一种验证营养素是否适合个性化病人的方法技术

本发明专利技术涉及一种验证营养素是否适合个性化病人的方法，属于生物医药领域。本发明专利技术的方法包括以下步骤：(1)选取与疾病相关的营养素，根据遗传学分析方法，获取营养素和疾病的遗传学关联汇总数据；(2)使用孟德尔随机化方法计算营养素与疾病的因果关系；(3)获取与营养素和疾病因果方向一致且因果效应显著相关的SNP作为生物标志物，并找出生物标志物相应的等位基因位点；(4)对患有所述疾病的个性化病人进行基因检测，考察病人在生物标志物位点的基因情况，如果病人在生物标志物位点的突变为步骤(3)等位基因位点，则营养素适合病人，否则，营养素不适合所述病人。本发明专利技术方法能高效判断营养素是否适合个性化病人，且易于实现。

A Method to Verify the Suitability of Nutrients for Individualized Patients

【技术实现步骤摘要】
一种验证营养素是否适合个性化病人的方法
本专利技术涉及一种验证营养素是否适合个性化病人的方法，属于生物医药领域。
技术介绍
美国前总统巴拉克·奥巴马(BarackObama)在2015年发起了“精准医疗倡议”，这是一项大胆的新举措，旨在支持研究人员、患者和医疗服务提供者共同努力，开发考虑到人们独特特点的个性化医疗(Loos,RJF.(2019).Fromnutrigenomicstopersonalizingdiets:arewereadyforprecisionmedicine？AmJClinNutr.109:1-2.)。营养基因组学可以被认为是精准医学的延伸，其目的是通过从个体遗传组成中制定的有针对性的营养疗法来预防、治疗和管理疾病(Bahcall,O.(2015)Precisionmedicine.Nature.526:335.)。它包括研究基因和饮食之间的双向关系:1)基因变异如何影响身体的营养反应(营养遗传学)和2)营养如何影响基因功能(营养基因组学)。虽然环境和生活方式都被认为与个性化营养素治疗有关，然而，是否有充分基于人类基因组视角的科学证据支持个性化推荐成为问题的关键。多年来，精准营养的咨询领域一直致力于开发科学有效的程序，帮助人们理解和适应个性化营养素的使用对慢性疾病的影响。试图使用更精准的测量膳食摄入量、遗传易感性以及它们之间的相互作用(Guasch,F.M.,Dashti,H.S.,Merino,J.(2018).NutritionalGenomicsandDirect-to-ConsumerGeneticTesting:AnOverview.AdvNutr.9(2),128-135)。然而，传统的流行病学研究仍然无法避免各种混杂因素的影响，如职业和环境暴露、饮食和补充使用。所以，尽管对精准营养的最初推动已经开始，但更多的工作仍需加强，从而开发一个健壮的科学框架，将其应用到造福个人和社会的实际解决方案中。目前，随着遗传学信息的大量发表，如代谢组学、转录组学、表观遗传修饰等，使用与暴露因素相关的遗传变异作为工具变量(IV)进行孟德尔随机化(MR)方法推断因果关系成为可能(Jie,Zheng.,etal.(2017).RecentDevelopmentsinMendelianRandomizationStudies.CurrEpidemiolRep.4,330–345.)。MR方法遵循父母等位基因随机分配给后代的目的，因此不太可能受到混杂因素的干扰；并且基因型不受疾病的影响，所以也避免了反向因果偏差。MR已经发现了广泛领域的实用性。一方面，MR促进药剂的开发(即药物靶标验证，药物目标再利用和副作用鉴定)，另一方面，MR成功地估计了暴露因子与疾病风险之间的无偏差关联。例如，MR研究表明肥胖可能是痛风的危险因素，而教育水平与AD风险呈负相关。因此，我们采用双样本MR分析策略，从不同样本中获取暴露因素(营养素)和结果因素(慢性疾病)的遗传学数据并推断两者之间的因果相关性。精准营养有望根据遗传易感位点有效转化为量身定制的营养建议，而基因检测应该在这一方法中发挥关键作用(Katsnelson,A.(2010)Geneticstellstalltales.Nature.465:998)。目前有两种类型的基因测试:体外诊断测试和实验室开发的测试(LDTs)，生产的体外试验供许多实验室分发和使用，LDTs专用于测试开发人员的实验室；直接消费者基因检测(Direct-to-consumer,DTC)是由不同的公司设计的，对DTC基因检测的需求已经增加到目前成为个性化营养基因筛查的主要工具的程度，这主要是因为DTC有助于直接获取个人的基因信息(Myers,M.F.,Bernhardt,B.A.(2012).Direct-to-consumergenetictesting:introductiontothespecialissue.JGenetCouns.21,357–60)。这些信息有助于预测疾病问题的易感性，因此是一种有希望的预防工具，并且遗传信息可以表明哪些个体可能从特定的饮食干预中受益。因此，基于基因型的精准营养膳食推荐为改善公共健康提供了更为有效的工具。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种验证营养素是否适合个性化病人的方法，该方法能高效判断营养素是否适合个性化病人，且易于实现。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种验证营养素是否适合个性化病人的方法，其包括以下步骤：(1)选取与疾病相关的营养素，根据遗传学分析方法，获取营养素和疾病的遗传学关联数据；所述遗传学关联汇总数据是与所述营养素显著相关且独立遗传的SNPs(SNPs表示两个及以上的单核苷酸多态性)，所述疾病的必须变量含有所述SNPs；(2)基于步骤(1)获得的遗传学关联数据，使用孟德尔随机化方法将与营养素相关的SNPs作为工具变量(IV)，计算营养素与疾病的因果关系；所述营养素与疾病的因果关系是指营养素与疾病之间的关联，即营养素含量的增加或减少与疾病风险的关系；(3)获取与步骤(2)计算的营养素和疾病因果方向一致且独立因果效应显著的SNP作为生物标志物，并找出生物标志物相应的等位基因位点；(4)对患有所述疾病的个性化病人进行基因检测，考察病人在生物标志物位点的基因情况，如果病人在生物标志物位点的突变为步骤(3)所述等位基因位点，则所述营养素适合所述病人，否则，所述营养素不适合所述病人。上述孟德尔随机化方法(即MR方法)基于以下内部假设：遗传变异与暴露因子相关；遗传变异必须与任何与结果因素相关的混杂因素无关；遗传变异必须通过暴露因子而不是其他途径影响结果。本专利技术重点计算单个独立SNP位点的因果效应，以整体因果关系方向性作为标准，筛选因果一致的单个独立并且因果关系显著的SNP作为判断该病人是否缺乏该营养素的生物标志物。同时，基于所涉及生物标志物对患病人群进行基因检测，挖掘病人的相关位点基因情况，以为其制定个性化营养策略。主要是利用了直接消费者(Direct-to-consumer,DTC)的基因检测或者是体外诊断测试和实验室开发的测试(LDTs)的基因检测技术对病人进行基因检测，从而筛选存在该变异位点影响的病人，如果病人在该位点的基因突变与因果研究中营养素相关的该位点等位基因一致，则根据因果方向性决定病人是否应补充或者减少该营养素的使用，从而为病人建立个性化的饮食策略，并为精准营养的发展提供了有效的指导方案。本专利技术能高效判断营养素是否适合个性化病人，以便后期对病人进行精准营养治疗，本专利技术的方法具有理论基础扎实、易于实现、效率高的特点。作为本专利技术所述验证营养素是否适合个性化病人的方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，遗传学分析方法包括代谢组学分析、转录组学分析、全基因组关联分析、分子表观遗传学分析中的至少一种。作为本专利技术所述验证营养素是否适合个性化病人的方法的优选实施方式，所述全基因组关联分析的数据来源于NHGRI-EBIGWAS(https://www.ebi.ac.uk/gwas)、PhenoScanner(http://www.phenoscanner.medschl.cam.ac.uk/phen本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种验证营养素是否适合个性化病人的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选取与疾病相关的营养素，根据遗传学分析方法，获取营养素和疾病的遗传学关联数据；所述遗传学关联汇总数据是与所述营养素显著相关且独立遗传的SNPs，所述疾病的必须变量含有所述SNPs；(2)基于步骤(1)获得的遗传学关联数据，使用孟德尔随机化方法将与营养素相关的SNPs作为工具变量，计算营养素与疾病的因果关系；所述营养素与疾病的因果关系是指营养素含量的增加或减少与疾病风险的关系；(3)获取与步骤(2)计算的营养素和疾病因果方向一致且独立因果效应显著的SNP作为生物标志物，并找出生物标志物相应的等位基因位点；(4)对患有所述疾病的个性化病人进行基因检测，考察病人在生物标志物位点的基因情况，如果病人在生物标志物位点的突变为步骤(3)所述等位基因位点，则所述营养素适合所述病人，否则，所述营养素不适合所述病人。

