Център за изследване на човешкото хранене, Институт по клетъчна медицина и Университет в Нюкасъл Институт за стареене, Нюкасъл университет, Нюкасъл на Тайн, NE2 4HH UK

чрез

Център за изследване на човешкото хранене, Институт по клетъчна медицина и Университет в Нюкасъл Институт за стареене, Нюкасъл университет, Нюкасъл на Тайн, NE2 4HH UK

Резюме

1 Контекст на общественото здраве за персонализирано хранене

От гледна точка на изследването е добре установено, че има значителна интериндивидуална вариабилност в отговорите на една и съща диетична експозиция. Например, в скорошно добре проектирано проучване за отслабване, някои индивиди са загубили до 40 kg телесно тегло за 12 месеца, докато други индивиди са качили до 10 kg в същото проучване (Gardner et al., 2018). Съществуват и широки междуиндивидуални различия в биологичните реакции при приемането на хранителна добавка. Например, концентрацията на триацилглицероли (TAG) в кръвта (маркер за риск от ССЗ) спада значително при някои хора след приемане на рибено масло, докато при други концентрацията на TAG остава непроменена или дори повишена (Madden et al., 2011). Това осигурява биологична обосновка на концепцията, че с по-добро разбиране на основата за тази индивидуална вариация може да е възможно да се създадат хранителни съвети/хранителни продукти, които са съобразени с конкретния индивид. До сравнително наскоро обаче имаше малко опити да се изследва биологичната природа на междуиндивидуалните вариации в отговор на диети, храни и хранителни вещества, но това се промени бързо след последователността на човешкия геном и развитието на постгеномните технологии.

2 Специална ли е генетичната информация?

Успехът в секвенирането на човешкия геном стимулира бързото технологично развитие, което намали разходите за провеждане на широкомащабни изследвания на връзките между генотипа, храненето и множеството здравни резултати. Това даде основен стимул за концепцията за персонализирано хранене, особено идеята, че диетичните съвети могат да бъдат съобразени с индивидуалния генотип и че този подход може да доведе до подобряване на здравето. За да проуча дали генетиката е „специална“ за въздействие върху поведенията, свързани с диетата, обсъждам по-долу резултатите от три различни вида дизайн на изследването.

3 Съвременно състояние на персонализираното хранене: доказателства от проучвания за човешка намеса

На теория използването на персонализирани подходи за подобряване на диетичното поведение може да бъде по-ефективно за подобряване на хранителните модели и по-дългосрочните здравни резултати от конвенционалните подходи за „универсален подход“, поне по две причини. Първо, защото такива подходи са по-подходящи, т.е. има биологична обосновка за адаптиране на хранителния прием на индивидуално ниво и, второ, защото такива подходи се чувстват по-подходящи за всеки индивид и следователно подобряват мотивацията и спазването на диетичните съвети. Към днешна дата сравнително малко проучвания на човешка намеса са тествали концепцията за PN и всяко е използвало доста различни подходи.

4 Бъдещи предизвикателства за научни изследвания в областта на персонализираното хранене

Въпреки че принципът, че подходите на PN могат да бъдат ефективен начин да се даде възможност на хората да избират по-здравословни диети, все още е установен, има ограничени доказателства за това кои индивидуални характеристики са най-полезни за ангажиране на обществеността и мотивиране и възможност за приемане на по-здравословни модели на хранене. Всъщност изследванията на PN все още са в начален стадий и има много пропуски както във фундаменталната наука, така и в транслационните изследвания, някои от които са посочени по-долу.

4.1 Разбиране на междуиндивидуалната вариация, като се използват единични или n-of-1 проучвания

Конвенционалните планове за изследване, като RCT, предоставят сериозни доказателства за ефекта от лечението, осреднено за участниците в изследването. Както обаче беше отбелязано по-горе, такива лечебни ефекти представляват средно значение за понякога широко различаващи се индивидуални ефекти. В резултат на това такива проекти не ни позволяват да предскажем ползата (или вредата) от определено лечение, напр. промяна в диетичния прием за всеки конкретен индивид (Madden et al., 2011; Gardner et al., 2018). За да се справи с този проблем, настоящото изследване изследва полезността на едно-предметните (известни също като n-of-1) изследвания, които са създадени специално, за да предоставят доказателства за това как даден индивид реагира на определена интервенция (Schork and Goetz, 2017). Няколко различни дизайна за n-of-1 проучвания са предложени за хранителни изследвания (Schork и Goetz, 2017) и de Roos and Brennan (2017) предполагат, че комбинацията от индивидуален генотип с фенотипиране на индивидуални отговори към поредица от контролирани диетични интервенциите могат да се използват като доказателствена база за персонализирано хранене. В допълнение, разширението CONSORT за N-of-1 опити (CENT) публикува насоки за това как да се докладват n-of-1 опити, включително контролен списък и препоръчителна диаграма за изобразяване на индивидуално n-of-1 проучване (Vohra et ал., 2015).

