環(huán)境暴露如何致病？最新研究構(gòu)建“共同生物效應(yīng)”網(wǎng)絡(luò)

最新研究構(gòu)建近萬(wàn)種化學(xué)暴露的生物效應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)不同物質(zhì)可作用于相同通路，靶向關(guān)鍵樞紐蛋白危害更大，網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)與歐洲疾病數(shù)據(jù)吻合，為系統(tǒng)評(píng)估環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)提供新框架。關(guān)注詳情。

閱讀文摘

從呼吸的空氣到攝入的食物，我們每天接觸成千上萬(wàn)種化學(xué)物質(zhì)。環(huán)境暴露被估計(jì)與全球約六分之一死亡相關(guān)，但科學(xué)家長(zhǎng)期難以將特定暴露與特定疾病明確掛鉤。原因在于“暴露組學(xué)”：人一生所遇的全部環(huán)境因素總極度復(fù)雜。

傳統(tǒng)概念上，是按化學(xué)結(jié)構(gòu)或來(lái)源給物質(zhì)分類，但這幾乎無(wú)法反映它們?cè)隗w內(nèi)實(shí)際作用：結(jié)構(gòu)相似的分子可能效果天差地別，而毫無(wú)關(guān)聯(lián)的物質(zhì)卻可能引發(fā)同種疾病。

《自然·通訊》發(fā)表了一項(xiàng)新研究：建議換個(gè)思路：不問(wèn)“這是什么物質(zhì)”，而是問(wèn)“它對(duì)基因做了什么？”。

研究人員匯集了近萬(wàn)種環(huán)境暴露物（從污染物、食品成分到藥物），逐一繪制它們影響人類基因的方式方法，構(gòu)建了一張基于“共同生物效應(yīng)”的大型網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)放大這張網(wǎng)絡(luò)時(shí)，清晰模式浮現(xiàn)：暴露物質(zhì)按影響的生物學(xué)功能自然聚成群體，例如炎癥、代謝或凝血機(jī)制。在這些群體內(nèi)，化學(xué)結(jié)構(gòu)迥異的藥物和環(huán)境污染毒素竟然作用于相同的分子通路。

身體的反應(yīng)不是看化學(xué)成分，而是看擾亂了哪個(gè)生物系統(tǒng)。研究人員進(jìn)一步觀察這些效應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)部“蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)”的位置，有些蛋白是連接眾多過(guò)程的核心樞紐。

研究表明，攻擊這些樞紐的暴露物危害更大，單一擊打就能通過(guò)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)。這提供了一個(gè)簡(jiǎn)潔原理：生物靶點(diǎn)越核心，潛在傷害越大。研究人員還向前一步探討，將網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)與歐洲各國(guó)大規(guī)模健康和環(huán)境數(shù)據(jù)比對(duì)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特定暴露水平較高的國(guó)家，其與這些暴露在分子層面關(guān)聯(lián)的疾病發(fā)病率也更高。這意味著，網(wǎng)絡(luò)中所測(cè)的暴露與疾病之間的“生物學(xué)距離”，能幫助預(yù)判哪些健康后果可能出現(xiàn)。

這項(xiàng)研究提供了一種思考環(huán)境如何影響健康的新方式，不是孤立地看待每種化學(xué)物，而是顯示眾多暴露匯聚于共享的生物通路，形成復(fù)雜但有結(jié)構(gòu)的互動(dòng)系統(tǒng)。通過(guò)繪制這些連接，研究者可以開(kāi)始預(yù)判暴露的健康效應(yīng)，即使是那些尚未被詳細(xì)研究的物質(zhì)。

該工作為系統(tǒng)理解暴露組、彌合分子生物學(xué)與公共衛(wèi)生之間的鴻溝奠定了基礎(chǔ)，長(zhǎng)遠(yuǎn)有望幫助識(shí)別隱蔽風(fēng)險(xiǎn)、改進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)并支撐疾病負(fù)擔(dān)的減控策略。

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