1 引言
20世紀生物科學技術的發展，特別是70年代DNA重組技術的成功，為維護人體健康帶來了無限光明. 而基因組學的發展讓人們暢想未來人類免受疾病的危害. 但人類基因組學技術的進步，并未為疾病控制帶來本質上的變化，因為對于大多數疾病而言，基因與環境等多種因素共同影響疾病的發生. 科學家認為基因對人類疾病的影響可能只占到<10%. 例如美國Brigham and Women′s Hospital的Nina Paynter等對影響心臟病101種基因進行研究，歷經12年跟蹤調查19000名婦女后發現這些基因標記難以預測心臟病的發作情況，英國倫敦皇家學院的Jeremy Nicholson針對其工作提出自己見解，認為“僅知道基因風險因素絕對是無濟于事的”. 導致人體健康風險的主要因素則是環境暴露(environmental exposure)，但是目前對于基因組研究的投入力度要遠遠大于研究環境如何影響人體健康的投入.
鑒于環境對人體健康影響的重要性，越來越多的人們開始關注這一研究領域. 近年來，人體暴露于外在污染物的研究得到了空前重視，一些新技術和方法逐漸引入到該領域中，同時一些新的概念也逐漸為人們所認識. Christopher Paul Wild于2005年提出了暴露組(exposome)的概念，大大地拓展了人體暴露科學的內涵和外延. 自從這一概念提出以來，得到了廣泛關注，相關報道亦日趨增多. 在Google Scholar和Web of Science中分別收錄了1190條和115篇相關文獻，且呈現逐年增多的趨勢(圖 1). 近年來美國和歐洲均建立了各種研究中心并開展了相關的研究項目，例如美國成立了暴露生物學中心(Center for Exposure Biology)和人類暴露組中心(Human Exposome Center)，其目的在于開展人類暴露組項目(Human Exposome Project，HEP).
?圖1 2005—2014年關于暴露組文獻數量趨勢
同時歐盟亦開展了生命早期暴露組項目的研究(Human EarlyLife Exposome，HELIX). 這些項目的實施意味著歐美等國家已全面開展了暴露組研究. 我國對于該方面的研究鮮有報道，在該方面研究中僅有一項得到國家自然科學基金資助(數據來源于Pubmed.cn收錄，搜索關鍵詞為“暴露組”). 近期國家自然科學基金委發布的“十二五”第3批重大項目申請指南中已將“環境與遺傳因素及其交互作用對慢性非傳染性疾病影響的隊列研究”作為一個重要課題. 由此可見，我國已開始重視暴露組的研究. 本文將主要從暴露組概念的內涵和發展、研究方法、具體技術以及未來的展望方面介紹這一新概念，并以此更多地關注環境因素引起的健康問題.
2 暴露組的概念
暴露組(exposome)是指一個人從胚胎到生命終點一生中各種暴露，包括內暴露和外暴露. 這些暴露涉及在外界環境中化學污染物暴露下的身體對疾病和心理壓力的總記錄. 此概念包含2個方面的內涵，① 人類暴露于各類復雜的化學、物理和社會環境中，并與之相互作用. 人的一生中接觸到成千上萬種化學物質，如重金屬和持久性有機污染物等，同時還暴露于噪聲、振動波等物理性污染; 社會因素和個人的生活方式亦能影響人們的暴露組，前者如生活區域的人口密度和文化氣息等; 后者包括飲食、運動和睡眠等. ②整個生命過程中，時刻存在暴露，不同時期暴露特征不同. 如嬰幼兒時期母乳是許多污染物的主要暴露途徑; 幼年時期玩具和室內灰塵可能是這些污染物的主要暴露載體，成年期間職業暴露可能是影響人體健康的關鍵因素，而老年時期居室環境則是影響人體健康的重要因子. 由于無法完全獲知每個人的終生環境暴露，研究不同成長過程中關鍵和敏感時期的暴露特征對于認識整個暴露組極為重要. Rappaport和Smith用電影來比喻暴露組，個人的暴露組可以理解為一部2 h的電影，每一個畫面都是一次暴露事件，如果將2 h的電影濃縮至30 s的預告片，這些極少但很關鍵的畫面對于認識整部電影極為重要. 動態特征是暴露組一個最難以表征的特點，在暴露組無數的組成中必須考慮時間上的變化. 實際上，在任何一個時間點上，每一個人都具有自己特有的暴露組成. 因此在研究個體暴露過程中，我們可以通過無數次某一時刻定量的暴露組成，建立起一個累計的時效暴露組. 如圖 2a所示，人生不同階段的暴露組成亦隨著職業、生活方式、外界環境等的改變而發生改變. 如果能研究出每一個過程中的特征暴露組成，則可以建立起個人終身暴露組.
