Как факторы окружающей среды могут влиять на болезни и лекарства
Изучение экспосома повышает точность исследований в этом направленииИсследование внешних воздействий на человека на протяжении всей его жизни — экспосом — позволяет по-новому взглянуть на то, как экологические и социальные факторы влияют на пути развития болезней и общее самочувствие, и может повлиять на то, как фармацевты исследуют лекарства. Об этом пишет издание Pharmaceutical Technology/
Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) определяют экспосом как «меру всех воздействий на человека в течение жизни и того, как эти воздействия связаны со здоровьем». На фоне глобального внимания к изменению климата в последние годы резко возросло количество исследований в области экспосома, которые стали более актуальными, чем когда-либо.
В 2020 году ЕС запустил The European Human Exposome Network (EHEN) для оценки и решения проблем, связанных с окружающей средой и здоровьем. EHEN имеет девять крупномасштабных проектов, которые выполняются 126 исследовательскими группами в 24 странах. Инициатива получила $105,5 млн от Европейской комиссии для достижения понимания воздействия окружающей среды и социальных факторов на здоровье.
Более глубокое понимание экспосома может помочь в исследованиях аутоимунных атопических заболеваний и аллергии. «Конечная цель экспоcомных исследований — определить генетические и экологические факторы риска, то, как они объединяются, чтобы сформировать общий риск заболевания, его прогноз, а также потребность пациента в различных видах лечения и восприимчивость к ним, — говорит доктор Марк Ротенберг из детской больницы Цинциннати (Огайо, США). — Когда это происходит, мы можем вмешиваться с помощью различных лекарств и влиять на естественное течение болезни».
На этой неделе ученые на 34 ежегодной конференции Международного общества экологической эпидемиологии (ISEE 2022) рассмотрят широкий спектр исследований экспосома и ее возможных применений в науке о здоровье. Доктор Сильвен Себерт, координатор проекта Longitools, одного из инициированных EHEN, описывает его цель как «использование экспосомальных исследований для понимания взаимосвязи между факторами окружающей среды, особенно загрязнением и другими токсическими факторами, и риском сердечно-сосудистых и кардиометаболических заболеваний».
Картирование экспосома
В 2005 году онкоэпидемиолог доктор Кристофер Уайлд впервые ввел термин «экспосом», который с тех пор стал бурно развивающейся областью исследований. Следуя примеру проекта «Геном человека», экспосомные исследования направлены на картирование всех воздействий, влияющих на организм человека на протяжении всей жизни, для улучшения результатов в отношении здоровья. Исследование экспосома также направлено на то, чтобы понять влияние воздействия окружающей среды на смягчение последствий изменения климата для здоровья человека. Широкий спектр инструментов, от программ биоинформатики до подходов системной биологии, используется для картирования экспосома в полном объеме.
Доктор Роберт Бароуки, биохимик и молекулярный биолог, возглавляет Inserm 1124, команду которая исследует токсичность окружающей среды, терапевтические мишени, клеточную сигнализацию и биомаркеры. Исследование Бароуки включает использование ИИ для обнаружения химических воздействий, связанных с сахарным диабетом, и выявления их с неблагоприятными исходами СД. «В основном это делается анализом пути неблагоприятного исхода. Инструмент разрабатывает структуру, которая связывает молекулярное событие с клеточными событиями и неблагоприятными исходами для выявления значимых ассоциаций».
В другом исследовании Бароуки изучал стойкие химические вещества, связанные с метастазами рака молочной железы. В нем были проанализированы клетки адипоцитов, взятые из опухолей более 100 женщин, и после химического анализа исследователи смогли определить, что химический диоксин, побочный продукт многих производственных процессов, коррелирует с увеличением размера опухоли. Дальнейшее исследование in vitro показало, что диоксин увеличивает частоту метастазов рака молочной железы, индуцируя экспрессию маркера раковых стволовых клеток.
Проект EHEN Remedia фокусируется на том, как облучение влияет на кистозный фиброз и хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ). Координатор проекта Remedia Софи Ланоне объясняет, что общие факторы риска окружающей среды (например, курение сигарет) могут оказывать различное влияние на фенотипы муковисцидоза и ХОБЛ. Чтобы понять эту изменчивость, Remedia проводит эпидемиологические и экспериментальные исследования. С эпидемиологической точки зрения изучается влияние этих факторов на развитие ХОБЛ у пяти групп пациентов, и у нас есть доступ к французскому регистру муковисцидоза, говорит Ланоне. Научно-исследовательский институт, Кретей, Франция. Что касается эксперимента, исследователи подвергают мышей воздействию различных факторов, таких как загрязнение воздуха, стресс и физическая активность.
Более глубокое понимание путей развития болезней открывает двери для разработки новых лекарств и клинических рекомендаций. Изучая экспосом, говорит Бароуки, вы лучше понимаете, как работает химическое вещество, какие белки активируют негативные реакции. Это означает, что, возможно, вы сможете изучить этот путь для разработки лекарства.
В области атопических заболеваний и аллергии исследователи были сосредоточены на включении новых экспосомных знаний в подходы точной медицины. «Атопическое заболевание — это сложная проблема, а это означает, что существуют гены и факторы окружающей среды, которые взаимодействуют между собой, вызывая разные реакции у определенных людей, — сказал Ротенберг. — Конечная цель состоит в том, чтобы определить генетические и экологические факторы риска и то, как они объединяются, чтобы сформировать общий риск заболевания, который может повлиять на прогноз, а также на восприимчивость пациента и его потребность в различных видах лечения».
Изменение климата и неравенства в отношении здоровья
Помимо разработки лекарств экспосомные исследования могут иметь более широкое значение для здоровья человека. Одной из таких областей, связанных с факторами окружающей среды, являются погодные изменения и загрязнение воздуха. Частицы PM2,5 (твердые частицы размером 2,5 мкм и меньше) связаны с такими заболеваниями, как астма, ХОБЛ, ишемическая болезнь сердца, инсульт, рак легких и т. д. Эти частицы достаточно малы, чтобы пройти через легкие в кровоток и органы и, как правило, выбрасываются в атмосферу во время таких действий, как отопление дома. Доктор Тесафье Мерша, профессор педиатрии в Университете Цинциннати, говорит, что трудно нанести на карту эти частицы и другие аспекты экспосома. Проблема в том, что технология для картирования экспосом не настолько зрелая, а измерения в некоторых отношениях очень ограничены. Тем не менее, он утверждает, что было важно решить эту проблему при картировании воздействия окружающей среды: «Мы должны учитывать это в наших стратегиях профилактики заболеваний, включая прецизионную медицину».
Более того, Себерт описывает важность таких данных, говоря: «Важно посмотреть, как неравенство в окружающей среде связано с неравенством в отношении здоровья». По словам Себерта, Longitools возглавляет эпидемиологические исследования и стремится разработать новые методы мониторинга и прогнозирования, а также помочь в планировании новой политики ЕС в области здравоохранения и окружающей среды.
Несмотря на потенциальное значение, объем экспосомных данных замедляет процесс их широкого использования при разработке новых лекарств и реализации новой политики. По словам Бароуки, из широкого спектра существующих химических воздействий ученые располагают лишь небольшим представлением о 10-20 тыс. веществ.