From molecular responses to environmental monitoring: advances and translational gaps in omics approaches in fish environmental toxicology.

چکیده اصلی

Fish occupy a central position in aquatic ecosystems and serve as important bioindicators for environmental monitoring, as well as powerful translational models for understanding toxic mechanisms conserved across higher vertebrates. In recent years, omics techniques have proven to be powerful tools to address complex environmental questions that conventional toxicology methods cannot answer. Despite this potential, a critical translational gap remains between molecular findings and their use in ecological risk assessment frameworks. This review critically synthesizes advances across omics techniques including epigenomics, transcriptomics, metabolomics and proteomics and their integration. Special emphasis is placed on methodological considerations and practical aspects of these techniques in fish environmental toxicology and environmental monitoring. Evidence from single-omics studies suggests conserved biomarker signatures across species while characterizing complex phenomena like non-monotonic dose-response relationships, mixture toxicity and transgenerational and stereoselective effects with implications for population level monitoring. Multi-omics studies, especially those involving triple omics, further enhance mechanistic resolution by reconstructing adverse outcome pathways. We further evaluate using case studies when additional molecular layers provide critical insight and when they offer limited advantage, a strategic distinction with direct implications in environmental monitoring programmes. Finally, current limitations and future directions that will ultimately bridge the translational gap and hold promise for advancing mechanistic ecotoxicology and predictive environmental monitoring are discussed.

ترجمه فارسی چکیده

ماهیان جایگاه مرکزی در اکوسیستم‌های آبی دارند و به عنوان شاخص‌های زیستی مهم برای پایش محیطی و مدل‌های ترجمه‌ای قدرتمند برای درک مکانیسم‌های سموم شناخته می‌شوند. در سال‌های اخیر، تکنیک‌های اومیکس ابزارهای قدرتمندی برای پاسخ به سوالات پیچیده محیطی بوده‌اند که روش‌های سمی‌شناسی کلاسیک نمی‌توانند به آن‌ها پاسخ دهند. با وجود این پتانسیل، شکاف ترجمه‌ای مهمی بین یافته‌های مولکولی و استفاده از آن‌ها در چارچوب‌های ارزیابی ریسک محیطی باقی مانده است. این مرور به طور انتقادی پیشرفت‌های تکنیک‌های اومیکس از جمله اپی‌ژنومیکس، ترنسکریپتومیکس، متابولومیکس و پروتئومیکس و ادغام آن‌ها را بررسی می‌کند. تأکید ویژه‌ای بر جنبه‌های روش‌شناختی و عملی این تکنیک‌ها در سمی‌شناسی محیطی ماهیان و پایش محیطی قرار گرفته است. شواهد از مطالعات تک‌اومیکس نشان‌دهنده امضاهای بیومارکر مشابه در گونه‌هاست، در حالی که پدیده‌های پیچیده مانند روابط پاسخ دوز-نامتقارن، سمیت مخلوط و اثرات ژنتیکی و استریوسلکتیو با پیامدهایی برای پایش سطح جمعیت توصیف می‌شوند. مطالعات چنداومیکس، به ویژه آن‌هایی که شامل سه اومیکس هستند، با بازسازی مسیرهای adverse outcome pathways، دقت مکانیکی را افزایش می‌دهند. ما همچنین با استفاده از مطالعات موردی ارزیابی می‌کنیم که لایه‌های مولکولی اضافی چه زمانی بینش حیاتی ارائه می‌دهند و چه زمانی مزیت محدودی دارند. در نهایت، محدودیت‌های فعلی و جهت‌های آینده که در نهایت شکاف ترجمه‌ای را پر می‌کنند و امیدوارکننده برای پیشبرد سمی‌شناسی اکولوژیک مکانیکی و پایش پیش‌بینانه محیطی بحث می‌شود.

متن کامل اصلی