Теперь у исследователей есть уникальный ресурс для выявления новых биомаркеров воздействия окружающей среды в раннем возрасте и понимания их последствий для здоровья. Это стало возможным благодаря исследованию, проведенному Барселонским институтом глобального здравоохранения (ISGlobal), учреждением, поддерживаемым Фондом la Caixa, в котором систематически документировались все связи между широким спектром воздействия в раннем возрасте и молекулярными профилями на различных уровнях, включая эпигеном (метилирование ДНК), транскриптом (экспрессия генов) и метаболом (метаболиты).

Результаты, которые являются частью проекта ATHLETE, были опубликованы в Nature Communications.

Здоровье во многом зависит от окружающей среды. Фактически, от 70 до 90% риска развития заболевания определяется воздействием множества факторов окружающей среды (т.е. негенетических факторов), которым люди подвергаются на протяжении всей жизни. И все же ученые все еще обладают ограниченными знаниями об этих экологических опасностях, о том, как они взаимодействуют и какие биологические процессы они запускают.

"Ранний возраст является особенно важным периодом, поскольку воздействие в эти уязвимые с точки зрения развития периоды может иметь выраженные последствия на молекулярном уровне, которые могут быть клинически не обнаружены до зрелого возраста", - объясняет Мартина Вриджхейд, руководитель программы детства и окружающей среды в ISGlobal.

В этом исследовании исследовательская группа, возглавляемая Вриджхайдом, стремилась связать многочисленные химические воздействия, воздействие на улице, социальное воздействие и образ жизни (92 во время беременности и 116, когда детям было от 6 до 11 лет) с молекулярными профилями у одних и тех же детей (метилирование ДНК и транскрипция генов в крови, белках плазмы и метаболитах в сыворотке крови и моче). Анализ включал 1301 пару мать-ребенок в рамках проекта "Экспосома ранней жизни человека" (HELIX), долгосрочного когортного исследования в шести европейских странах (Испания, Великобритания, Франция, Литва, Норвегия и Греция).

"Высокопроизводительные вычисления с использованием массивных параллельных компьютеров позволили нам преодолеть одну из главных проблем, с которыми сталкиваются при анализе больших данных "omics"", - говорит Хуан Р. Гонсалес, старший соавтор. Анализ выявил 1170 значимых ассоциаций (249 во время беременности и 921 в детском возрасте), которые дают представление о потенциальных биологических реакциях и источниках воздействия. Воздействие во время беременности, такое как курение матери, тяжелый металл кадмий или микроэлемент молибден, в основном было связано с изменениями в метилировании ДНК. Напротив, воздействие в детском возрасте было связано с признаками на всех молекулярных уровнях, особенно с метаболитами в сыворотке крови. Полученные результаты показали, например, что дети подвергаются воздействию химических загрязнителей через свой рацион питания.

"Мы выявили новые мультиомические ассоциации с детским воздействием основных микроэлементов, погодными условиями, качеством воздуха в помещении, а также фталатами и парабенами", - говорит Леа Мэтр, первый автор. "Визуализируя эти ассоциации в виде сетей, мы можем лучше понять, связан ли данный молекулярный профиль с несколькими воздействиями или наоборот, и тем самым определить потенциальные биологические пути", - добавляет она.

Действительно, полученные данные обеспечивают вероятные механизмы заболевания для шести групп воздействия: медь, табачный дым, качество воздуха в помещениях в детстве, стойкие органические загрязнители, фталаты и парабены, а также погодные условия. Например, воздействие меди на детей было связано почти с 90 молекулярными особенностями, включая повышенный уровень С-реактивного белка (маркера воспаления). Температура, влажность и другие погодные условия в течение месяца, предшествовавшего отбору образцов, были связаны с метаболитами сыворотки, участвующими во сне и депрессии, белками, участвующими в терморегуляции, и генами иммунного ответа.

"Благодаря богатой экспосомной и молекулярной информации, доступной в нашем каталоге, мы предоставляем научному сообществу ценный ресурс для поиска биомаркеров воздействия, определения источников воздействия, улучшения понимания механизмов заболевания и, в конечном счете, продвижения политики общественного здравоохранения", - заключает Вриджхейд.