代谢组学和Exposotype:基因和环境与人类健康的联系

通过基因组学和代谢组学研究的结合,科学家们越来越了解环境暴露和生活方式对疾病发病的影响。最近被指定为“暴露型”(考虑了基因组和代谢数据)是一种新的工具,研究人员可以潜在地使用它来改进和革新目前对精准医疗和风险评估的想法。

越来越多的“组学”研究(如基因组学、代谢组学、蛋白质组学)正在研究环境对人类健康的作用。在耶鲁大学公共卫生学院最近举行的一次研讨会上,暴露剂的发展领域是探索

暴露试验旨在评估终生暴露的总体(如环境、饮食、行为和微生物组的内部处理、激素、代谢等)及其对人类健康的综合影响。这一概念基于这样一个事实:基因单独解释了许多重要疾病的少数病因,如癌症。研究表明,环境和生活方式的影响在这些疾病的发展中起着关键作用。

基因组学和全基因组关联研究(GWAS)的发展开启了解释表型遗传的能力,如癌症和其他疾病的风险。然而,需要更多的技术来评估基因和环境之间的复杂关系,以便充分了解疾病的机制,并确定干预和治疗设计的途径。

在我们最近出版的文章在《人类基因组学,我们讨论了代谢组学(研究一个系统中所有小分子量代谢物)是如何成为检查暴露体的必要工具的,以及主要技术进步是如何使利用代谢组学来研究暴露体成为可能的。

a.环境卫生范例。分子生物学的暴露和中心教条

代谢组学可以用来创建一个整体的快照,仅一个事件的环境暴露对体内所有生物系统的影响。这可以用来产生暴露的表现型:暴露型。暴露类型还考虑了所有经历的暴露,包括生活方式的选择和个人当前的生理状态。

代谢组学和GWAS研究的结合有潜力推动精准医学方法和药物基因组学的重大进展……

代谢组学也可用于开发暴露于环境因素的代谢生物标志物。这可以用来建立模型,识别相关的基因和酶的变化,使研究人员进一步了解支持宿主暴露的途径和后果的分子机制。这最终使研究人员能够从环境暴露事件中确定最终的暴露类型。代谢组学和GWAS研究的结合有潜力推动精准医学方法和药物基因组学的重大进展,这两种方法到目前为止都是低效的。

代谢组学目前正被纳入许多人群水平的暴露研究,以识别基因-环境相互作用,并利用诊断前代谢特征(在疾病发作前发生变化的代谢物的集合)和遗传风险数据预测疾病流行。在未来,代谢组学和基因组学的结合提供了一种工具,通过识别与特定治疗的无反应和有反应相关的关键因素,可能有助于定制精准医疗。需要在适当统计工具的常规应用以及采用和促进透明和可重复的研究做法方面取得进一步进展。这将使代谢组学科学能够更有效地用于识别某些疾病的风险个体,并根据他们可能的应答或无应答程度来确定他们的最佳治疗方案。

虽然代谢组学分析存在一些挑战(如代谢物鉴定、分析偏差、控制多水平混杂因素以及在大规模群体中重现性),这些挑战可以通过将数十年的研究和遗传流行病学中与研究设计和统计分析相关的经验教训结合起来加以克服。此外,对提高透明度、再现性和复制性的日益增长的愿望和认识推动了研究界在这一领域的努力。代谢组学和暴露型研究领域目前的例子包括暴露代谢物数据库,用于数据分析的新的化学计量学和生物信息学工具,以及多种类型的系统级(或“组学”)数据的集成,更多的正在进行中。

暴露型有助于更好地了解影响人类健康的因素,包括基因组成、环境暴露、生活方式选择以及它们之间的相互作用。通过对开放研究实践、改进再现性和数据共享的普遍社区动力,GWAS和代谢组学研究检查暴露型和暴露体,通过精准医疗和预诊断风险评估的发展和应用,将改善许多致命疾病患者的前景。

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