影響人的健康因素很多,大致可分遺傳的先天因素,以及生活習慣與環境各類暴露等後天因素。二十多年前,世界掀起「基因體Genome」的研究,也越來越了解先天因素僅能解釋部分的人類疾病風險,多數慢性病如癌症、糖尿病、心血管病、自體免疫疾病等,還涉及許多關鍵的後天因素,特別是環境暴露因素來源複雜且龐大,沒有足夠的科技進步,相關研究、數據累積、因果關係分系、臨床應用、精準環境管理等,都難以推進落實。 2026年二月初,經濟學人《The Economist》出刊一篇文章 “The human exposome project will map how environmental factors shape health”,提出近年美歐等高所得國家的醫療、公衛等領域展開更具企圖和願景的「人類暴露體(Exposome)」發展投入,想要仿效過去推展基因體模式,有策略地系統推進人類暴露體的掌握,以便促進更好的人類健康福祉。到底什麼是人類環境暴露體呢?
健康密碼:環境暴露exposome全圖
多年前法國流行病學家 Christopher Wild 提出暴露體exposome這個概念,指從受孕開始的生命早期,到生命終點的漫長人生裡,從環境中所接觸到的暴露總和,主要包括:空氣污染、食物與營養成分、腸道微生物代謝物、農藥與化學物質、重金屬與塑化劑、微塑膠、職業暴露、壓力與社會環境、生活型態,如睡眠、運動、吸菸等。換句話說,人類健康狀況差異並不僅是受到基因影響,環境暴露可能更是人類疾病差異的巨大來源。
上述exposome的概念開始被多數教科書、學術文章方法論所沿用,且落實到可操作的架構有三大領域 domain,領域慣稱「環境暴露全圖 Exposome Map」:
(一) 一般外部環境General external exposome
主要項目包括:社經地位、教育、工作型態、居住型態、城市型態、社會壓力與社會支持、政策與制度、氣候/熱風險、居住密度等。
(二) 特定外部環境 Specific external exposome:屬於可直接指認的外部暴露,如
- 化學類:空污、飲水污染物、食品污染物/添加物、農藥、重金屬、全氟烷基物質PFAS、塑化劑、阻燃劑、溶劑等;
- 物理類:噪音、光害、溫熱壓力、輻射等;
- 生物類:病原體、過敏原、黴菌、內毒素等;
- 生活型態:吸菸、飲酒、飲食型態、職業暴露、運動習慣等。
(三) 內部環境Internal exposome:
主要指前述外部因素進入體內後的內在暴露/生物反應,如內源性代謝物、荷爾蒙、發炎與氧化壓力指標、免疫狀態、腸道微生物與其代謝產物、表觀遺傳變化Epigenetic changes等。 簡單說,環境暴露全圖可周延覆蓋你接觸了什麼、身體承受了多少量,以及產生了什麼反應。
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人類環境暴露全圖 Exposome Map
科技進展帶來契機
長久以來,對於人類環境暴露系統知識的掌握及應用,受限於 1) 無法長期有效追蹤人體內外化學暴露;2) 無法同時分析數萬種代謝產物;3) 無法即時監測空氣與生活型態。目前幾項科技進步與累積帶來了新契機:
(一) 高通量質譜mass spectrometry:
- 進展:把暴露從「問卷/粗略代理變數」推向「生物樣本中的化學指紋」,能做大規模代謝體與環境暴露體分析,如在血/尿等樣本中掃描外源污染物、代謝物、食物相關分子、藥物殘留等大量小分子;
- 後續重點:真正難點不只是偵測,而是精準定量、標準化、跨實驗室一致性、批次效應校正等,以利後續臨床、保險的場域落地。
(二) 生物感測器wearables & personal sensors
- 進展:把暴露從「某地區平均」推向「個人即時、情境化暴露」。歐盟相關報告指出,透過個人穿戴改測器,可提供接近即時的噪音、PM2.5、溫濕熱、光害、移動軌跡、活動型態等追蹤;
- 後續重點:若要進入醫療等級,還需要增進校正、漂移補償、標準化與臨床端可解釋性等發展;
- 展望:只要相關研究、職場安全、企業健康管理、消費者健康等任一應用場景可以有效放大,環境暴露等級的穿戴感測器極可能在幾年後加速成長。
(三) AI 模型
- 進展:大幅推進高維度、時序、多來源資料的整合與因果推斷。歐盟已進一步關注相關資料整合、國際合作、可持續資料基礎設施等課題;
- 後續重點:AI 模型對環境暴露體的潛在價值不只在預測,更在干擾控制confounding、暴露混合效應mixtures、交互作用、個體差異與可追溯的因果鏈等掌握與因應。
(四) 大型生物資料庫 biobanks & cohort studies
- 進展:將環境暴露體連結到長期健康促進,且能做重複驗證;
- 後續重點:環境暴露研究要能站得住腳,需要長期追蹤與多次採樣,而大型生物資料庫是把可能關聯推進到因果關係研判的必要條件。
