Hypiend - Monikomponenttinen käyttäytymisinterventio esipuberteetti-ikäisissä lapsissa (Hypiend-PPC) (Hypiend-PPC)

1. TAUSTA JA PERUSTELUT

   1.1. NYKYTIEDON LAADINTA JA ARVIOINTI SUORAAN KLINNISEN TUTKIMUKSEN VASTATTAVIIN TIETELLISIIN KYSYMYKSIIN LIITTYEN Useat epidemiologiset tutkimukset ovat tunnistaneet huolestuttavia yhteyksiä korkean EDC-altistuksen ja haitallisten terysvaikutusten välillä lapsilla ja nuorilla. Esimerkkinä Human Biomonitoring for Europe (HBM4EU) -hankkeen puitteissa Lange ym. (2022) analysoivat yhteisaltistuksen riskiarviota antiandrogeenisille ftaalihappoestereille (di(2-etyyliheksyyli)ftalaatti (DEHP), di-isobutyyliftalaatti (DiBP), di-n-butyyliftalaatti (DnBP), butyyli-bentsyyliftalaatti (BBzP) ja di-isononyyliftalaatti (DiNP)) lapsilla (6–11 vuotta) ja nuorilla (12–18 vuotta) eri Euroopan maista. Kirjoittajat raportoivat, että DnBP ja DiBP tunnistettiin päätekijöiksi ftaalaattiseoksen kohonneelle vaara-indeksille (HI) suuressa eurooppalaisessa lasten ja nuorten kohortissa. Mielenkiintoista kuitenkin on, että 63 %:lle näistä henkilöistä, joilla HI > 1, tätä riskiä ei olisi havaittu, jos kunkin kemikaalin riskiä olisi analysoitu erikseen, mikä havainnollistaa seosten riskinarviointianalyysien suorittamisen tärkeyttä. Lisäksi kirjoittajat havaitsivat eroja altistukseen liittyvässä HI:ssa Euroopan alueiden välillä, sillä itäisten alueiden lapset ja nuoret olivat enemmän altistuneita kuin eteläisen ja läntisen alueen lapset ja nuoret, mikä korostaa eri altistusasteiden maiden sisällyttämisen tärkeyttä kokonaisvaltaisempien johtopäätösten saamiseksi ja mukautettujen toimenpiteiden, politiikkojen ja suositusten toteuttamiseksi. Eri epidemiologiset tutkimukset ovat viitanneet, että viime vuosikymmeninä tapahtunut hormonitoimintaisille EDC-yhdisteille altistumisen lisääntyminen, erityisesti suoraan estrogeenitoimintaisille aineille, voisi olla yksi syistä, joille on omistettu kehittyneissä maissa havaittu murrosiän alkamisen aikaistuminen tytöillä ja pojilla. Tässä suhteessa erittäin tuore poikkileikkaustutkimus 1539 espanjalaisesta lapsesta havaitsi, että korkeammat tietyt ei-pysyvien torjunta-aineiden pitoisuudet olivat yhteydessä suurempaan todennäköisyyteen murrosiän aikaistumisesta sekä pojilla että tytöillä, ja että tämä yhteys riippui lapsen painoindeksistä (BMI).

   Tutkijoiden tietojen mukaan EDC-yhdisteistä on hyvin vähän ja epäselviä tietoja, jotka tähtäävät altistumisen vähentämiseen näille aineille esimurrosikäisillä lapsilla, useimmat niistä sisältävät alle 100 lasta, analysoivat enintään kahta eri EDC-yhdisteryhmää ja puuttuvat verrokkiryhmästä.

   HYPIEND pyrkii arvioimaan, monikeskuksellinen, monikomponenttinen kontrolloitu interventio (muovittoman ruokailutilan toteuttaminen peruskoulussa + koulupohjainen koulutusohjelma lapsille + vanhempaintyöpajat + vanhemmille suunniteltu mobiilisovellus EDC-altistuksen rajoittamiseksi), joka toteutetaan peruskouluissa esimurrosikäisillä lapsilla, kykenee vähentämään eri EDC-yhdisteiden virtsapitoisuuksia ja tämä saattaa estää murrosvaiheen aikaistumisen, joka liittyy korkeaan EDC-altistukseen. Lisäksi arvioidaan erilaisia antropometrisiä mittauksia. Vaikutuksia verrataan kontrolli-interventioryhmään, joka saa vain plasebotypöpajoja tietoja näytöiden vaaroista, liikunnan hyödyistä ja hyvien unen tapojen tärkeydestä. Interventio toteutetaan kahden ja puolen peräkkäisen kouluvuoden ajan (marraskuusta 2025 (intervention alku) joulukuuhun 2027) ja ottaa huomioon sopivat käyttäytymisen muutostekniikat ja mallit korkean interventioon sitoutumisen saavuttamiseksi.

