Dlaczego to ma znaczenie?
Nutrigenomika (znana również jako genomika żywieniowa) jest szeroko definiowana jako związek pomiędzy składnikami odżywczymi, dietą i ekspresją genów. Rozpoczęcie Human Genome Project w latach 90. i późniejsze mapowanie sekwencjonowania ludzkiego DNA zapoczątkowało „erę wielkiej nauki”, uruchamiając pole nutrigenomiki, które znamy dzisiaj.
Ale wiele z wczesnego „szumu” wokół nutrigenomiki jeszcze się nie spełniło, pole pozostaje wschodzące i szybko rozwijające się, z potencjałem do położenia fundamentów prawdziwie „spersonalizowanego odżywiania” podejść dostosowanych do indywidualnych potrzeb. Stanowi ona również wyzwanie zarówno pod względem etycznym, jak i regulacyjnym. Istnieje możliwość niewłaściwego wykorzystania danych osobowych, a także pytanie, czy właściwe jest badanie przesiewowe pod kątem pewnych genetycznych predyspozycji fenotypowych, w przypadku których nie istnieje sprawdzone „leczenie”. Szerokie spektrum zainteresowanych stron musi zatem zaangażować się w temat, od rządów do dietetyków i dietetyków, lekarzy rodzinnych do naukowców badawczych.
Such jest hipotetyczny potencjał dla nutrigenomics zmienić opieki zdrowotnej, że 2003 UK Department of Health whitepaper prognoza, że z większą wiedzę na temat genetyki, „leczenie, porady dotyczące stylu życia, i monitorowanie mające na celu zapobieganie chorobom może być odpowiednio dostosowane do każdej osoby”. Ustanowienie pan-narodowych organizacji, takich jak Europejska Organizacja Nutrigenomics (NUGO) i Międzynarodowego Towarzystwa Nutrigenomics & Nutrigenetics dodatkowo służyły do zwiększenia infrastruktury i międzynarodowej współpracy wokół badań nutrigenomiki. Biorąc pod uwagę rosnące globalne obciążenie chorobami niezakaźnymi związanymi z odżywianiem, nutrigenomika może pomóc w opracowaniu bardziej zrównoważonych podejść do zachęcania do zmiany diety na poziomie populacji, chociaż brak prób eksperymentalnych na ludziach pozostaje barierą dla przełożenia badań na politykę i praktykę .
Jak działa nutrigenomika?
Oprócz wpływu genów na fenotyp (tj. fizyczną ekspresję cech genetycznych), geny mogą również reagować na wpływy środowiskowe – z których jednym z takich wpływów jest odżywianie. Kluczowe składniki odżywcze uwagi obejmują te zaangażowane w cyklu jednego węgla, takie jak folian, cholina, i witaminy B2, B6 i B12, i innych, takich jak witamina A, która reguluje ekspresję genów. Bardziej ogólne wzorce żywieniowe, takie jak diety z wysokim indeksem glikemicznym (GI) ładunek zostały również związane z ekspresją genów, na przykład związek między wysokim GI diety i przesadny polimorfizm genu Adiponektyny, przyczyniając się do insulinooporności i cukrzycy typu II.
Nutrigenomics jako pole badawcze bardzo zależy od niedawnego rozwoju zaawansowanych technologii, które pozwalają nam na przetwarzanie dużej ilości danych związanych z wariantami genów. Te tak zwane technologie „-omiczne”: genomiczne, proteomiczne, metabolomiczne i transkryptomiczne, pozwalają nam na identyfikację i pomiar wielu różnych typów cząsteczek jednocześnie. Jest to ważne, biorąc pod uwagę, że większość chorób przewlekłych nie jest spowodowana przez mutacje monogenowe (jak w przypadku niedoboru leptyny), lub pojedyncze efekty genetyczne wpływające na pojedynczą ekspozycję diety (takie jak fenyloalanina i PKU), ale przez złożone interakcje między bardzo dużą liczbą różnych wariantów genów .
