暴露组学与社会科学：会议的承诺?

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  暴露的概念旨在确定与环境有关的慢性疾病的复杂原因。它建立在流行病学领域已有至少40年历史的知识基础上，潜在地在环境健康感兴趣的学科（医学、生物医学科学、流行病学、社会科学）之间建立一座桥梁。这篇文章提出，在暴露组学的旗帜下，我们如何能够设想所有这些怀疑社会环境决定因素的学科之间的强化合作，以及这些合作工作的实施在今日如何仍然被证明是困难的。社会科学对与环境有关的健康问题的贡献仍然面临着生物医学科学，特别是流行病学所发展的方式和方法的相对封闭。相反，社会科学家本身可能不愿意与不研究社会关系的科学合作，不愿意去系统地量化和个性化他们观察到的现象。在暴露领域进行跨学科合作的潜力需要设计涵盖从分子生物学的生物标志物测量到生活和工作条件的人种学研究的广泛方式和方法的研究计划。

  第三个《国家卫生与环境计划》（PNSE3, 2015-2019）强调了暴露这一概念，认为它是理解暴露于导致许多慢性病的病原体的复杂性的关键。2016年通过的关于卫生系统现代化的第2016-41[1]号法案第一条，通过规定监测人口健康状况及其决定因素必须以暴露物为基础，巩固了这一制度上的第一步，这一规定被看作是“终生综合所有可能影响人类健康的暴露”。

  借鉴于流行病学，长期参与致癌的环境因素的研究的Christopher P. Wild[2]在2005年首次提出暴露组学的概念。因此，改革荷兰总统卫生体系的一项重大法律中就包含了这个代表了一种封闭的技术方法的“暴露”的概念。

  本文提出：a)从历史的角度解释“暴露组学”的概念；b)将暴露组学置于包括流行病学[3]，生物医学科学和社会科学的广泛的学科框架内。我们如何定义“环境”和“健康”(特别是其社会决定因素)，以确保所有相关学科共同工作。

1. 暴露，镜像和补充基因组

1.1. 暴露组学的简史

  2018年10月12日，世界上在生物学、医学和流行病学领域使用最广泛的搜索引擎PubMed列出了自2005年8月原创文章以来，标题或摘要中包含“exposome（暴露组学）”一词的351部作品。与非常广泛和更古老的生物医学知识领域相比，这一研究数量显然是有限的（同一日期可以找到200686例“结核病”的作品，第一次可追溯到1853年）。然而,出版物的数量的增长（例如，一年前只有260家）证明了对暴露组学研究的某种动力。卫生政策（PNSE3和法律n°2016-41）也使自己符合暴露组学事实，显示了这一概念产生的兴趣。对PubMed审查过的出版物进行更仔细的检查，使得澄清问题成为可能：医生、毒理学家、流行病学家和生物学家不仅使用暴露体，作为他们研究“暴露”对人体的毒性的框架，而且他们还定期讨论暴露组学的概念，以期确定其实际适用性。

  在实践中，人们用暴露组学来思考与环境相关的健康问题，并且关于如何赋予它可操作的内容的思考正在进行中。如何从暴露的概念转向研究设备的实施测量？为了发现对健康有害的“暴露”，必须测量什么？又该如何测量呢？

  ……但在我们继续之前，让我们先问问自己，暴露组学是什么。

1.2. 公众政策视角

  在对2016年1月的法律投票中，制定了“暴露组学”的几个定义。该法案第1条保留的条款强调，对健康的潜在有害暴露可能在一生中累积（图1）。

  其余的文本中，明确提到了紫外线、石棉和电离辐射的暴露，以及毒物警戒的定义，其目的是“监测和评估暴露于这些无论是天然的还是人造的，都可能导致急性或慢性健康问题的物质对人类的毒性影响”。在所有的议会辩论中，公共行为者都热衷于寻找适合于解决社会现象与其健康挑战之间联系的政策。

