探寻精准营养密码:美国膳食生物标志物开发联盟的创新征程

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Current Developments in Nutrition 3.8

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  在营养研究中,准确评估饮食颇具挑战,自我报告法存在测量误差,现有膳食生物标志物也有不足。研究人员开展膳食生物标志物开发联盟(DBDC)项目,旨在发现和验证美国常见食物的生物标志物。虽未明确结果,但有望助力精准营养研究。

  在健康领域,饮食对人体健康的影响贯穿一生,然而精准衡量饮食与健康之间的关系却困难重重。传统的饮食评估方法,主要依赖自我报告,像食物频率问卷(FFQ)、多日食物日记、24 小时回顾等,这些方法很容易受到各种系统和随机测量误差的干扰。想象一下,让人们回忆几天前吃了什么,吃了多少,这其中的误差可想而知。而且,饮食本身是一个复杂的模式,包含已知和未知的成分,人与人之间、同一个人不同时间的饮食差异都很大。同时,现有的许多膳食和营养生物标志物,要么对摄入量不敏感,要么特异性低,针对特定食物或食物组摄入量的生物标志物数量有限。比如,某些声称能反映某种食物摄入的生物标志物,可能在实际检测中,受到其他因素影响,无法准确判断。在这样的背景下,为了更精准地评估饮食对健康的影响,推动营养研究迈向精准化,膳食生物标志物开发联盟(Dietary Biomarkers Development Consortium,DBDC)应运而生。
DBDC 由美国国立糖尿病、消化和肾脏疾病研究所(NIDDK)与美国农业部国家食品和农业研究所(USDA - NIFA)支持成立,汇聚了哈佛大学、弗雷德?哈钦森癌症研究中心、加利福尼亚大学戴维斯分校等多所学术机构的研究力量。其核心目标是通过发现和验证美国常见食物的生物标志物,改善膳食评估方法。经过一系列研究,虽然目前尚未明确具体的研究成果,但该项目有着重大意义。一旦成功发现并验证这些生物标志物,将显著拓展美国饮食中已验证的摄入生物标志物列表,帮助科研人员深入理解饮食影响人类健康的机制,推动精准营养研究的发展,为个性化的饮食建议和健康管理提供有力依据。该研究成果发表在《Current Developments in Nutrition》杂志上。

为开展这项研究,研究人员主要运用了以下关键技术方法:一是控制喂养试验,让健康参与者摄入预先设定量的测试食物,以此观察生物样本的变化;二是代谢组学技术,对血液和尿液样本进行代谢组学分析,识别潜在的生物标志物;三是多队列研究,利用不同的队列,如 OmniHeart 研究、多项纵向观察队列等,在不同场景下评估生物标志物的性能 。

研究结果


  1. 哈佛大学研究中心
    • 阶段 1:开展 8 种测试食物的药代动力学(PK)和剂量反应(DR)喂养试验,PK 研究采用随机交叉设计,让参与者依次食用不同测试食物,在特定时间采集血液和尿液样本。DR 研究同样采用随机交叉设计,将食物配对并设置不同剂量组合,试验过程中监测参与者依从性,收集多种样本。
    • 阶段 2 和 3:利用 OmniHeart 研究样本评估已识别生物标志物的性能,在自由生活人群中,借助 2 个纵向美国观察队列的数据对生物标志物进行验证,通过多种方法评估其与其他饮食评估方式的相关性。

  2. 弗雷德?哈钦森癌症研究中心
    • 阶段 1:针对 4 种高蛋白测试食物开展 2 项交叉喂养试验,每个试验包含 3 个 7 天的 DR 喂养期和 2 次 PK 评估,在不同时间采集血浆、尿液和粪便样本,通过多种方式评估参与者对饮食的依从性。
    • 阶段 2:进行 2 期交叉喂养试验,对比低和高健康饮食指数 - 2020(HEI - 2020)的饮食模式,在不同时间采集样本,以发现相关生物标志物并确认阶段 1 的食物生物标志物。
    • 阶段 3:利用 3 个不同队列的存档样本,对阶段 1 和 2 发现的生物标志物进行外部验证,评估其在更广泛人群中的适用性。

  3. 加利福尼亚大学戴维斯分校
    • 阶段 1:30 名参与者进行 3 次交叉膳食干预,设置不同剂量的水果或蔬菜餐挑战,在 24 小时内多次采集血液和尿液样本,还收集粪便样本。
    • 阶段 2:50 名参与者被分为 3 组,分别遵循典型美国饮食(TAD)、TAD + (包含低水平目标水果和蔬菜)和美国膳食指南(DGA,富含水果和蔬菜)饮食,干预前后采集多种样本,评估生物标志物对水果和蔬菜摄入量的指示可靠性。
    • 阶段 3:200 名参与者进行横断面研究,通过问卷评估饮食情况后采集样本,以评估生物标志物的稳健性和可靠性。


研究结论与讨论


DBDC 的研究整合了喂养研究和代谢组学分析,为发现特定食物的新型生物标志物提供了创新方法。尽管各研究中心的研究设计和代谢组学分析方法因成本和效率因素有所不同,但通过共同的结构和协调机制,确保了研究的一致性。研究中收集的人体生物样本和食物样本,为后续研究提供了宝贵资源。一旦这些生物标志物得以验证,将极大地提升在流行病学和临床研究中测量饮食的准确性,有助于评估饮食依从性和校准测量误差,尤其在传统饮食数据收集困难的场景中更具价值。总之,DBDC 的研究成果将推动饮食干预、营养流行病学、精准营养等多领域的研究进展,为人类健康事业的发展奠定坚实基础。

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