: 21.02.2025
Что вы ели вчера? ДНК-«калометр» не даст соврать
Наш пищевой рацион во многом определяет не только рост и функционирование организма, но и риск развития широкого спектра заболеваний, включая сердечно-сосудистые, онкологические, сахарный диабет и болезнь Альцгеймера. Для точной оценки влияния питания на здоровье часто нужно знать, чего и сколько человек ест. И недавно ученые разработали новый, нестандартный способ такой оценки на основе образца фекалий
Рацион питания человека традиционно оценивают с помощью анкет и ведения дневников питания. Однако зачастую подобные данные неточно отражают реальность в силу случайных либо намеренных искажений информации, допускаемых «авторами».
Есть и альтернативные подходы. «Технологический» метод предполагает делать фотографии съедаемых блюд и использовать машинный интеллект для анализа изображений. Но пока такие алгоритмы справляются неважно – ошибки в интерпретации изображений и расчете размера и состава порций слишком велики.
Еще один подход основан на определении в крови человека веществ, уровень которых зависит от состава пищи, к примеру, глюкозы, холестерина и др. Подобные характеристики давно применяются в медицине, но набор их ограничен. Также существуют базы данных масс-спектрометрического анализа пищевых продуктов, которые можно использовать для их «опознания» на основе анализа метаболома (совокупности малых молекул) кала, мочи или крови.
Недавно еще одну альтернативу пищевым дневникам предложили ученые из Австрии и США. Суть метода состоит в определении ДНК съеденных растительных и животных продуктов в фекалиях человека на основе данных так называемого метагеномного секвенирования.
Метагеном – это совокупность генетического материала смешанного сообщества организмов, например, микроорганизмов в образце почвы. Данные метагеномного секвенирования кала используют для оценки состава кишечного микробиома – сообщества микроорганизмов, обитаемых в пищеварительном тракте человека. Однако в том же кале присутствует и ДНК организмов, которые послужили пищей. Правда, присутствует она там в относительно малом количестве, что затрудняет задачу отделения сигнала «пищевой» ДНК. Еще одна проблема – преобразовать эту «таксономическую» информацию в содержание съеденных питательных веществ.
Исследователи создали базу данных геномов растений и животных, употребляемых в пищу, охватывающую более 400 наименований распространенных продуктов питания. А для обработки этого огромного (489 млрд пар оснований ДНК) был создан специальный алгоритм MEDI (Metagenomic Estimation of Dietary Intake, метагеномная оценка рациона питания).
Алгоритм протестировали на наборах данных с известными характеристиками. Выяснилось, что MEDI точно определяет особенности питания у взрослых и младенцев, включая переход последних на твердую пищу. MEDI успешно «сдала экзамен» и при оценке пищевого рациона в ходе двух исследований, участники которых питались строго определенным образом.
С помощью нового метода ученым удалось определить и особенности питания, связанные с метаболическим синдромом – комплексе обменных нарушений, ассоциированном со снижением восприимчивости к действию гормона инсулина. Выяснилось, что образцы фекалий больных людей (участников проекта MetaCardis) содержат больше ДНК свинины и курицы по сравнению со здоровыми, фекалии которых содержали больше ДНК яблок, ананасов и томатов. Эти результаты хорошо согласуются с известными данными о факторах риска развития метаболического синдрома и сердечно-сосудистых заболеваний.
Конечно, MEDI «видит» не все. Многие продукты питания, в том числе с высокой степенью обработки, а также разнообразные пищевые добавки, не оставляют своей ДНК в фекалиях. Так что пока диетологические опросники остаются «золотым стандартом» оценки рациона. Но при отсутствии подобной информации или необходимости в дополнительной MEDI может быть полезен. Авторы работы надеются, что новый метод пригодится не только для диетологов, клиницистов и эпидемиологов, но и для исследователей микробиома и антропологов.
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме:
Нас много. Микробиота современного человека
Как управлять микробами, когда они управляют нами
«Секрет продления жизни в том, чтобы ее не укорачивать»
: 21.02.2025 
