เอ็กซ์โพโซม (Exposome)

โลกภายนอกกับการตอบสนองทางชีวภาพภายในร่างกาย

ทุกวันร่างกายของเรารับสัญญาณจากสภาพแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง ไม่ว่าจะเป็นอากาศที่หายใจ กลิ่นที่รับรู้ อาหารที่บริโภค หรือสารต่าง ๆ ที่สัมผัสกับผิวหนัง

การแสดงออกของยีน กระบวนการเมแทบอลิซึม การควบคุมฮอร์โมน ตลอดจนระบบประสาทและภูมิคุ้มกัน ล้วนตอบสนองต่อสัญญาณเหล่านี้ การมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยที่สัมผัสจากภายนอกกับการตอบสนองทางชีวภาพภายในร่างกาย เมื่อสะสมตามกาลเวลา อาจส่งผลต่อผิวหนัง อารมณ์ และสุขภาวะโดยรวม

นี่คือเหตุผลที่ Arotec ให้ความสำคัญกับวิทยาศาสตร์เอ็กซ์โพโซม
เรามุ่งทำความเข้าใจว่าการสัมผัสปัจจัยต่าง ๆ ในชีวิตประจำวันเปลี่ยนเป็นการตอบสนองทางชีวภาพได้อย่างไร และสำรวจแนวทางประยุกต์ใช้องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพื่อลดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์และส่งเสริมสุขภาพระยะยาว

แผนภาพเอ็กซ์โพโซมเชื่อมโยงปัจจัยสิ่งแวดล้อม ปัจจัยวิถีชีวิต และชีววิทยาภายในรอบภาพบุคคลด้านข้าง

วิทยาศาสตร์เอ็กซ์โพโซม

บูรณาการปัจจัยภายนอก ปัจจัยภายใน และพลวัตของการสัมผัส เพื่อทำความเข้าใจการก่อรูปของสุขภาพมนุษย์

เมืองท่ามกลางแสงแดด มีการจราจร การปล่อยมลพิษจากอุตสาหกรรม และพื้นที่สีเขียว

เอ็กซ์โพโซมภายนอก

การสัมผัสปัจจัยสิ่งแวดล้อม

ผู้หญิงเดินป่าบนภูเขาพร้อมถือขวดน้ำ

เอ็กซ์โพโซมภายใน

วิถีชีวิตและปัจจัยเฉพาะบุคคล

ผู้ชายคนเดียวกันในสี่ช่วงเวลาตั้งแต่กลางวันถึงตอนเย็น

พลวัตของการสัมผัส

การเปลี่ยนแปลงของการสัมผัสเมื่อเวลาผ่านไป

เอ็กซ์โพโซมเฉพาะบุคคล

รูปแบบการสัมผัสเฉพาะของแต่ละคนในช่วงเวลาและสถานที่ต่าง ๆ

ภายนอก(สิ่งแวดล้อม)
ภายใน(เฉพาะบุคคล)
พลวัตของการสัมผัส(ด้านเวลา)
เอ็กซ์โพโซมระดับบุคคล

ดัชนีผลกระทบทางชีวภาพจากเอ็กซ์โพโซม (EBII)

สู่กรอบอ้างอิงเชิงปริมาณสำหรับศึกษาผลกระทบทางชีวภาพจากเอ็กซ์โพโซม

Arotec มุ่งทำความเข้าใจว่าการสัมผัสปัจจัยภายนอกและภาวะสรีรวิทยาภายในร่างกายมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร จนส่งผลต่อสุขภาพและการทำงานของระบบต่าง ๆ ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งแวดล้อม วิถีชีวิต การตอบสนองทางชีวภาพ และสถานะสุขภาพมีความซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ เราจึงพัฒนากระบวนการวิจัยและแนวทางแก้ปัญหาบนพื้นฐานวิทยาศาสตร์ เพื่อสำรวจเส้นทางและกลไกการกำกับควบคุมเหล่านี้

เพื่อวางกรอบการประเมินอย่างเป็นระบบ Arotec กำลังพัฒนาดัชนี Exposome Biological Impact Index (EBII) ซึ่งบูรณาการภาระจากการสัมผัส ความไวทางชีวภาพของบุคคล ความยืดหยุ่นทางชีวภาพ และมิติของเวลา โดยใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์และอัลกอริทึม เพื่อสร้างดัชนีอ้างอิงสำหรับการวิจัยเชิงปริมาณเกี่ยวกับผลกระทบทางชีวภาพสัมพัทธ์ที่อาจเกิดจากเอ็กซ์โพโซมตามช่วงเวลา

