女性怀孕时，流产几率约为 26%[1]，早产几率约为 11%[2]，早产可能导致胎儿终身健康问题，例如过敏和/或严重的慢性疾病、神经系统疾病或发育障碍[3]。
越来越多的证据表明，儿时的生活环境可能对慢性疾病的发生有持久的影响[4]。年轻人慢性疾病发病率的升高意味着许多人一生中会耗费更多的时间来对抗疾病[5]。我们知道，儿童的健康和发育是生物和环境影响之间复杂相互作用的结果[6]。
许多慢性疾病被认为是由于营养不良、在妊娠期和婴儿期暴露于毒素所致，其发病率不断增加。这些疾病包括癌症（现在是导致儿童死亡的第二大原因）、哮喘、自闭症、过敏、乳糜泻、ADHD 和糖尿病。平均而言，许多患有这些疾病的儿童的智商也明显低于未受影响的儿童[7,8,9]。
基因与环境之间的联系
人类表型是一个人受基因和环境影响的外在表现。这种复杂的相互作用对健康和患慢性疾病的风险有着至关重要的影响。可以对遗传、环境和基因-环境 (GxE) 相互作用进行表征和测量，以识别相关的疾病生物标志物和生物机制。这可能令人惊讶，但目前的研究已经确定，遗传因素并不是慢性疾病的主要原因。多达 90% 的慢性疾病风险因素是由非遗传因素引起的[10,11]。
我们的基因在受孕时便已固定，但它们的表达方式会受到化学修饰和突变等变化的影响。这些修饰通常由一个人一生中所经受的环境暴露导致。
安捷伦战略技术科学家 Anthony Macherone 博士指出：“大多数人听到‘环境’这个词时，通常只考虑空气和水污染等外部因素。而对于疾病来说，环境因素要复杂得多。包括空气、水、药物和食品等外部因素，以及基础疾病、氧化应激和微生物群活性（尤其是肠道中）等内部因素。因此，环境及其在慢性疾病中的作用是多方面的，需要重新界定。”
暴露组
暴露组[12] 是基因组的环境对应概念，包括我们摄入的食物和水、我们呼吸的空气、我们服用的药物、太阳光和其他来源的电离辐射，我们体内的生物化学反应，包括微生物组的生物合成活动，甚至是我们工作和生活的环境。然而，对于这些暴露如何影响人类或潜在地影响心血管疾病、糖尿病、哮喘、阿尔茨海默病、许多癌症和其他慢性疾病的发病，我们知之甚少。为了更好地了解疾病风险，应在暴露组范式的概念中对影响健康以及与基因组相互作用的环境因素加以考虑。
暴露组范式和妊娠
认为许多妊娠问题和儿童慢性健康状况不可预测、是随机事件和/或可能源自遗传的旧观念受到了挑战。母亲的健康和妊娠期间的暴露对其后代的健康有着深远的影响，无论是在儿童时期还是在以后的生活中都是如此。在暴露组范式下，问题妊娠和儿童严重慢性疾病的高发生率在很大程度上是环境因素的共同结果。
测量暴露组以更好地了解慢性疾病
了解环境因素如何影响健康是一项非常复杂的工作，需要测量个体随时间经历的无数次暴露，并了解它们如何影响疾病。这些测量不可能是一次性事件，因为这些暴露处于不断变化的状态，并对人类健康和生物过程产生短期和长期影响。评估暴露组范式的一种方法是在出生、1 岁、5 岁、12 岁、21 岁时以及一生中的后续每 10 年收集大量个体的生物样本。利用如此庞大的样本库，研究人员可以将生物标志物和化学预测因子与各种疾病相关联。
从孕前到婴儿期
如果女性在妊娠前和妊娠期间减少毒素暴露并适当补充营养，则可显著降低孩子不良妊娠结局和慢性疾病的发生率。现在，研究妊娠及其与儿童慢性健康状况之间关联的科学家产生了这种思维模式转变，从而催生了从孕前到婴儿期 (Preconception to Infancy, P2i) 项目构想。
P2i 项目由非营利组织 The Forum 发起，旨在监测和测量妊娠前、妊娠期间和妊娠后的母婴状况，并追踪参与者产后前五年的进展。P2i 项目将确定母婴的环境暴露（甚至从孕前开始），并通过产前护理方案、补充营养以及选择健康的生活方式来抵御和减少环境因素暴露。
美国自闭症协会和自闭症研究所的执行副主席兼委员会成员 David Humphrey 律师指出：“在过去的 50 年里，我们看到妊娠期间孕产妇死亡率急剧上升，因此，我们开始研究导致这一切的原因。我们过去可能将其归咎于遗传，但随着死亡率的增加，我们发现这不合理，因为不存在遗传流行病一说。遗传需要很长的时间才能改变健康状况。”
这些测量可进行更准确的评估，帮助准妈妈们通过适当补充营养提升健康状况，避免不利的环境因素，并减轻身体负担。了解环境、饮食和生活方式等暴露是如何与我们独特的遗传学、生理学和表观遗传学特性相互作用，从而影响健康，将能够帮助我们对暴露组进行解读。
技术如何助力暴露组学研究
新兴的暴露组学技术可用于定性和定量分析母婴从孕前到婴儿期的暴露。借助与超高效液相色谱 (UPLC) 或气相色谱 (GC) 系统联用的高分辨率质谱 (MS)，可以在检测实验室中对生物样本（血浆或血清）进行分析。通过多变量统计可识别表征暴露组的代谢特征，并进行适当的校正，然后鉴定可区分的代谢物和生物通路。完成鉴定后，可使用已知生物标志物的数据库或真实参比标样验证这些代谢物。
暴露组学和遗传学的结合将为更深入地了解儿童慢性疾病提供途径。让科学家得以研究基因与环境毒素影响的相互作用，为研究疾病的来源扫清道路，从而采取措施防止疾病进展。
如需了解更多信息，请查看此信息图：从孕前到婴儿期 (P2i) 项目
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Anthony Macherone 博士是安捷伦科技公司的战略技术科学家，与 Sonia Dagnino 共同主编“解密暴露组：一种实用观点”（斯普林格国际出版社，2019 年）。
David Humphrey 是一名律师，也是多家公司的首席执行官。他是西北自闭症基金会、The Forum、ACT Today! 的国家委员会成员，也是自闭症治疗网络 (ATN) 的联合创始人。他还是美国特需儿科医学院 (MAPS) 医生培训小组的联合创始人兼主任，以及美国自闭症协会和自闭症研究所的执行副主席兼委员会成员。