Новый метод метаболомики позволяет точно определить, что вы ели

Международная группа учёных под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего сообщила о новом методе — нетаргетной метаболомике — для идентификации огромного количества ранее неизвестных молекул, полученных из пищи, которые появляются в нашей крови и стуле.

Метод, описанный в выпуске Nature Biotechnology от 7 июля 2022 года, сопоставляет все продукты метаболизма в образце с обширными базами данных, где доступны химические инвентари, предоставляя беспрецедентный каталог молекулярных сигнатур, создаваемых потреблением пищи или её переработкой в нашем кишечнике.

Как это работает

Исследователи использовали тандемную масс-спектрометрию (MS/MS). Каждую молекулу лишают электронов, чтобы зарядить её. Заряженный ион взвешивают на очень чувствительных весах, затем разбивают на фрагменты и взвешивают их, создавая уникальный «отпечаток пальца» для каждой молекулы. Эти коллекции фрагментов или «спектры фрагментации» можно сопоставить между анализируемым образцом и эталонной базой данных.

Новый подход использует анализ на основе референсных данных (reference-data-driven, RDD) для сопоставления данных метаболомики, полученных с помощью MS/MS, с псевдо-MS/MS референсной библиотекой, аннотированной метаданными.

Значимость метода

До сих пор в исследованиях метаболомики аннотировалось или идентифицировалось только 10% молекулярных особенностей в образцах, оставляя 90% материала неизвестным («тёмной материей»). Новый подход увеличил выход данных более чем в пять раз по сравнению с обычными методами. Самое главное, он позволил использовать нетаргетную метаболомику для определения рациона питания на основе образца стула или крови.

«Расширенные возможности понять, как то, что мы едим, превращается в продукты и побочные продукты метаболизма, имеют прямое значение для здоровья человека», — сказал соавтор Питер Доррестейн.

«Теперь мы можем связать молекулы в рационе с клиническими результатами не по одной, а все сразу, что раньше было невозможно», — добавил он.

Применения и перспективы

Метод позволяет анализировать пищевые привычки (например, веганство против всеядности), потребление конкретных продуктов и, в целом, сопоставлять данные с любыми существующими референсными базами данных.

Это особенно важно, поскольку традиционные методы измерения диеты, такие как пищевые дневники, трудно заполнять точно. Новый подход открывает возможности для исследований среди людей с болезнью Альцгеймера, которые не могут вспомнить, что ели, а также для применения в охране дикой природы.

Исследование также показало значительное улучшение в объяснении молекул в крови или стуле, когда пищевые продукты сопоставлялись с определённой популяцией, например, с людьми с полуострова Чиленто в Италии, где изучаются долгожители.

«Это действительно показывает, насколько важно получать как образцы пищи, так и клинические образцы от людей по всему миру, чтобы понять, как наши молекулы и микробы взаимодействуют, улучшая или ухудшая наше здоровье в зависимости от того, что мы едим», — сказал соавтор Роб Найт.

Учёные считают, что RDD-анализ можно будет использовать для объяснения «тёмной материи» в нашем метаболоме не только в отношении диеты, но и воздействия химических веществ из одежды, лекарств, косметики и окружающей среды.