ภาระการสัมผัส

  • สิ่งแวดล้อม
  • วิถีชีวิต
  • เคมี
  • กายภาพ
  • ชีวภาพ
  • สังคม
การจราจรและเส้นขอบฟ้าของเมือง

ความไวทางชีวภาพ

  • พันธุกรรม
  • อีพิเจเนติกส์
  • อายุ
  • ปัจจัยชีวภาพ
  • สุขภาพพื้นฐาน
  • โรคร่วม
เกลียว DNA ข้างใบหน้าผู้สูงอายุ

ความยืดหยุ่นทางชีวภาพ

  • การกำจัดสารพิษ
  • ภูมิคุ้มกัน
  • การซ่อมแซม
  • ความยืดหยุ่นของเมแทบอลิซึม
  • การฟื้นตัว
  • ระบบต้านอนุมูลอิสระ
ภาพเซลล์ภูมิคุ้มกันและไมโทคอนเดรีย

เวลา

  • ระยะเวลา
  • ความถี่
  • จังหวะเวลา
  • ภาระสะสม
  • ช่วงวัยของชีวิต
ผู้คนในช่วงชีวิตต่าง ๆ

EBII

ดัชนีอ้างอิง
เชิงปริมาณ

เอ็กซ์โพโซมภายนอก

เอ็กซ์โพโซมภายนอก

การสัมผัสปัจจัยสิ่งแวดล้อม

ปัจจัยจากภายนอกร่างกายที่ไม่ใช่พันธุกรรม

ผู้หญิงเดินในเมืองท่ามกลางการจราจรและการปล่อยมลพิษจากอุตสาหกรรม
การจราจรบนถนนในเมืองท่ามกลางแสงแดด

สิ่งแวดล้อมทางกายภาพ

อากาศ รังสีอัลตราไวโอเลต เสียง สภาพภูมิอากาศ

เจ้าหน้าที่สิ่งแวดล้อมตรวจตัวอย่างน้ำใกล้พื้นที่อุตสาหกรรม

สิ่งแวดล้อมทางเคมี

สารมลพิษ โลหะ สารกำจัดศัตรูพืช

ละอองเกสรจากช่อดอกห้อยของต้นไม้

สิ่งแวดล้อมทางชีวภาพ

เชื้อก่อโรค สารก่อภูมิแพ้ กลุ่มจุลชีพ

ผู้คนเดินทางบนถนนในเมืองที่พลุกพล่าน

สิ่งแวดล้อมที่มนุษย์สร้างขึ้นและสังคม

ชีวิตในเมือง สถานที่ทำงาน สภาพแวดล้อมภายในอาคาร

มือสวมถุงมือจับจานใส่อนุภาคไมโครพลาสติกใกล้น้ำ

การสัมผัสรูปแบบอื่น

ไมโครพลาสติก น้ำ สารปนเปื้อนในอาหาร

เอ็กซ์โพโซมภายใน

เอ็กซ์โพโซมภายใน

วิถีชีวิตและปัจจัยเฉพาะบุคคล

ครอบคลุมทั้งปัจจัยที่เกิดจากภายในร่างกายและปัจจัยที่สามารถปรับเปลี่ยนได้

ผู้หญิงที่สวมเซนเซอร์ปรึกษาบุคลากรทางคลินิกข้างจอติดตามสุขภาพ
ภาพกิจวัตรประจำวัน: เตรียมอาหาร วิ่ง นอนหลับ เข้าสังคม รับประทานยา และเผชิญความเครียด

วิถีชีวิตและพฤติกรรม

อาหารและโภชนาการ กิจกรรมทางกาย การนอนหลับ ความเครียดทางจิตใจ
การสูบบุหรี่ การดื่มแอลกอฮอล์ การใช้ยา และปฏิสัมพันธ์ทางสังคม

สภาวะทางชีวภาพและกระบวนการทางสรีรวิทยา

ปัจจัยแต่กำเนิด พันธุกรรมและอีพิเจเนติกส์ การทำงานของภูมิคุ้มกัน การอักเสบ
ภาวะเครียดออกซิเดชัน เมแทบอลิซึม ภาวะต่อมไร้ท่อ จุลชีพในลำไส้ และการทำงานของระบบประสาทต่อมไร้ท่อ

