Hypiend - Wieloskładnikowa Interwencja Behawioralna u Dzieci Przedpokwitaniowych (Hypiend-PPC) (Hypiend-PPC)

1. TŁO I UZASADNIENIE

   1.1. ZAKRES I OCENA AKTUALNEJ WIEDZY BEZPOŚREDNIO ZWIĄZANEJ Z NAUKOWYMI PYTANIAMI, NA KTÓRE NALEŻY ODPOWIEDZIEĆ W BADANIU KLINICZNYM Kilka badań epidemiologicznych zidentyfikowało niepokojące związki między wysoką ekspozycją na EDC a niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi u dzieci i młodzieży. Jako przykład ilustracyjny, w ramach projektu Human Biomonitoring for Europe (HBM4EU), Lange i in. (2022) przeanalizowali ocenę ryzyka łącznej ekspozycji na ftalany o działaniu antyandrogennym (ftalan di(2-etyloheksylu) (DEHP), ftalan di-izobutylu (DiBP), ftalan di-n-butylu (DnBP), ftalan butylobenzylu (BBzP) i ftalan di-izononylu (DiNP)) u dzieci (6-11 lat) i młodzieży (12-18 lat) z różnych krajów europejskich. Autorzy stwierdzili, że DnBP i DiBP zostały zidentyfikowane jako główne czynniki zwiększające wskaźnik zagrożenia (HI) mieszaniny ftalanów w dużej kohorcie europejskich dzieci i młodzieży. Co ciekawe, jednak dla 63% tych osób, które miały HI > 1, to ryzyko nie zostałoby wykryte, gdyby ryzyko dla każdej substancji chemicznej było analizowane indywidualnie, co ilustruje znaczenie przeprowadzania analiz oceny ryzyka dla mieszanin. Dodatkowo autorzy stwierdzili różnice w HI związanym z ekspozycją między regionami europejskimi, przy czym dzieci i młodzież w regionach wschodnich były bardziej narażone niż te z południa i zachodu, co podkreśla znaczenie włączania krajów o różnym stopniu ekspozycji w celu uzyskania bardziej holistycznych wniosków i wdrożenia dostosowanych środków, polityk i zaleceń. Różne badania epidemiologiczne sugerują, że wzrost ekspozycji na EDC o aktywności hormonalnej w ostatnich dekadach, zwłaszcza na substancje o bezpośredniej aktywności estrogenowej, może być jedną z przyczyn przypisywanych obserwowanemu wcześniejszemu początkowi dojrzewania u dziewcząt i chłopców w krajach rozwiniętych. W związku z tym, bardzo niedawne badanie przekrojowe z udziałem 1539 hiszpańskich dzieci wykazało, że wyższe stężenia niektórych nietrwałych pestycydów były związane z większym prawdopodobieństwem wcześniejszego rozwoju dojrzewania zarówno u chłopców, jak i dziewcząt, oraz że zależność ta zależała od wskaźnika masy ciała (BMI) dziecka.

   Według wiedzy badaczy, istnieją bardzo skąpe i niejednoznaczne dane dotyczące EDC ukierunkowanych na redukcję ekspozycji na te substancje u dzieci przedpokwitaniowych, w tym większość z nich obejmuje mniej niż 100 dzieci, analizuje maksymalnie dwie różne rodziny EDC i nie posiada grupy kontrolnej.

