这种新设备可以告诉我们空气中的污垢如何影响我们的健康

疾病可能由多种不同的因素引起，包括我们遗传的基因和我们生活的环境。有时，单一的基因突变就会导致疾病，例如镰状细胞病或囊性纤维化。其他时候，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。虽然我们一直在通过人类基因组计划和类似的项目密切研究疾病的遗传根源，但我们还没有找到一种方法来分析群体和个人的环境暴露：他们每天呼吸的什么使他们更容易或更不容易患病？

研究人员表示，一种新型便携式工具可以以与人类呼吸相同的节奏采集空气样本，可以更好地了解人们每天接触的是什么，以及这种接触如何影响我们的健康。在一项开创性的研究中，研究人员将该设备戴在 15 个人身上，以便跟踪他们的日常生活。

事实证明，每个人似乎都有不同的暴露组，研究人员称暴露组是细菌和我们每天呼吸时摄入的其他微粒的组合。他们认为这可能是理解疾病的缺失拼图。但到目前为止，还没有人找到特别好的方法来研究这种接触。

“这个设备真的很强大，”芝加哥大学微生物组中心主任、微生物学家杰克·吉尔伯特说，他没有参与这项研究。他说这项研究本身还处于初步阶段，但其影响巨大：不同人群之间的健康差异很大，找出哪些环境因素的影响最大是缩小这一差距的关键。

“居住地会影响患病风险，这取决于你接触到什么，”吉尔伯特说。“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，我们就可以生成更可靠的数据集。这将是巨大的。”

该设备本身大小与 iPhone 相当，装在绑在手臂上的盒子里。该设备以与我们呼吸相同的节奏吸入与吸入量相当的空气，以及随之而来的所有微小颗粒。

在上周发表于《细胞》杂志的这项研究中，研究人员将该设备绑在 15 名参与者身上。因为研究目标更具探索性而非结构性，所以每个人佩戴该设备的时间不尽相同；大多数人佩戴了 3 到 7 天，但有一名参与者——本文作者之一（斯坦福大学遗传学家迈克尔·斯奈德）——连续佩戴了两年。每隔几天到一个星期（或者只戴一次，取决于一个人佩戴的时间长短），研究人员就会取出其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，但受试者吸入的东西却有很大差异。

所有这些数据对于研究人员来说都非常有趣，但却无法提供任何关于什么会让我们生病或让我们保持健康的重大见解。该研究的主要作者、斯坦福大学遗传学系的博士后 Chao Jiang 表示，尽管这项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有影响。之前用于监测空气中微生物的设备都是笨重的固定机器。由于它们不能很容易地移动，所以它们只能监测一个房间。因此，跟踪一个人一天吸入的所有东西实际上是不可能的。

姜教授表示，虽然我们知道有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机制。他将此比作我们知道运动有益于心脏，但我们不知道具体原因。借助该设备，研究人员可以将健康状况与特定暴露联系起来。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，并可能将我们呼吸的空气中的颗粒与症状的发作联系起来。确定了这种特异性后，他们可能能够找到其背后的机制——这将为开发有针对性的治疗方法打开大门。

吉尔伯特对此表示同意。他表示，迄今为止，所有关于所谓“暴露组”的研究都使用了从人类接触的常见区域收集的样本，但没有一项研究以更个体化的规模进行。例如，他在 2016 年发表在《新英格兰医学杂志》上的一篇论文试图了解为什么阿米什人和胡特尔人社区的儿童——这两个社区都是很少接触工业化的农村农业群体——哮喘的发病率如此不同（4% 的阿米什人儿童患有哮喘，而 25% 的胡特尔人儿童患有哮喘）。吉尔伯特的团队使用了阿米什人和胡特尔人儿童家中客厅的灰尘样本。他们将这些灰尘样本中的微生物含量给老鼠，发现接触阿米什人儿童灰尘的啮齿动物不会患上哮喘，而接触胡特尔人儿童灰尘的啮齿动物则会患上哮喘。

“这是很好的确认，”吉尔伯特说，“但我们只是从他们卧室的角落和缝隙中收集灰尘，而如果我们真的有他们日常接触的灰尘——他们在房间、农场、学校、马车、马路上等接触到的灰尘——这将大大帮助我们确定人群中是否存在差异。”他说，这就是本研究中使用的便携式设备至关重要的地方。

斯坦福大学的江教授表示，未来这种便携式设备可以而且很可能用于各种实验，从解答基础科学问题到监测流感病毒等公共卫生问题，以及它为何在某些年份比其他年份更危险。如果研究人员能够了解人们感染疾病的环境有何不同，他们或许能够确定流感病毒何时何地可能变得危险——并有可能阻止它的传播。

目前，重要的是要记住，是的，周围的一切确实对我们的健康有影响。但科学家尚未确定什么、如何影响或影响程度有多大。所以现在还不要指望有暴露组生物药丸。