  公开辩论中暴露组学概念的传播采用了Christopher P. Wild第一篇文章的标题所提出的观点，特别是通过Gérard Bapt，该议员发起了在法律中将暴露组学进行登记的活动。对互补的遗传学知识来讲，暴露组学被认为是一种了解慢性疾病的发病率和发展的工具。医学从来没有想象过慢性病可以用纯遗传因素来解释。但近年来基因组研究取得的巨大进展已经为许多疾病提供了解释，最重要的是，它使提供手术治疗方法成为可能（尤其是癌症）。本研究旨在通过探索健康的非遗传决定因素，补充这一方法以及遗传学在人口层面进行推理的特权能力。

1.3. 生物医学科学视角

  生物医学并不以二元的方式反对“遗传的”到“非遗传的”。后者是高度复杂的，这意味着“暴露”和“环境”概念的更新。特别是，参与暴露组学的“暴露”所处的“环境”不应该被描述为仅仅是在人体外部的现实（图2）。

  虽然“环境”或“暴露”的常见代表通常是指有毒物质（如石棉等），但不能将暴露简化成这些物质。除了这些特定的“外部”因素（可能有毒的物理或化学因素），它还包括影响我们健康的社会文化、社会经济和社会环境（“外部总体”）因素（教育水平、生活水平、城市生活环境等）。器官的环境还包括一个内部维度，这个内部维度由诸如激素,调节其分泌的机制或人体的监管机制（代谢、氧化应激等）的物理化学元素和在人体中可以找到的元素组成。这些元素包括诸如归类为“微生物群”的微生物（真菌、病毒、细菌等）（见人类微生物：我们健康的盟友）。

  顺便一提，通过邀请我们去探索健康的社会决定因素及其与生物过程的相互作用，我们看到了暴露组学如何引导自己通向多学科。

  最重要的是要从全球化和横向的角度，对所有参数进行系统的研究和暴露：研究和暴露的重点必须放在健康决定因素上，这些因素现在都被定义为环境因素，并且相互影响。在这里，据悉，暴露组学可能对征求社会科学调查方法很感兴趣，因为从这个角度看，疾病，一个住在街头的人可能声称的疾病不能再被理解为生活水平高、物质（工作、住房）条件受保护的人所患的疾病（见环境不平等）。

  “主体–宿主–宿主–环境”三角（图3）是流行病学中解释传染病（然后是非传染性疾病）发生的一个共同之处，它由此确立，但也被打乱了。“主体”（无机颗粒或生物成分）可以在特定：“环境”（例如专业环境）中影响个人的健康和他或她的特征，包括遗传特征。但是，环境不仅仅是这个外部的领域，潜在的有毒“主体”从这里活跃起来。个体有机体本身是环境的一部分，被环境所穿越，并与环境的所有组成部分相互作用。

  暴露组学以一种非常现代的方式，符合迅速扩大的“组学”科学和技术的格局，包括提出发现“基因组”的“基因组学”。然而，在这项关于健康的生物决定因素的研究中，应该指出，暴露具有特殊的地位：通过“补充”基因组学，它包含了所有其他“内部”组学方法（图2）。因此，在这些科学中，暴露组学是基因组学的对话者，它提供了综合其他更多分析方法-组学（代谢组、蛋白质组等）的知识。因此，蛋白质组学的目标是表征体内所有的蛋白质，而代谢组学则是表征代谢过程中所有的小分子。

  让我们回到这个问题: 如何使暴露体的测量具有可操作性? 它面临的挑战是如何应对GWAS（全基因组关联研究）这一庞大的事业。GWAS（全基因组关联研究）研究很多个体的很多遗传变异，寻找遗传变异和个体特征变异(表型)之间可能的联系。GWAS（全基因组关联研究）和暴露组学结合在一起的目的是理解为什么一个人而不是另一个人在其一生中有可能患上慢性病，同时考虑到在多种可能的环境中可能存在的多种基因组合。