暴露組將暴露細分為內暴露、外暴露和社會暴露(圖 2b). 之前，內暴露是指攝入體內的物質實際上被機體組織吸收的量，即吸收. 通過測定生物樣品(血液、尿液等)中污染物或其代謝產物的含量來確定. 如以血鉛、血汞的含量分別代表鉛和汞的暴露劑量; 血液中尼古丁或可鐵寧的含量可作為香煙暴露的暴露劑量. 暴露組所指的內暴露則包含了外界攝入物質在體內留下的痕跡，以及自身機體的變化過程，如內在循環的荷爾蒙、體型變化、內臟區微生物、感染、脂肪過氧化、氧化應激以及老化過程等. 外暴露可分為廣義的外暴露和狹義的外暴露. 廣義的外暴露指實際存在于環境中有害因子的量，通常的環境監測即是監測這種暴露. 狹義的外暴露指外環境中的暴露因子進入體內量，即攝入. 通常是測定人群接觸的環境介質中某種環境因素的濃度或含量，根據人體接觸的特征(如接觸的時間、途徑等)，估計個體的暴露水平. 而外在的社會暴露主要是指個人所處的社會環境、經濟狀況等所帶來的機體響應及其變化，如社會能力、教育程度、經濟狀況、精神壓力、氣候等因素影響人們機體的響應及其暴露.
?圖2 (a): 一生各階段瞬時暴露組(注：箭頭僅表征暴露的總途徑，與各種過程無關);(b): 暴露組的組成
暴露組包括了一個人終身接受到所有暴露的總和，為科學家們提供了一種思路去觀察環境因素造成的疾病. 從這一層含義上也可以把環境認定為身體內化學環境的一部分. 暴露組亦包括了由于各種生物、生物化學和化學過程引發的生物標志物的發生和改變，而這些過程能解釋人體暴露易導致的感染和疾病，因此也可以把暴露定義為內環境中生物活性化學物質水平. 隨著對人們暴露組研究的深入，每個人的暴露組會與疾病人群和健康人群形成對照，也會與每個人不同生命階段的個人用藥形成對比，找出造成疾病的原因，從而確認、減少或消除有害暴露. 正如Linda Birnbaum所言，我們無法改變遺傳帶給我們的基因，但是我們可以改變生存環境和生活方式以減少疾病的發生.
3 暴露組學的內涵和外延
暴露組概念是建立在先前研究的基礎上，尤其先前暴露科學(exposure science)和環境基因組(environmental genome)的研究為這一概念的提出奠定了基礎. 全面理解暴露組學的內涵與外延需從暴露科學與環境基因組入手.
