מדענים ממפים את הגנים העומדים מאחורי סיכון תזונה ודמנציה

מדענים חושפים משאב גנטי חדש מהניסוי של דיאטת Mind, ופותח את הדלת לאסטרטגיות תזונה מדויקות להגנה על תפקוד קוגניטיבי בקרב מבוגרים מזדקנים.

מתאר נתונים: התערבות ים תיכונית-דאסט לניסוי עיכוב ניווני (Mind): משאב גנטי לתזונה מדויקת. קרדיט תמונה: אור קריסטל / Shutterstock

מחקר שנערך לאחרונה על מתאר נתונים שפורסם בכתב העת חומרים מזינים תיאר את נהלי הגנוטיפ, בקרת האיכות (QC) וזקיפה לייצור משאב גנטי חדש ממשתתפים בהתערבות הים התיכון לניסוי עיכוב עצבי (MIND).

שכיחות דמנציה צפויה לגדול בגלל הזדקנות מתקדמת של האוכלוסייה הגלובלית. ירידה קוגניטיבית הקשורה לגיל משתנה בין יחידים. דיאטת הנפש היא הכלאה של הגישות התזונתיות להפסקת יתר לחץ דם (DASH) ותזונה ים תיכונית עם שינויים נבחרים. דיאטת הנפש מדגישה פירות יער, ירקות עליים ירוקים, שעועית, אגוזים, פירות ים, דגנים מלאים, יין, שמן זית, עופות וצריכת שומן מוגבלת.

מחקרים מראים כי ההקפדה על דיאטת הנפש עשויה להאט את הירידה הקוגניטיבית ולהפחית את הסיכון למחלת אלצהיימר. עם זאת, הניסוי הקליני העיקרי של המוח עצמו לא מצא הבדלים משמעותיים בשינוי הקוגניטיבי לאחר שלוש שנים בהשוואה לתזונה שליטה מוגבלת בקלוריות.

תוצאה זו היא מוטיבציה מרכזית למחקר הגנטי הנוכחי. וריאציה במטבוליזם של מרכיבי דיאטה נפשיים בין אנשים עשויה לשפר או להגביל את יעילותם ובסופו של דבר להשפיע על התגובה לתזונה. לפיכך, ידע על גורמים גנטיים התורמים לשונות זו יכול להיות בעל ערך בזיהוי קבוצות משנה הנהנות במיוחד מתזונה זו ובחינת המנגנונים העומדים בבסיס הקשר בין בריאות קוגניטיבית לתזונה הנפשית.

על המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים בארצות הברית תיארו נהלי גנוטיפים, QC ו- זקיפה לייצור נתונים גנטיים של משתתפי ניסוי הנפש. ניסוי הנפש היה ניסוי מבוקר אקראי שלב III (RCT) על ההשפעות של תזונה המוח המוגבלת בקלוריות על ירידה קוגניטיבית בהשוואה לתזונה רגילה עם הגבלה קלורית דומה. המשתתפים היו מבוגרים מבוגרים, עודף משקל ולא קשורים מבחינה קוגניטיבית עם תזונה תת -אופטימלית והיסטוריה משפחתית של דמנציה.

דגימות דם נאספו במספר נקודות זמן. DNA גנומי חולץ מדגימות דם מלא וסרום. ראוי לציין כי החוקרים נאלצו להתגבר על אתגרים, כולל סגירת מעבדה בגלל המגיפה COVID-19, אשר הצריכה להשתמש בסרום לצורך מיצוי DNA במקרים רבים שבהם לא היה זמין דם מלא. גנוטיפ של אפוליפופרוטאין E (APOE) בוצע באמצעות דגימות שלמות וסרום.

פולימורפיזמות חד-נוקלאוטידים (SNPs) עם שיעורי שיחה> 95%, שיווי משקל של הרדי-וויינברג (HWE) P> 1 × 10-6 ותדר אלל מינורי (MAF)> 0.05 שימשו עבור QC מדגם. זוהו אי התאמות בין מין שדיווח על ידי עצמי לבין מין מוגן גנטית.

