疾病的发生可能源于多种不同因素，包括我们继承的基因以及我们生活的环境。有时，单一的基因突变会导致某种疾病，例如镰状细胞病或囊性纤维化。另一些时候，环境因素起着最大的作用；例如，吸烟会大大增加患肺癌的风险。虽然我们已经通过人类基因组计划和类似项目密切研究了疾病的遗传根源，但我们尚未找到一种方法来分析一个群体和个体所接触的环境因素：他们每天吸入什么，是什么让他们更容易或更不容易患病？
研究人员表示，一种新的、便携式的设备能够以人类呼吸的节奏采集空气样本，这有助于更好地了解人们每天接触到的物质，以及这些物质可能如何影响我们的健康。在一项开创性的研究中，研究人员将该设备安装在15人身上，以便监测他们的日常生活。
事实证明，每个人似乎都有独特的暴露组，这就是研究人员所称的我们每天呼吸时摄入的细菌和其他微粒的组合。他们认为这可能是理解疾病的缺失环节。但直到现在，还没有一种特别好的方法来研究这种接触。
“这个设备非常强大，”芝加哥大学微生物学教授、微生物组中心主任Jack Gilbert说，他并未参与这项研究。他说，这项研究本身还非常初步，但其潜在影响巨大：他指出，不同人群之间存在巨大的健康差异，弄清楚哪些环境因素影响最大是缩小这种差距的关键。
“你居住的地方会影响你的患病风险，这取决于你接触到什么，”Gilbert说。“我们一直在追踪空气和水中的化学污染物，但如果我们有这样的设备，我们就能生成更可靠的数据集。这将是巨大的。”
该设备本身大约有iPhone大小，固定在一个绑在人手臂上的盒子中。该设备以我们呼吸的节奏，吸入与一次吸气量相当的空气——以及随之而来的所有微小颗粒。
在这项 上周发表在《细胞》杂志上的研究 中，研究人员将该设备安装在15名参与者身上。由于研究的目的是探索性的，结构性较弱，每个人佩戴设备的时间各不相同；大多数人佩戴了三到七天，但其中一位参与者——也是作者之一（斯坦福大学遗传学家Michael Snyder）——佩戴了整整两年。每隔几天到一周（或者根据佩戴时间长短只进行一次），研究人员就会卸载设备中的微生物内容并进行测序。研究人员发现，尽管所有参与者都位于同一地理区域——旧金山湾区，但他们吸入的物质差异很大。
所有这些数据对研究人员来说都非常有趣，但并未产生关于什么使我们生病或保持健康的重大见解。该研究的首席作者、斯坦福大学遗传学系博士后Chao Jiang表示，尽管研究还处于初步阶段，但该设备本身对基础科学和公共卫生都具有重要意义。以前的空气微生物监测设备都是笨重、固定不动的机器。由于它们不易移动，只能监测一个房间。因此，跟踪一个人一天吸入的所有物质实际上是不可能的。
Jiang说，虽然我们知道许多环境污染物会影响我们的健康，但我们不知道它们影响我们的具体机制。他将其比作我们知道运动对心脏有益，但我们不确切知道原因。有了这个设备，研究人员就可以将健康状况与特定的暴露联系起来。例如，通过研究哮喘患者，研究人员可能能够将特定的环境过敏原与哮喘发作联系起来，并可能建立吸入的空气中颗粒物与症状发作之间的相关性。一旦确定了这种特异性，他们就可能找到其背后的机制——这将为开发靶向治疗打开大门。
Gilbert对此表示赞同。他说，迄今为止关于所谓的“暴露组”的所有研究都使用了从人类接触的常见区域收集的样本，但没有一项是在更个体化的尺度上进行的。例如，他在2016年发表在《新英格兰医学杂志》上的一篇 论文 试图解释为什么阿米什人和哈特莱特社区的儿童——这两个农村农业群体，几乎不接触工业化地区——哮喘患病率差异如此之大（4%的阿米什儿童患哮喘，而25%的哈特莱特儿童患有此病）。Gilbert的团队使用了来自阿米什和哈特莱特儿童家中客厅的尘埃样本。他们将这些尘埃样本的微生物内容喂给小鼠，结果发现，接触到阿米什儿童尘埃的啮齿动物没有患哮喘，而接触到哈特莱特儿童尘埃的则患了哮喘。
“这是很好的验证，”Gilbert说，“但我们只是从他们卧室的角落里收集尘埃，而如果我们实际上收集了他们日常接触的尘埃——他们在房间里、农场上、学校里、马车上、道路上等地方接触到的东西——这将极大地帮助我们判断人群中是否存在差异。”他说，这正是这项研究中使用的便携式设备发挥关键作用的地方。
未来，斯坦福大学的Jiang表示，这种便携式设备可以，并且很可能会被用于各种实验，从回答基础科学问题到监测公共卫生问题，例如流感病毒，以及为何有些年份的流感病毒会变得更危险。如果研究人员能够了解人们感染疾病的环境差异，他们或许就能查明流感病毒何时何地可能变得危险——并可能将其扼杀在萌芽状态。
目前，重要的是要记住，是的，我们周围的一切都会影响我们的健康。但科学家们尚未确定具体是什么、如何影响，或者影响多少。所以，暂时不要期待“暴露组-生物素”药丸的出现。