暴露科學是環境科學家們常用的科學概念，主要研究人體暴露于某一類有毒有害物質的總量，并用暴露總量來權衡人體接受到的環境影響和危害. 暴露分為不同途徑，主要有攝食、呼吸和皮膚接觸等，同時還包括醫學上的注射、移植、結膜滴注和栓劑等. 這些研究大多數針對某一特殊人群或者一類特殊毒害物質的暴露進行展開. 如Ding等人研究了深圳市區人群通過攝食多環芳烴(PAHs)和鹵代PAHs的暴露，結果表明該區域人群暴露的PAHs和鹵代PAHs的毒性當量低于嚴重風險水平(serious risk level)，而高于可接受風險水平(acceptable risk level)，其中攝食米飯和肉質食品是最重要的方式，與其他研究比較，和美國、英國、荷蘭、意大利、西班牙等國家報道的暴露風險相似，卻遠遠低于北京和天津. 最近研究發現在電子垃圾拆卸區(臺州)居民通過灰塵暴露多氯聯苯(PCBs)非常微小. 人體暴露灰塵中的污染物與人群的年齡、社會角色以及生活習性息息相關，比如中國人群通過居室灰塵暴露鄰苯二甲酸二(2乙基己基)酯僅占總暴露量的2%～5%，而美國人群卻通過灰塵攝入此類污染物占總暴露量的10%～60%. 但是目前這類研究多數基于暴露模型的估算. 不同途徑暴露的污染物質，只有部分能被人體所利用，最終表現為生物機體的毒性響應. 與人體產生作用的這一部分物質被認為具有生物可利用性(bioavailability，即進入人體內循環)的污染物. 污染物的生物可利用性可以通過動物的活體實驗(in vivo)和動物或人體的體外實驗(in vitro，或稱模擬實驗)實現，但前者實驗周期長、費用高、風險大，并帶來倫理方面的問題，后者為當前暴露科學的研究熱點. 綜上所述，暴露科學著重研究人體通過不同途徑暴露于外在污染物的總量，以及這些污染物進入人體后可能對機體產生影響的量. 這些研究僅僅局限于對特定人群或特定污染物進行研究，大部分暴露途徑并不能直接測定，而是通過模型估算而來，因此參數的選擇會導致結果的不確定性. 同時這些研究和人體健康及其疾病的直接關聯性較小，盡管有些學者嘗試使用生物標志物的方法來表征環境暴露，但目前這些研究仍然無法直接將環境暴露與人體健康進行關聯.
1997年美國國立環境衛生科學研究所(National Institute of Environmental Health Sciences)提出環境基因組(environmental genome)計劃，主要研究因環境因素導致的疾病下，化學損傷易感性基因的多態性，并確定不同個體差異的遺傳因素. 實際上，環境基因組與毒理基因組密切相關，均為生物科學家們試圖研究毒害物質對機體損傷或者基因表達的影響、交互作用及其個體差異性. 這些功能性基因組學(functional genomics)亦稱為后基因組學(postgenome)已成為生物學的重要研究分支和技術. 這些研究多數聚焦于人體中易感基因的篩選和鑒定. 例如美國的環境基因組計劃研究中確定了10類與環境因素密切相關的候選基因，包括DNA修復基因、外源化合物代謝及解毒基因、代謝基因等. 在這一領域里，特定暴露下基因的易感性和多態性也得到不少人關注，但是他們主要通過疾病發生去尋找特定的易感基因，比如在高濃度血鉛患者體內鑒定出δ氨基乙酰丙酸脫水酶2(ALAD2)等位基因; 又如，前列腺癌、乳腺癌和卵巢癌易感性和參與類膽固醇類激素代謝酶基因的SNP息息相關. 因此這些研究主要著眼于在特定外來物質的影響下，鑒別機體尤其是基因的易感性和多態性，而涉及真實環境暴露下人體的外界暴露、機體響應和健康狀態的研究極其有限.
可見，環境科學家們關注的人體暴露與生物學家們關注的環境基因組之間存在明顯的鴻溝，需要一個橋梁將二者有效地連接在一起，才能真正理解環境污染與人體健康之間的關系，而暴露組概念的引入有效地將二者連接起來. 暴露組將人體暴露的各種因素囊括在內，并考慮到社會、文化和心理因素的差異，確定其不同階段的特征暴露組，并充分利用生物基因學技術，研究不同特征暴露組下基因的易感性和多態性，有效地將暴露科學和環境基因組學結合起來，建立起“污染過程人體暴露基因表達人體響應”研究路線.