ภาพงานวิจัยทางชีววิทยา: ตัวอย่างเลือด กล้องจุลทรรศน์ ผู้หญิงสามรุ่น การเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการ และการทดสอบวิเคราะห์
พลวัตของการสัมผัส

พลวัต
ของการสัมผัส

มิติที่สาม
ของวิทยาศาสตร์เอ็กซ์โพโซม

กรอบแนวคิดที่พัฒนาโดย Arotec

ลักษณะด้านเวลาของการสัมผัสเป็นประเด็นสำคัญที่มีการศึกษามาอย่างต่อเนื่อง ภายใต้กรอบการวิจัยของ Arotec Dr. Yen ผู้ก่อตั้งองค์กร ได้กำหนดให้ “พลวัตของการสัมผัส” เป็นมิติหลักที่สามอย่างชัดเจน ควบคู่กับเอ็กซ์โพโซมภายนอกและภายใน เพื่อเน้นความสำคัญของเวลาในการประเมินผลกระทบทางชีวภาพ

กรอบแนวคิดนี้มุ่งอธิบายและวัดเชิงปริมาณทั้งระดับความเข้มข้น ระยะเวลาการสัมผัส ความถี่ ช่วงเวลาที่มีความสำคัญ ปฏิสัมพันธ์จากการสัมผัสหลายปัจจัยร่วมกัน และผลสะสมตลอดช่วงชีวิต

ผู้หญิงคนเดียวกันในเมืองช่วงเช้า กลางวัน เย็น และกลางคืน
ทำความเข้าใจผลกระทบทางชีวภาพที่สะสมตลอดชีวิต โดยเริ่มต้นจากการสัมผัสในแต่ละครั้ง

พลวัตของการสัมผัส

หกองค์ประกอบของการสัมผัสที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา

ผู้หญิงบนถนนในเมืองที่การจราจรและมลพิษทางอากาศเพิ่มขึ้น

ความเข้มข้น

สัมผัสมากเพียงใด

ปริมาณที่ได้รับและความเข้มข้น

คนงานก่อสร้างในสถานที่เดิมตั้งแต่เช้า ผ่านกลางวัน จนถึงกลางคืน

ระยะเวลา

สัมผัสนานเท่าใด

ความยาวนานของการสัมผัส

ผู้หญิงเดินทาง ใช้โทรศัพท์ และทำงานกับแล็ปท็อปในกิจวัตรที่เกิดซ้ำทุกวัน

ความถี่

เกิดขึ้นบ่อยเพียงใด

จำนวนครั้งต่อหน่วยเวลา

เส้นขอบฟ้าของเมืองเดียวกันในยามรุ่งเช้า กลางวัน พลบค่ำ และกลางคืน

จังหวะเวลา

เกิดขึ้นเมื่อใด

ช่วงเวลาในแต่ละวัน สัปดาห์ ฤดูกาล และช่วงวัย

ผู้หญิงอยู่กับกลุ่มคนในสถานที่ที่มีควันและเครื่องดื่ม ข้างถนนที่มีไอเสียจากการจราจร

การสัมผัสแบบผสม

สัมผัสปัจจัยใดพร้อมกัน

การสัมผัสร่วมกันและความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัย

ผู้หญิงคนเดียวกันในสามช่วงวัยตลอดชีวิต

การสัมผัสสะสม

สะสมตลอดชีวิตเท่าใด

ปริมาณสะสมที่พิจารณาตามเวลา

เอ็กซ์โพโซมระดับบุคคล

เอ็กซ์โพโซมระดับบุคคลกับสุขภาพมนุษย์

ผลกระทบต่อสุขภาพอาจค่อย ๆ เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป และการเปลี่ยนแปลงของสุขภาพเองก็อาจมีผลย้อนกลับไปยังรูปแบบการสัมผัสและการตอบสนองทางชีวภาพในอนาคต

  1. ผู้หญิงท่ามกลางการจราจร ล้อมรอบด้วยภาพการนอนหลับไม่ดี อาหารจานด่วน ความเครียด และมลพิษอุตสาหกรรม

    เอ็กซ์โพโซมเฉพาะบุคคล

    การสัมผัสภายนอก ปัจจัยภายใน และพลวัตตามเวลาที่สะสมร่วมกัน

  2. ผู้หญิงมีผิวระคายเคือง ข้างภาพการทดสอบการตอบสนองทางชีวภาพในห้องปฏิบัติการ

    การตอบสนองทางชีวภาพ

    การอักเสบ ภาวะเครียดออกซิเดชัน และการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทต่อมไร้ท่อและเมแทบอลิซึม