【技术特征摘要】
1.一种验证营养素是否适合个性化病人的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选取与疾病相关的营养素，根据遗传学分析方法，获取营养素和疾病的遗传学关联数据；所述遗传学关联汇总数据是与所述营养素显著相关且独立遗传的SNPs，所述疾病的必须变量含有所述SNPs；(2)基于步骤(1)获得的遗传学关联数据，使用孟德尔随机化方法将与营养素相关的SNPs作为工具变量，计算营养素与疾病的因果关系；所述营养素与疾病的因果关系是指营养素含量的增加或减少与疾病风险的关系；(3)获取与步骤(2)计算的营养素和疾病因果方向一致且独立因果效应显著的SNP作为生物标志物，并找出生物标志物相应的等位基因位点；(4)对患有所述疾病的个性化病人进行基因检测，考察病人在生物标志物位点的基因情况，如果病人在生物标志物位点的突变为步骤(3)所述等位基因位点，则所述营养素适合所述病人，否则，所述营养素不适合所述病人。2.如权利要求1所述的验证营养素是否适合个性化病人的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，遗传学分析方法包括代谢组学分析、转录组学分析、全基因组关联分析、分子表观遗传学分析中的至少一种。3.如权利要求2所述的验证营养素是否适合个性化病人的方法，其特征在于，所述全基因组关联分析的数据来源于NHGRI-EBIGWAS、PhenoScanner、文本挖掘数据中的至少一种。4.如权利要求1所述的验证营养素是否适合个性化病人的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红雨，程文文，朱强，全源，黄清，
申请(专利权)人：武汉百药联科科技有限公司，华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42