4 暴露組研究方法學
暴露組概念引入以來，人們最大的困惑是如何著手研究. 暴露科學研究，人們主要從外界環境關注人體健康，如空氣、水、食物等的污染強度，以及與人體接觸的途徑(呼吸、攝食以及皮膚接觸)，評價人體可能受到的影響，或者估算這些暴露過程的暴露劑量，或者比較暴露人群與非暴露人群的健康指標. Rappaport S.M.教授和Smith M.T.教授將這種通過研究外界環境，確定主要暴露過程和劑量的研究方法定義為“自下而上”法(“bottomup” strategy)(圖 3). 分子生物學和分子流行病學的興起發現了很多生物標志物，而這些標志物可以表征機體各組織內污染物的殘留或者代謝產物; 或者表征某類疾病. 而這種通過探討人體暴露后在機體組織中留下的生物標志物去確定主要的暴露過程的研究思路則認為是“自上而下”法(“topdown” strategy). “自下而上”法則關注于外暴露，通過監測外在環境中各類污染物(包括大氣、水、日常飲食、輻射和生活方式等)的污染強度，估算個人暴露組，這一研究思路可以長期監測同一環境介質中污染物濃度，更好地了解和認識個體暴露的主要過程和途徑，以便消除或減小個體暴露，但這一方法要求去觀測各種環境介質中的大量未知污染物，同時缺少對內暴露信息的了解，難以與疾病建立直接關聯. 而“自上至下”法則應用生物監測的方法測定體液中的暴露特征，根據這些特征尋找暴露途徑和污染物來源. 尤其有些科學家呼吁應用非靶性組學包括各種基因組、蛋白質組和代謝組學等方法去測定體液中暴露組特征，用生物監測如血液中基因表達、蛋白質加合物和代謝產物等方法去評價內暴露程度. 這種方法更有利于研究疾病人群和健康人群中的組學特點來對照全基因組關聯分析(genomewide association study)，便于探討內暴露過程及人體發病原因，但丟失了外暴露的信息，不利于及時提出有效削減暴露的方案.
?圖3 研究暴露組的“自下而上”法和“自上而下”法
然而人體疾病的因素與環境、基因以及二者相互作用等因素均息息相關，密不可分，同時暴露也非常復雜，難以通過簡單的幾個假定污染指標加以全面地認識，因此要想正確認識這些因素導致的健康問題，就必須像全基因組關聯研究一樣，進行無目標設計的研究，全面了解個體外環境脅迫因素(各類自然的或人為的化學物質、物理性污染因素以及社會環境因素)，以及這些脅迫導致的機體反應留下的痕跡(各類污染物消化吸收過程、機體內反應等)，只有這種無目標的研究才能在沒有明確的假設條件下尋找出影響人體健康的關鍵暴露因素.
5 測量暴露組的技術手段
如何準確地測量暴露組已成為了當前的難題，測量暴露組必須理順其理論組成，避免毫無目的地嘗試各種方法. 同時暴露組概念的內涵與外延決定了單一的分析手段不可能完成暴露組的測量. 因此必須將分析方法、分子技術、遙感系統及生物信息技術有效地結合起來才可能完整地測量一個人的暴露組.
5.1 遙感技術
人體暴露存在顯著的空間性，3種傳統的地理信息技術(RS、GIS和GPS)為暴露評價提供了更為全面、及時、準確和客觀的信息. 過去的幾十年中，這些技術已廣泛地應用于各種環境暴露評價中. 同時近年來，各類便攜式環境監測儀器的研發更易于與其他技術結合，將地理信息技術與便攜式監測儀器結合可以得到及時的空間暴露數據，讓暴露評價更為精準. 個人手提電話及其網絡的發展為暴露組的研究帶來了巨大前景. 個人手提電話已成為人們現代生活的必需品，在全球，擁有配置移動、音頻、可視和定位系統的便攜式電話用戶已超過10億，手機用戶已超過52億，如果在手機內部配置相應的環境檢測系統(如大氣顆粒物和揮發性有機污染物的監測裝置)及其軟件和網絡，每位用戶的暴露信息傳輸至終端形成巨大的環境暴露數據庫，將為研究人體暴露提供一種可靠的數據(National Research Council of the National Academies，2012). Michael Jerrett認為個人遙感技術能全面逼真地評價我們面對的外暴露. 帶有遙感式空間參照技術和模型的裝置能持續、時效、真實地評價因地理位置、活動以及生活方式等因子造成個人暴露的差異. 例如一個人的活動強度、類型及地理位置能反映空氣呼吸暴露、接觸與吞食毒害污染物.
