探秘暴露组学：解锁环境与健康关系的研究流程（上）

清晨的第一杯水、通勤路上的汽车尾气、外卖盒中的塑料微粒……现代人的生活被无数化学物质包围。这些“隐形刺客”悄然进入人体，留下暴露痕迹，最终可能改写健康结局。“暴露组学”（Exposomics），正是解码这些环境化学暴露与疾病关联的新兴科学。而液质联用技术（LC-MS），则是这场健康保卫战中的“超级侦探”——它能从一滴血、一管尿液中，精准捕捉到化学信号，绘制出每个人的“暴露全息图”。

图1. SCIEX质谱系统

（左：SCIEX Triple Quad? 7500+系统，

右：ZenoTOF 7600系统）

暴露组学旨在系统研究个体一生中所有环境暴露（化学污染物、辐射、饮食、微生物等）及其对健康的影响，弥补基因组学在疾病预测中的不足。其核心是通过多组学技术，揭示环境与疾病的复杂关联，为精准预防医学提供依据。

暴露评估根据作用范围可分为外暴露与内暴露两个维度。广义外暴露指环境中有害物质的客观存在量（环境监测），狭义外暴露则表征外源化学物质进入生物体的总量（生物监测）。在暴露评估技术体系中，三重四极杆质谱靶向定量分析仍是已知暴露物精确定量的金标准，而高分辨质谱技术通过靶向、非靶向、拟靶向筛查策略显著提升了未知暴露物的发现能力。

暴露组学研究需突破单纯检测层面，重点在于解析化学暴露与疾病风险的关联机制。传统暴露组关联评估多聚焦单一物质或同类物质的健康效应，但现实暴露场景具有多污染物共同暴露特征。为此，混合暴露研究模型应运而生：加权分位数和回归（WQS）模型通过分层加权实现多因素联合效应评估；贝叶斯核机器回归（BKMR）模型则运用核函数处理复杂暴露反应关系，二者均能有效识别关键危害因子并解析交互作用。

图2. 外暴露研究思路

我们日常暴露在成千上万种化学物质中，犹如置身于一片“化学迷雾”，若想破解这些“隐形刺客”与疾病的关联，首先要从浩如烟海的化合物中锁定“高危嫌疑犯”。环境污染物靶向筛查，正是暴露组学中抽丝剥茧的“化学侦探术”。靶向研究并非盲目撒网，而是通过毒理学证据、人群流行病学线索，与明确暴露源相联合，锁定目标后，需建立高特异性LC-MS/MS检测方法对大队列样品进行测定，通过机器学习等模型研究进行风险关联。

高氯酸盐作为广泛存在于土壤、水体和食品中的环境污染物，与硫氰酸盐（烟草烟雾、工业排放及食品氰苷代谢产物）、硝酸盐（污染水源及加工食品）通过协同抑制钠碘转运体功能，干扰人体碘代谢。我国目前尚未建立相关暴露限值标准，亟需本土人群暴露数据支撑防控策略制定。

武汉市疾病预防控制中心万延建老师和华中科技大学公共卫生学院李媛媛教授合作采用SCIEX超高效液相色谱-三重四极杆质谱系统对孕产妇队列开展研究，检测尿液样本中三类阴离子暴露水平。

暨南大学环境学院暨广东省环境污染与健康重点实验室陈达教授和黄维副教授基于SCIEX质谱平台，创新开发了环境暴露组高通量监测技术。该方法通过优化液-液萃取前处理流程，实现单次检测同步定量血浆中全氟化合物、有机磷酸酯等11类325种新型污染物，分析效率与经济性优势显著。

在妊娠糖尿病前瞻性队列研究中，该技术对孕早期妇女血浆中33种污染物检出率超70%，证实新型污染物普遍暴露特征。基于贝叶斯核机器回归（BKMR）模型的多污染物混合效应解析显示：全氟己烷磺酸、二苯胍及富马酸二丁酯构成核心风险驱动因子，其联合暴露与妊娠糖尿病风险增加有强相关性。

图4. 利用BKMR模型分析全氟己烷磺酸、

二苯胍和富马酸二丁酯含量与妊娠早期糖尿病的关系

靶向暴露组学以明确目标污染物的定性定量分析为核心，旨在揭示特定化学暴露与健康结局的关联，LC-MS质谱技术是其核心检测支撑。SCIEX液质系统基于仪器优异的抗基质干扰能力和高灵敏度可轻松应对大队列样本研究，助力靶向暴露组学研究。另外大家敬请期待下期SCIEX直接进样新污染物高通量筛查定量方案与非靶向暴露组学研究案例分享。