   Koulut rekrytoidaan eri ympäristövyöhykkeiltä (maaseutu ja kaupunki) eri ympäristömyrkkyjen altistusten huomioimiseksi. Tutkijat arvioivat altistusbiomarkkereiden pitoisuutta eri EDC-yhdisteryhmissä lasten virtsassa kolmessa eri ajankohdassa (alkutilanteessa ja ensimmäisen ja kolmannen kouluvuoden lopussa). EDC-altistuksen riskinarviointi suoritetaan, mukaan lukien kaikki eri ajankohtina virtsassa saadut tiedot. Lisäksi suoritetaan monimuuttuja-analyysit mahdollisuuden tutkimiseksi määrittää EDC-altistus ennustevaihtelijoiden, kuten ruokavaliotottumusten, EDC-altistukseen liittyvien käyttäytymistottumusten, kouluympäristön ja sosioekonomisen aseman kautta. Lopuksi tutkimus suoritetaan kahdessa eri maassa (Belgiassa ja Espanjassa). Kokonaisuudessaan tämä lähestymistapa edesauttaa saamaan tarkemman kuvan EDC-altistuksesta ja EDC-altistuksen vähentämisasteesta vastauksena toteutettuun interventioon, ottaen huomioon eri EDC-altistukseen liittyvän taakan tärkeitä tekijöitä.

   1.2. SUORITETTUJEN KLINNISTEN TUTKIMUSTEN TULOKSET JA MÄÄRÄ KÄYNNISSÄ OLEVIA KLINNISIÄ TUTKIMUKSIA SAMALLA INTERVENTIOLLA SAMASSA INDIKAATIOSSA.

   Äskettäin Sessa ym. (2021) osoittivat, että koulun ruokailutilan interventio (muovittoman palvelun toteuttaminen) 5 päivää viikossa 6 kuukauden ajan vähensi merkittävästi bisfenoli A:n virtsapitoisuuksia ryhmien kesken ja myös ryhmässä, joka osallistui muovittomaan kouluruokailutilaan. Kuitenkin laajempia MBI-tutkimuksia, jotka sisältävät kouluja ja myös perheitä, käyttäytymisen muutoksen ja kasvatustieteiden asiantuntijoiden tuella, tarvitaan pitkäkestoisten vaikutusten edistämiseksi, jotta eri EDC-yhdisteiden kokonaisaltistusta voitaisiin minimoida päättäväisemmin.