為了完全示蹤污染物對人體健康影響的整個過程，研發低價、高靈敏、高選擇性的傳感器是關鍵，Tao教授利用音叉傳感器將化學信號轉化為機械信號，研發出一種能在嚴酷環境中工作的個人暴露監測系統，通過該系統能定量和時效測量多種揮發性有機污染物、酸類污染物和濕度等. 此裝置中將監測系統模塊接入一個智能手機中，感應器戴在手臂上，以此提供個人暴露的呼吸區數據，實時的暴露數據存儲在手機中，并將這些數據轉入研究者可以進入的計算機服務器中. Tao課題組利用這種裝置監測了2010年4月英國石油公司石油泄漏之后墨西哥灣烴類化合物，并繪制了該區域烴類化合物的空間分布，獲得的烴類化合物平均濃度與美國EPA監測站提供的數據相似，但他們發現了動態的時空變化，用烴類化合物濃度的位置信息為周圍工作生活的人們提供指導. 由于運動可以更改一個人的暴露和對污染物的響應，因此準確地測量體育運動對于研究暴露組極為重要，Stephen Intille等(Albinali et al., 2010)研發了Wocket系統，該系統可測量個人體育活動數據并將數據發送至個人手機. Wocket系統能持續測量個人體育運動強度、持續性和地理位置，這樣的測量能持續數月或數年. Jerret等開展了利用遙感系統調查個人暴露和運動的研究，研究者給志愿者們佩戴了2個體育運動檢測裝置和1個裝有新型軟件的智能手機，該裝置可用于記錄體育運動，及其時間和位置. 研究者獲得這些運動和位置的數據，結合空氣污染物空間變化估算每個人呼吸空氣中氮氧化物的總量. 他們發現旅行對個人暴露劑量呈現不相稱的貢獻，因為他們比步行者和騎自行車人群的活動更多.
研發的各種新型裝置可以讓研究人員獲取關鍵性的暴露數據和個人暴露結果，與以前數據比較，這些暴露研究結果更加完善和科學. 過去科學家們關心人體暴露的5個關鍵信息: 誰暴露(who)、暴露了什么(what)、暴露的時間(when)、暴露的地點(where)和為什么產生了暴露(why)，簡稱5個W信息. 但僅知道這5個W信息是不夠的，仍無法建立暴露與疾病的真正關系. 而要解決這一問題就必須知道第6個重要的W信息: 哪一種暴露造成疾病(which). 各種組學及其分子技術學的介入有助于更清楚地了解第6個W信息. 但是基于遙感技術監測人體外暴露和記錄個人行為活動的研究處于起步階段，而這些技術也只僅適用于特定人群和監測特定污染物，仍然無法完全獲知人體暴露組的外暴露全部信息，亦無法適用于公共人群的健康管理中，如何全面記錄個體和普通人群外暴露全部信息仍然是當前的一大難題.
5.2 分子技術
理論上說，分子技術方法是組學技術的一部分，但與組學技術最大的差別在于這些分子技術手段是有目標性的研究手段(targeted)，而通常所說的組學技術是無目標性研究(untargeted). 通過這些有目標性的技術去研究特殊的暴露及其相應的分子組成特征，結合多種分子技術，對于表征總的暴露組特征極有價值. 例如Avi Spira利用人體通氣道中基因表達組分去發現身體對抽煙暴露響應的分子標志物. 現存的診斷測試肺癌技術包括層析成像與支氣管鏡檢查法，兩種方法結合起來診斷早期肺癌的靈敏度僅50%. 通過從正常的支氣管上皮細胞中提取RNA，并在微陣列上運行，發現了吸煙者體中存在80個明顯不同的基因表達從而導致氧化還原酶的增加，而這些基因表達是否最終發展為肺癌?采用生物標志物芯片法診斷早期肺癌的發病率的靈敏度超過80%，如果與支氣管鏡檢查法結合可高達95%. 目前，獨立隊列研究中證實了生物芯片技術可大大提高生物標志物的靈敏度，期望會成為一種支氣管鏡檢查法的輔助診斷手段. 又如，由于許多生殖方面的事件如排卵和受精不能直接觀察，而且存在較大的個體差異性，美國National Institutes of Health的Rajeshwari Sundaram開發了一種簡單可行的手段去認識環境暴露與生殖結局之間的關系. Sundaram等應用商業化的受精監測儀，檢測了參與人員中婦女體內生殖荷爾蒙(estrone3glucuronide and luteinizing hormone)的波動. 這種低廉、易于操作且可靠的監測儀將荷爾蒙組成直接上傳到網絡數據分析系統中，根據合適的受孕時間及檢測中丟失的數據及時向參與者提供反饋. 這種監測儀是縱向觀察受精與環境研究(longitudinal investigation of fertility and the environment study，LIFE)的基本部分，這一研究主要評價持久性環境化學物影響人類生殖與發展. LIFE研究讓501對夫妻嘗試懷孕，研究者分析了參與志愿者血清中殘留的有機氯農藥、多氯和多溴聯苯、多溴聯苯醚和全氟化合物，并面訪評價部分生活方式等影響因子，分析了持久性污染物的暴露對生殖能力的影響.
