Czym jest eksposom i jak kształtuje nasze zdrowie?

Poza genomem: szerszy obraz choroby

Przez dziesięciolecia poszukiwania przyczyn chorób koncentrowały się głównie na genetyce. Miliardy wydano na sekwencjonowanie ludzkiego genomu, identyfikację wariantów związanych z rakiem, cukrzycą, chorobą Alzheimera i chorobami serca. Okazuje się jednak, że genetyka odpowiada tylko za około 10 do 20 procent ryzyka choroby. Pozostałe 80 do 90 procent? Pochodzi ze wszystkiego innego – powietrza, którym oddychamy, jedzenia, które jemy, stresu, który odczuwamy, chemikaliów, które wchłaniamy. Naukowcy nazywają ten rozległy, niewidzialny krajobraz eksposomem.

Kto ukuł to pojęcie – i co ono oznacza

Koncepcja została wprowadzona w 2005 roku przez dr. Christophera Wilda, ówczesnego dyrektora Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem. W przełomowej publikacji Wild argumentował, że aby naprawdę zrozumieć, dlaczego ludzie chorują, naukowcy potrzebują ram, które dorównywałyby genomowi pod względem ambicji – kompletnej mapy wszystkich pozagenetycznych ekspozycji w ciągu całego życia. Nazwał to eksposomem.

Definicja jest celowo szeroka. Według National Institute of Environmental Health Sciences, eksposom obejmuje każdą ekspozycję, na którą człowiek jest narażony od poczęcia do śmierci: zanieczyszczenia środowiska, dietę, aktywność fizyczną, leki, infekcje, promieniowanie, warunki społeczno-ekonomiczne, stres psychologiczny, a nawet mikroorganizmy żyjące w jelitach.

Dwie warstwy: zewnętrzna i wewnętrzna

Naukowcy zazwyczaj dzielą eksposom na dwie powiązane ze sobą warstwy:

• Eksposom zewnętrzny – czynniki poza organizmem: jakość powietrza, zanieczyszczenie wody, zanieczyszczenie hałasem, promieniowanie ultrafioletowe, cechy sąsiedztwa, chemikalia zawodowe, wzorce żywieniowe i stresory psychospołeczne, takie jak ubóstwo lub trauma.
• Eksposom wewnętrzny – to, co dzieje się wewnątrz organizmu w odpowiedzi: wahania hormonalne, markery stanu zapalnego, stres oksydacyjny, produkty przemiany materii i skład mikrobiomu jelitowego. Te wewnętrzne sygnały mogą same zmieniać sposób ekspresji genów – dziedzina znana jako epigenetyka.

Żadna z warstw nie działa samodzielnie. Genetyka danej osoby może czynić ją bardziej lub mniej podatną na daną ekspozycję, podczas gdy przeszłe ekspozycje mogą zmieniać sposób, w jaki organizm reaguje na przyszłe. Interakcja jest ciągła i kumulatywna przez całe życie.

Dlaczego eksposom zmienia sposób, w jaki myślimy o chorobach

Praktyczne implikacje są znaczące. Jeśli do 90 procent ryzyka chorób przewlekłych jest napędzane przez czynniki środowiskowe – jak sugerują badania cytowane przez AAMC – to strategie profilaktyczne zakotwiczone wyłącznie w genetyce są niekompletne. Eksposom przesuwa nacisk z tego, kim jesteś genetycznie, na to, na co byłeś narażony przez całe życie.

To przeformułowanie ma konkretne konsekwencje dla medycyny. Dane z eksposomu mogłyby wyjaśnić, na przykład, dlaczego dwóch pacjentów o identycznych profilach genetycznych reaguje inaczej na tę samą chemioterapię lub dlaczego u niektórych osób rozwija się choroba płuc, mimo że nigdy nie paliły. Mogłoby to również kierować interwencjami w zakresie zdrowia publicznego – oczyszczaniem zanieczyszczonej okolicy, zmniejszaniem narażenia na chemikalia w miejscu pracy lub poprawą dostępu do żywności – z wymiernymi efektami zdrowotnymi.

Pomiar niemierzalnego

Wyzwanie naukowe jest ogromne. W przeciwieństwie do genomu – stałej sekwencji, którą można odczytać raz – eksposom jest dynamiczny, zmieniający się codziennie przez całe życie. Jego pomiar wymaga połączenia sensorów noszonych na ciele, które śledzą jakość powietrza i ekspozycję na promieniowanie UV w czasie rzeczywistym, biomarkerów krwi i moczu, które wychwytują pozostałości chemiczne, oraz zaawansowanych technik laboratoryjnych, takich jak metabolomika i proteomika, które mogą identyfikować tysiące związków jednocześnie.

Ważny krok naprzód nastąpił w 2025 roku, kiedy NIH pomógł uruchomić pierwszą skoordynowaną globalną inicjatywę mającą na celu mapowanie ludzkiego eksposomu, łącząc rządy, UNESCO i międzynarodowe sieci badawcze. Równoległe europejskie przedsięwzięcie – European Human Exposome Network – buduje wspólną infrastrukturę i standardy danych w dziesiątkach instytucji badawczych.

Przyszłość

Eksposom nie zastąpi genomu – będzie go uzupełniał. Tak jak badania całego genomu przekształciły medycynę spersonalizowaną w latach 2000., tak badania całego eksposomu obiecują przekształcić profilaktykę chorób w nadchodzących dziesięcioleciach. Celem jest przyszłość, w której lekarz może ocenić nie tylko ryzyko genetyczne pacjenta, ale także jego pełny profil ekspozycji w ciągu życia – i interweniować wcześnie, zanim choroba się rozwinie.

Jest to niezwykle złożone przedsięwzięcie. Ale naukowcy argumentują, że stawka uzasadnia wysiłek: większość chorób, które zabijają ludzi przedwcześnie, nie jest zapisana w ich DNA. Są zapisane w otaczającym ich świecie.