   HYPIEND ma na celu ocenę, czy wieloośrodkowa, wieloskładnikowa interwencja kontrolowana (wdrożenie stołówki szkolnej wolnej od plastiku w szkole podstawowej + szkolny program edukacyjny dla dzieci + warsztaty dla rodziców + aplikacja mobilna dla rodziców zaprojektowana w celu ograniczenia ekspozycji na EDC) przeprowadzona w szkołach podstawowych u dzieci przedpokwitaniowych jest w stanie zmniejszyć stężenia różnych EDC w moczu i czy może to zapobiec wcześniejszemu początkowi fazy pokwitania związanej z wysoką ekspozycją na EDC. Dodatkowo ocenione zostaną również różne pomiary antropometryczne. Efekty zostaną porównane z grupą kontrolną interwencji, która otrzyma jedynie warsztaty placebo z informacjami o zagrożeniach związanych z ekranami, korzyściach z aktywności fizycznej i znaczeniu dobrych nawyków snu. Interwencja będzie realizowana przez dwa i pół kolejnego roku szkolnego (od listopada 2025 r. (początek interwencji) do grudnia 2027 r.) i uwzględni odpowiednie techniki i modele zmiany zachowań, aby osiągnąć wysoką adherencję do interwencji.

   Szkoły będą rekrutowane z różnych stref środowiskowych (wiejskich i miejskich), aby uwzględnić różne narażenie na zanieczyszczenia środowiskowe. Badacze ocenią stężenie biomarkerów ekspozycji na różne rodziny EDC w moczu dzieci w trzech różnych punktach czasowych (na początku oraz na koniec pierwszego i trzeciego roku szkolnego). Przeprowadzona zostanie ocena ryzyka ekspozycji na EDC, obejmująca wszystkie dane uzyskane w moczu w różnych punktach czasowych. Ponadto przeprowadzone zostaną analizy wielowymiarowe, aby zbadać możliwość określenia ekspozycji na EDC za pomocą zmiennych predykcyjnych, takich jak nawyki żywieniowe, nawyki behawioralne związane z ekspozycją na EDC, środowisko szkolne i status socjoekonomiczny. Wreszcie, badanie zostanie przeprowadzone w dwóch różnych krajach (Belgia i Hiszpania). Ogólnie rzecz biorąc, to podejście przyczyni się do uzyskania dokładniejszego obrazu ekspozycji na EDC i stopnia redukcji ekspozycji na EDC w odpowiedzi na wdrożoną interwencję, biorąc pod uwagę różne ważne czynniki związane z obciążeniem związanym z EDC.

   1.2. WYNIKI ZAKOŃCZONYCH BADAŃ KLINICZNYCH I LICZBA TRWAJĄCYCH BADAŃ KLINICZNYCH WYKORZYSTUJĄCYCH TĘ SAMĄ INTERWENCJĘ W TYM SAMYM WSKAZANIU.

   Niedawno Sessa i in. (2021) wykazali, że interwencja w stołówce szkolnej (wdrożenie usługi wolnej od plastiku) przez 5 dni w tygodniu przez 6 miesięcy znacząco zmniejszyła poziomy bisfenolu A w moczu między grupami, a także w grupie zapisanej do stołówki szkolnej wolnej od plastiku. Jednak potrzebne są większe badania MBI obejmujące szkoły, a także rodziny, przy wsparciu ekspertów od zmiany zachowań i nauk edukacyjnych, aby promować długotrwałe efekty, w celu bardziej jednoznacznej minimalizacji ogólnej ekspozycji na różne EDC.

