EXPOsOMICS - Onderzoek naar luchtvervuiling en biologische effecten in het menselijk lichaam.

EXPOsOMICS is een multicenter studie, welke wordt uitgevoerd in 5 landen;
Italie, Spanje, Zwitserland, Verenigd Koninkrijk en Nederland van eind 2013 tot
eind 2014. In Nederland is het gepland om in januair 2014 te starten. Ieder
centrum zal dezelfde Persoonlijk Blootstellingsmetignen (Personal Exposure
Monitoring (PEM)) procedures uitvoeren, gevolgd door de afname van biologisch
materiaal. De EXPOsOMICS zal uitgevoerd worden in een subsample van een
bestaand cohort, van wie er nog een bloedmonster beschikbaar is van de tijd van
cohort-inclusie.

Dit voorstel aan de Medisch Ethische Commissie beslaat de procedures in
Nederland, waar het Institute for Risk Assessment Sciences (IRAS), onderdeel
van Universiteit Utrecht, de enige verrichter is. Proefpersonen zullen
gerecruteerd worden van de cohorten EPIC-Morgen en EPIC-Prospect, samen in het
vervolg van dit document EPIC-NL genoemd.


In publicaties is veel informatie beschikbaar over het verband tussen
milieufactoren en biologische effecten, risicofactoren en confounders
(Brunekreef, 2002; Van Roosbroeck, 2008a; Van Roosbroeck, 2008b; Kaufman,
2012). Echter, veel van deze gegevens zijn niet gebaseerd op persoonlijk
blootstellingsmetingen, waardoor er veel onzekerheid zit in
blootstellingskwantificatie en bijbehorende risico's.
Inschattingen van blootstelling in grote epidemiologische studies zijn
grotendeels gebaseerd op inschattingen van concentraties in het milieu (lucht
en water). Deze gegevens kunnen echter verbeterd worden door biologische
markers in het bloed, welke ontstaan na blootstelling aan milieufactoren.

Het exposoomconcept is voorgesteld om het genoom aan te vullen met
gedetailleerde kenmerken van het individu en factoren waaraan de mens wordt
blootgesteld tijdens het leven (Wild, 2005; Rappaport, 2010; Wild, 2011). De
huidige uitdaging is om dit concept toe te passen in onderzoek, omdat
blootstellingen lastig in te schatten zijn door verschillen tussen plaatsen en
tijden.
Dit project is bedoeld om een volgende stap te zetten door data te verzamelen
van het externe exposoom (persoonlijke blootstellingsmetingen aan
luchtverontreiniging, meten van activiteit en locatie) en het interne exposoom
(OMICs technieken op bloed en cellen uit mond en neus), bedoeld om nieuwe
geïntergreerde biomarkers in relatie tot luchtverontreiniging op te sporen. Om
kwaliteit van de de blootstellingsschattingen te verhogen zal een gearchiveerd
bloedsample geanalyseerd worden om verschillen te identificeren tussen korte
termijn biomarkerexpressie na blootstelling en progressieve biomarkerexpressie
door ouderdom (lange termijn).
De middelen die worden ontwikkeld in deze studie zullen de kwaliteit van
blootstellingsschattingen verhogen, wat zal leiden tot minder onzekerheid in
risico-inschattingen door luchtverontreiniging.

Deze studie is een van de eerste studies die het exposoom principe op grote
schaal toepast in humane studies. Uniek aan dit project is het meten en
toepassen van zowel het interne als het externe exposoom in detail. Alhoewel
persoonlijke blootstellingsmetingen vaker worden uitgevoerd (Kaur, 2005;
Briggs, 2008; Boogaard, 2010; Dons, 2012), gebeurt dit zelden met lange termijn
inschattingen (Aldgate, 2007; Van Roosbroeck, 2007) en nog helemaal niet met
ultrafijne deeltjes (UltraFine Particles, UFPs).