  3. ผู้หญิงคนเดียวกันในสามช่วงวัยตามแนววิถีการสูงวัยที่เปลี่ยนไป

    การเปลี่ยนแปลงวิถีการสูงวัย

    ความสามารถในการฟื้นตัวลดลง กระบวนการซ่อมแซมบกพร่อง ภาวะธำรงดุลเสียสมดุล และสมรรถภาพของระบบต่าง ๆ ลดลง

  4. ผู้หญิงสูงอายุได้รับการดูแลจากแพทย์และพยาบาลในโรงพยาบาล

    ผลลัพธ์ด้านสุขภาพ

    ผลที่เกิดขึ้นต่อร่างกาย จิตใจ และสุขภาวะระยะยาว

การสัมผัสสะสมการตอบสนองทางชีวภาพการเปลี่ยนแปลงวิถีการสูงวัยการเปลี่ยนแปลงของสุขภาพ

จากเอ็กซ์โพโซมระดับบุคคลสู่ผลกระทบทางชีวภาพ

ปฏิกิริยาต่อเนื่องตั้งแต่ปัจจัยต้นทางไปจนถึงผลลัพธ์ปลายทางในหลายระดับชีวภาพ

  1. เอ็กซ์โพโซมเฉพาะบุคคล

    ผู้หญิงในสภาพแวดล้อมเมืองที่มีการจราจร การนอนหลับถูกรบกวน และการสัมผัสปัจจัยจากวิถีชีวิต

    ปัจจัยภายนอก ปัจจัยภายใน และพลวัตการสัมผัส

    กายภาพ เคมี ชีวภาพ สังคม และวิถีชีวิต

  2. เส้นทางการรับสัมผัสและการดูดซึม

    การสัมผัสผ่านการหายใจ การดื่มน้ำ และผิวหนังที่สัมผัสพื้นผิว

    การสูดดม การรับประทาน และการดูดซึมผ่านผิวหนังหรือเยื่อบุ

    มีผลต่อขนาดรับสัมผัสที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ

  3. กลไกหลักทางชีวภาพ

    เนื้อเยื่อระดับจุลทรรศน์ กระบวนการระดับโมเลกุล ตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ และการวิเคราะห์เซลล์

    ภาวะเครียดออกซิเดชัน การอักเสบ

    ความผิดปกติของระบบต่อมไร้ท่อ ภูมิคุ้มกัน และเมแทบอลิซึม

    ความเสียหายของ DNA และการเปลี่ยนแปลงทางอีพิเจเนติกส์

  4. ผลกระทบหลายระดับ

    เซลล์และเนื้อเยื่อ ข้างนักวิจัยที่ประเมินภาพระบบอวัยวะ

    ความเครียดและความเสียหายของเซลล์

    ความผิดปกติของเนื้อเยื่อ ผลต่อระบบอวัยวะ

    การเปลี่ยนแปลงวิถีการสูงวัย

  5. ผลกระทบด้านสุขภาพที่อาจไม่พึงประสงค์

    ผู้หญิงสูงอายุรับการรักษาบนเตียงในโรงพยาบาล

    ผลเฉียบพลัน ปัญหาสุขภาพเรื้อรัง

    ผลต่อพัฒนาการและระบบสืบพันธุ์

    สุขภาวะที่ลดลง

    อายุขัยที่มีสุขภาพดีลดลง

ผลกระทบทางชีวภาพจึงไม่ได้ขึ้นอยู่กับภาระการสัมผัสเพียงอย่างเดียว แต่ยังสัมพันธ์กับความไวของแต่ละบุคคลและความสามารถในการปรับตัวของร่างกาย

ดัชนีผลกระทบทางชีวภาพจากเอ็กซ์โพโซม (EBII)

แบบจำลองแนวคิด EBII

กรอบการประมาณผลกระทบทางชีวภาพจากปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบทั้งสี่มิติ