分子技術方法是一門較為成熟的技術手段，已廣泛應用于臨床醫學. 暴露組研究中借用分子技術手段，主要目的在于研究特殊暴露對人體健康的影響和復雜疾病病原的探究，當前這些研究仍然無法全面闡明疾病與人體暴露之間的關聯，暴露組研究中借用該技術旨在明確二者之間的關系.
5.3 組學技術
從某種意義上說，暴露組的概念來源于基因組，因此有必要借鑒人類基因組研究的高通量技術手段去表征細胞、組織或體液中RNA表達(轉錄組)、蛋白質(蛋白組)和代謝物(代謝組)等后期生物事件. 由于不同生長環境和時期下相同細胞的基因表達情況不完全相同，轉錄組可以記錄特定功能下細胞全部轉錄本，不同人群暴露于外界環境不同，因此機體內細胞基因表達亦會不同，例如在一些動物實驗中揭示環境汞的暴露對大鼠腦即刻早期基因cjun、cfos mRNA轉錄和cjun、cfos蛋白表達存在明顯的影響. 因此通過轉錄組學可以更清楚地記錄環境因子對機體基因表達的影響. 蛋白質是生命的物質基礎，生物機體中所有細胞及其重要組成部分都有蛋白質的參與，機體的細微變化都會引起蛋白質譜的差異，各類疾病的發生同樣可以導致蛋白質的改變; 反之，蛋白質的改變可以導致疾病的發生，例如蛋白質的過氧化可以導致衰老、糖尿病、慢性腎衰和感染等. 通過開展蛋白質組學的研究記錄一個組織或細胞的全部蛋白質表達水平、氨基酸序列和翻譯后加工以及蛋白質相互作用等信息，在此基礎上可以了解細胞的各種生物化學過程以及病理反應. 同樣，環境暴露的污染物進入機體，可能在機體中反應，產生各種生物化學代謝物，通過代謝組學的研究可以清楚地記錄機體受到外界刺激(如暴露于環境污染等)后代謝產物的圖譜及其動態變化. Elaine Holmes和她的同事表征了人類和其他動物對化學暴露以及生活方式等因子或事件(如飲食以及早產)響應的代謝特征. 研究的突破點在于動態檢測多種化合物. 利用核磁共振光譜或質譜，以及主成分分析從體液或組織中獲取多種指紋. 研究發現，如果哺乳期的母親服用一種可以治療脹氣和發燒以及減緩病痛的非處方藥: 撲熱息痛，在嬰兒的尿液中亦能監測出來. 然而這一研究捕捉非常短期的暴露和劑量，并不能代表撲熱息痛的暴露會對將來健康產生影響. 同時該研究小組也能觀測出當野生動物暴露于WHO推薦的暴露下限Cd濃度時，腎臟內羥基丁二酸和乙酸酯增加，谷氨酸鹽和支鏈氨基酸卻減少. 在一項調查中，Holmes小組可以通過評價早期代謝產物的變化區分出成人屬于正常出生還是早產. 她解釋道，當一個嬰兒出生時，如早產等許多因素會影響腸道微生物的生長，這些細菌隨著人群變化巨大，但依然能反映健康和疾病影響的代謝組成. 眾所周知，早產可以導致后期心血管疾病、代謝綜合征、腎臟疾病和其他負面健康，Thomas等評價了30個年輕成年人的代謝組成，發現早產人一些代謝產物明顯增加，這些代謝產物可用于識別炎癥或炎癥前期的癥狀. 因此代謝組可以精確地記錄生命期中與疾病息息相關的暴露.
內外暴露將不斷引起機體生物化學信息庫的改變，而這些信息不僅與暴露相關，同時也與疾病的發生密不可分. 高通量組學技術的應用讓我們知道這些暴露在機體內發生變化，同時也讓我們了解了疾病發生的機理. 在疾病保護和診斷上確認有用的分子標志物，并根據個人的暴露組特征去發展新型的治療方法. 組學技術的發展，為了解疾病發病機理提供有價值的信息. 由于近年來人類基因組計劃(Human Genome Project，HGP)的成功實施，各種組學技術得到了快速的發展，尤其在無目標性研究其中關鍵作用，全面地記錄了基因表達，轉錄，和代謝等全部信息，讓人們更加清楚自己機體發展的一切變化. 暴露組研究中必須運用這些高通量技術全面記錄人體暴露過程中機體的一切改變，因此組學技術的運用將決定暴露組研究的成敗.
