Unieke bron voor het identificeren van nieuwe biomarkers van milieublootstellingen in het vroege leven

Unieke bron voor het identificeren van nieuwe biomarkers van milieublootstellingen in het vroege leven

Onderzoekers beschikken nu over een unieke bron om nieuwe biomarkers van milieublootstellingen in hun vroege levensjaren te identificeren en de gezondheidseffecten ervan te begrijpen. Dit is te danken aan een studie onder leiding van het Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal), een instelling ondersteund door de “la Caixa” Foundation, die systematisch alle verbanden documenteerde tussen een breed scala aan blootstellingen in het vroege leven en moleculaire profielen op verschillende niveaus, waaronder het epigenoom (DNA-methylatie), transcriptoom (genexpressie) en metaboloom (metabolieten). De resultaten, onderdeel van het door de EU gefinancierde ATHLETE-project, zijn gepubliceerd in Nature Communications en zijn publiekelijk beschikbaar in https://helixomics.isglobal.org.

Onze gezondheid is sterk afhankelijk van de omgeving waarin we leven. In feite wordt 70-90% van het risico op het ontwikkelen van een ziekte bepaald door ons exposoom: een verscheidenheid aan omgevingsfactoren (dat wil zeggen, niet-genetische) factoren waaraan we ons hele leven worden blootgesteld. En toch hebben we nog steeds beperkte kennis over wat deze gevaren voor het milieu zijn, hoe ze op elkaar inwerken en welke biologische processen ze veroorzaken.

Het vroege leven is een bijzonder belangrijke periode omdat blootstelling tijdens deze voor de ontwikkeling kwetsbare perioden uitgesproken effecten op moleculair niveau kan hebben die mogelijk pas op volwassen leeftijd klinisch waarneembaar zijn.”

Martine Vrijheid, hoofd van het Childhood and Environment-programma bij ISGlobal

In deze studie wilde het onderzoeksteam onder leiding van Vrijheid meerdere chemische, buiten-, sociale en levensstijlblootstellingen (92 tijdens de zwangerschap en 116 toen de kinderen 6-11 jaar oud waren) vergelijken met moleculaire profielen bij dezelfde kinderen (DNA-methylatie en gentranscriptie in bloed, plasma-eiwitten en metabolieten in serum en urine). De analyse omvatte 1.301 moeder-kindparen uit het Human Early Life Exposome (HELIX)-project, een langetermijncohortonderzoek in zes Europese landen (Spanje, Verenigd Koninkrijk, Frankrijk, Litouwen, Noorwegen en Griekenland).

“Hoogwaardig computergebruik met behulp van massaal parallelle computers stelde ons in staat een van de grootste uitdagingen bij het analyseren van grote ‘omic’-gegevens te overwinnen”, zegt Juan R. Gonzalez, senior co-auteur. De analyse identificeerde 1.170 significante associaties (249 tijdens de zwangerschap en 921 tijdens de kindertijd), wat inzicht gaf in potentiële biologische reacties en bronnen van blootstelling. Blootstelling tijdens de zwangerschap, zoals roken door de moeder, aan het zware metaal cadmium of het sporenelement molybdeen, werd meestal in verband gebracht met veranderingen in de DNA-methylatie. Daarentegen werden blootstellingen in de kindertijd geassocieerd met kenmerken op alle moleculaire niveaus, met name serummetabolieten. Uit de resultaten bleek bijvoorbeeld dat kinderen via hun voeding worden blootgesteld aan chemische verontreinigende stoffen.

Genetica en genomica eBook

Compilatie van de beste interviews, artikelen en nieuws van het afgelopen jaar. Download een gratis exemplaar

“We hebben nieuwe multi-omics-associaties geïdentificeerd met de blootstelling van kinderen aan essentiële sporenelementen, weersomstandigheden, de luchtkwaliteit binnenshuis en ftalaten en parabenen”, zegt Léa Maitre, hoofdauteur. “Door deze associaties als netwerken te visualiseren, kunnen we beter begrijpen of een bepaald moleculair profiel geassocieerd is met meerdere blootstellingen of omgekeerd, waardoor we potentiële biologische routes kunnen identificeren”, voegt ze eraan toe.

In feite bieden de resultaten plausibele ziektemechanismen voor zes blootstellingsgroepen: koper, tabaksrook, luchtkwaliteit binnenshuis tijdens de kindertijd, persistente organische verontreinigende stoffen, ftalaten en parabenen, en weersomstandigheden. De blootstelling van kinderen aan koper is bijvoorbeeld in verband gebracht met bijna 90 moleculaire eigenschappen, waaronder verhoogde niveaus van C-reactief proteïne (een ontstekingsmarker). Temperatuur, vochtigheid en andere weersomstandigheden in de maand voorafgaand aan de monstername werden in verband gebracht met serummetabolieten die betrokken zijn bij slaap en depressie, eiwitten die betrokken zijn bij thermoregulatie en immuunresponsgenen.

“Met de rijke exposoom- en moleculaire informatie die beschikbaar is in onze catalogus, bieden we de wetenschappelijke gemeenschap een waardevolle hulpbron om blootstellingsbiomarkers te vinden, bronnen van blootstelling te identificeren, het begrip van ziektemechanismen te verbeteren en uiteindelijk het volksgezondheidsbeleid te bevorderen”, besluit Vrijheid.

Bron:

Barcelona Instituut voor Mondiale Gezondheid (ISGlobal)

Referentie:

Maitre, L., et al. (2022) Multi-omics-handtekeningen van het exposoom van het vroege menselijke leven. Communicatie over de natuur. doi.org/10.1038/s41467-022-34422-2.

.