Нутрігеноміка. Основи.

основи

Чому це важливо?

Нутрігеноміка (також відома як харчова геноміка) загалом визначається як взаємозв'язок між поживними речовинами, харчуванням та експресією генів [1]. Запуск проекту «Геном людини» в 1990-х роках та подальше картографування секвенування ДНК людини відкрили «еру великої науки», започаткувавши знану сьогодні нутрігеноміку [2].

Незважаючи на те, що більша частина ранніх "ажіотажів" навколо нутрігеноміки ще не втілена, поле залишається зароджувальним та швидкоплинним, з потенційним можливістю закласти основи дійсно підходів "персоналізованого харчування", пристосованих для окремих людей [3]. Це також ставить як етичні, так і регулятивні виклики. Існує можливість зловживання персональними даними, на додаток до питання, чи доцільно проводити скринінг на наявність певних генетичних фенотипових схильностей, коли не існує перевіреного «лікування». Тому широкий спектр зацікавлених сторін повинен займатися цією темою - від урядів до дієтологів та дієтологів, лікарів загальної практики до дослідників.

Ось такий гіпотетичний потенціал нутрігеноміки може змінити охорону здоров’я, і в 2003 році довідка Міністерства охорони здоров’я Великобританії прогнозувала, що з поглибленим знанням генетики «лікування, поради щодо способу життя та моніторинг, спрямовані на профілактику захворювань, можуть бути адаптовані відповідно до кожної людини». Створення загальнонаціональних організацій, таких як Європейська організація з нутрігеноміки (NUGO) та Міжнародне товариство з нутрігеноміки та нутригенетики, надалі послужили розширенню інфраструктури та міжнародної співпраці навколо досліджень нутрігеноміки. З огляду на зростаюче глобальне навантаження на неінфекційні хвороби, пов’язані з харчуванням [4], нутрігеноміка може допомогти розробити більш стійкі підходи до стимулювання зміни дієти на рівні популяції, хоча відсутність експериментів на людях залишається перешкодою для перекладу досліджень на політику та практику [5].

Як діє нутрігеноміка?

На додаток до впливу генів на фенотип (тобто фізичного вираження генетичних ознак), гени можуть також реагувати на впливи навколишнього середовища - одним із таких впливів є харчування. До основних поживних речовин належать ті, хто бере участь у одновуглецевому циклі, такі як фолат, холін та вітаміни В2, В6 та В12 та інші, такі як вітамін А, який регулює експресію генів. Більш загальні режими харчування, такі як дієти з високим навантаженням на глікемічний індекс (ГІ), також були пов'язані з експресією генів, наприклад, зв'язок між дієтою з високим ГІ та надмірним поліморфізмом гена Адіпонектину, що сприяє резистентності до інсуліну та діабету II типу.

Нутрігеноміка як область дослідження дуже залежить від недавнього розвитку передових технологій, які дозволяють нам обробляти велику кількість даних, що стосуються варіантів генів. Ці так звані «-омічні» технології: геномна, протеомна, метаболомічна та транскриптомічна, дозволяють нам ідентифікувати та виміряти багато різних типів молекул одночасно. Це важливо з огляду на те, що більшість хронічних захворювань спричинені не моногенними мутаціями (як у випадку з дефіцитом лептину), або окремими генетичними ефектами, що позначаються одним вживанням їжі (наприклад, фенілаланіном та ФКУ), а складною взаємодією дуже великих кількість різних варіантів генів [6].

І в цьому полягає одна з основних проблем нутрігеноміки. Складна біологія людей ускладнює механістичне розуміння того, як дієтичні біоактивні речовини реагують у нашому тілі. Як визначити оптимальне споживання окремих поживних речовин для підтримки клітин людини „геномно стабільним” способом, залишається в основному невідомим. Різноманітний генетичний фон ще більше ускладнює прогнозування фенотипів, причому деякі з них більш сприйнятливі до певних умов, ніж інші. Наприклад, ген APOE має три різні фенотипи, кожен з різною ймовірністю ризику ССЗ, і всі вони по-різному реагують на дієту та фактори способу життя [7].

Що в майбутньому за нутрігеномікою?

Незважаючи на те, що досягається прогрес у кожній з окремих областей «оміки», необхідна ефективна інтеграція для того, щоб забезпечити більш повний фенотиповий профіль. Недавня редакційна стаття журналу "Гени та харчування" NUGO наголосила на важливості системного підходу в майбутніх дослідженнях, в рамках досліджень людини, які включають сукупність дієтичних взаємодій, необхідних для того, щоб нутрігеноміка могла повністю розкрити свій потенціал.

Залишаються дискусії щодо відносного впливу генів на розвиток хронічних захворювань. У доповіді професора Матерса на цю тему в 2017 році (доступна в PNS) він зазначив, що, незважаючи на приблизно 97 генетичних локусів (генних варіантів), визначених як такі, що сприяють накопиченню жиру, разом 97 варіантів пояснюють менше 3% дисперсії ІМТ. Тому ні гени, ні наші дієти не можуть повністю пояснити, чому деякі люди схильні до розвитку певних станів. Експресія генів залежить від складної взаємодії генетики з оточенням людини.

Щодо питання персоналізованого харчування та чи може нутрігеноміка допомогти вплинути на стійкі зміни індивідуального харчування та способу життя, нещодавнє багатоцентрове випробування Food4Me, яке фінансується ЄС, спробувало відповісти на деякі з цих питань. Розробляючи алгоритми, що інтегрували інформацію про дієту, фенотип та генотип, випробування припустило, що персоналізовані підходи до харчування можуть забезпечити більші переваги для здоров’я, ніж дотримання стандартних дієтичних рекомендацій. Однак слід зазначити, що не було знайдено суттєвої різниці між підходом до персоналізованого харчування, що спирається на консультування, та персоналізованими підходами, що використовують генотипову та фенотипову інформацію [8].

Дійсно, незважаючи на такі випробування, як Food4Me, ми ще не досягли етапу, коли звичайне державне медичне обслуговування охоплює або персоналізоване харчування, або нутрігеноміку. Опитування, проведене в 2012 році, показало, що хоча близько 80% медичних працівників у Греції були готові рекомендувати нутрігеномічний підхід своїм пацієнтам, насправді це зробили лише 17%.

Поєднуючи науку про біоінформатику, харчування, епідеміологію, молекулярну біологію та геноміку, ще багато чого потрібно відкрити та визначити, але майбутні дослідження нутрігеноміки, без сумніву, дадуть подальші інтригуючі уявлення як про харчову науку, так і про геном людини.

[1] Чедвік, Р. (2004). Нутрігеноміка, індивідуалізм та охорона здоров’я. Праці Товариства з харчування. 63(1), 161-166.

[2] Mathers, J.C., (2017). Нутрігеноміка в сучасну епоху. Праці Товариства з харчування. 76(3), 265-275.

[3] Ordovas, J.M., et al (2018). Індивідуальне харчування та здоров’я. Британський медичний журнал. 361: bmj.k2173.

[4] Всесвітня організація охорони здоров’я (2014). Звіт про глобальний статус неінфекційних хвороб. Женева: Преса ВООЗ.