   1.3. TODISTEIDEN TASO INTERVENTION TOIMINTAKONEISUUDESTA SUUNNITELTUN KLINNISEN TUTKIMUSVÄESTÖN KANSSA.

   EDC-Mix-Risk ja ENDpoiNTs ovat kaksi erinomaista Horizon 2020 -hanketta, jotka yhdistivät kokeellisen tutkimuksen sekä soluissa että eläimissä epidemiologisiin tietoihin. Molempien hankkeiden ja muiden tutkijat osoittivat erittäin hyvin, käyttäen monimuuttujaregression tilastollista mallia SELMA-raskaus tutkimuksessa saatujen tietojen kanssa, että eri EDC-yhdisteet (mukaan lukien ftaalaattihappoesterit, alkylifenolit ja perfluorialkyyliaineet), joita analysoitiin naisten virtsassa tai seerumissa raskauden 10. viikolla, olivat yhteydessä lasten kielen kehityksen viivästymiseen 2,5 vuoden iässä. Seuraavaksi tunnistetut EDC-yhdisteet sekoitettiin ja testattiin ihmisen aivo-organoideissa sekä Xenopus leavis- ja Danio rerio -lajeissa altistuksen molekyylisen ja toiminnallisen vaikutuksen selvittämiseksi. Lopuksi kirjoittajat integroivat kokeelliset ja epidemiologiset tiedot ja suorittivat riskinarviointilähestymistavan, löytäen lisääntyneitä mahdollisuuksia kielen kehityksen viivästymiselle jopa 54 %:ssa jälkeläisistä, joilla oli prenataaliset altistukset kokeellisesti johdettujen huolenaiheiden tasojen yläpuolella. Näistä erittäin merkityksellisistä havainnoista huolimatta rajoitettu määrä ihmistutkimuksia on valaissut EDC-välitteisten toimintahäiriöiden mekanismeja HPA-akselilla, mukaan lukien epigenettisten muutosten induktio keskeisiin neuroendokriinisen säätelyn ja ennenaikaiseen murrosikään liittyviin geeneihin, sekä tulehduksellisen vasteen ja suoliston mikrobiston muutokset (dysbioosi). EDC-yhdisteet voivat lisätä lasten neurokehityshäiriöiden riskiä häiritsemällä estrogeenin ja kilpirauhashormonin signalointia tai aineenvaihduntaa varhaisessa elämässä. Äskettäin osoitettiin, että kohonneet eri ympäristökemikaalien (fenolit, myrkylliset metallit ja ei-pysyvät torjunta-aineet) seoksen virtsapitoisuudet, mitattuna 15–17-vuotiailla nuorilla, olivat yhteydessä korkeampiin kiertävään kiss54-proteiinin tasoihin ja matalampiin metylaatiotasoisiin eri sytosiini-fosfaatti-guanidiini (CpG) -kohdissa kiss1-geenissä. Lisäksi nuorilla, joilla oli korkeammat seerumin kiss54-tasot, oli korkeammat luteinisoiva hormoni (LH) -tasoja, ja kolmannen tertiilin CpG1, CpG2 ja kokonais-CpG metylaatioprosentit olivat yhteydessä matalampiin follikkelia stimuloiva hormoni (FSH) ja estradioli (E2) -tasoisiin. Nämä havainnot viittaavat siihen, että kiss-proteiinit, jotka ovat esiastejohdannaisia neuroaktiivisia peptidejä (pro-hormoni, pre-pro-kisspeptiini), joita vapautuvat hypotalamuksen neuronit, voisivat olla lupaava biomarkkeri ympäristökemikaaliseosten vaikutuksesta lisääntymishormoniprofiiliin. Kuitenkin tästä todisteesta huolimatta, tutkijoiden tietojen mukaan, mikään ihmisen interventiotutkimus, joka tähtää EDC-altistuksen vähentämiseen, ei ole analysoinut molekyylivaikutusta, joka saattaa seurata näitä EDC-altistuksen muutoksia. Lisätutkimuksia tarvitaan valaisemaan näitä kysymyksiä enemmän, mukaan lukien molekyyli- ja omiikka-analyysit ihmisissä selvittämään, ovatko ihmisen interventiotutkimukset, jotka tähtäävät EDC-altistuksen vähentämiseen, kykeneväisiä suotuisasti moduloimaan näitä molekyylimuutoksia.

   Tässä hankkeessa suoritetaan erilaisia molekyyli- ja omiikka-lähestymistapoja valaisemaan enemmän, HPA-akselin puitteissa, alttiimpia muutoksille olevia epigenettisiä ajureita ja suoliston mikrobiston ja EDC-altistuksen vaikutuksen välistä vuorovaikutusta systeemiseen tulehdukseen. Nämä analyysit suoritetaan tutkimuksessa saaduista näytteistä ottamalla huomioon prekliinisissä malleissa saatujen tulosten, jotka altistetaan EDC-seoksille, jotka pyrkivät jäljittelemään todellista ihmisen altistusta, lisätäkseen mahdollisuuksia saada vankkoja ja luotettavia tuloksia kohdennetulla lähestymistavalla. Erityisesti esimurrosikäisillä lapsilla, suoliston mikrobiston lisäksi, tutkijat arvioivat myös HPA-akseliin liittyviä hormoneja, eri CpG-kohtien metylaatiota HPA-akseliin liittyvissä keskeisissä geeneissä ja kiertäviä kisspeptiinitasoja käyttäen kuivattuja veripisaroita. Kokonaisuudessaan nämä analyysit antavat meille mahdollisuuden syventyä mekanismeihin, joilla EDC-yhdisteet aiheuttavat haitallisia vaikutuksiaan, sekä siihen, miten interventiotutkimukset, jotka tähtäävät näiden kemikaalien altistuksen vähentämiseen, voivat moduloida näitä biologisia reittejä ja tunnistettuja altistuksen molekyylibiomarkkereita. Tutkijoiden tietojen mukaan tätä lähestymistapaa ei ole vielä toteutettu suurissa ihmisen interventiotutkimuksissa EDC-ympäristössä.

