Unikalne źródło identyfikacji nowych biomarkerów narażenia środowiskowego na wczesnym etapie życia

Unikalne źródło identyfikacji nowych biomarkerów narażenia środowiskowego na wczesnym etapie życia

Naukowcy mają teraz unikalne zasoby umożliwiające identyfikację nowych biomarkerów narażenia środowiskowego na wczesnym etapie życia i zrozumienie ich skutków zdrowotnych. Dzieje się tak dzięki badaniu prowadzonemu przez Barceloński Instytut Zdrowia Globalnego (ISGlobal), instytucję wspieraną przez Fundację „la Caixa”, w ramach którego systematycznie dokumentowano wszystkie powiązania między szeroką gamą ekspozycji na organizm we wczesnym okresie życia a profilami molekularnymi na różnych poziomach, w tym epigenomem (metylacja DNA), transkryptomem (ekspresja genów) i metabolomem (metabolity). Wyniki będące częścią finansowanego przez UE projektu ATHLETE opublikowano w czasopiśmie Nature Communications i są publicznie dostępne w: https://helixomics.isglobal.org.

Nasze zdrowie w dużej mierze zależy od środowiska, w którym żyjemy. W rzeczywistości 70–90% ryzyka rozwoju choroby zależy od naszego eksposomu: różnorodnych czynników środowiskowych (tj. niegenetycznych), na które jesteśmy narażeni przez całe życie. Jednak nadal mamy ograniczoną wiedzę na temat tego, czym są te zagrożenia dla środowiska, w jaki sposób na siebie oddziałują i jakie procesy biologiczne wyzwalają.

Wczesne życie to szczególnie ważny okres, ponieważ narażenie w tych okresach wrażliwych na rozwój może mieć wyraźne skutki na poziomie molekularnym, które mogą nie być klinicznie wykrywalne aż do dorosłości.

Martine Vrijheid, kierownik programu Dzieciństwo i Środowisko w ISGlobal

W tym badaniu zespół badawczy kierowany przez Vrijheida miał na celu porównanie wielu ekspozycji na substancje chemiczne, zewnętrzne, społeczne i związane ze stylem życia (92 w czasie ciąży i 116, gdy dzieci były w wieku 6–11 lat) z profilami molekularnymi u tych samych dzieci (metylacja DNA i transkrypcja genów we krwi, białkach osocza i metabolitach w surowicy i moczu). Do analizy włączono 1301 par matka-dziecko z projektu Human Early Life Exposome (HELIX), długoterminowego badania kohortowego prowadzonego w sześciu krajach europejskich (Hiszpania, Wielka Brytania, Francja, Litwa, Norwegia i Grecja).

„Wysokowydajne obliczenia wykorzystujące komputery masowo równoległe pozwoliły nam pokonać jedno z największych wyzwań związanych z analizą dużych danych „omicznych”” – mówi Juan R. Gonzalez, starszy współautor. Analiza zidentyfikowała 1170 znaczących powiązań (249 w przypadku ciąży i 921 w dzieciństwie), zapewniając wgląd w potencjalne reakcje biologiczne i źródła narażenia. Narażenie w czasie ciąży, takie jak palenie przez matkę, metale ciężkie, kadm lub pierwiastek śladowy molibden, było głównie związane ze zmianami w metylacji DNA. Natomiast narażenie w dzieciństwie było powiązane z sygnaturami na wszystkich poziomach molekularnych, szczególnie z metabolitami w surowicy. Wyniki wykazały na przykład, że dzieci są narażone na działanie zanieczyszczeń chemicznych poprzez dietę.

E-book Genetyka i genomika

Zestawienie najważniejszych wywiadów, artykułów i aktualności z ostatniego roku. Pobierz bezpłatną kopię

„Zidentyfikowaliśmy nowatorskie powiązania multiomiczne z narażeniem dzieci na niezbędne pierwiastki śladowe, warunki pogodowe, jakość powietrza w pomieszczeniach oraz ftalany i parabeny” – mówi Léa Maitre, główna autorka. „Wizualizując te powiązania jako sieci, możemy lepiej zrozumieć, czy dany profil molekularny jest powiązany z wielokrotnym narażeniem, czy odwrotnie, identyfikując w ten sposób potencjalne szlaki biologiczne” – dodaje.

Wyniki dostarczają wiarygodnych mechanizmów chorobowych dla sześciu grup narażenia: miedź, dym tytoniowy, jakość powietrza w pomieszczeniach w dzieciństwie, trwałe zanieczyszczenia organiczne, ftalany i parabeny oraz warunki pogodowe. Na przykład narażenie dzieci na miedź powiązano z prawie 90 cechami molekularnymi, w tym podwyższonym poziomem białka C-reaktywnego (markera stanu zapalnego). Temperatura, wilgotność i inne warunki pogodowe w miesiącu poprzedzającym pobranie próbki zostały powiązane z metabolitami surowicy zaangażowanymi w sen i depresję, białkami zaangażowanymi w termoregulację i genami odpowiedzi immunologicznej.

„Dzięki bogatym informacjom o ekssomach i molekułach dostępnych w naszym katalogu zapewniamy społeczności naukowej cenne źródło umożliwiające znalezienie biomarkerów narażenia, identyfikację źródeł narażenia, lepsze zrozumienie mechanizmów chorobowych i ostatecznie usprawnienie polityki zdrowia publicznego” – podsumowuje Vrijheid.

Źródło:

Instytut Zdrowia Globalnego w Barcelonie (ISGlobal)

Odniesienie:

Maitre, L. i in. (2022) Sygnatury multiomiczne eksposomu wczesnego życia ludzkiego. Komunikacja przyrodnicza. doi.org/10.1038/s41467-022-34422-2.

.