   1.3. POZIOM DOWODÓW DOTYCZĄCYCH MECHANIZMU DZIAŁANIA INTERWENCJI W PLANOWANEJ POPULACJI BADANIA KLINICZNEGO.

   EDC-Mix-Risk i ENDpoiNTs to dwa wybitne projekty Horyzont 2020, które połączyły badania eksperymentalne zarówno na komórkach, jak i zwierzętach z danymi epidemiologicznymi. Badacze z obu projektów i inni bardzo dobrze wykazali, wykorzystując model statystyczny regresji wielowymiarowej z danymi uzyskanymi w badaniu ciążowym SELMA, że różne EDC (w tym ftalany, alkilofenole i substancje perfluoroalkilowe) analizowane w moczu lub surowicy kobiet w 10. tygodniu ciąży były związane z opóźnieniem rozwoju mowy u dzieci w wieku 2,5 roku. Następnie zidentyfikowane EDC zmieszano i przetestowano w ludzkich organoidach mózgu, a także w Xenopus leavis i Danio rerio, aby wyjaśnić molekularny i funkcjonalny wpływ ekspozycji. Wreszcie autorzy zintegrowali dane eksperymentalne i epidemiologiczne i przeprowadzili podejście oceny ryzyka, stwierdzając zwiększone szanse na opóźnienie rozwoju mowy u nawet 54% potomstwa, które miało ekspozycję prenatalną powyżej eksperymentalnie wyznaczonych poziomów budzących obawy. Pomimo tych bardzo istotnych ustaleń, ograniczona liczba badań na ludziach rzuciła światło na mechanizmy leżące u podstaw dysfunkcji mediowanych przez EDC w osi HPA, w tym indukcję zmian epigenetycznych w kluczowych genach zaangażowanych w regulację neuroendokrynną i przedwczesne dojrzewanie, a także zmiany w odpowiedzi zapalnej i mikrobiocie jelitowej (dysbioza). EDC mogą zwiększać ryzyko zaburzeń neurorozwojowych u dzieci, zakłócając sygnalizację lub metabolizm estrogenu i hormonów tarczycy we wczesnym życiu. Bardzo niedawno wykazano, że zwiększone poziomy w moczu mieszaniny różnych substancji chemicznych środowiskowych (fenoli, metali toksycznych i nietrwałych pestycydów) mierzone u nastolatków w wieku 15-17 lat były związane z wyższymi poziomami krążącego białka kiss54 i niższymi poziomami metylacji w różnych miejscach cytozyna-fosforan-guanina (CpG) w genie kiss1. Ponadto, nastolatkowie, którzy wykazywali wyższe stężenie kiss54 w surowicy, mieli wyższe poziomy hormonu luteinizującego (LH), a trzecia tercyla procentów metylacji CpG1, CpG2 i całkowitej CpG była związana z niższym hormonem folikulotropowym (FSH) i estradiolem (E2). Te odkrycia sugerują, że białka kiss, które są neuroaktywnym peptydem pochodzącym z prekursora (pro-hormon, pre-pro-kisspeptyna) uwalnianym przez neurony w podwzgórzu, mogą być obiecującym biomarkerem wpływu mieszanin chemicznych środowiskowych na profil hormonów rozrodczych. Jednak pomimo tych dowodów, według wiedzy badaczy, żadne badania interwencyjne na ludziach ukierunkowane na redukcję ekspozycji na EDC nie analizowały wpływu molekularnego, który może towarzyszyć tym zmianom w ekspozycji na EDC. Potrzebne są dalsze badania, aby rzucić więcej światła na te pytania, w tym analizy molekularne i omiczne u ludzi, aby wyjaśnić, czy badania interwencyjne na ludziach ukierunkowane na redukcję ekspozycji na EDC są w stanie korzystnie modulować te zmiany molekularne.

   W tym projekcie przeprowadzone zostaną różne podejścia molekularne i omiczne, aby rzucić więcej światła, w ramach osi HPA, na epigenetyczne czynniki napędowe najbardziej podatne na zmiany oraz interakcję między mikrobiomem jelitowym a wpływem ekspozycji na EDC na stan zapalny ogólnoustrojowy. Analizy te zostaną przeprowadzone na próbkach uzyskanych w badaniu, biorąc pod uwagę wyniki uzyskane w modelach przedklinicznych narażonych na mieszaniny EDC, które próbują naśladować rzeczywistą ekspozycję ludzką, aby zwiększyć szanse na uzyskanie solidnych i wiarygodnych wyników przy użyciu ukierunkowanego podejścia. Konkretnie, u dzieci przedpokwitaniowych, oprócz mikrobiomu jelitowego, badacze ocenią również hormony związane z osią HPA, metylację różnych miejsc CpG kluczowych genów zaangażowanych w oś HPA i poziomy krążącej kisspeptyny przy użyciu wysuszonych kropli krwi. Ogólnie rzecz biorąc, te analizy pozwolą nam zagłębić się w mechanizmy, za pomocą których EDC wywierają swoje szkodliwe skutki, a także w to, jak badania interwencyjne ukierunkowane na redukcję ekspozycji na te substancje chemiczne mogą modulować te szlaki biologiczne i zidentyfikowane molekularne biomarkery ekspozycji. Według wiedzy badaczy, to podejście nie zostało jeszcze przeprowadzone w dużych badaniach interwencyjnych na ludziach w kontekście EDC.

