細胞分子基因營養醫學

傅偉光博士:參加第一屆

亞洲發展營養基因體學新契機國際會議心得

    本次受食品工業發展研究所推薦與指派,代表台灣前往新加坡參加由 ILSI(International Life Sciences Institute)主辦、澳洲CSIRO(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization)協辦,為期3(12/7-12/9, 2005)的「第一屆亞洲發展營養基因體學新契機之國際會議( First International Conference on Nutrigenomics – Opportunities in Asia)」,與會代表包括來自美國、新加坡、澳洲、紐西蘭、英國、德國、加拿大、日本、南韓、印度、中國及菲律賓等各國學者專家約 400 人參與盛會。

    研討會議題涵蓋如下:(1)基因與營養及健康之最新展望;(2)營養對分子流行病學 (molecular epidemiology)與疾病之影響;(3)營養成分與基因之交互作用;(4)營養基因體學對癌症罹患風險之降低;(5)營養基因體學與分子免疫調節(molecular immumodulation)(6)營養基因體學與其它生理功能之相關性;(7)基因體學(genomics)對食物供應面之應用與影響;(8)營養基因體學對個人與族群之關聯性;以及(9)營養基因體學之未來發展。

    整體而言,本次會議之討論議題大致可歸納成二項主軸:一為營養基因體學發展之概況介紹;另一為營養成分與其他具生物活性 (bioactive) 物質對於基因表現與健康影響之探討。茲將參與研討會之感想與心得彙整摘錄如下:

    1.營養基因體學是指以基因體學、蛋白質體學 (proteomics) 及代謝體學 (metabolomics) 等技術觀點探討膳食營養對人體健康的影響。一般人可能並不十分清楚明白nutrigenomicsnutrigenetics兩者的差異,前者係著重於營養成分對基因體、蛋白質體及代謝體影響的相關研究,後者主要是把研究重點放在遺傳變異對營養成分與疾病交互作用的影響評估,換言之,就是研究參與營養成分代 謝的基因缺陷與多樣性,以及其與營養成分代謝紊亂的脈絡關係,進而從另一個角度來剖析基因與營養素交互作用的反應機制。

    因此, nutrigenomics 的基礎研究可作為探討環境性疾病發生機制的重要推動力量,而 nutrigenetics 的群體研究則是飲食與基因的交互影響對環境性疾病的發生與防治,提供科學佐證之相關依據。

    2. 諸多學者專家有志一同地指出至少80%的心血管疾病與糖尿病及40%的癌症可以事前有效防範,藉此強力彰顯食品營養在預防醫學所扮演的關鍵角色。最令人印象深刻且極具說服性的說辭就是「Leave your drugs in chemist's pot if you can heal the patient with food」以及「Nutritional interventions for better prevention」。對於膳食營養與人體健康的相關性,似乎可利用 4D 的概念來作循序漸進的闡述與解讀,也就是說從營養素的缺乏 (Deficiency) 至機能失調 (Disorder) ,再到疾病發生 (Disease) ,最後甚至嚴重致死 (Death)

    事實上營養成分如維生素、礦物質,以及其他具生物活性成分如異黃酮等與基因調控、健康維持具關聯性並非全新的認知,如半乳糖血症、 苯酮尿症、缺鐵性貧血及夜盲症等都是大家耳熟能詳因成分缺乏或不足所導致的疾病。

    然而伴隨著資訊的快速交流及智識的長期累積,從過去以單一成分 (single component) 如營養補充劑進行一體適用 (one size fits all) 的單純作法,已逐漸演變成現在用完整食物(whole food) 的觀念來提供組合性的健康訴求,對防治特定疾病的效果遠大於祇掌握其中一個,例如同時兼顧鈣、維生素DK、多元不飽合脂肪酸及大豆異黃酮的均衡攝取,對於骨骼健康的維護效果遠超過祇強調鈣質一項。