  因此，统计学和大数据（大数据[4]）在基因组学和暴露组学之间可能的对话中起着至关重要的作用。追踪一个人的暴露是一种通过分子生物学来描述其暴露影响所留下的特定特征（生物标记）的方法。但仅确定相关生物标记物来确定一个人是否暴露于有毒物质是不够的；还必须通过问卷调查暴露情况。目的是确定个体遗传易感性，并发现疾病(通过生物标志物的变化确定)和环境因素（如图2所示的三个领域）之间的相关性和调节性。总的来说，正是这种方法支持了人类早期生命暴露组学（HELIX）项目，该项目跟踪从不同国家招募的几个队列，在子宫和儿童时期的广泛暴露，并检查它们与儿童时期观察到的健康状态的相关性和“分子组学特征”的相关性[5]。

2. 通过暴露研究环境健康: 一个困难的学科间或跨学科研究

2.1. 回到社会流行病学

  暴露组学方法并没有发明社会科学和生物医学科学之间合作的想法，但它在原则上提供了一个通过一个系统的环境愿景而使这种串联更有效的机会。在研究细胞内部机制时，将社会学和人种学工作有机结合起来，以了解有助于健康的社会环境决定因素的物质条件和社会实践。这就是暴露组学的提议可能带来的机会。如果我们记得流行病学的社会关注（从公共卫生的角度看，卫生和预防）的起源，所有这些学科之间的交集并不新鲜[6]。社会学和（社会）流行病学之间的对话由来已久……然而，过去三十年来交叉流行病学的“冲突”[7]使跨学科合作成为一个热门话题。在此期间，流行病学家们确实在至少两条主要争议线上相互反对：流行病学应该处理社会问题吗？它应该解释什么类型的因果关系和相互作用？这两个问题是联系在一起的，因为进入社会环境的深处是远离推理。这个推理是将风险因素简化到个人特征。而这个特征将健康的决定因素生物学化[8]。

  在这些激烈的争论中，Ezra和Mervyn W. Susser，以及其他一些南非公共卫生医生和流行病学家，充当了调解人，倡导社会流行病学或“生态流行病学”，这些学科不排除其他层次的分析[9]。对他们来说，研究生存的社会条件和对分子生物学的研究并不是相互排斥的，而是恰恰相反的。

  然而，无论Susser的反思是多么令人尊敬，最有可能开启跨学科合作的研究途径——比如暴露组学——在实践中仍然很大程度上与社会科学及其研究工具隔绝。在流行病学研究中(主要是盎格鲁-撒克逊)，个体的一些特征甚至可以被有意地用仪器来处理[10]。例如，“白人”或“黑人”被视为理所当然的先验因素，正如流行病学不断调动的种族化变量所显示的那样。生物医学研究将这些类别作为数据，并没有对它们提出质疑，以尽力理解什么样的社会异质性可以涵盖这一明确的反对。然而，人们认识到，人类物种个体之间的遗传多样性只有15%是基于公认的“种族”群体之间的差异，而剩余85%的人类遗传多样性是在种族群体内部发现的，即“同一种族”个体之间的[11]。

  虽然基于暴露组学和环境主义者对健康的定义呼吁社会科学和生物医学科学的相互交融，但是为什么后者如此激进地忽视前者呢？社会科学是否也对这桩失败的跨学科研究负有一定责任？这个问题没有得到一个合理的解答。

2.2. 学科间合作的建议: 流行病学和环境正义运动

  首先应该回顾的是，一些社会科学家对这种类型的结合进行了研究，特别是随着“流行病学”[12]的发展。三十年来，菲尔·布朗已经证明，受特定健康问题影响的人群（例如，癌症集群）会受到局部污染，而“标准”流行病学研究却没有确凿的证明。这种流行病学以小样本（社区、街道等）为研究对象，使相关人群参与开发专业研究工具。通过与流行病学家和社会科学家合作，这些居民通过强调可能导致疾病的社会因素分析疾病发生的原因：孩子们将在什么空旷的田野上玩耍？（见本文封面照片）一些贫穷的居民是否会回收倾倒在某个特定地方的先前被有毒废物污染的垃圾？等等。