- 展望:目前多個既有網絡,如歐盟European Human Exposome Network (EHEN)、國際International Human Exposome Network (IHEN)、美國國家衛生研究院 (National Institutes of Health, NIH) 的國家環境健康科學研究所 (National Institute of Environmental Health Sciences, NIEHS) 相關網絡與論壇等,已在過去五年間陸續啟動,預計到2030年之後應可累積出更成熟的標準、工具箱,及跨國可重複深化之研究進展。
(五) 衛星與空氣品質資料整合
- 進展:把外部環境暴露做成高解析度、可回溯的長期地圖;
- 後續重點:歐盟報告提到地理空間資料創新可讓領域研究者更精細且長時間測量多種環境暴露,並釐清長期趨勢。執業人員亦更方便掌握個人活動軌跡、居住史與環境暴露更可信的歷程。
台灣發展腳步
對於環境醫學的發展,台灣已有多個政府部門、研究機構可持續投入,包括:
(一) 政府與國家級公共衛生治理:主要樞紐在國衛院 NHRI與環境監測體系
- 國衛院 (National Health Research Institute, NHRI) 的國家環境醫學研究所(National Institute of Environmental Health Sciences, NIEHS);
- 環境部 (Ministry of Environment, MOENV) 的空污/衛星整合;
- 臺灣人體生物資料庫Taiwan Biobank可作為環境暴露研究基礎。
(二) 醫療機構與學界:已累積相當研究能量與國際連結
- 中研院Academia Sinica:如感測網路、質譜/代謝體核心設施;
- 大學與醫學中心:精準環境醫學正在形成社群中;
- 研究者與主題:例如中研院環境變遷研究中心RCEC公開論文中,就有以環境暴露角度探討孕婦早期腎損傷標記與多重環境毒物的關聯研究;也有台灣學者(如國衛院)在國際期刊發表針對化學暴露與健康分析方法論相關文章。
(三) 業界代表:在政府與學研機構的研究成果之上,業界亦將逐步切入感測、檢測、資料平台、健康管理等應用場景。
- 環境感測與 IoT 平台:AirBox 生態系中的 IT/硬體公司合作;
- 分析檢測/儀器供應鏈:質譜、代謝體、化學微量分析。
(四) 國際合作現況:台灣已知亦有幾個對外連結
- 台灣國衛院與美國 NIH/NIEHS 的合作基礎:NHRI Communications 提到 NHRI 與美國 NIEHS 在 2013 年簽署 MOU,後續也有互訪與交流;
- 環境部與美國太空總署NASA 空氣品質/衛星合作:提供外部暴露資料與方法學連結;
AirBox 的國際交流:例如 Edimax 提到台韓 AirBox 交流,反映台灣在公民感測/空氣品質微感測上具有可輸出的案例。
未來展望:從事後治療進入事前防範的環境暴露管理
未來可以預見,醫學研究將從過往的基因醫學逐步走向環境醫學,隨著資料科學應用及穿戴科技與感測器產業的加速成長,健康管理成本結構也將動態變化,相關保險及風險定價標準也將轉變,而市場相關配套、以及追求風險管理、健康平權的公衛政策也將逐步到位,引導個人、企業、學研等社會整體朝更可持續的健康福祉目標前進。以下嘗試勾勒精準環境暴露管理 (precise environmental management)的主要組成項目:
(一) 暴露地圖層(外部暴露)
- 地理空間模型:衛星、空品、交通、土地利用、噪音、熱島等;
- 個人暴露:穿戴/個人感測資料,改善以地區平均代替個體暴露的偏差;
(二) 內部劑量與生物監測層internal dose/biomonitoring
- 血/尿等生物檢體:高通量質譜暴露體及代謝體資料;
- 結合生理藥動學模型、外部暴露之生物劑量等資料科學及應用發展;
(三) 反應與機制層biological response & mechanisms
- 多組學 (multi-omics, 如表觀基因體、轉錄體、蛋白體、代謝體)、免疫表型;
- 釐清「暴露→路徑擾動→疾病」的因果鏈;
(四) 易感性分層層susceptibility
- 基因/表觀基因、既有疾病、年齡/性別、妊娠/早期生命暴露窗口、社會壓力等不同分群/隊列處理;
(五) AI應用於因果推論與風險引擎analytics
- 混合暴露mixtures、交互作用、時間序列等分析;
- 因果推論 (政策變動/自然實驗/工具變數) 模型,及風險分數/決策規則等管理應用;
(六) 介入與治理層intervention & governance
- 個人層:避免暴露/替代品、飲食與行為調整、居家淨化/通風、職場防護等介入方案;
- 社區/政策層:排放標準、都市設計、學校與職場環境改善等政策擬定;
- 資料治理:隱私、倫理、避免歧視等管理實務。
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