   1.4. HYPIEND-HANKE Tässä esitelty interventio on osa eurooppalaista HYPIEND-hanketta. Tätä hanketta koordinoi Katalonian teknologinen keskus (Eurecat), ja se rahoitetaan Horizon Europe -kehysohjelmalla (Apurahasopimuksen tunnus: 101137440).

   HYPIEND-hanke tutkii useiden EDC-yhdisteiden altistuksen vaikutuksia HPA-akselin toimintaan ja epigenettiseen ohjelmointiin hahmotellakseen interventiostrategioita altistuksen ja neuroendokriinisten seurausten minimoimiseksi perinataalisella ja esimurrosiän vaiheilla.

   Monitieteinen HYPIEND-konsortio koostuu 14 kumppanista kahdeksasta Euroopan maasta. Heidän joukossaan: Stichting Radboud Universiteit (Alankomaat), Institut de Investigació en Ciencies de la Salut Germans Trias i Pujol (Espanja), Sciensano (Belgia), Kungliga Tekniska Hoegskolan (Ruotsi), Katholieke Universiteit Leuven (Belgia), University of Granada (Espanja), Centrum Medyczne Ksztalcenia Podyplomowego (Puola), Protoqsar 2000 sl (Espanja), Enco srl (Italia), Fundacion para la investigacion del hospital universitario la Fe de la Comunidad Valenciana (Espanja), Université de Liège (Belgia), Université de Genève (Sveitsi), King's College London (UK).

   Lisätietoja tästä hankkeesta löytyy seuraavista linkeistä: https://hypiend.eu/ Tässä Hypiend-metodologian yleiskatsaus. Julkisten tietokantojen tietoja yhdistetään kehittämään tietopohjaa, joka yhdistää valitun EDC-altistuksen terveysvaikutuksiin liittyen HPA-akseliin. Kvantitatiiviset rakenne-toimintasuhde (QSAR) -metodologiat yhdistetään data-analyysiin tunnistaakseen yhteisaltistuksen kuvioita. EDC-seokset, joilla on korkea esiintyvyys kohdeväestöissä, määritellään sekä laadullisesti että kvantitatiivisesti yhteisaltistuskuvioiden mukaisesti. EDC-seokset ehdokkaat testataan solupohjaisissa malleissa määrittämään annos-vastekuvioita ja annostelua myöhempiä tutkimuksia varten. HP-akseleita jäljittelevät seeprakalamallit käytetään valitsemaan ne EDC-seokset, joilla on suurin vaikutus. Seuraavaksi valitut EDC-seokset testataan istukan ja BHE-malleissa arvioimaan EDC-seosten diffuusiota ja karakterisoimaan sikiöön ja hypotalamukseen saapuvat fraktiot. Vaikutuksia hypotalamuksen ja aivolisäkkeen kehitykseen ja toimintaan arvioidaan kantasoluista johdetuissa organoideissa ja OoC:ssa, erityisesti huomioiden vaikutukset koko genomin DNA-metylaatioon ja hormonitoiminnallisuuteen. Tuloksia käytetään edelleen valitsemaan monimutkaisia EDC-seoksia niiden HP-epigenettisen ohjelmoinnin ja häiritsevyyden potentiaalin mukaan. Myöhemmin laboratorioeläimet altistetaan EDC-seoksille raskaudesta ensimmäiseen sukupolveen arvioimaan EDC-altistuksen ohjelmointia ja kumulatiivisia vaikutuksia HPA-akselilla. HP-häiriön fysiologisia ja käyttäytymistuloksia seurataan. Rinnakkain määritetään vaikutukset hypotalamuksen, aivolisäkkeen ja verisoluiden DNA-metylaatioon, sekä spesifisiin kiertäviin ECV-muutoksiin. Tekoälypohjainen systeemibiologinen lähestymistapa käytetään kuvaamaan yhteyksiä hypotalamus/aivilisäke-toiminnan, hematoperifeeristen verisoluiden metylaatiokuviiden ja multiomiikkatietojen välillä. Näitä yhteyksiä käytetään määrittämään spesifisiä allekirjoituksia, jotka liittyvät HP-häiriöön EDC-altistuksen kautta. Allekirjoituksia tutkitaan kohdeväestön näytteissä (eli lasten ensimmäisten 1000 päivän ja esimurrosikäisten) tutkiakseen niiden siirrettävyyttä ja soveltamista biomarkkereina. Ihmistutkimukset eivät rajoitu poikkileikkaustutkimuksiin, vaan tarkoitetaan uusiksi interventioiksi edistämään EDC-altistuksen vähenemistä ja arvioimaan syy-seuraussuhdetta. Tämä mahdollistaa biomarkkerien määrittelyn perustuen eri työpaketeissa saatujen tietojen ja systeemibiologisen lähestymistavan avulla selvittämään säilyneitä toimintamekanismeja.

