暴露Exposome

我们都面临一个巨大的和动态云的微生物,化学物质和颗粒,如果可见,可能会让我们看起来像猪圈的花生。

重组后使用空气监测设备,斯坦福大学医学院的科学家们羽凝视着,发现了一个自助餐的生物和化学琐事漩涡,周围。以前所未有的细节,他们的研究结果显示,各种各样的细菌、病毒、化学、植物微粒,真菌,甚至极微小动物进入我们的个人空间——一个轰炸被称为人类的“exposome。”

“人类健康受到两件事:你的DNA和环境,”Michael Snyder说,斯坦福大学博士、教授和遗传学。“人们衡量诸如空气污染在广泛的范围内,但没有人真正衡量生物和化学暴露在个人层面上。没有人真正知道如何巨大的人类exposome或什么样的东西。”

好奇心——看,第一次,一个人的接触是什么样子在个体层面和不同人群中——是什么动机研究中,斯奈德说。但研究exposome也提供了一个机会澄清否则模糊环境影响人类健康的因素,他说。例如,而不是简单地指责花粉、季节性过敏患者能够识别正是他们对通过监测exposome全年数据和症状。

研究结果也显示出地理信息,家用化学峰值和天气模式,同样显示了广泛的化学和生物微粒,可以发现人与人之间,甚至在一个相对小的地理区域,如旧金山海湾地区。

这项研究在线发表在9月20日的《细胞》杂志上。斯奈德是资深作者。博士后学者曹国伟江博士;研究科学家鑫王博士;研究助理、喜筵Li博士;博士和博士后学者Jingga Inlora,和Ting Wang博士是位联席作者。

大约700亿个读数的

两年来,科学家们收集的数据来自15个参与者穿过50多个不同的位置。一些人监控一个月,一个星期,一个(施耐德)整整两年了。捕获位每个exposome的一个小装置,皮带依偎到参与者的胳膊“呼吸”在空中的小泡芙——大约十五分之一的体积平均人类呼吸。

设备,大小和形状的火柴盒大,伴随参与者无处不在,配备了亚微米陷阱颗粒物的过滤设备。数据——细菌、病毒、化学物质、真菌和其他设备的吸收——是带回斯奈德的实验室并提取DNA和RNA序列,以及化学分析来识别所有收集到的生物和化学物质接触到的人。

这个想法——虹吸的个体exposome和系统分类的——非常新颖,斯奈德说。它要求江缝合起来,一种全新的数据库。

“科学家们单独组装细菌、病毒或真菌数据库,但完全解码我们的环境因素,我们构建了一个pan-domain数据库涵盖超过40000种,”江说。信息包括细菌、病毒、真菌、动物、植物,所有的组织在一个可搜索的数据库。

“我们这些样本测序在难以置信的细节,”斯奈德说,斯坦福w . Ascherman, MD,流式细胞仪,在遗传学教授。“从来没有人做过研究这个深。我们最终有大约700亿读数。”

解析微粒

参与者之间,斯奈德和江发现exposomes可能是截然不同的,即使在一个相当严格的地理区域——在这种情况下,旧金山海湾地区。斯奈德引用一个特别控制部分的研究中,四个参与者,包括施耐德、被密切监视着,一个多月,作为一个例子。

每个人住在旧金山海湾地区的截然不同的区域:帕洛阿尔托,桑尼维尔雷德伍德城和旧金山(虽然住在雷德伍德城的人减刑海湾对面他的工作)。“事实证明,即使在很近的距离,我们有非常不同的暴露资料或签名,”斯奈德说。这些个人签名基本上是跟踪特定的真菌、植物、化学物质和细菌始终出现在约一个人,但是人们之间的不同。许多环境方面造成这一微观汞合金——宠物、家用化学品,鲜花盛开,甚至下雨。

“底线是,我们都有自己的微生物云我们搬运,喷涌出来,”斯奈德说。

每个个体的特殊和独特的签名被抓获(尽管Snyder说,避蚊胺,驱虫剂,连同一些致癌物质被发现在几乎所有化学样品)。例如,居民从旧金山显示高污泥细菌或细菌通常发现在废水和污水处理。斯奈德一直高真菌暴露在家里由于他怀疑是“绿色”涂料的使用。“画我的房子的那个人是一个真正的环保,绿色的人。他避免使用油漆和一种叫做吡啶的物质,”斯奈德说。吡啶,曾经是一个受欢迎的房子油漆、添加剂与真菌有反比关系,这意味着更少的吡啶,真菌就越多。

斯奈德的形象是最多样化的,他把设备无论他到哪里,国内和国际的,两年来,交换了过滤器对于每一个新位置。外他的宠物曝光(施耐德一只猫,一只狗和一个天竺鼠),他的签名还显示初春月桉树的证据,提供一些微妙的信息可能会导致他4月过敏。

它对人类健康联系起来

除了四个高度控制参与者,十几名参与者中加入不同的时间,帮助斯奈德捕捉风险带来的天气、季节和位置。

“有很多的发现,没有望见——各种真菌,细菌和植物季节性模式,”斯奈德说。设备甚至可以拿起病毒/细菌签名和致癌物质在空气中。虽然设备潜在的致病细菌和病毒序列,它可以很难区分一个威胁人类病原体从一个无害的近亲,他说。

至于致癌物质,它也要复杂得多简单的检测设备。“我们测量个体暴露,而不是绝对的水平,”他说。“所以此时数据不是可概括的足以让广泛的说法。”

但这并不是说,有一天它不会。斯奈德表示,这项研究只是抓人类exposome的表面数据,以及它如何与健康,和他的团队的未来目标中心更好地理解exposome,因为它关系到人类的健康。“我们想要测量更多的人更加多样化的环境中,”斯奈德说。“我们也想简化技术,理想情况下,每个人都可以有测量自己的个人风险敞口——也许像一个exposome-detecting smartwatch。”

这篇文章被转载材料所提供的斯坦福大学医学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:江,C。王,X。李,X。Inlora, J。王,T。刘问。施耐德& m (2018)。动态人工环境Exposome揭示了纵向个人监测。细胞,175 (1),277 - 291. - e31。https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.060