   1.4. PROJEKT HYPIEND Interwencja przedstawiona tutaj jest częścią europejskiego projektu HYPIEND. Projekt ten jest koordynowany przez Centrum Technologiczne Katalonii (Eurecat), finansowany w ramach programu ramowego Horyzont Europa (Identyfikator umowy o dotację: 101137440).

   Projekt HYPIEND bada wpływ ekspozycji na wiele EDC na funkcję i programowanie epigenetyczne osi HPA, aby opisać strategie interwencyjne mające na celu minimalizację ekspozycji i konsekwencji dla układu neuroendokrynnego podczas etapów okołoporodowych i przedpokwitaniowych.

   Wielodyscyplinarne konsorcjum HYPIEND składa się z 14 partnerów z ośmiu krajów europejskich. Wśród nich: Stichting Radboud Universiteit (Holandia), Institut de Investigació en Ciències de la Salut Germans Trias i Pujol (Hiszpania), Sciensano (Belgia), Kungliga Tekniska Hoegskolan (Szwecja), Katholieke Universiteit Leuven (Belgia), University of Granada (Hiszpania), Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego (Polska), Protoqsar 2000 sl (Hiszpania), Enco srl (Włochy), Fundación para la investigación del hospital universitario la Fe de la Comunidad Valenciana (Hiszpania), Université de Liège (Belgia), Université de Genève (Szwajcaria), King's College London (Wielka Brytania).

   Więcej informacji o tym projekcie można znaleźć pod następującymi linkami: https://hypiend.eu/ Oto przegląd metodologii Hypiend. Dane z publicznych baz danych zostaną połączone w celu opracowania bazy wiedzy łączącej wybraną ekspozycję na EDC z wynikami zdrowotnymi związanymi z osią HPA. Metodologie ilościowej zależności struktura-aktywność (QSAR) zostaną połączone z analizą danych w celu identyfikacji wzorców współekspozycji. Mieszaniny EDC o wysokiej częstości występowania w populacjach docelowych zostaną zdefiniowane, zarówno jakościowo, jak i ilościowo, zgodnie z wzorcami współekspozycji. Kandydackie mieszaniny EDC będą testowane w modelach komórkowych w celu zdefiniowania wzorców dawka-odpowiedź i dawek do kolejnych badań. Modele danio pręgowanego odtwarzające osie HP zostaną wykorzystane do wyboru tych mieszanin EDC o największym wpływie. Następnie wybrane mieszaniny EDC będą testowane w modelach łożyska i BHE w celu oceny dyfuzji mieszanin EDC i scharakteryzowania frakcji docierających zarówno do płodu, jak i podwzgórza. Wpływ na rozwój i funkcję podwzgórza i przysadki będzie oceniany w organoidach i OoC pochodzących z komórek macierzystych, ze szczególną uwagą na wpływ na metylację DNA całego genomu i funkcjonalność hormonalną. Wyniki zostaną wykorzystane do dalszego wyboru złożonych mieszanin EDC według ich potencjału programowania epigenetycznego HP i potencjału zaburzającego. Następnie zwierzęta laboratoryjne będą narażone na mieszaniny EDC od ciąży do pierwszego pokolenia, aby ocenić programowanie i skumulowane efekty ekspozycji na EDC na oś HPA. Fizjologiczne i behawioralne wyniki zaburzenia HP będą monitorowane. Równolegle zostaną określone efekty na metylację DNA podwzgórza, przysadki i komórek krwi obwodowej, a także zmiany w specyficznych krążących ECV. Zostanie wykorzystane podejście biologii systemowej oparte na AI do opisu związków między funkcją podwzgórza/przysadki, wzorcami metylacji komórek krwi hematoperiferalnej i danymi multiomicznymi. Te skojarzenia zostaną wykorzystane do ustalenia specyficznych sygnatur związanych z zaburzeniem HP przez ekspozycję na EDC. Sygnatury będą badane w próbkach z populacji docelowej (tj. dzieci w pierwszych 1000 dniach życia i przedpokwitaniowych), aby zbadać ich przetłumaczalność i zastosowanie jako biomarkery. Badania na ludziach nie będą ograniczone do badań przekrojowych, ale są przeznaczone jako nowatorskie interwencje promujące zmniejszenie ekspozycji na EDC i ocenę związku przyczynowo-skutkowego. Pozwoli to na zdefiniowanie biomarkerów na podstawie danych uzyskanych z różnych pakietów roboczych i podejścia biologii systemowej do rozwikłania zachowanych mechanizmów działania.