   Työ on ehdotettu tehtäväsarjaksi, joka tähtää realistisen EDC-yhteisaltistuksen vaikutuksen määrittämiseen kahden kohde-elämänvaiheen, eli esimurrosiän ja perinataalisen, HPA-akselilla. Eri organisaatioiden, kuten OECD:n, ehdottamat eri tasot, mukaan lukien NAM:t ja laskennallinen toksikologia, on omaksuttu eläinkokeiden minimoimiseksi. Tämä suunnittelu yhdistää translaatiotutkimuksen interventiotutkimuksiin.

2. TUTKIMUSHYPPOTEESI TAI TUTKIMUSKYSYMYS MBI kahdessa Euroopan maassa (Espanjassa ja Belgiassa) 28 kuukauden ajan vähentää esimurrosikäisten lasten virtsan EDC-tasoja ja lisää tietoa näistä saasteista.
3. TUTKIMUSTAVOITTEET

3.1. PÄÄTUTKIMUSTAVOITE HYPIEND:n yleinen tavoite on ymmärtää EDC-yhteisaltistuksen vaikutuksia HPA-akselin toimintaan ja epigenettiseen ohjelmointiin hahmotellakseen interventiostrategioita altistuksen ja neuroendokriinisten seurausten minimoimiseksi perinataalisella ja esimurrosiän vaiheilla.

Tässä puitteissa klinisen tutkimuksen päätavoite on osoittaa, että MBI, joka toteutetaan kahdessa eri Euroopan maassa 25 kuukauden ajan, on tehokas vähentämään esimurrosikäisten lasten virtsan EDC-tasoja käyttäen HAPA-rakenteita interventioiden parantamiseksi ja näiden saasteiden tuntemusta heidän vanhempiensa keskuudessa, sekä syventämään tieteellistä tietoa.

3.2. TOISSIJAISET TUTKIMUSTAVOITTEET

1. Määrittää, voiko EDC-altistuksen vähentämiseen suunniteltu interventio estää joitain haitallisia vaikutuksia, jotka liittyvät muuttuneeseen HP:hen esimurrosikäisillä 6–8-vuotiailla lapsilla (murrosvaiheen aikaistuminen ja muutokset BMI:ssä ja kognitiivisessa toiminnassa).
2. Ymmärtää paremmin virtsan EDC-tasojen ja HP:hen liittyvien hormonitasojen välistä suhdetta, sekä DNA-metylaatiokuvioita ja suoliston mikrobiston koostumusta, valaisten enemmän mekanismeja, joilla EDC-yhdisteet saattavat aiheuttaa haitallisia vaikutuksiaan.
3. Tutkia monimuuttuja-analyysin ja riskinarviointianalyysin kautta ennustajia kohonneille virtsan EDC-tasoille.
4. Määrittää, onko HAPA1- ja PBS2-mallien yhdistelmään perustuva interventio peruskouluissa tehokas parantamaan HAPA-rakenteita, tietämystä ja käyttäytymistä vanhempien, lasten ja koulutustiimien keskuudessa näitä saasteita kohtaan, verrattuna plasebo-interventioon.