การจราจรและการปล่อยมลพิษจากอุตสาหกรรมทั่วเมือง

ภาระการสัมผัส

กายภาพ · เคมี · ชีวภาพ
สังคม · วิถีชีวิต · ประสาทสัมผัส

การสัมผัสมากขึ้น E สูงขึ้น

ผู้หญิงสูงอายุไออยู่ข้างผู้หญิงที่อายุน้อยกว่าในสภาพแวดล้อมเมือง

ความไวทางชีวภาพ

พันธุกรรม · อีพิเจเนติกส์ · อายุ
สุขภาพพื้นฐาน · โรคที่มีอยู่

ความไวต่อผลกระทบมากขึ้น S สูงขึ้น

เซลล์ภูมิคุ้มกันมีปฏิสัมพันธ์กับเชื้อก่อโรค

ความยืดหยุ่นทางชีวภาพ

การซ่อมแซม · ภูมิคุ้มกัน · การกำจัดสารพิษ
ความยืดหยุ่นของเมแทบอลิซึม · การฟื้นตัว

ความสามารถในการปกป้อง

ความสามารถในการปรับตัวและฟื้นตัวมากขึ้น R สูงขึ้น

ผู้หญิงคนเดียวกันภายใต้สภาวะการสัมผัสที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา

เวลา

ระยะเวลา · ความถี่ · จังหวะเวลา
ภาระสะสม · ช่วงวัยของชีวิต

ระยะเวลาสัมผัสนานขึ้น T สูงขึ้น

แบบจำลองเชิงคำนวณในระดับแนวคิด

EBII=E×S×TR+ε
E
ภาระการสัมผัส
S
ความไวทางชีวภาพ
R
ความยืดหยุ่นทางชีวภาพ
T
เวลา

ε คือค่าคงที่ขนาดเล็กที่เพิ่มเข้าไปเพื่อรักษาเสถียรภาพเชิงตัวเลข

สมการนี้เป็นเพียงแบบจำลองประมาณค่าเชิงแนวคิดเบื้องต้น ความสัมพันธ์ทางชีวภาพจริงอาจมีความไม่เป็นเชิงเส้น พลวัตตามเวลา และวงจรป้อนกลับหลายรูปแบบ

จาก EBII สู่ผลกระทบทางชีวภาพ

ทำความเข้าใจผลกระทบทางชีวภาพในหลายระดับผ่าน EBII

ผู้ชายที่อ่อนล้าเข้ารับการประเมินสุขภาพในสถานพยาบาล

ค่า EBII ที่ประมาณได้สูง

ผลกระทบทางชีวภาพที่ประมาณได้สูงกว่า

  • ภาระการสัมผัสที่สูง
  • ความไวต่อผลกระทบที่สูง
  • ระยะเวลาการสัมผัสยาวนาน
  • ความยืดหยุ่นทางชีวภาพต่ำ
เทียบกับ
ผู้ชายเดินป่ากลางแจ้งข้างทะเลสาบและภูเขา

ค่า EBII ที่ประมาณได้ต่ำ

ผลกระทบทางชีวภาพที่ประมาณได้ต่ำกว่า

  • ภาระการสัมผัสต่ำ
  • ความไวต่อผลกระทบต่ำ
  • ระยะเวลาการสัมผัสสั้น
  • ความยืดหยุ่นทางชีวภาพสูง

ผลกระทบทางชีวภาพในระดับต่าง ๆ

  1. ระดับโมเลกุล

    ภาพปฏิสัมพันธ์ระดับโมเลกุลภายใต้กล้องจุลทรรศน์

    ความเสียหายของ DNA ภาวะเครียดออกซิเดชัน และการเปลี่ยนแปลงทางอีพิเจเนติกส์

  2. ระดับเซลล์

    ภาพเซลล์ที่ขยายให้เห็นรายละเอียด

    การอักเสบ ภาวะชราภาพของเซลล์ และความบกพร่องของการส่งสัญญาณ

  3. ระดับเนื้อเยื่อและอวัยวะ

    ภาพเนื้อเยื่อจากกล้องจุลทรรศน์ ข้างบุคลากรทางคลินิกที่กำลังตรวจภาพสแกนอวัยวะ

    ความผิดปกติของการทำงานของเนื้อเยื่อและผลกระทบต่อหลายระบบ

  4. ระดับทั่วร่างกาย

    ผู้ชายพูดคุยเกี่ยวกับสุขภาวะกายและใจกับบุคลากรทางคลินิก

    ความสามารถในการปรับตัว ฟื้นตัว และตอบสนองต่อความท้าทายลดลง

  5. ผลลัพธ์ที่อาจเกิดขึ้น

    ผู้ชายสูงอายุพูดคุยกับบุคลากรทางการแพทย์

    การเปลี่ยนแปลงด้านอายุขัยที่มีสุขภาพดี สุขภาวะ การทำงานของร่างกาย และคุณภาพชีวิต