Umweltfaktoren im Fokus der Krankheitsprävention

Umweltfaktoren sind variabel, dosisabhängig und häufig schwer zu operationalisieren. Doch neue Technologien wie hochauflösende Massenspektrometrie, tragbare Sensoren und satellitengestützte Fernerkundung ermöglichen eine präzisere Erfassung von chemischen Signaturen, Metaboliten und Expositionen am jeweiligen Aufenthaltsort.

Die Datenmenge, die diese Verfahren generieren, erfordert eine skalierbare, automatisierte Analyse. Hier kommt dann auch die KI ins Spiel. Algorithmen für Mustererkennung und Big-Data-Auswertung sollen helfen, aus Millionen von Datenpunkten Expositionsprofile und Risikomuster zu generieren.

Langfristig wird erwartet, dass die Exposomik sowohl die klinische Praxis als auch die Präventionsmedizin verändern kann. So könnten Exposom-Risikoscores genetische Risikoanalysen ergänzen und personalisierte Präventionsstrategien ermöglichen. Beispielsweise könnten Bluttests entwickelt werden, die genomische und exposomische Informationen kombinieren, um ein Therapieansprechen vorherzusagen. Über die Patientenversorgung hinaus könnten auch Stadtplanung und frühkindliche Förderprogramme von exposomischer Evidenz profitieren.

Einige exemplarische Erkenntnisse, die mithilfe exposomischer Methoden gewonnen wurden, illustrieren das Potenzial:

• Die Identifikation von Trimethylamin-N-Oxid (TMAO) als thrombosefördernder Metabolit mit kardiovaskulärer Relevanz.
• Der Nachweis chlorinierter Metabolite im Blut von Arbeitern mit Trichlorethylen-Exposition und deren Zusammenhang mit Nierenkarzinomen.
• Eine Assoziation von Pestizidexposition mit gestörten metabolischen Pfaden bei primär sklerosierender Cholangitis.
• Eine Feinstaubbelastung der Luft konnte mittels Adressverlauf mit molekularen Prozessen in Alzheimer-Patienten korreliert werden.

Diese Beispiele zeigen, wie durch Integration molekularer Daten, räumlicher Informationen und individueller Expositionsmessungen eine präzisere Pathogeneseabschätzung gelingt. Dies ist ebenfalls Thema eines »Perspective«-Artikels im Wissenschaftsjournal »Science«.

Dort werden auch kurzfristige Anwendungen diskutiert, beispielsweise indem bestimmte chemische Expositionscluster mit Krankheitsbildern in Verbindung gebracht werden. Daraus können sich umgekehrt Interventionen ergeben, ähnlich wie beim Tabakkonsum oder der Luftverschmutzung. Professor Dr. Thomas Hartung von der Johns Hopkins University formuliert es pragmatisch: »Das Genom war erst nützlich, als es vollständig entschlüsselt war. Das Exposom ist bei jedem neu erkannten Schadstoff sofort nutzbar.«