  在这里，流行病学与社会运动汇合。自20世纪70年代末以来，这些社会运动一直在推动美国的“环境正义”[13]，谴责某些社区（黑人、拉丁裔、美洲土著）在居住区面临的环境风险（空气污染、水污染、附近的工业废物储存等）方面的社会不平等。

  在创始事件之后（拉夫运河[14]，图4），同一些来自几个学科的监护人物一道，和国家环境健康科学研究所（NIEHS）[15]一起，这也是多亏了国家环境健康科学研究所的制度支持和财政支持，美国环境健康研究无疑是说明性科学和社会科学讨论最密切的领域。在这一跨学科的代表中，我们可以提到社会学家菲尔·布朗，他明确地邀请我们超越暴露组学，发展整合“社会暴露组学”[16]概念的研究；《寂静的春天》一书的作者、生物学家雷切尔·卡森，她早在1962年就谴责了杀虫剂的污染效应以及滴滴涕生产工业对其影响的隐瞒；还有Sandra Steingraber，她也是一位生物学家，她自称自己是一位生态学家。她最初依靠自己患癌症的经历来谴责化学污染(图5)。

  尽管这些例子很重要，也受到了关注，但这还不足以在生命科学和社会科学之间创建一个完美的和可操作的结合，障碍仍然存在。人类和社会科学对生命科学的恐惧和不信任，学科之间量化的不同使用，或（由专门的工程机构）对环境（水、森林等）的进行“管理”的技术官僚管理，在历史上曾造成了抑制或推迟环境领域的社会学投资。

  在盎格鲁-撒克逊（尤其是北美）背景之外，很少有研究能通过环境不平等的棱镜来集中质疑社会不平等[17]。Fos EPSEAL研究项目（图6）是在法国以“地方性”流行病学的名义开展的一个罕见项目，还动员了一个法美小组，并重要地动员了这个小组在两个城市“系统地描述这两个城市的健康状况与环境的关系，而这两个城市有着工业污染的历史和环境健康方面的争议”[18]。Fos EPSEAL的研究结果揭示了在法国建立跨学科合作和有关人口参与编制有关污染对健康造成损害的数据方面的困难，该结果通过转到普罗旺斯-阿尔卑斯-蓝色海岸地区卫生机构（Agence régionale de santé Provence-Alpes-Côte-d’Azur），由法国公共卫生部[19]进行了评估，普罗旺斯-阿尔卑斯-蓝色海岸地区卫生机构（Agence régionale de santé Provence-Alpes-Côte-d’Azur）对所实施的方法进行了有所保留的总结。

  在对Fos EPSEAL形成的谨慎的批评中——Fos EPSEAL是一个由国家食品、环境和工作卫生安全机构（PNREST Anses, Cancer ITMO AVIESAN, 2014/1/023）和法国公共卫生机构所支持的项目，标准流行病学技术与被认为有利于暴露和疾病流行数据的解释之间的争论从未得到解决。总而言之，法国公共卫生报告的结论是Fos EPSEAL的结果令人非常感兴趣，同时指出，更明确和更严格地说明这种生产方法将更有利的指出这些结果是“对传统流行病学方法的补充”。尽管措辞中有一些委婉的说法，但是流行病学的合法性显然还没有完全确立。正如2018年3月20日的一份新闻稿表明的那样，讨论无论如何都没有结束。通过审查调查方法是否符合学术标准，通过强调让当地相关人群参与研究的重要性，Fos EPSEAL研究小组通过这些讨论注意到了法国公共卫生报告中的评论，这就使得流行病学数据也可以通过生活经验来解释。

