奥地利科学院分子医学研究中心与维也纳大学路德维希·玻尔兹曼网络医学研究所的研究人员，近日构建了一张涵盖近万种环境暴露物的大规模生物效应网络图谱，揭示了化学结构迥异的物质如何通过干扰相同的生物系统而共同影响人体健康。相关成果已发表于《自然·通讯》。
环境污染估计导致全球约六分之一的死亡，但科学界长期以来难以将特定暴露与特定疾病建立清晰关联。原因之一在于"暴露组"——即一个人一生中所有环境影响的总和——的极度复杂性。传统上，化学物质按结构或来源分类，但这种分类方式对于理解物质在体内的实际作用收效甚微：两种结构近乎相同的分子可能产生截然不同的效应，而两种完全无关的物质却可能引发同一种疾病。
此次研究采取了截然不同的思路。研究团队不再关注化学物质的外观结构，而是聚焦于它们在体内的实际作用。由路德维希·玻尔兹曼网络医学研究所所长Jörg Menche领衔、前博士生Salvo Danilo Lombardo（现为哈佛医学院博士后）主导完成的这项研究，汇集了近10000种环境暴露物——涵盖污染物、食物成分及药物——并系统绘制每种物质如何影响人类基因，最终构建出一张基于共同生物效应将各类暴露物相互关联的大规模网络。
当研究人员对这张网络进行深入分析时，一个显著规律浮现出来：暴露物倾向于聚集成反映共同生物功能的簇群，如炎症、代谢或血液凝固等。在这些簇群内部，药物与环境毒素等化学性质截然不同的物质，被发现作用于相同的分子通路。这表明，人体对环境暴露的响应，并非基于物质的化学身份，而是基于它们所干扰的生物系统。
研究还进一步揭示了暴露物危害程度差异背后的规律。研究团队将暴露效应的发生位置映射至细胞内部蛋白质相互作用网络，发现并非所有蛋白质的重要性相同：部分蛋白质充当协调众多关键过程的核心枢纽，针对这些枢纽的暴露往往危害更大。即便对高度关联蛋白质的单次干扰，也可能在系统中产生连锁效应，放大其影响。这提供了一个简洁而有力的原则：生物靶点越处于核心位置，潜在危害便越大。
研究人员随后将分子层面的洞察与现实世界的疾病规律相互印证。通过将网络预测结果与欧洲各国大规模健康和环境数据进行比对，研究人员发现，特定暴露物水平较高的国家，也呈现出与这些暴露物在分子层面相关联的疾病的较高发病率。这表明，在网络中衡量的暴露物与疾病之间的生物学"距离"，有助于预测可能发生的健康结局。
通讯作者Menche表示："这项研究提供了一种思考环境如何影响健康的新视角。与其孤立地看待每一种化学物质，不如认识到许多暴露物汇聚于共同的生物通路，形成一个复杂但有序的相互作用系统。通过绘制这些关联，研究人员将能够预判暴露物的健康影响——即便是那些尚未经过详细研究的物质。"
研究人员表示，这一工作为更系统地理解暴露组提供了基础，从长远看有望帮助识别隐性健康风险、改善环境监测并支持降低疾病负担的策略制定。
参考文献：Salvo D. Lombardo et al, A network-based map of the chemical exposome connects molecular interactions to public health, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-72402-y
编辑：周敏
排版：李丽
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