日期：2023-5-2

北京大学第三十一届“挑战杯”系列赛事结果已于近日揭晓。在本届赛事中，来自公共卫生学院的王玉婷、巫婷同学和来自城市与环境学院的汪涛、伊力热则·哈木同学充分发挥双方学科优势，在卢晓霞老师（城市与环境学院）和王斌老师（公共卫生学院）的指导下，完成作品“构建环境暴露组与人体疾病关系的多组学网络模型”，在跨学科竞赛中取得了特等奖的好成绩。

作品简介

环境暴露是影响人体健康的重要因素，全球环境污染形势依然严峻，造成了巨大疾病负担。暴露组学是解决环境与人体健康关系的重要工具，然而环境暴露信息的复杂性和多样性始终是该领域面临的重大挑战。

本研究通过系统整合CTD、STRING、ToxCast、STITCH、T3DB等高质量现有公开数据库，通过蛋白质互作网络方式（PPI）构建了环境暴露与疾病关系网络，并将多组学分析相关函数封装为R包“biolink”。网络的构建实现了高维度、多组学、大数据信息的整合，提示了可能的“环境暴露-生物学机制-疾病”通路关系。

图1 环境暴露与疾病关系多组学网络的构建

此外，本研究基于美国国家健康和营养调查项目（NHANES）构建了疾病风险的暴露组学预测模型，并将分析函数封装为R包“expred”。模型基于堆叠泛化的集成学习方法整合环境暴露物和生物标志物信息对疾病风险进行预测，显著提升了模型的准确性和预测能力，在预测疾病风险的同时可加速筛选与疾病密切相关的环境暴露因素。

图2 基于堆叠泛化的集成学习提升模型预测性能

图3 expred包加速筛选疾病风险因素

研究的开展对于确定特定环境因素对人体健康的危害具有重要价值，两个R包的开发也为后续研究提供了便利可靠的工具。

获奖感悟

环境暴露组是环境科学近年来的研究热点，公共卫生则注重从群体的角度探索与人类疾病和健康相关问题。本研究结合环境健康这一具有重要科学意义的话题，充分发挥环境科学与公共卫生交叉学科的融合优势，探讨环境暴露对人体健康的影响及其生物学通路。

研究团队在课题开展期间，来自城环学院的两名同学负责环境暴露和多组学信息相关数据库整合，在高维度暴露组数据的处理上提出独到见解；来自公卫学院的两名同学则充分利用流行病学和卫生统计学知识，进行多组学网络和风险预测模型的构建。四位成员精诚合作，有效分工，共同探索从人群角度考虑环境暴露影响健康的科学问题。疫情最严重时期也是团队最艰苦时期，团队成员相继发烧，仍未落下课题进度。两位老师在研究过程中给予我们很大帮助，王斌老师在研究理论、方案设计和技术指导等方面提供了大力支持，卢晓霞老师悉心指导研究思路，监督、检查研究进程并提供撰稿建议。团队所有成员在这次课题研究中收获颇多，从整理数据库到数据分析，从绘图到文本撰写，习得了很多新技能。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，希望未来科研道路上的我们能始终坚守初心。

团队成员

学生简介

公共卫生学院

王玉婷

2018级预防医学本科生

公共卫生学院

巫 婷

2018级预防医学本科生

城市与环境学院

汪 涛

2020级环境健康专业本科生

城市与环境学院

伊力热则·哈木

2020级环境健康专业本科生

教师简介

城市与环境学院

卢晓霞 副教授

研究方向：新型污染物的环境行为与健康效应、污染环境修复

公共卫生学院

王斌 研究员

研究方向：环境与生殖健康、暴露组学

供稿 | 王斌教授团队(北京大学)

校核 | 王斌