6 挑戰及其展望
盡管暴露組的概念剛剛提出，但其內涵和外延得到了不斷的完善和更新，生物標志、個體檢測器、影像學等技術的進步也會為暴露組的研究帶來空前的發展. 然而在當前的技術手段和分析方法上仍然無法準確定量一個人的暴露組，開展暴露組研究仍然需要從概念的內涵上加以發展，同時分析技術手段和方法亦需要進一步完善. 當前下，暴露組研究面臨著諸多困難，概括而言，主要包括以下四個方面.
1)暴露組是個動態的概念，這一動態不僅體現在研究每個人每時每刻的總暴露，而且這一概念還受到其他學科和技術的發展而不斷擴展其內涵與外延. 暴露組研究人體從出生至生命結束整個生命過程中每時每刻暴露于外界環境(空氣、水、飲食)，以及社會環境和個人發展階段及行為，因此是在一個動態的狀態下探討人體暴露與機體響應的一門科學. 同時隨著各種新型產品和污染物的出現，社會文化的發展、各種交往的滲透，氣候環境的變遷，暴露組的內涵將逐漸加深，而外延也將不斷地擴展. 由于很多因素在當前的認識下無法預測，因此也為暴露組的研究增加了許多不確定因素.
2)暴露組是建立在暴露科學基礎上，并借鑒了基因組學的研究思路和統計方法，目前關于這些研究的信息多為零星和分散的，如何將這些數據整合歸納起來為暴露組的研究提供更有針對性的指導方案是一項巨大的工程. 關于人體暴露途徑、職業病調研、個別疾病的生物指標和分子流行病等研究都已有了不同程度的開展，暴露組研究的開展應借鑒這些方法和思路進行更具有針對性的研究. 如何將這些已存在的結果整合起來，并建立其各種相互偶合關聯，為暴露組的研究思路和方法提供有效的信息，亦亟需開展. 同時暴露組檢測方法的進步其發現的信息有利于個體健康保護，但公共健康影響才是暴露組的研究目標，因此在當前乃至今后很長一段時間內，暴露組研究的最大障礙是如何將其應用到公共人群的健康風險預測和疾病控制等方面. 個體暴露組信息的完善是建立完整的公眾暴露組的第一步.
3)暴露組的研究將借助各種組學技術，但是如何把這些組合技術手段結合起來，發揮其最大作用，需要不斷地摸索. 而且這些技術并不能完全地解決暴露組的研究問題. 例如暴露組的研究重點在于捕捉各種內在的分子標志物，而并不是所有的污染物. 因此必須優化這些技術手段的組合配置. 同時還需要加強國際合作，鼓勵多方位的金融投資，將特定人類染色體測序的工作分配給全世界不同的研究小組來共同完成，在地區層面上獲得當地暴露信息研究的成功，從而促進暴露組數據庫的建立和共享，通過這種方式才可能使暴露組研究得到最快速地發展.
4)隨著各種技術手段的發展，對污染物暴露途徑、分子作用機理和疾病發生原委的認識逐步清晰，然而由于社會經濟等因素引發的社會暴露在這些技術手段上難以表征，解決社會干預、生物效應和疾病風險之間復雜的關系必須通過社會學家、環境科學家、流行病學家、分子生物學家和其他領域科學家之間的密切合作才能共同完成.具體參見 污水處理技術資料或污水技術資料更多相關技術文檔。
因此暴露組以一個全新的概念展現在人們面前，而且為人類健康帶來了無限希望，同時更多地為人們提供了了解自我的機會，亦為科學家們提供了更大的研究平臺和思考空間. 在可以預見的未來，隨著各種技術手段的進步，各個學科的融合和交叉，以及各個領域科學家的緊密合作，逐步建立健全人類暴露組信息數據庫，揭開人體暴露、作用機制和疾病成因的本質，為人類健康保護和疾病預防發揮重要作用.