   Praca została zaproponowana jako sekwencja zadań mających na celu zdefiniowanie wpływu realistycznej współekspozycji na EDC na oś HPA dwóch docelowych etapów życia, tj. przedpokwitaniowego i okołoporodowego. Przyjęto różne poziomy zaproponowane przez organizacje takie jak OECD, w tym NAM i toksykologię obliczeniową, aby zminimalizować badania na zwierzętach. Ten projekt łączy badania translacyjne z badaniami interwencyjnymi.

2. HIPOTEZA LUB PYTANIE BADAWCZE MBI w szkołach podstawowych w dwóch krajach europejskich (Hiszpania i Belgia) przez 28 miesięcy zmniejszy poziomy EDC w moczu u dzieci przedpokwitaniowych i zwiększy wiedzę na temat tych zanieczyszczeń.
3. CELE

3.1. GŁÓWNY CEL Ogólnym celem HYPIEND jest zrozumienie wpływu współekspozycji na EDC na funkcję i programowanie epigenetyczne osi HPA w celu opisania strategii interwencyjnych minimalizujących ekspozycję i neuroendokrynne konsekwencje podczas etapów okołoporodowych i przedpokwitaniowych.

W tym ramach głównym celem badania klinicznego jest wykazanie, że MBI wdrożony w szkołach podstawowych w dwóch różnych krajach europejskich przez 25 miesięcy jest skuteczny w zmniejszaniu poziomów EDC w moczu dzieci przedpokwitaniowych przy użyciu konstruktów HAPA w celu poprawy interwencji i wiedzy o tych zanieczyszczeniach ich rodziców, a także pogłębienia wiedzy naukowej.

3.2. CELE DRUGORZĘDNE

1. Określenie, czy interwencja zaprojektowana w celu zmniejszenia ekspozycji na EDC może zapobiec niektórym szkodliwym skutkom związanym z zaburzeniem HP u dzieci przedpokwitaniowych w wieku od 6 do 8 lat (wcześniejszy początek fazy pokwitania i zmiany w BMI i funkcji poznawczej).
2. Lepsze zrozumienie związku między poziomami EDC w moczu a poziomami hormonów związanych z HP, a także wzorcami metylacji DNA i składem mikrobiomu jelitowego, rzucając więcej światła na mechanizmy, za pomocą których EDC mogą wywierać swoje szkodliwe skutki.
3. Zbadanie, poprzez analizę wielowymiarową i analizę oceny ryzyka, predyktorów podwyższonych poziomów EDC w moczu.
4. Określenie, czy interwencja oparta na połączonych modelach HAPA1 i PBS2 w szkołach podstawowych jest skuteczna w poprawie konstruktów HAPA, wiedzy i zachowania rodziców, dzieci i zespołów edukacyjnych wobec tych zanieczyszczeń, w porównaniu z interwencją placebo.