Zmiana stylu życia ze względu na uwarunkowania genetycznie zmniejsza ryzyko wystąpienia chorób metabolicznych
W ramach badań asocjacyjnych całego genomu (ang. genome-wide association study, GWAS) zidentyfikowano setki sygnałów związanych z otyłością, cukrzycą typu 2 i chorobami układu krążenia. Informacje te mogą posłużyć do opracowania wskaźników ryzyka poligenicznego, które pozwalają w ilościowy sposób określić dziedziczne ryzyko wystąpienia choroby. Jednakże w procesie podejmowania decyzji klinicznych zwykle nie wykorzystuje się jeszcze informacji genetycznych, a chorzy nie są świadomi swojego ryzyka genetycznego ani możliwości łagodzenia jego skutków. „Osoby o niskim ryzyku genetycznym, ale prowadzące niezdrowy tryb życia, mogą być narażone na zwiększone ryzyko wystąpienia tych chorób, podczas gdy osoby o wysokim ryzyku genetycznym, ale prowadzące zdrowy tryb życia – na niskie ryzyko ich wystąpienia”, zauważa Jordi Merino, stypendysta działania Maria Skłodowska-Curie, biorący udział we wspieranym przez UE projekcie INTERPLAY. „Rodzi to pytania dotyczące polityk w zakresie zdrowia publicznego w dobie dużych zbiorów danych i medycyny precyzyjnej”. Zespół projektu INTERPLAY badał, w jaki sposób styl życia może wpływać na genetyczne predyspozycje do wystąpienia cukrzycy i związanych z nią powikłań metabolicznych oraz analizował rolę podwyższonego stężenia glukozy we krwi (hiperglikemii) w przebiegu chorób sercowo-naczyniowych. W ramach projektu INTERPLAY badano również procesy biologiczne związane z przyjmowaniem pokarmów. Niektóre wyniki zostały już opublikowane i zyskały międzynarodowe uznanie, w tym nagrodę Rachmiel Levine-Arthur Riggs Young Investigator Scientific Achievement Award w 2017 roku.
Geny, choroby metaboliczne i rola stylu życia
W celu identyfikacji czynników związanych z występowaniem chorób sercowo-naczyniowych w ramach badania INTERPLAY wykorzystano analizę randomizacji mendlowskiej, aby ustalić przyczynową rolę hiperglikemii w ryzyku wystąpienia choroby. W oddzielnym badaniu mającym na celu identyfikację markerów cukrzycy zespół projektu INTERPLAY wykorzystał dane z badania Framingham Heart Study, odkrywając zestaw 19 metabolitów, które mogą pomóc w identyfikacji osób z grupy ryzyka, nawet jeśli klinicznie ich ryzyko uznano za niskie. „Co ważne, nasza analiza wykazała, że zmiany metaboliczne, które przyczyniają się do wystąpienia najwcześniejszych etapów cukrzycy, są również istotne pod kątem występowania chorób sercowo-naczyniowych”, wyjaśnia Merino. Do badania wzajemnych oddziaływań między podatnością genetyczną a dietą / stylem życia – w tym spożyciem tłuszczu, składnikami odżywczymi i aktywnością fizyczną – w ramach projektu INTERPLAY wykorzystano dane z europejskich i amerykańskich badań obserwacyjnych oraz interwencji klinicznych. „W oparciu o profil genetyczny poszczególnych osób chcieliśmy określić ich podgrupy, które mogą odnieść największe korzyści z zastosowania interwencji zmniejszających ryzyko wystąpienia choroby metabolicznej”, dodaje Merino. Wykorzystując dane podłużne Konsorcjum CHARGE pochodzące od ponad 100 000 uczestników, zespół projektu INTERPLAY wykazał, w jaki sposób z wystąpieniem nowego przypadku cukrzycy wiązało się zarówno ryzyko genetyczne, jak i czynniki żywieniowe. Badanie opublikowano w czasopiśmie British Medical Journal. Wykorzystując dane pozyskane w ramach amerykańskiego Programu profilaktyki cukrzycy, zespół projektu INTERPLAY wykazał, że zdrowa dieta, wraz ze zwiększoną aktywnością fizyczną, zmniejsza ryzyko kardiometaboliczne niezależnie od ryzyka genetycznego, przy czym największe korzyści odnoszą osoby o podwyższonym ryzyku. Zespół projektu INTERPLAY wziął również udział w badaniu GWAS, dysponującym zestawem danych 300 000 osób, w ramach którego zidentyfikowano 26 regionów genomowych związanych ze zwiększoną preferencją względem pokarmów o wysokiej zawartości węglowodanów, tłuszczu lub białka. Analizy bioinformatyczne wykazały, że geny te znajdują się głównie w mózgu i są zaangażowane w procesy związane z działaniem układu nagrody podczas jedzenia lub upośledzeniem poczucia sytości. „Ta najszerzej zakrojona analiza genetycznego wpływu na spożycie pokarmów pozwoliła nam stworzyć poligeniczny wskaźnik prawdopodobieństwa wystąpienia otyłości i związanych z nią powikłań. Lepsze zrozumienie działania układu nagrody podczas jedzenia może umożliwić skuteczniejsze leczenie”, mówi Merino. Praca podsumowująca wyniki projektu zostanie opublikowana w czasopiśmie „Nature Human Behaviour”.
Przełożenie wiedzy na praktykę
W ramach nowoczesnych systemów opieki zdrowotnej zakładane są obecnie kliniki zajmujące się genomiką prewencyjną, aby wesprzeć pacjentów. A na razie „dzielenie się naszymi wynikami z decydentami, firmami biotechnologicznymi i producentami żywności pomaga zrewolucjonizować medycynę, sposób opracowywania leków i projektowania żywności, jednocześnie otwierając nowe rynki”, mówi Merino. Merino pracuje obecnie nad rozpoczęciem badań klinicznych nad żywieniem spersonalizowanym, aby poznać czynniki molekularne odpowiedzialne za niepożądane reakcje metaboliczne na konkretne pokarmy.
Słowa kluczowe
INTERPLAY, geny, genom, dieta, styl życia, medycyna, węglowodany, tłuszcz, białko, cukrzyca, choroba układu krążenia, otyłość