現在および元喫煙者との類似性を評価するためのバイオマーカーによる電子タバコと無煙タバコのユーザーの二項分類: タバコと健康調査の集団評価に機械学習を適用

BMC Public Health volume 23、記事番号: 589 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

タバコの煙に含まれる有害な成分や潜在的に有害な成分への曝露は、心血管疾患や呼吸器疾患の危険因子です。これらの成分への曝露を減らすことができるタバコ製品が開発されています。しかし、それらの使用が健康に及ぼす長期的な影響は依然として不明です。タバコと健康の人口評価 (PATH) 研究は、米国人口における喫煙と喫煙習慣の健康への影響を調査する集団ベースの研究です。参加者には、電子タバコや無煙タバコなどのタバコ製品のユーザーが含まれます。この研究では、機械学習技術と PATH 研究のデータを使用して、これらの製品の集団全体への影響を評価することを試みました。

PATH の第 1 波におけるタバコ喫煙者と元喫煙者の曝露バイオマーカー (BoE) と潜在的危害 (BoPH) を使用して、参加者を現在 (BoE: N = 102、BoPH: N = 102) のいずれかに分類する二項分類機械学習モデルを作成しました。 428）または元喫煙者（BoE: N = 102、BoPH: N = 428）。電子タバコ (BoE: N = 210、BoPH: N = 258) および無煙タバコ (BoE: N = 206、BoPH: N = 242) のユーザーの BoE および BoPH に関するデータをモデルに入力し、これらの製品が有効かどうかを調査しました。ユーザーは現在喫煙者か元喫煙者かに分類されました。現在喫煙者または元喫煙者として分類された個人の疾患状態が調査されました。

BoE と BoPH の分類モデルはどちらも高いモデル精度を持っていました。電子タバコまたは無煙タバコのいずれかを使用した参加者の 60% 以上が、BoE の分類モデルで元喫煙者として分類されました。現在の喫煙者と二重使用者のうち、元喫煙者として分類された人は 15% 未満でした。 BoPH の分類モデルでも同様の傾向が見られました。元喫煙者として分類された人々と比較して、現在喫煙者として分類された人々は心血管疾患（9.9～10.9％対6.3～6.4％）と呼吸器疾患（19.4～22.2％対14.2～16.7％）を患っている割合が高かった。

電子タバコや無煙タバコのユーザーは、曝露と潜在的な害のバイオマーカーが元喫煙者と似ている可能性が高くなります。これは、これらの製品を使用すると紙巻きタバコの有害な成分への曝露を減らすのに役立ち、従来の紙巻きタバコよりも有害性が低い可能性があることを示唆しています。

査読レポート

喫煙は、慢性閉塞性肺疾患 (COPD) や心血管疾患 (CVD) を含むいくつかの病気のリスクを高めることが報告されています [1]。これらの病気は、タバコの煙の有害な成分によって引き起こされることが示唆されています[2、3]。タバコ会社は、有害な成分や潜在的に有害な成分の排出が少ないため、病気のリスクを軽減できる製品を開発してきました[4]。これらの製品に切り替える喫煙者は、タバコの煙の成分に由来する曝露バイオマーカー (BoE) の減少を示しました [5,6,7,8,9,10,11,12,13]。従来の紙巻きタバコから加熱式タバコに切り替えた人では、潜在的危害のバイオマーカー（BoPH）（酸化ストレス、炎症、脂質代謝、血小板活性化/凝固など）が非喫煙者または元喫煙者のバイオマーカーに近いことも報告されています。システム [14、15]、および非従来型の蒸気生成物 [16]。ただし、これらの製品に切り替えることによって達成されるリスク軽減を検証するには、十分な量のサンプルと十分な背景情報を含め、さらなる研究が必要です。

タバコと健康の人口評価 (PATH) 研究は、食品医薬品局 (FDA) と国立衛生研究所 (NIH) の共同プロジェクトであり、タバコ製品の使用と健康への影響を追跡する最大規模の研究の 1 つです。時間[17]。 PATH 研究では、喫煙状況と健康状態、曝露と潜在的危害のバイオマーカー、およびその他の背景情報に関するアンケートデータが参加者から取得され、政治社会研究のための大学間コンソーシアム (ICPSR) に登録されました。 PATH 研究には、現在および元喫煙者および非喫煙者だけでなく、潜在的に低リスクの製品 (電子タバコや無煙タバコなど) の二重ユーザーおよび排他的ユーザーも含まれています。したがって、この研究データにより、タバコ煙への曝露と、潜在的に低リスクの製品を使用した場合の生物学的影響について、より広範な分析が可能になります。いくつかの報告では、PATH 研究データ [18、19、20] を使用して喫煙者と電子タバコおよび無煙タバコ製品の使用者のバイオマーカーを比較し、各バイオマーカーの統計的なグループ比較を行っています。これらの統計的手法は、同じレポート内の一部のバイオマーカーについて異なる比較や異なる結果をもたらす可能性があります。たとえば、ニコチン代謝産物とタバコ特有のニトロソアミンの濃度は、無煙製品の使用者では現在の喫煙者よりも高かったのに対し、多環芳香族炭化水素やタバコ特有のニトロソアミンの濃度は高かった。揮発性有機化合物はより低かった[18]。