  此外，在法国和其他地方还没有发展健康社会学，它能真正为一个与环境有关的健康下定义，即通过其与环境的关系（有机和社会）来理解健康的概念[20]。其他研究项目已经开始朝这个方向努力，调动了社会科学和社会人口学调查方法，以及来自实验科学（包括矿物学）、流行病学和医学（气体学、内科、放射科等）领域的问题和工具（图7：矽肺项目）。

  总的来说，尽管有研究试图缩小这一差距，但是这将说明学科方法之间仍然存在差距。

• 一方面，明确地组织暴露概念的研究主要是由致力于生命科学的团队进行的。他们当然可以通过问卷调查进行调查，但是更多地是以一种用仪器测量的方式，其最终目的是突出暴露在人体中的分子特征。
• 另一方面，尽管不一定涉及暴露的概念，更多以社会科学为基础的方法，发展了贯穿于人的一生的和“局部”过程的暴露于有毒物质的整个社会条件的研究。在这里，通过问卷调查和观察进行的调查是主要的，这种方法的整合只有在例外情况下才能在分子生物学领域出现。

2.3. 打破对不明原因疾病的非社会研究的僵局

  对暴露组学来讲，人们经常会提到一种新的“范式”，议会对2016年《医疗法案》（Health Act）的辩论就是例证。这表明，暴露组学在它周围催化了一个研究人员社区，以及使用这一概念的决策者。但是，经济学的研究人员向我们解释说，“测量”暴露体是困难的，并没有理想的实用设备使暴露组学可操作。

  要在这一意义上提出建议，我们必须记住，技术手段的庞大规模并不能保证所有迄今尚未解释的疾病之谜都能得到解决。因此，在全球疾病负担[21]（GBD）（一个空前规模的统计项目）中动用的社会人口统计学变量（例如社会专业类别、年龄、性别），在许多慢性病（包括慢性呼吸系统疾病）的残疾调整预期寿命（“DALYs”）中，只占很小一部分。因此，尽管同一个全球疾病负担（GBD）估计全球发病率、死亡率和残疾的近四分之一[22]是由环境因素造成的，但是疾病的社会特征是一个或几乎是一个盲点。换句话说，虽然在统计上强调“环境”是健康状况的一个重要解释因素，但这一结果并没有转化为对受某种慢性病影响的人口的社会特征的描述。就好像被描述为“环境”的东西仍然神秘地保持为一个不合群的黑匣子。

  北美的知识和哲学背景，即环境主义者，无疑将“社会科学家”和“生物医学科学家”拉近了距离。但他们中的大多数人仍然对与社会科学合作的可能性持怀疑态度或漠不关心。反之亦然! 然而，南非等国家的情况对科学分析构成了真正的挑战。目前，南非传染病(艾滋病毒、结核病)的流行率很高，不明病因的疾病(例如自身免疫性疾病)的发病率越来越高。这一挑战只有在涉及的每一个学科向其对应的学科、向学科间真正的协作和综合的方法迈进一步的情况下才能得到解决。暴露组学是充满希望的一门科学。

 

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参考资料及说明

封面照片：[资料来源: Pixabay的免版税图片]

[1] https://www.legifrance.gouv.fr/jo_pdf.do?id=JORFTEXT000031912641 (page consulted on August 28, 2017)

[2] Wild C.P. 2005. Complementing the genome with an “exposome”: the outstanding challenge of environmental exposure measurement in molecular epidemiology. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention, 14, 8, 1847-1850.

[3] 流行病学研究，在人群中，健康问题随时间和空间的统计分布，以及决定它们的因素的作用。它是研究生物过程的生物医学科学的补充。

[4] 海量数据集的计算机分析技术。

[5] Wild CP. 2012. The exposome. From concept to utility. International Journal of Epidemiology, 41, 1, 24-32. Maitre L., de Bont Jeroen, Casas Maribel et al. 2018. Human Early Life Exposome (HELIX) study: a European population-based exposome cohort. BMJ Open, 8: e021311. doi:10.1136/bmjopen-2017-021311

[6] Winslow CEA. 1920. The Untilled Fields of Public Health. Science, New Series, 51, 1306, 23-33.

