新的分析技术发现糖尿病、环境因素之间的新联系
有糖尿病吗?如果是这样，你可能知道这种疾病的成人发病形式可能由肥胖和高脂肪饮食等因素引发。如果你的家人也患有糖尿病，你也更有可能患上糖尿病。但斯坦福大学医学院的研究人员的一项新研究表明，你也应该开始怀疑你生活的其他方面——比如你过去接触某些农药或化学物质，甚至是某种形式的维生素E。
事实上，这些所谓的“环境”线索与糖尿病的关联超过了最好的遗传标记科学家已经确定了这种疾病的病因。
识别一个人的环境(如烟草暴露)和具体的健康影响(例如癌症)并不是什么新鲜事。几十年来，针对大群体人群的流行病学研究一直在这样做。但它们评估构成我们日常生活错综复杂结构的数百甚至数千个变量的能力是有限的。(如果你节制吸烟和饮食，你患心脏病的风险是多少高脂肪的食物，但同时也是马拉松运动员?)它们也不是开放式的:研究人员必须从对可能的关系的预设开始。(叶酸能预防出生缺陷吗?)
在这项新研究中，科学家们采用了一种非传统的方法，将环境变量视为“基因”。这种观念上的转变使他们能够使用一些最初用于识别整个基因组中可能导致疾病发展的DNA片段的相同技术。生物信息学专家Atul Butte，医学博士，儿科癌症生物学助理教授，将新方法产生的数据与从a中收集的信息的数量和类型进行了比较DNA微阵列．
“这种方法将我们从被迫提出关于环境和疾病的非常简单、直接的问题，推向了一个新的领域，在这个领域中，我们可以同时无偏不倚地观察许多许多变量，”Butte说，他也是露西尔·帕卡德儿童医院儿科生物信息学中心的主任。“在未来，我们将能够一起分析基因和环境的影响，也许会发现，只有当一个人也饮用被污染的井水时，某个特定的基因才会增加患病的风险。”
具体来说，在这项研究中，Butte和他的同事使用该技术确定了2型糖尿病患者与一类被称为多氯联苯(PCBs)的有机化合物之间的已知联系，这种有机化合物直到20世纪70年代末才被广泛使用。他们还发现，糖尿病与一种被称为γ -生育酚的维生素E含量高之间存在强烈但出人意料的关系，这种维生素E普遍存在于水果、蔬菜、坚果和牛奶中。
然而，科学家们谨慎地提醒说，这种联系并不一定意味着维生素E或污染物会导致2型糖尿病，需要更多的研究来充分了解这些复杂的关系。
Butte是这项研究的资深作者，该研究将于5月20日发表在在线杂志上《公共科学图书馆•综合》．这项研究所基于的遗传研究被称为“全基因组关联研究”(GWAS)。为了向其起源致敬，科学家们为这项新技术创造了“环境广泛关联研究”(EWAS)一词。他们期望EWAS将在许多复杂疾病的分析中发挥作用。
“几十年来，我们已经知道环境因素在糖尿病、癌症和心脏病等疾病中起着重要作用，”美国国家综合医学科学研究所所长杰里米·伯格博士说，他在一定程度上支持了这项工作。“通过使我们能够衡量这些因素的影响，这种新方法将阐明基因和环境如何影响我们的健康，并为控制我们国家一些最严重的健康问题的新方法提供见解。”
研究生Chirag Patel构思、设计和执行了EWAS的计算机软件。他，Butte和医学副教授Jayanta Bhattacharya医学博士，利用美国疾病控制和预防中心从1999年到2006年进行的现有人口研究，作为国家健康和营养检查调查的一部分。研究人员意识到，这些数据库包含了大量信息，包括受试者血液和尿液中的污染物和维生素水平，以及空腹血糖水平等临床测量值。
总之，科学家们分析了266个独特的环境变量与一个人的空腹血糖水平为每分升126毫克或更高的可能性之间的关系(70至110毫克/分升被认为是正常的)。一夜禁食后血糖水平高于正常水平是糖尿病的征兆。他们根据受试者的年龄、性别、体重指数、社会经济地位和种族进行了调整。最后，他们将相关变量分为21类——如二恶英、多氯联苯、邻苯二甲酸盐等——类似于GWAS中单个基因被分配到染色体单位的方式。
Butte和他的同事们发现，血液中农药衍生物环氧七氯含量相对较高的人(这种化学物质在80年代就停止使用了，但仍然普遍存在于食物、土壤和水中)比含量较低的人更有可能也有较高的空腹血糖水平(优势比= 1.7)。多氯联苯(OR = 2.2)和维生素E的-生育酚形式(OR = 1.5)含量高的人也是如此。相比之下，高β -胡萝卜素水平具有轻微的保护作用(OR = 0.6)。
科学家们最近在测量复杂疾病的遗传关联方面取得了很大进展，但距离使用基因来预测复杂慢性疾病的风险，甚至计划预防措施还很远。另一方面，我们的环境状况可能更容易改变，当与遗传信息结合时，也可能提供更完整的疾病风险模型。
Butte说:“以这种方式研究一个人的环境和他们的疾病负担之间的关系将会更有影响力。”“我们现在可以想象，用过去十年我们研究基因组的方式来观察环境中的一切。想象一下，有一天你的衣服上戴着一个芯片，它可以评估你接触到的成百上千种环境毒素。你可以把它带到你的年度体检中，你和你的医生可以把这些信息纳入疾病风险和预防的讨论中。”
研究人员正计划对包括癌症在内的其他疾病进行类似的EWAS研究。他们还将尝试重现加州特定人群的国家健康和营养检查调查研究数据。