Deze studie zal belangrijke nieuwe informatie leveren over:
1. Validiteit van standaard procedures in blootstellingsinschattingen van
belangrijke vervuilingsbronnen, inclusief ultrafijne deeltjes
2. De relatie tussen externe en interne markers van blootstelling, resulterend
in mogelijke nieuwe biomarkers voor blootstelling aan luchtvervuiling
3. Acute effectten van luchtvervuiling door meer gedetailleerde
blootstellingsinschattingen

Het hoofddoel van deze studie is om de inschatting van het individuele risico
op ziekten, als gevolg van luchtvervuiling, in Europa beter te kunnen
karakteriseren aan de hand van het interne en externe exposoom. De specifieke
onderzoeksvragen zijn:

1. Kunnen nieuwe biomarkers van blootstelling aan luchtverontreiniging
gekarakteriseerd worden door het interne exposoom aan de hand van untargeted
OMICs (a.o. metabolomics, proteomics), gecorrigeerd voor lange-termijn of
natuurlijke progressie in OMICs niveaus uit gearchiveerde samples, te
vergelijken met gedetailleerde informatie over het externe exposoom met
persoonlijke blootstellingsmetingen?
2. Kunnen nieuwe biomarkers van blootstelling aan luchtverontreiniging
geïdentificeerd worden in doelorganen van luchtvervuiling, zoals in de mond en
in de neus?
3. Wat is de overeenkomst tussen demodeleerde blootstelling aan luchtvervuiling
en de persoonlijk gemeten blootstelling voor belangrijke stoffen (externe
exposoom)?
4. Kunnen korte-termijn blootstellingen aan luchtverontreiniging longfunctie en
bloeddruk beinvloeden>

In de Exposomics studie zullen veertig (40) proefpersonen uit vijf
verschillende studiegebieden (Italië, Nederland, Zwitserland, Spanje en
Verenigd Koninkrijk) drie 24 uurs Personal Exposure Monitoring (PEM)-sessies
vervullen, verspreid over één jaar. Deze METC aanvraag beslaat enkel het werk
in Nederland. In Nederland zullen veertig gezonde niet-rokende vrijwilligers
van 50-70 jaar oud zullen worden gerekruteerd uit het EPIC-NL cohort, waar een
bloedmonster is verzameld bij cohortinclusie (midden jaren 90).

Alle geschikte proefpersonen, bepaald aan de hand van de EPIC-NL database,
zullen een recruteringsbrief ontvangen (met studiedetails en een
bevestigingsbrief) en een Screeningsvragenlijst (SQ). Geïnteresseerde
vrijwilligers sturen een ingevulde brief en vragenlijst terug naar IRAS. Op
basis van de SQ gegevens wordt de geschiktheid definitief bepaald.

Geschikte personen zullen worden bezocht door een veldwerker, om (a) te zien of
de persoon gemotiveerd is om mee te doen, (b) om details over de studie uit te
leggen en alle apparatuur te laten zien, (c) vragen van de proefpersoon te
beantwoorden. Bij akkoord zal de proefpersoon een Baseline Vragenlijst (BQ)
invullen. Ondertussen noteert de veldwerker huis- en straatkarakteristieken in
de Home Characterization Form (HCF) en Outdoor Characterization Form (OCF).
Wanneer beiden klaar zijn zullen een (voorlopige) afspraken voor de 24 uurs PEM
sessies gemaakt worden.