נבדקו קשר (קרבה) בין דגימות הניסוי וההשפעות של דגימת DNA, אתר המחקר ומערך מערך. יתר על כן, הוסקה גנטית של אבות מדגם באמצעות ניתוח רכיבים עיקרי (PCA). עבור SNP QC, הוערכה קונקורדנציה של גנוטיפ בין זוגות כפולים כדי להעריך את ההתרבות של הגנוטיפ.

עבור ה- QC המדגם השני, הצוות חישב הטרוזיגוזיות ואת הדגימות המובחנות באיכות ירודה מאלו של הטרוזיגוזיות נמוכה באופן טבעי באמצעות מודלים סטטיסטיים לזיהוי מחיצות.

יתר על כן, הם ביצעו QC SNP שנייה לשמירה על כרומוזום X וגרסאות אוטוזומליות עם MAF> 0.01, HWE P> 1 × 10-6 ושיעורי שיחה> 95%. PCA שני בוצע לכל אבות אבות באמצעות קבוצה משומשת של SNPs דו -אלליים אוטוזומליים עם MAF> 0.05 ושיעורי שיחה> 98%. יתרה מזאת, זקיקות גנוטיפ בוצעו עבור כל אבות אבות באמצעות קונסורציום ההתייחסות ההפלוטיפ (HRC) ו -1,000 גנום פרויקט שלב 3 (1000 גרם) לוחות התייחסות.

גנוטיפ של המשתתפים APOE נקבע בתחילה על ידי רצף RS7412 ו- RS429358 SNPs ב- APOE EXON 4. יתר על כן, הגנוטיפ של APOE נגזר באמצעות SNPs מיושנים, והוסטה הוערכה באמצעות הגנוטיפ APOE המוחלט. כדי לאמת את איכות הנתונים הגנטיים, החוקרים ביקשו לשכפל אסוציאציות ידועות ממחקרי אסוציאציה רחבי הגנום (GWASS) עם סמנים ביולוגיים הקשורים לתזונה.

ממצאים

ריכוזי ה- DNA נעו בין 0.12 ng/μl ו- 4.14 ng/μl בדגימות סרום ו- 4.4 ng/μl ו- 277.8 ng/μl בדגימות שלמות שלמות. נתונים גנטיים נוצרו עבור 602 דגימות ניסוי. לא כולל דגימות לפני QC עם שיעורי שיחה <90% ו- SNPs עם MAF <0.01 הביאו ל 573 משתתפים עם נתוני גנוטיפ של למעלה מ- 1.01 מיליון SNPs. בסך הכל שימשו 630,959 SNPs לבדיקות QC לדוגמה. לא נכללו שתי דגימות עם אי התאמה בין מין שדיווח על ידי עצמי לבין מין שהסקיו גנטית.

זוהו שלושה זוגות של קרובי משפחה מדרגה ראשונה. הרכיב העיקרי 1 (PC1) הפריד אנשים לבנים מהמשתתפים השחורים. שלושת המשתתפים האסיאתיים ומשתתף אחד "אחר" התאספו קרוב יותר לאנשים לבנים. הצוות השתמש ב- PC1 כדי להגדיר תת קבוצה של משתתפי אבות אבות אירופיים כאנשים לבנים המזהים את עצמם בתוך שש סטיות תקן (SDS) של אמצעי PC1.

באופן דומה נקבע תת קבוצה קטנה יותר של משתתפי האפריקאים-אנקביות. לא ניתן היה להסיק בביטחון את המוצא של שמונה משתתפים נוספים, ולכן הנתונים הגנטיים שלהם לא הוחרגו ממערך הנתונים הסופי.