[7] Poole C, Rothman KJ. 1998. Our conscientious objection to the epidemiology wars. Journal of Epidemiology and Community Health, 52, 10, 613-614. The same could be said of the study of obesity or smoking-related diseases, for example.

[8] Peretti-Watel P. 2004. The use of the epidemiological paradigm for the study of risk behaviours. Revue française de sociologie, 45, 1, 103-132.

[9] Susser M, Susser E. 1996. Choosing a Future for Epidemiology. I. Eras and Paradigms, American Journal of Public Health, 86, 5, 668-673. And: Choosing a Future for Epidemiology. II. From Black Box to Chinese Boxes and Eco-Epidemiology, American Journal of Public Health, 86, 5, 674-677.

[10] Shim JK, Weatherford Darling K, Lappe MD, Thomson LK, Soo-Jin Lee S, Hiattt RA, Ackerman SL. 2014. Homogeneity and heterogeneity as situational properties: Producing – and moving beyond? – race in post-genomic science. Social Studies of Science, 44, 4, 579-599.

[11] Lewontin Richard. 1972. The apportionment of human diversity in Theodosius Dobzhansky, Max K. Hecht, William C. Steere (eds.), Evolutionary Biology, Volume 6. New York: Appleton-Century-Croft, 381-398. Encyclopédie de l’environnement 9/9 Généré le 31/08/2021

[12] Brown P. 1992 Popular epidemiology and toxic waste contamination: lay and professional ways of knowing, Journal of Health and Social Behavior, 33, 3, 267-281.

[13] Brown P., Morello-Frosch R, Zzavestoski S and the Contested Illnesses Research Group (eds.). 2012. Contested Illnesses. Citizens, Science and Health Social Movements. Berkeley, LA, London: University of California Press.

[14] https://www.justice.gov/enrd/us-v-occidental-chem-corp (page consulted on October 12, 2018)

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[16] Senier L., Brown P., Shostak S., Bridget H. 2017. The socio-exposome: advancing exposure science and environmental justice in a postgenomic era. Environmental sociology, 3, 2, pp. 107-121.

[17] Chaumel M., La Branche S. 2008. Ecological inequalities: towards which definition? Espaces, populations et sociétés, 1, p. 101-110. Larrère C (dir.). 2017. Environmental inequalities. Paris: PUF, La Vie des idées.

[18] https://f-origin.hypotheses.org/wp-content/blogs.dir/3282/files/2017/01/FOS-EPSEAL-ANSES-16-1-2017-logo-red.pdf (page consulted on October 12, 2018).

[19] http://invs.santepubliquefrance.fr/Publications-et-outils/Rapports-et-syntheses/Environnement-et-sante/2018/Rapport-d-analyse-de-l-etude-Fos-Epseal (page consulted on October 12, 2018).

[20] See Canguilhem G. 2009[1952]. La connaissance du vivant, Chapter III: “Le vivant et son milieu”, p. 165-197. Paris: Vrin (Bibliothèque des textes philosophiques).

[21] GBD 2013 DALYs and HALE Collaborators. 2015. Global, regional, and national disability-adjusted life years (DALYs) for 306 diseases and injuries and healthy life expectancy (HALE) for 188 countries, 1990-2013: quantifying the epidemiological transition. The Lancet, 386, 2145-91.

[22] Prüss-Ustün A, Wolf J, Corvalán C, Bos R, Neira M. 2016. Preventing disease through healthy environments. A global assessment of the burden of disease from environmental risks. Geneva?

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译者：刘鲁          审校： 赵红          责任编辑：胡玉娇