外的エクスポソーム
環境由来の曝露
エクスポソーム（Exposome）
外界と体内の生体反応
私たちは毎日、呼吸する空気、感じ取る香り、口にする食べ物、肌に触れるさまざまなものを通じて、周囲の環境と絶えず相互作用しています。
体内では、遺伝子、代謝、ホルモン、神経系、免疫系が、外界からの刺激や情報に継続的に応答しています。こうした内と外の相互作用は時間とともに積み重なり、肌の状態、感情、心身全体の状態に関わります。
Arotecがエクスポソームに着目するのは、日常の曝露がどのように生体反応へとつながるのかを解明し、
人々の健康にとってより望ましい相互作用のあり方を探究するためです。
エクスポソーム科学
外的要因・内的要因・曝露の時間的変化を統合し、健康への影響を捉える
内的エクスポソーム
生活習慣と個人要因
曝露ダイナミクス
時間の経過に伴う曝露の変化
個人のエクスポソーム
時間や場所に応じて、一人ひとりに固有の曝露の全体像
外的（環境）
内的（個人）
曝露ダイナミクス（時間）
個人エクスポソーム
エクスポソーム生物学的影響指数（EBII）
曝露による生物学的影響を定量的に捉えるために
Arotecは、外的エクスポソームが健康や生理機能に及ぼす影響の理解を目指しています。環境や生活習慣から生体反応、健康状態に至るまで、さまざまな要因は複雑かつ動的に関係しています。私たちは、こうした経路やメカニズムをより深く理解するため、研究手法と科学的知見に基づくソリューションの開発を進めています。
その一環として、Arotecはエクスポソーム生物学的影響指数（Exposome Biological Impact Index：EBII）に取り組んでいます。科学モデルとアルゴリズムを通じて曝露要因と生体反応の情報を統合し、曝露に伴う生物学的影響を時間軸に沿って評価・理解するための定量的な参考指標として構想しています。
曝露負荷
- 環境
- 生活習慣
- 化学
- 物理
- 生物
- 社会
生物学的感受性
- 遺伝
- エピジェネティクス
- 年齢
- 生物学的要因
- 基礎的健康状態
- 併存疾患
生物学的レジリエンス
- 解毒
- 免疫防御
- 修復能力
- 代謝柔軟性
- 回復能力
- 抗酸化防御
時間
- 持続時間
- 頻度
- タイミング
- 累積負荷
- ライフステージ
EBII
定量的な
参考指標
外的エクスポソーム
外的エクスポソーム
環境由来の曝露
個人の外側に存在する、遺伝要因以外のさまざまな曝露を対象とします。
物理的環境
空気、紫外線、騒音、気候
化学的環境
汚染物質、金属、農薬
生物学的環境
病原体、アレルゲン、微生物叢
建造・社会環境
都市生活、職場、室内環境
その他の曝露
マイクロプラスチック、水、食品汚染物質
内的エクスポソーム
内的エクスポソーム
生活習慣と個人要因
体内に由来する要因に加え、生活の中で調整可能な要因にも着目します。
生活習慣・行動要因
食事・栄養、身体活動、睡眠、心理的ストレス、
喫煙、飲酒、医薬品の使用、社会的交流
体内の生物学的状態と生理過程
先天的要因、遺伝・エピジェネティクス、免疫機能、炎症、
酸化ストレス、代謝、内分泌状態、腸内細菌叢、神経内分泌機能
曝露ダイナミクス
曝露
ダイナミクス
エクスポソーム科学における
第3の次元
Arotec独自のフレームワーク
曝露の時間的な側面は、従来から研究で論じられてきました。Arotec創業者の顏郁文 博士が提案する特徴的な視点は、「曝露ダイナミクス」を独立した主要な第3の次元として明確に位置づけ、外的エクスポソーム、内的エクスポソームと並列に捉える点にあります。
このフレームワークでは、曝露の強さがどう変化するか、どれほど継続するか、どの頻度で繰り返されるか、重要な時期に起こるか、複数の曝露がどのように重なるか、そして生涯を通じてどのように蓄積するかを記述・定量化することを目指します。
曝露ダイナミクス
時間とともに変化する曝露の6つの側面