    而這種全方位的解決方案可望在不久的未來,更進一步地發展成依據個人化營養 (personalized nutrition)而搭配設計不同飲食的個別建議 (individual recommendation),其主要的概念就是基於每個人在基因組態上的差異,致使其對食物的喜惡程度亦不盡相同。

    3. 在營養成分與基因交互作用的探討方面,鑑於營養成分的攝取直接間接影響基因的表現,大部份的學者專家建言,應以膳食建議攝取量 (dietary recommended intakes, DRI) 的定義與觀點來取代過去採用建議膳食容許量 (recommended dietary allowances, RDA) 的實務做法。另外,亦有諸多學者針對營養基因體學及表現遺傳變化 (epigenetic) 的關聯性做了相當廣泛的探討,其中最具代表性的應該是UC Davis Dr. Keen,他特別以懷孕期間缺乏鎂、銅、鋅及硒為例,說明營養成分攝取的早期失調,不僅嚴重影響胎兒之發育與健康,其後續效應甚至還可能以表現遺傳變化的方式延及第三代。

4.世界糖尿病最嚴重的前三大國家分別為印度、中國大陸及美國,導致如此的原因,似乎與特定種族基因 (ethnic-specific gene) 或基因與環境之交互作用 (gene-environment interactions) 有關。

    5. 在營養基因體學與癌症相關性的研究部份,澳洲研究團隊針對DNA傷害的後續機制做了相當深入的探討。當DNA傷害的情形發生時會阻擋細胞周期 (cell cycle) ,其所產生的結果不外乎是導致細胞死亡或啟動 DNA 修護,而 DNA 修護又可能包括無錯誤的修護 (error-free repair) 、失敗或錯誤產生的修護 (failed or error-prone repair) 兩種,而當後者產生的機率愈高,致使不安定的基因表現 (genotype instability) 愈強,進而使癌症罹患的可能比例也相對提高,是故,如何提升無錯誤的 DNA 修護或降低失敗或錯誤產生的 DNA 修護,遂成為有效降低癌症發生的重要方式。事實上不管從抗性澱粉與腸癌 ( 澳洲之研究 ) 、綠茶中的兒茶素 (catechin) 與乳癌 ( 美國之研究 ) ,以及硒與攝護腺癌 ( 紐西蘭之研究 ) 等結果數據,也都支持上述論點。

    6. 多數與會之專家學者均樂觀看好將營養基因體學的理論應用在食品原料的供給與開發,來自於DSM Nutritional ProductsDr. Weber特別從他的思維與觀點提出幾個值得努力的方向與大家分享,其中包括具生物活性之食品新素材的鑑別與資料庫的建置。此外,菲律賓 IRRI(International Rice Research Institute) 與澳洲 CSIRO 的研究則是側重在營養基因體學於育種上的應用,也就是利用生物營養強化 (biofortification) 方式來改善營養成分缺乏的問題,實際研發的成功案例包括高鐵含量的稻米與豆類、低植酸的玉米、維生素A強化的黃金米、高共軛亞麻油酸 (conjugated linoleic acid, CLA) 含量的牛羊肉、低乳糖含量的牛肉,及富含不飽合脂肪酸組成的豬肉等。

    7. 當人有了疾病,而須藉由治療 (therapy) 而導正為健康,這需要「生物醫學或醫學的研究」,但如果是從健康狀態出發,不管是透過預防方式減緩疾病的發生或經由促進的做法使身體更健康,就必須仰賴「營養的研究 (nutrition research) 」來達成,而營養基因體學正是這領域前瞻發展的核心重點,以日本為例,就有諸多公司積極投入此類的研究開發,在在都顯示未來食品在疾病預防或健康促進的重要性與龐大潛力。

    然而,如何有效地將正確訊息與醫護人員、營養師及消費大眾溝通將是影響此一產業未來發展的 重要 關鍵;否則,我們必定會面臨專業技術可行、但消費市場不接受的窘境。