Каждый вдох, каждый прием пищи и каждая среда, с которой мы сталкиваемся, оставляют свой молекулярный след в нашем организме — скрытую запись всех наших жизненных воздействий. В этом выпуске журнала Science ведущие эксперты в области экспосомики рассказывают, как передовые технологии открывают доступ к этому биологическому архиву, открывая новую эру в профилактике заболеваний и персонализированной медицине. Ученые предлагают план по преодолению технических и организационных трудностей для полного раскрытия потенциала этой науки.
Прорыв в исследованиях
Экспосомика изучает, как сложное взаимодействие факторов окружающей среды — от загрязнителей в воде и пище до социальных и психологических стрессов — влияет на нашу биологию. Исследуя эти комбинированные воздействия, ученые могут понять, как они влияют на здоровье, от метаболизма и работы сердца до состояния мозга и риска заболеваний.
Пример применения экспосомики уже впечатляет: исследователи, анализируя молекулярные данные, определили конкретный промышленный растворитель как причину кластеров заболеваний почек среди рабочих. В другом исследовании ученые объединили спутниковые карты загрязнения с данными о местах проживания, чтобы показать, как воздушные частицы ускоряют старение мозга. Анализ тысяч молекул позволил выявить ТМАО, метаболит микробиома кишечника, вырабатываемый при употреблении красного мяса и молочных продуктов, как ранее недооцененный фактор риска сердечных приступов.
Методология
Эти открытия стали возможны благодаря передовым технологиям и инструментам, таким как носимые датчики, отслеживающие химические воздействия в реальном времени, спутниковые изображения, картирующие загрязнение с точностью до городских кварталов, и ультрачувствительные масс-спектрометры, способные обнаруживать соединения в концентрациях одна часть на триллион.
В отличие от традиционных исследований, изучающих отдельные воздействия, экспосомика объединяет передовые инструменты для понимания того, как экологические, социальные и психологические факторы взаимодействуют с нашим организмом. Этот подход гармонично сочетается с другими «омика» науками, такими как геномика, протеомика и метаболомика, создавая полное представление о факторах, определяющих здоровье.
Рекомендации
Миллер и его коллеги выделяют ключевые приоритеты для развития экспосомики. К ним относятся разработка более чувствительных технологий, таких как носимые или минимально инвазивные инструменты для измерения индивидуального экспосома; создание человеческого экспосома для анализа и интерпретации данных на популяционном уровне; внедрение стандартизированных протоколов для анализа сложных наборов данных с помощью ИИ. Также необходимо учитывать этические аспекты, связанные с конфиденциальностью данных, и уделять больше внимания социальным детерминантам здоровья.
Недавно созданные центры экспосомики в США и Европе обеспечивают инфраструктуру для международного сотрудничества, стандартизации методов, гармонизации данных и обучения исследователей междисциплинарным навыкам, необходимым для развития этой области. Эти центры станут основой будущего прогресса в экспосомике.
«Мы создаем первую систематическую систему для измерения того, как все воздействия — от химических до социальных — взаимодействуют с биологией на протяжении всей жизни. Наша цель — разработать действенные стратегии для улучшения здоровья», — говорит Миллер.
Литература:
Gary W. Miller et al, Integrating exposomics into biomedicine, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr0544