Tijdens een PEM-sessie zal de proefpersoon worden bezocht door een veldwerken
om de rugzak en riem met luchtmeters uit te reiken. De proefpersoon zal de
rugzak en riem met PEM-meters dragen voor 24 uur, terwijl gewone dragelijke
bezigheden worden uitgevoerd.
Tegelijkertijd zal er een set luchtmeters buiten het huis van de proefpersoon
dezelfde stoffen meten.
Tijdens de 24uurs PEM-sessie zullen de proefpersonen een PEM-sessie vragenlijst
(PSQ) invullen over blootstelling aan rook en fijnstof, een
Tijd-Activiteitsdagboek (TAD) over de 24uurs meetperiode en een
voedselvragenlijst (FQ) over de laatste 48 uur.
Aan het einde van iedere PEM sessie zal een veldwerker en een medisch
specialist de proefpersoon bezoeken. De medisch specialist zal een bloedmonster
(20ml), 2 buccal scrapes (mondcellen) en 2 nasal swabs (neuscellen) verzamelen
voor OMICs analyse. Verder wordt longfunctie en bloeddruk gemeten en de PSQ,
TAD en FQ worden gecontroleerd.
De veldwerker zal de luchtmeters contoleren en afsluiten.
Biologische monsters worden naar het onderzoekscentrum gebracht, verwerkt, en
opgeslagen bij -80 graden Celsius.

Als alle PEM sessies zijn afgerond zullen OMICs analyses uitgevoerd worden met
de nieuw-verzamelde bloedmonsters, gebruikt voor onderzoek naar
biomarker-responses op lange en korte termijn, en een gearchiveerd bloedmonster
van EPIC-NL, gebruikt om te kijken naar lange-termijn en natuurlijke progressie
van biomarker-niveaus. Dezelfde analyses zullen worden uitgevoerd op de
verzamelde mond en neuscellen. Metabolomics, Adductomics, Transcriptomics,
Epigenomics, en Proteomics analyses zullen worden uitgevoerd om systemische
biomarkers te detecteren in relatie tot blootstelling aan luchtverontreiniging.
Analyses voor een specifieke OMIC zullen uitgevoerd worden in hetzelfde
laboratorium voor alle vijf studiegebieden.

Spirometrie en boeddrukmetingen worden uitgevoerd voor een gedetailleerd beeld
van directe respiratoire en cardiovasculaire reacties op luchtvervuiling. Deze
effecten zijn in literatuur beschreven, maar de opzet van deze studie biedt
kansen om de effecten in meer detail te onderzoeken.

De deelnemers in deze studie zouden een kleine fysiologische belasting kunnen
ervaren door de PEM-sessies (n=3) of de verzameling van biologische samples
(n=3). Deelnemers zullen geen verhoogde gezondheidsrisico's lopen door deelname
aan deze studie.
Deze studie is een observatiestudie, dus deelnemers lopen geen verhoogde
gezondheidsrisico's. Het vervullen van de PEM-sessies kan voor kleine
ongemakken zorgen, omdat het meedragen van luchtmeters aandacht vereist.
Echter, in voorgaande studies heeft deze aanpak (met n=6) geen noemenswaardige
problemen gegeven. Het afnemen van een bloedmonster kan als onprettig worden
ervaren, er kan een bloeduitstoring ontstaan die normaalgesproken snel zal
herstellen. Het uitvoeren van spirometrie kan leiden tot kortstondige
duizeligheid doordat er een flinke inspanning vereist is. Ook deze symptomen
verdwijnen normaalgesproken zeer snel.
Ver afnemen van andere biologische samples wordt niet geassicieerd met
fysiologische ongemakken, omdat collectie slechts enkele seconden kost.

Privacy wordt gegarandeerd door data gecodeerd op te slaan op een beveiligde
server bij IRAS. De code zal bestaan uit een drie-cijferig nummer, wat op alle
formulieren en samples gebruikt zal worden. De decodeersleutel voor de code zal
bewaard worden op een aparte computer, welke enkel met toestemming van de
hoofdonderzoeker gebruikt kan worden.
Onderzoeker zullen biologische samples verwerken, maar namen zijn hierbij
vervangen door een code. Alle informatie is beveiligd met professionele
geheimhouding, persoonlijke data wordt onder geen enkele omstandigheid gedeeld.
Standaardprocedures gelden aangaande professionele geheimhouding en iedereen
die betrokken is bij data analyse is hiervan op de hoogte.