強度
どの程度曝露されるのか
用量・濃度
持続時間
どれほど続くのか
曝露時間の長さ
頻度
どの程度繰り返されるのか
単位時間当たりの発生回数
タイミング
いつ起こるのか
時刻、曜日、季節、ライフステージ
複合曝露
何に同時に曝露されるのか
同時曝露と相互の関連
累積曝露
生涯でどれだけ蓄積するのか
時間を考慮した累積用量
個人エクスポソーム
個人エクスポソームと健康
健康への影響は段階的に現れるだけでなく、健康状態の変化がその後の曝露や反応に影響を及ぼすこともあります。
-
個人のエクスポソーム
蓄積する外的曝露、内的要因、時間的な変化
-
生体反応
炎症、酸化ストレス、神経内分泌・代謝の変化
-
老化の軌跡の変化
レジリエンスの低下、修復機能の障害、生体恒常性の乱れ、機能の低下
-
健康への影響
身体的・心理的状態や、長期的なウェルビーイングへの影響
曝露の蓄積生体反応老化の軌跡の変化健康状態の変化
個人エクスポソームから生物学的影響へ
上流から下流へ――複数の生物学的階層に及ぶ連鎖
-
個人のエクスポソーム
外的曝露、内的要因、曝露ダイナミクス
物理的、化学的、生物学的、社会的要因および生活習慣
-
曝露経路と吸収
吸入、経口摂取、皮膚・粘膜からの吸収
生物学的に利用可能な曝露量に関わります
-
中核となる生物学的メカニズム
酸化ストレス、炎症
内分泌・免疫・代謝の調節異常
DNA損傷、エピジェネティックな変化
-
多階層にわたる生物学的影響
細胞ストレスと損傷
組織機能の異常、臓器・器官系への影響
老化の軌跡の変化
-
潜在的に好ましくない健康影響
急性影響、慢性的な健康問題
発達・生殖への影響
心身の健康低下
健康寿命への影響
生物学的影響は、曝露による負荷だけでなく、個人の感受性によっても異なります。
エクスポソーム生物学的影響指数（EBII）
EBIIの概念モデル
4つの相互に関係する次元から、生物学的影響を概念的に推定します。
曝露負荷
物理的・化学的・生物学的要因
社会的要因・生活習慣・感覚的要因
曝露が高いほど Eも高くなる
生物学的感受性
遺伝・エピジェネティクス・年齢
基礎的健康状態・既往疾患
感受性が高いほど Sも高くなる
生物学的レジリエンス
修復能力・免疫防御・解毒
代謝柔軟性・回復能力
防御能力
レジリエンスが高いほど R が高い
時間
持続時間・頻度・タイミング
累積負荷・ライフステージ
曝露時間が長いほど Tも高くなる
概念上の計算モデル
- E
- 曝露負荷
- S
- 生物学的感受性
- R
- 生物学的レジリエンス
- T
- 時間
εは計算上の数値安定性を確保するための微小な定数です。
この式は一次的な概念近似です。実際の関係には、非線形性、動的変化、フィードバック効果が含まれる可能性があります。
EBII から生物学的影響へ
EBIIを通じて生物学的影響の各階層を理解する
推定EBIIが高い場合
推定される生物学的影響が大きい
- 曝露負荷が高い
- 感受性が高い
- 曝露期間が長い
- レジリエンスが低い
推定EBIIが低い場合
推定される生物学的影響が小さい
- 曝露負荷が低い
- 感受性が低い
- 曝露期間が短い
- レジリエンスが高い
生体の各階層への影響
-
分子レベル
DNA損傷、酸化ストレス、エピジェネティックな変化
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細胞レベル
炎症、細胞老化、シグナル伝達の障害
-
組織・臓器レベル
組織機能の異常、複数の器官系への影響
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全身レベル
レジリエンス、回復力、適応力の低下
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潜在的な結果
健康寿命、ウェルビーイング、身体機能、生活の質の変化