔。了解環(huán)境、飲食和生活方式等暴露是如何與我們獨特的遺傳學(xué)杆实、生理學(xué)和表觀(guān)遺傳學(xué)特性相互作用,從而影響健康旺嬉,將能夠幫助我們對暴露組進(jìn)行解讀。
技術(shù)如何助力暴露組學(xué)研究
新興的暴露組學(xué)技術(shù)可用于定性和定量分析母嬰從孕前到嬰兒期的暴露。借助與超高效液相色譜 (UPLC) 或氣相色譜 (GC) 系統聯(lián)用的高分辨率質(zhì)譜 (MS)通常,可以在檢測實(shí)驗室中對生物樣本(血漿或血清)進(jìn)行分析。通過(guò)多變量統計可識別表征暴露組的代謝特征,并進(jìn)行適當的校正,然后鑒定可區分的代謝物和生物通路。完成鑒定后扎谎,可使用已知生物標志物的數據庫或真實(shí)參比標樣驗證這些代謝物。
暴露組學(xué)和遺傳學(xué)的結合將為更深入地了解兒童慢性疾病提供途徑挤竹。讓科學(xué)家得以研究基因與環(huán)境毒素影響的相互作用,為研究疾病的來(lái)源掃清道路美疾,從而采取措施防止疾病進(jìn)展。
如需了解更多信息,請查看此信息圖:從孕前到嬰兒期 (P2i) 項目
訪(fǎng)問(wèn) Agilent.com,深入了解可幫助科學(xué)家揭示暴露組的一整套整合生物學(xué)解決方案踊餐。
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Anthony Macherone 博士是安捷倫科技公司的戰略技術(shù)科學(xué)家,與 Sonia Dagnino 共同主編“解密暴露組:一種實(shí)用觀(guān)點(diǎn)”(斯普林格國際出版社挚哭,2019 年)。

David Humphrey 是一名律師,也是多家公司的首席執行官钟展。他是西北自閉癥基金會(huì )蟋堆、The Forum玫津、ACT Today! 的國家委員會(huì )成員,也是自閉癥治療網(wǎng)絡(luò ) (ATN) 的聯(lián)合創(chuàng )始人。他還是美國特需兒科醫學(xué)院 (MAPS) 醫生培訓小組的聯(lián)合創(chuàng )始人兼主任,以及美國自閉癥協(xié)會(huì )和自閉癥研究所的執行副主席兼委員會(huì )成員。