I tu leży jedno z głównych wyzwań nutrigenomiki. Złożona biologia człowieka utrudnia mechanistyczne zrozumienie, w jaki sposób bioaktywne składniki diety reagują w naszym organizmie. Jak zdefiniować optymalne spożycie poszczególnych składników odżywczych dla utrzymania komórek ludzkich w sposób „stabilny genomowo” pozostaje w dużej mierze nieznane. Zróżnicowane pochodzenie genetyczne dodatkowo komplikuje przewidywanie fenotypów, przy czym niektórzy są bardziej podatni na pewne warunki niż inni. Na przykład gen APOE ma trzy różne fenotypy, każdy z innym prawdopodobieństwem ryzyka CVD, a wszystkie reagują inaczej na dietę i czynniki stylu życia .
Jaka jest przyszłość nutrigenomiki?
Ale postęp jest dokonywany w każdej z poszczególnych dziedzin „omics”, skuteczna integracja jest wymagana w celu zapewnienia bardziej kompleksowych profili fenotypowych. Niedawny artykuł redakcyjny w Genes and Nutrition przez NUGO, podkreślił znaczenie przyjęcia podejścia systemowego w przyszłych badaniach, z badaniami na ludziach, które obejmują całość interakcji diety wymaganych w celu osiągnięcia pełnego potencjału nutrigenomiki.
Debata pozostaje wokół względnego wpływu genów na rozwój choroby przewlekłej. W wystąpieniu konferencyjnym profesora Mathersa z 2017 r. na ten temat (dostępnym w PNS) zauważył on, że pomimo około 97 loci genetycznych (wariantów genów) zidentyfikowanych jako przyczyniające się do akumulacji tłuszczu, łącznie te 97 wariantów wyjaśnia mniej niż 3% wariancji BMI. Ani geny, ani nasza dieta nie mogą zatem całkowicie wyjaśnić, dlaczego niektórzy są predysponowani do rozwoju pewnych schorzeń. Ekspresja genów zależy od złożonej interakcji genetyki ze środowiskiem jednostki.
Na pytanie spersonalizowanego żywienia, i czy nutrigenomika może pomóc w efekcie trwałej indywidualnej diety i zmian w stylu życia, niedawne finansowane przez UE wieloośrodkowe badanie Food4Me próbował odpowiedzieć na niektóre z tych pytań. Rozwijając algorytmy, które integrowały informacje na temat diety, fenotypu i genotypu, badanie sugerowało, że spersonalizowane podejście do żywienia może oferować większe korzyści zdrowotne niż przestrzeganie standardowych zaleceń dietetycznych. Należy jednak zauważyć, że nie znaleziono istotnej różnicy między spersonalizowanym podejściem do żywienia opartym na doradztwie, a spersonalizowanym podejściem wykorzystującym informacje genotypowe i fenotypowe.
Indeed, pomimo prób takich jak Food4Me, nie jesteśmy jeszcze na etapie, na którym rutynowa publiczna opieka zdrowotna obejmuje albo spersonalizowane żywienie lub nutrigenomikę. Badanie przeprowadzone w 2012 roku wykazało, że podczas gdy około 80% lekarzy w Grecji było skłonnych zalecić podejście nutrigenomiczne swoim pacjentom, tylko 17% rzeczywiście to zrobiło.
W łączeniu nauki bioinformatyki, żywienia, epidemiologii, biologii molekularnej i genomiki, wiele pozostaje do odkrycia i ustalenia, ale przyszłe badania nutrigenomiki bez wątpienia zapewnią dalszy intrygujący wgląd zarówno w naukę o żywieniu, jak i w ludzki genom.
Chadwick, R. (2004). Nutrigenomics, indywidualizm i zdrowia publicznego. Proceedings of the Nutrition Society. 63(1), 161-166.
Mathers, J.C., (2017). Nutrigenomika w dobie współczesnej. Proceedings of the Nutrition Society. 76(3), 265-275.
Ordovas, J.M., et al (2018). Spersonalizowane odżywianie a zdrowie. The British Medical Journal. 361:bmj.k2173.
.
Światowa Organizacja Zdrowia (2014). Globalny raport o stanie chorób niezakaźnych. Geneva: WHO Press.
Lampe, J.W., et al (2013). Inter-individual differences in response to dietary intervention: integrating omics platforms towards personalised dietary recommendations. Proceedings of the Nutrition Society. 72(2), 207-218.
Mead, M.N. (2007). Nutrigenomics – interfejs Genom-Food. Environmental Health Perspectives. 115(12), 582-589.
Ibidem.
Ordovas, J.M., et al (2018). Spersonalizowane odżywianie a zdrowie. The British Medical Journal. 361:bmj.k2173.