量身定製的飲食

分析新陳代謝,實現個性化營養

沒有哪一種飲食適合所有人。有些人喝一週的捲心菜湯可能只減掉幾盎司,而另一些人按同樣的簡樸食譜卻能減掉10磅。但是,如果能測量你的新陳代謝,並獲得一份定製的飲食處方,那會怎麼樣呢?

代謝組學可能就能做到這一點。它是繼基因組學(基因)和蛋白質組學(蛋白質)之後,“組學”革命的最新分支之一。考慮到肥胖等一些疾病是代謝綜合徵,其中多個生化途徑相互作用導致複雜的症狀,代謝測試提供了一種衡量一生健康狀況的方法。更重要的是,代謝組學技術可能在疾病出現症狀之前就識別出疾病。這樣的測試可以幫助人們選擇適合其個人代謝狀態的飲食和鍛鍊方案。

位於北卡羅來納州研究三角園區的Icoria公司正在將代謝組學技術應用於人類健康,該公司 Alan J. Higgins 解釋說,“代謝組學給你提供了功能性組成部分”,這在基因或蛋白質分析中並不總是顯而易見的。基因表達的變化不一定影響健康,因為身體的穩態機制可能會進行補償。此外,基因和蛋白質會相互作用,有時才會導致代謝途徑的淨變化。代謝組學試圖透過將生物體作為一個系統來檢驗,從而統一基因組學和蛋白質組學。“我們在下游末端捕捉到這些變化,” Higgins 補充道。


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在任何特定時刻,人體都會排出數千種代謝物,這些代謝物可以在尿液、血漿和各種身體組織中測量。質譜和核磁共振等傳統技術可以測量這些成分——這就是生物化學家如何測試藥物或環境汙染物對人體細胞的毒性的方法。然而,挑戰在於如何解釋生成的大量資料。生物資訊學的發展幫助解決了這個問題。科學家現在可以更詳細地分析代謝物,並進行更具資訊量的比較研究。例如,三年前,位於倫敦的 Metabometrix 公司證明,從血液樣本反射的高頻無線電波可以識別動脈粥樣硬化。無線電波測量樣本的磁性,計算機軟體會生成一個明顯的模式。

在症狀出現之前分析代謝疾病也可能實現。位於馬薩諸塞州沃爾瑟姆的 BG Medicine 的研究人員檢查了基因工程改造的小鼠,這些小鼠如果在高脂肪飲食下會發生動脈粥樣硬化。科學家給小鼠餵食中等脂肪的飲食,九周後測量了它們肝臟和血漿中的脂質分子。與對照組的水平相比,轉基因小鼠體內某些脂質代謝物升高,即使它們看起來非常健康。

當然,已經存在一些標記疾病的生化指標,例如高膽固醇,但這些指標還不夠。“單一生物標誌物提供資訊,”BG Medicine 的 Jan van der Greef 說,“但通常需要生物標誌物模式來講述完整的故事。” Van der Greef 懷疑許多疾病都具有代謝特徵,這種特徵可以透過技術檢測到,即使在膽固醇等指標升高之前——挑戰在於識別這些模式。這不是一項小任務:人們對正常的人體代謝,更不用說異常代謝,還沒有清晰的理解。

相對而言,“基因測序太容易了,”塔夫茨大學營養與基因組學實驗室主任 José M. Ordovas 說。他指出,測序儀只需要處理四種成分(A、C、T 和 G),而“在代謝組學中,你有不同的[技術]平臺,它們以不同的方式測量。我們談論的是數千種成分。”

為了向前發展,科學家們希望建立一個人類代謝組——相當於人類代謝的基因組。但是這個領域缺乏協調和資金,Ordovas 說,他估計可能需要分析 50 萬人甚至更多的人才能完成這項任務。

然而,Ordovas 正在逐步前進。在與 Metabometrix 的一個聯合專案中,他正在檢查幾千名受試者,其中一些人患有嚴重的代謝疾病,如肥胖,另一些人是健康的,以確定極端情況與正常情況的區別。他還將調查根據個人的獨特代謝特徵量身定製的飲食和運動是否可以使體重恢復正常,並防止過早地陷入不良健康狀況。未來,我們可能不再掃描食物標籤上的卡路里、脂肪和碳水化合物,而是將標籤與我們的代謝型別相匹配。

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