URBANOME：一种基于暴露组学的框架，将城市干预措施与分子层面、健康状况及政策相关结果联系起来

《Human Genomics》：URBANOME: an exposome-based framework linking urban interventions to molecular, health, and policy-relevant outcomes

　　

摘要

背景

城市环境使居民同时面临多种压力因素，这些因素往往会产生协同作用（例如，空气污染和极端高温会加剧心血管和呼吸系统疾病的风险），从而给公共卫生带来沉重负担。在欧盟，环境因素导致了约13%的死亡病例，其中仅空气污染每年就导致大约40万人过早死亡。这一负担主要通过慢性非传染性疾病体现，包括心血管疾病、中风、癌症、呼吸系统疾病以及心理健康问题。由于这些疾病是由环境、社会和生活方式等多重因素共同影响的，传统的单一风险评估方法已不足以应对挑战，因此需要采用暴露组学方法。

目标

本文介绍了URBANOME方法框架，这是一种基于暴露组学的综合评估体系，可用于从外部暴露、内部生物反应、功能健康状况以及与政策相关的指标等方面对城市干预措施进行评估。同时，本文还展示了该框架在多个地点首次应用后的初步研究结果。

方法

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结果

该框架已在九个城市的生活实验室中成功应用，不过不同地点的干预类型、对照组情况、样本规模及随访时间存在差异（见表1）。在配对的参与者中，自我报告的空气污染带来的困扰以及与睡眠相关的呼吸问题在基线评估和随访评估之间有所减轻，在污染较严重的社区，强制肺活量方面的差异也有所缩小。在一项具有配对前后样本的探索性试点研究中，四种代谢物指标（L-酪氨酸、抗坏血酸、胆碱、辅酶Q10）显示出干预前后的样本之间存在明显的区分度（接收者操作特征曲线下面积约为1.0）；但由于样本量较小且没有独立的验证集，这一结果仍属于初步阶段，可能过于乐观，应视为需要进一步验证的假设性发现。探索性的暴露组学与生活方式分析表明，不良饮食与高污染同时存在时，会导致更强的氧化应激相关代谢信号，而健康的环境与生活方式则与抗炎代谢特征相关。此外，基于价值转移假设和标准健康经济成本进行的探索性成本效益分析显示，不同干预措施的收益成本比大致在每投入1欧元可获得19至143欧元的收益之间；这一范围反映了不同地点之间的较大差异以及方法部分所列的各类假设，因此应将其视为示例性数据，而非精确的投资回报估算。

结论

本文介绍了URBANOME基于暴露组学的评估框架，并展示了其在多地点应用后的初步结果。该框架适用于不同的欧洲城市环境，能够将外部暴露评估、内部生物特征分析、功能健康状况评估以及经济效益分析整合在同一体系中。从自我报告、功能指标和分子指标来看，干预措施似乎带来了积极效果，但由于研究设计存在差异、对照组情况不一、参与研究的组别规模较小且随访时间较短，这些结果仍属于初步阶段。在能够基于该框架的评估结果得出关于干预措施有效性或成本效益的明确结论之前，还需要对候选生物标志物进行外部验证，并在其他独立环境中重复开展研究。

图形摘要

背景

城市环境使居民同时面临多种压力因素，这些因素往往会产生协同作用（例如，空气污染和极端高温会加剧心血管和呼吸系统疾病的风险），从而给公共卫生带来沉重负担。在欧盟，环境因素导致了约13%的死亡病例，其中仅空气污染每年就导致大约40万人过早死亡。这一负担主要通过慢性非传染性疾病体现，包括心血管疾病、中风、癌症、呼吸系统疾病以及心理健康问题。由于这些疾病是由环境、社会和生活方式等多重因素共同影响的，传统的单一风险评估方法已不足以应对挑战，因此需要采用暴露组学方法。

目标

本文介绍了URBANOME方法框架，这是一种基于暴露组学的综合评估体系，可用于从外部暴露、内部生物反应、功能健康状况以及与政策相关的指标等方面对城市干预措施进行评估。同时，本文还展示了该框架在多个地点首次应用后的初步研究结果。

方法

在“地平线2020”计划支持的为期四年的研究中，URBANOME在九个欧洲城市（奥胡斯、阿伯丁、雅典、卢布尔雅那、马德里、米兰、蒙彼利埃、斯图加特和塞萨洛尼基）通过城市生活实验室实施了这一综合暴露组学框架。研究中的干预措施为主动出行、城市绿化和交通缓行措施的组合，采用前后对比设计进行评估。研究方法包括环境和个人暴露监测（可穿戴传感器、智能手机应用）、基于代理的人群暴露建模、经过验证的健康与幸福感问卷、客观的临床指标检测（肺功能测试、血压、心率变异性），以及对生物样本进行的多组学分析（无目标代谢组学和转录组学分析）。此外，还通过成本效益分析来量化这些干预措施的经济回报。

结果

该框架已在九个城市的生活实验室中成功应用，不过不同地点的干预类型、对照组情况、样本规模及随访时间存在差异（见表1）。在配对的参与者中，自我报告的空气污染带来的困扰以及与睡眠相关的呼吸问题在基线评估和随访评估之间有所减轻，在污染较严重的社区，强制肺活量方面的差异也有所缩小。在一项具有配对前后样本的探索性试点研究中，四种代谢物指标（L-酪氨酸、抗坏血酸、胆碱、辅酶Q10）显示出干预前后的样本之间存在明显的区分度（接收者操作特征曲线下面积约为1.0）；但由于样本量较小且没有独立的验证集，这一结果仍属于初步阶段，可能过于乐观，应视为需要进一步验证的假设性发现。探索性的暴露组学与生活方式分析表明，不良饮食与高污染同时存在时，会导致更强的氧化应激相关代谢信号，而健康的环境与生活方式则与抗炎代谢特征相关。此外，基于价值转移假设和标准健康经济成本进行的探索性成本效益分析显示，不同干预措施的收益成本比大致在每投入1欧元可获得19至143欧元的收益之间；这一范围反映了不同地点之间的较大差异以及方法部分所列的各类假设，因此应将其视为示例性数据，而非精确的投资回报估算。

结论

本文介绍了URBANOME基于暴露组学的评估框架，并展示了其在多地点应用后的初步结果。该框架适用于不同的欧洲城市环境，能够将外部暴露评估、内部生物特征分析、功能健康状况评估以及经济效益分析整合在同一体系中。从自我报告、功能指标和分子指标来看，干预措施似乎带来了积极效果，但由于研究设计存在差异、对照组情况不一、参与研究的组别规模较小且随访时间较短，这些结果仍属于初步阶段。在能够基于该框架的评估结果得出关于干预措施有效性或成本效益的明确结论之前，还需要对候选生物标志物进行外部验证，并在其他独立环境中重复开展研究。

图形摘要