Einzigartige Ressource zur Identifizierung neuer Biomarker für Umweltbelastungen im frühen Lebensalter
Forscher verfügen nun über eine einzigartige Ressource, um neue Biomarker für Umweltbelastungen im frühen Lebensalter zu identifizieren und ihre gesundheitlichen Auswirkungen zu verstehen. Dies ist einer Studie zu verdanken, die vom Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal), einer von der Stiftung „la Caixa“ unterstützten Institution, geleitet wurde, die systematisch alle Zusammenhänge zwischen einer Vielzahl von Expositionen im frühen Leben und molekularen Profilen auf verschiedenen Ebenen dokumentierte, einschließlich der Epigenom (DNA-Methylierung), Transkriptom (Genexpression) und Metabolom (Metaboliten). Die Ergebnisse, die Teil des EU-finanzierten ATHLETE-Projekts sind, wurden in Nature Communications veröffentlicht und sind öffentlich zugänglich in https://helixomics.isglobal.org.
Unsere Gesundheit hängt stark von der Umwelt ab, in der wir leben. Tatsächlich werden 70-90 % des Risikos, eine Krankheit zu entwickeln, von unserem Exposom bestimmt: einer Vielzahl von Umweltfaktoren (dh nicht genetischen Faktoren), denen wir während unseres gesamten Lebens ausgesetzt sind Leben. Und doch haben wir noch immer nur begrenztes Wissen darüber, was diese Umweltgefahren sind, wie sie interagieren und welche biologischen Prozesse sie auslösen.
Das frühe Leben ist eine besonders wichtige Phase, da Expositionen in diesen entwicklungsgefährdeten Phasen ausgeprägte Auswirkungen auf molekularer Ebene haben können, die möglicherweise erst im Erwachsenenalter klinisch nachweisbar sind.“
Martine Vrijheid, Leiterin des Programms Kindheit und Umwelt bei ISGlobal
In dieser Studie zielte das von Vrijheid geleitete Forschungsteam darauf ab, mehrere Expositionen gegenüber Chemikalien, im Freien, in der Gesellschaft und im Lebensstil (92 in der Schwangerschaft und 116, als die Kinder 6-11 Jahre alt waren) mit molekularen Profilen bei denselben Kindern (DNA-Methylierung und Gentranskription im Blut, Plasmaproteine und Metaboliten im Serum und Urin). Die Analyse umfasste 1.301 Mutter-Kind-Paare des Human Early Life Exposome (HELIX)-Projekts, einer langfristigen Kohortenstudie in sechs europäischen Ländern (Spanien, Großbritannien, Frankreich, Litauen, Norwegen und Griechenland).
„Das Hochleistungsrechnen unter Verwendung massiver paralleler Computer ermöglichte es uns, eine der größten Herausforderungen bei der Analyse großer ‚Omic‘-Daten zu überwinden“, sagt Juan R. Gonzalez, Senior Co-Autor. Die Analyse identifizierte 1.170 signifikante Assoziationen (249 in der Schwangerschaft und 921 in der Kindheit), die Einblicke in potenzielle biologische Reaktionen und Expositionsquellen geben. Expositionen in der Schwangerschaft, wie das Rauchen der Mutter, das Schwermetall Cadmium oder das Spurenelement Molybdän, waren meist mit Veränderungen der DNA-Methylierung verbunden. Im Gegensatz dazu waren Expositionen im Kindesalter mit Signaturen auf allen molekularen Ebenen verbunden, insbesondere mit Metaboliten im Serum. Die Ergebnisse zeigten beispielsweise, dass Kinder durch ihre Ernährung chemischen Schadstoffen ausgesetzt sind.
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„Wir haben neuartige Multi-Omics-Assoziationen mit der Exposition von Kindern gegenüber essentiellen Spurenelementen, Wetterbedingungen, Raumluftqualität sowie Phthalaten und Parabenen identifiziert“, sagt Léa Maitre, Erstautorin. „Indem wir diese Assoziationen als Netzwerke visualisieren, können wir besser verstehen, ob ein bestimmtes molekulares Profil mit mehreren Expositionen verbunden ist oder umgekehrt, und dadurch potenzielle biologische Wege identifizieren“, fügt sie hinzu.
Tatsächlich liefern die Ergebnisse plausible Krankheitsmechanismen für sechs Expositionsgruppen: Kupfer, Tabakrauch, Luftqualität in Innenräumen während der Kindheit, persistente organische Schadstoffe, Phthalate und Parabene sowie Wetterbedingungen. Zum Beispiel wurde die Exposition von Kindern gegenüber Kupfer mit fast 90 molekularen Merkmalen in Verbindung gebracht, einschließlich erhöhter Konzentrationen von C-reaktivem Protein (einem Entzündungsmarker). Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Wetterbedingungen im Monat vor der Probenentnahme wurden mit Serummetaboliten, die an Schlaf und Depression beteiligt sind, Proteinen, die an der Thermoregulation beteiligt sind, und Genen für die Immunantwort in Verbindung gebracht.
„Mit den reichhaltigen Exposom- und molekularen Informationen, die in unserem Katalog verfügbar sind, stellen wir der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine wertvolle Ressource zur Verfügung, um Expositions-Biomarker zu finden, Expositionsquellen zu identifizieren, das Verständnis von Krankheitsmechanismen zu verbessern und letztendlich die öffentliche Gesundheitspolitik zu fördern“, schließt Vrijheid .
Quelle:
Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal)
Referenz:
Maitre, L., et al. (2022) Multi-Omics-Signaturen des Exposoms des frühen menschlichen Lebens. Naturkommunikation. doi.org/10.1038/s41467-022-34422-2.
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