Все още няма официални n-of-1 опити, докладвани от хранителни разследвания. Подходите, възприети от Zeevi et al. (2015) и от Mendes ‐ Soares et al. (2019), за да се получат доказателства на индивидуално ниво за предиктори на гликемичния отговор на стандартното хранене, е важна стъпка в тази посока. Изглежда вероятно такива n-of-1 проучвания да бъдат подложени на разследване на междуиндивидуални вариации в краткосрочни (минути до дни) физиологични или психологически реакции на диетични промени и предизвикателства. В допълнение, може да има възможности за използване на „непрекъснат“ мониторинг на екологични, физиологични, поведенчески и психологически променливи чрез износени от тялото устройства (т.нар. „Носими“), свързани със смартфони или други устройства с активирана интернет, за събиране на подробни обективни данни в реално време в отговор на диетични фактори. Това ще генерира големи обеми сложни данни, които са разгледани по-долу в раздела за „големи данни“. Въпреки това, като се имат предвид трудностите при по-дългосрочно спазване на дадена интервенция и при справяне с объркващи фактори, изглежда малко вероятно n-of-1 проучвания да бъдат подходящи за изследване на здравните резултати.

4.2 Използване на „големи данни“ при персонализирано хранене

„Големи данни“ описва огромното увеличение на обема, видовете и сложността на данните, които се генерират, обикновено в цифрови форми, в ежедневието. Такива данни се събират и добиват от правителства, бизнес, изследователски организации и други за многократна употреба, включително наблюдение, вземане на решения и търговски цели. Дъг Лейни (изтъкнат анализатор в Gartner) обобщава характеристиките на големите данни като 3 'Vs', т.е. Обем (огромни количества данни, налични за обработка), Скорост (големи обеми данни се генерират непрекъснато и пристигат за анализ) и Разнообразие (данните стават достъпни в множество форми, понякога в неструктурирани форми, които са предизвикателство за конвенционалните аналитични подходи). От научна гледна точка има важно четвърто „V“. Това е Veracity, т.е.надеждността на генерираните данни. Тук проблемите могат да включват несигурност поради несъответствия и непълноти в данните, неясноти, измама и предположения/приближения, присъщи на моделите, използвани за нейния анализ (http://saphanatutorial.com/what-is-big-data/).

4.3 Генетична основа на промяна в поведението

Наблюдава се широк интерес към използването на генетична информация за постигане на промяна в поведението. Голяма част от това се фокусира върху идеята, че познаването на генетичния риск от (бъдещо) заболяване може да мотивира индивидите да променят подходящото поведение, включително хранителните модели (McBride et al., 2010). Натрупването на доказателства обаче показва, че подобни интервенции, базирани на предоставяне на информация за варианти с един ген с нискорискови вероятности, имат малко влияние върху поведението (McBride et al., 2010). Всъщност систематичен преглед и метаанализ установиха, че съобщаването на базирани на ДНК оценки на риска няма ефект върху диетата или върху други основни фактори за начина на живот, включително спиране на тютюнопушенето и физическа активност (Hollands et al., 2016).

Разбира се, това не означава, че генетиката е без значение за персонализираното хранене. Възможно е бъдещите изследвания да намерят по-ефективни начини за комуникация и/или използване на генетична информация и когато индивидите и популациите се запознаят по-добре с ДНК-базирана информация, нейната полезност може да се увеличи. Освен това, тъй като самите поведения са резултат от сложни взаимодействия между генетиката и околната среда, изследванията на такива взаимодействия вероятно ще предложат нови възможности за намеса. Има ограничени изследвания в тази област при хората, но анализ на генетичната архитектура на поведението се извършва в моделни организми, напр. Drosophila melanogaster (Anholt and Mackay, 2015), който може да е прочел хората.

4.4 Характеристики на персонализираните хранителни интервенции, които мотивират подобрения избор на диета

Към днешна дата има много малко систематични изследвания за това какви характеристики на индивида са най-полезни при проектирането и предоставянето на PN. Както беше отбелязано по-горе, генотипът е бил основен фокус на такива изследвания, но това е малко вероятно да бъде особено полезен лост за извършване на промяна в поведението. Фокусирането на изследователските усилия върху разбирането на индивидуалните стремежи и бариерите и фасилитаторите за промяна на избора на храна е по-вероятно да даде нови прозрения, които могат да бъдат превърнати в интервенции с PN. Ако такива прозрения ще бъдат използвани в мащабируеми интервенционни интервенции, ще бъде от решаващо значение: (1) да се намерят начини за систематично улавяне на съответните индивидуални характеристики; и (2) разработване и валидиране на алгоритми за използване на тази информация по основан на доказателства начин за предоставяне на полезни съвети и подкрепа. В допълнение, бъдещите изследвания на PN ще трябва да обърнат внимание на психологическите, социалните, икономическите и културните фактори, които влияят на хранителните модели, за да се гарантира, че съветите се превръщат в действие и че подобрените хранителни навици се поддържат завинаги.

4.5 Въздействие на персонализираните интервенции в храненето върху неравенствата в здравето