A tecnologia pode transformar a ciência da saúde? A promessa de exposomia

Cada respiração que respiramos, a cada refeição que comemos, e todo ambiente que encontramos deixa uma impressão digital molecular em nossos corpos – um registro oculto de nossas exposições ao longo da vida. Na edição desta semana do Journal CiênciaPesquisadores líderes do campo da exposição explicam como as tecnologias de ponta estão desbloqueando esse arquivo biológico, levando uma nova era de prevenção de doenças e medicina personalizada. Os cientistas estabelecem um roteiro para superar os desafios técnicos e logísticos e perceber todo o potencial do campo.

A Exposomics explora como a complexa interação de fatores ambientais – de poluentes em nossa água e alimentos a estressores sociais e psicológicos – exibe nossa biologia. Ao estudar essas exposições combinadas, os pesquisadores podem descobrir como eles influenciam coletivamente a saúde, desde o metabolismo e a função cardíaca até a saúde do cérebro e o risco de doenças.

O artigo Perspectives é liderado pelo Banbury Exposomics Consortium – um grupo interdisciplinar de cientistas que se reuniram no Banbury Center de Cold Spring Harbor em 2023 para definir os princípios centrais desse campo em rápida evolução. Gary Miller, Ph.D., principal especialista em exposição e membro do corpo docente da Escola de Saúde Pública da Columbia University Mailman, foi o principal organizador do consórcio.

Exposomia em ação

O jovem campo já está provando seu potencial transformador. Os pesquisadores que analisam evidências moleculares identificaram um solvente industrial específico como o culpado por trás dos aglomerados de doenças renais entre os trabalhadores da fábrica. Em outro estudo, os cientistas fundiram o mapeamento de poluição por satélite com informações de localização residencial para revelar como as partículas transportadas pelo ar envelhecem prematuramente o cérebro. Os cientistas que analisam milhares de moléculas circulantes identificaram o TMAO, um metabolito de microbioma intestinal produzido ao comer carne vermelha e laticínios, como um dos principais contribuintes previamente negligenciados para o risco de ataque cardíaco.

Essas descobertas são possíveis por tecnologias e ferramentas de ponta, como sensores vestíveis que rastreiam exposições químicas em imagens de satélite em tempo real, que mapeiam a poluição para os blocos da cidade e espectrômetros de massa ultra-sensíveis que detectam compostos presentes em apenas uma parte por trilhão.

Uma lente mais ampla em nossa saúde

Embora a genética forneça nosso plano biológico, explica apenas uma fração do risco de doenças crônicas. O exposome captura tudo o que acontece conosco, de produtos químicos industriais a estressores sociais. Diferentemente dos estudos tradicionais que examinam exposições únicas isoladamente, a exposomia integra ferramentas avançadas para entender como fatores ambientais, sociais e psicológicos interagem coletivamente com nossa biologia.

Essa abordagem sinergiza poderosamente com outras ciências dos “omics”. Quando combinados com genômica, proteômica e metabolômica, a exposômica cria a primeira imagem completa dos determinantes da saúde. Os autores visualizam um futuro em que todos os principais estudos de doenças incorporam a análise de exposome como prática padrão.

A análise sistematicamente dessas interações complexas pode melhorar o desenvolvimento de medicamentos, descobrir os fatores ocultos de doenças e abordar as disparidades da saúde. A abordagem preenche o medicamento de precisão e a saúde da população.

O caminho a seguir

Miller e colegas descrevem prioridades críticas para o avanço da exposição. Isso inclui o desenvolvimento de tecnologias mais sensíveis, como ferramentas vestíveis ou minimamente invasivas que medem o exposomo de um indivíduo; a criação de uma referência de exposome humano para permitir análise e contextualização na escala populacional; e a implementação de protocolos padronizados para ativar a análise orientada por IA de conjuntos de dados complexos. O campo também deve abordar considerações éticas em torno da privacidade dos dados e da necessidade de maior foco nos determinantes sociais da saúde, escrevem os autores.

Os hubs de exposomia dos EUA e da Europa recém-lançados agora fornecem a infraestrutura para a colaboração mundial, os métodos de padronização, a harmonização de dados e o treinamento de pesquisadores nas habilidades interdisciplinares necessárias para avançar nesse campo. Esses centros formam a espinha dorsal crítica para o progresso futuro da exposômica.

“Agora estamos construindo a primeira estrutura sistemática para medir como todas as exposições – de produtos químicos a sociais – entrem com a biologia ao longo da vida. Nosso objetivo é criar estratégias acionáveis ​​para uma vida mais saudável”, diz Miller.