从受孕的那一刻起，基因就控制着胎儿的发育和健康状况。但它并非唯一的决定因素。暴露组会对基因及其编码的蛋白质产生或好或坏的影响。所谓暴露组，指的是我们生活中所经历的所有内部和外部化学暴露。更好地了解暴露组有助于科学家确定非遗传因素如何影响生物反应，以及如何促进慢性疾病的发展。
什么是暴露组？
人类暴露组是人类基因组的环境等效物。它是指人一生中经历的复杂暴露，包括饮食、生活方式和社会影响：我们吃的食物和服用的药物，水和空气中的污染物，太阳光和其他来源的电离辐射，生活在我们体内和体表的细菌的生物合成活动，甚至噪音污染。暴露组还包括我们的身体应对这些挑战的方式；它涵盖了我们称之为“培养”的大部分内容。然而，对于这些暴露如何真正影响人类或潜在地影响疾病（例如心血管疾病、糖尿病、哮喘、阿尔茨海默病、癌症和其他慢性疾病）的发病，我们知之甚少。
暴露组科学的起源
遗传学中有一个等式：P = G + E。用英语解释即，个体的表型 (Phenotype)（可以观察到的健康和身体特征）是其遗传因素 (Genetics) 和环境因素 (Environment) 的总和。也许 E 应该代表“暴露组 (Exposome)”，该术语由癌症流行病学家 Christopher Wild 在 2005 年发表的论文“Complementing the Genome with an "Exposome": The Outstanding Challenge of Environmental Exposure Measurement in Molecular Epidemiology”（用“暴露组”补充基因组：分子流行病学中环境暴露测量的突出挑战）中首次使用。在这篇论文中，Wild 博士讨论了环境暴露对人类健康的重要性及潜在影响。他指出，表征这些影响的最佳途径是应用基因组学、蛋白质组学和代谢组学领域所用的工具。
暴露组包含一生中的所有暴露
要想清楚阐释暴露组，需要鉴定、表征及定量人类经历的外源性和内源性暴露，以及使个体在其一生中更容易患上某种疾病的可变风险因子。如前所述，暴露组是人类基因组概念的补充。虽然解码人类基因组增加了我们对疾病潜在遗传因素的了解，但是基因组分析只能解释疾病的一部分原因。
同时考虑遗传和环境因素
环境和生活方式在决定疾病的易感性、发生和恶化方面与遗传因素同样重要或是更为重要。暴露组科学可提供一个概念框架，有助于理解基因和环境之间复杂的相互作用网络，以及它们与疾病的因果关系。它可促进从整体角度分析遗传与环境对人类疾病的影响，其中包括 DNA 序列、表观遗传 DNA 修饰、基因表达、代谢物分析以及环境因素之间复杂而动态的相互作用，这些均可影响疾病的表型。
暴露组范式
暴露组范式主要研究慢性疾病的非遗传因素。为了采用这种范式分析导致或使疾病恶化的复杂相互作用，必须从多个生物学维度评估多种风险因子和变化因素之间的联系。这种相互作用决定了人类对外界压力的敏感性。
类似于通过全基因组关联研究 (GWAS) 探索遗传因素对慢性疾病的影响，暴露组范式促进了对慢性疾病非遗传因素的研究。描述人类暴露组需要大量的先进技术，跨越环境和暴露科学与工程、生物化学、分子生物学、毒理学、生物信息学和流行病学领域。这些技术通过特定的工作流程组织起来为疾病的环境因素提供更多的信息。
人类基因组和疾病研究
在过去的 30 年中，最伟大的科学成就之一是人类基因组测序。从那时起，疾病研究的重点一直是在通常称为全基因组关联研究的大型研究中，确定最常见的遗传变异类型与疾病之间的统计关联性。
尽管这些研究揭示了许多致病因素，但越来越多的证据表明，仅遗传因素本身可能不是导致疾病的主要原因。总体而言，遗传因素对疾病的贡献不到 20%，从白血病的 3% 到哮喘的近 50% 不等。在群体水平上，疾病的遗传率平均约为 50%。
事实上，许多慢性疾病并非仅源自遗传，科学家们数十年前便已知晓这一点，证据表明，非遗传因素在疾病的发病中发挥着越来越重要的作用。
环境健康科学的全新领域
探寻疾病因果关系，而不仅仅是健康压力因素和风险变化因素之间的关联性，需要深入了解与扰乱体内平衡相关的所有中间事件。鉴定这些扰乱因素需要高通量的数据采集和分析，这可以通过系统生物学模型和先进的生物信息学实现。通过这些工具，能够将与不良健康结果相关的实际生物通路和代谢通路与可由内在防御机制有效抵抗的扰动区分开来。
从健康风险评估的角度来看，暴露组范式开启了环境健康科学和化学风险评估中的一个全新领域；它结合了高通量分析工具、大数据分析以及生物学相关建模，可用于理解复杂疾病多种诱因之间的相关性。好消息是，随着世界各地的政府逐渐认识到其中的差距并开始资助大规模的暴露组研究，我们正在一步步探寻疾病的真相。
结论
暴露组范式有助于将应用研究转化为教育、行为和政策相关的风险缓解干预措施。这是一个复杂的研究领域，需要各种尖端工具。安捷伦为多组学研究提供广泛的硬件、软件和信息学解决方案，包括化学和生物分析系统，其中涵盖研究级液相和气相四极杆飞行时间质谱仪、三重四极杆质谱仪、电感耦合等离子体串联四极杆质谱仪、实时 PCR，以及 Agilent MassHunter Profiler Professional (MPP) 等先进软件，帮助您从复杂的多维数据集中探寻疾病的关联性。
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