שיעורי קונקורדנציה של גנוטיפ נעו בין 98.1% ל 99.8%, מה שמצביע על עקביות גבוהה. לאחר מדגם QC, נשמרו 58 ו- 494 דגימות לא קשורות של אבות אבות אפריקאים ואירופיים, בהתאמה. לאחר PCA שנייה, תת-מבנה האוכלוסייה נותר ניכר בקבוצת האבות האירופית. יתר על כן, לאחר כל נהלי QC, נשמרו 809,442 ו- 772,662 גרסאות עבור 494 ו -58 משתתפי אבות אירופאים ואפריקאים, בהתאמה.

לאחר זקיפה עם הפאנל של 1000 גרם, התקבלו כ- 47.1 מיליון גרסאות עבור כל אבות אבות. זקיפת HRC, שבוצעה רק עבור משתתפי האירופאים, הביאה ל -39.1 מיליון גרסאות. זקיפת HRC הדגימה איכות גבוהה יותר לגרסאות בתדר נמוך וגרסאות נפוצות. הקונקורדנציה של הגנוטיפ של APOE הייתה 98.2% בין 1000 גרם גנוטיפים מרוחקים לרצף.

בהשוואה לנתוני רצף, הגנוטיפים המיושמים סיווגו חמישה נשאים לא נשיאים כנשאי E4 ושני נושאי E4 כאל נשיאים. באופן דומה, זקיפת HRC הניבה גנוטיפים זהים לאלה עם לוח 1000G. הצוות משכפל לפחות SNP אחד שקשר בעבר לאדיפונקטין, חומצה אלפא-לינולנית, צריכת קפה, בטא-קרוטן, אלפא-טוקופרול, צריכת תה וחומצה דוקוסאקסאנואית בנתונים זיקלים 1000 גרם. התוצאות היו דומות לנתונים עם חילופי HRC.

מסקנות

לסיכום, המחקר מציג משאב גנטי מה- RCT הראשון של דיאטת הנפש הממוקדת לתוצאות קוגניטיביות. הממצאים מדגישים את התאמת הסרום כמקור אלטרנטיבי ל- DNA. למרות שמיצוי DNA בסרום וביצועים גנוטיפיים היו נחותים מאלה של דם מלא, סרום נשאר אטרקטיבי במקרים של דם מלא חסר או לא מספיק. לוחות ההתייחסות HRC ו- 1000G הניבו נתונים מיושמים באיכות גבוהה עבור אוכלוסיות אבות אבות אפריקאים ואירופיים.

הקונקורדנציה הייתה גבוהה בין גנוטיפים של APOE מיושנים לרצף. יתר על כן, החוקרים שכפלו אסוציאציות ידועות של GWAS עם סמנים ביולוגיים הקשורים לתזונה.

המחברים ציינו גם מספר מגבלות כדי לספק הקשר למחקר עתידי. אלה כוללים כי אוכלוסיית המחקר הייתה בעיקר ממוצא אירופי, מה שעשוי להגביל את ההכללה של הממצאים, וכי הקריטריונים המשתתפים הספציפיים (למשל, עודף משקל, היסטוריה משפחתית של דמנציה) פירושו שהמשאב אינו מייצג את האוכלוסייה הכללית. הם גם ממליצים כי יש לתת דין וחשבון על השפעות אצווה פוטנציאליות מסוג הדגימה ואתר המחקר בניתוחים עתידיים.

משאב גנטי זה מאפשר ניתוחים של תרומות גנטיות לשונות בתגובות הקוגניטיביות לתזונה הנפשית, ותומכים בניתוח אינטגרטיבי עם סוגי נתונים אחרים כדי לתאר מנגנונים ביולוגיים בסיסיים. הנתונים יועברו לחוקרים אחרים באמצעות המכון הלאומי לגנטיקה מזדקנת של אתר אחסון הנתונים של מחלות אלצהיימר (Niagads).

מאמצים אלה עשויים בסופו של דבר ליידע אסטרטגיות תזונה מדויקות ולעזור בקידום בריאות קוגניטיבית.