Dietary induced methylome and transcriptome dynamics assessing nutrition impacts on cardiovascular and metabolic health
Projectomschrijving
Het DNA in al onze cellen heeft dezelfde volgorde, maar de moleculaire verpakking ervan in elk celtype volledig anders. De verpakking bepaalt welke van de door het DNA gecodeerde genen in een cel actief kunnen zijn en welke zijn uitgeschakeld. Deze verpakking wordt epigenetica genoemd en kan, in tegenstelling tot de DNA-sequentie, reageren op omgevingsfactoren, zoals dieet. In het DIMENSION-project werkten onderzoekers uit Londen, Parijs, München, Madrid en Leiden samen om uit te zoeken hoe dat kan.
Door gebruik te maken van geavanceerde laboratorium- en gegevensanalysetechnieken en elkaars studies te combineren, hebben zij cruciale vooruitgang geboekt bij het ontrafelen van de rol van epigenetica in de invloed van voeding op onze gezondheid. Bovendien hebben de onderzoekers de weg vrijgemaakt voor een onderzoeksveld dat uiteindelijk tot doel heeft geïndividualiseerde reacties op voeding in kaart te brengen en die vervolgens in te zetten om ziekten te voorkomen en te behandelen.
Belangrijkste resultaten
In DIMENSION werkten onderzoekers uit vijf landen samen aan een gemeenschappelijk doel: ontdekken hoe voeding de epigenetische regulering van ons DNA verandert en hoe deze veranderingen vervolgens de gezondheid kunnen beïnvloeden. Tot de belangrijkste resultaten behoort het onderzoek naar een leefstijlinterventie, waarbij we ontdekten dat voeding weefselspecifieke effecten heeft op de epigenetica. Ook werd in laboratoriumexperimenten het effect bepaald van vetzuren, een belangrijke voedingscomponent, op de functie van immuuncellen, die een sleutelrol spelen bij hart- en vaatziekten. Een laatste voorbeeld is de bundeling van internationale studies om te ontrafelen wat de relatie is tussen signaalmoleculen in het bloed die reageren op dieet (IL6, adiponectine, leptine), epigenetische regulering en ziektemechanismen.
DIMENSION heeft inzicht gegeven in oorzakelijke en weefselspecifieke effecten van voeding op epigenetica en de basis gelegd voor zulk onderzoek in toekomstige samenwerkingen.
Producten
Auteur: Lucy Sinke, Davy Cats, Bastiaan T Heijmans
Magazine: Bioinformatics
Link: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btab159
Auteur: Josine L. Min, Gibran Hemani, Eilis Hannon, Koen F. Dekkers, Juan Castillo-Fernandez, René Luijk, Elena Carnero-Montoro, Daniel J. Lawson, Kimberley Burrows, Matthew Suderman, Andrew D. Bretherick, Tom G. Richardson, Johanna Klughammer, Valentina Iotchkova, Gemma Sharp, Ahmad Al Khleifat, Aleksey Shatunov, Alfredo Iacoangeli, Wendy L. McArdle, Karen M. Ho, Ashish Kumar, Cilla Söderhäll, Carolina Soriano-Tárraga, Eva Giralt-Steinhauer, Nabila Kazmi, Dan Mason, Allan F. McRae, David L. Corcora
Magazine: Nature Genetics
Auteur: Sinke, Cats, Heijmans
Link: http://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/html/Omixer.html
Auteur: Sinke L, Cats D, Heijmans BT
Link: https://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/html/Omixer.html
Auteur: Sinke, Lucy, van Iterson, Maarten, Cats, Davy, Slieker, Roderick, Heijmans, Bas
Link: https://molepi.github.io/DNAmArray_workflow/
Verslagen
Samenvatting van de aanvraag
Cardiovasculaire en metabole ziekten zijn wereldwijd een van de belangrijkste oorzaken van morbiditeit en mortaliteit. Dieet is een primaire determinant van cardiometabole gezondheid. Echter, de invloed van dieet is hoge mate specifiek voor een individu. Het ontrafelen van de moleculaire routes die deze gepersonaliseerde reacties op het dieet mediëren, is dan ook van cruciaal belang om de huidige epidemie van cardiometabole ziekten effectief aan te pakken. Epigenetische mechanismen reguleren genfunctie en staan onder invloed van externe stimuli zoals dieet. Longitudinale studies van de dynamische epigenetische respons op dieet zijn schaars. Onze hypothese is dat de identificatie van dieet-geïnduceerde epigenetische veranderingen in combinatie met epigenetische profielen van cardiometabole fenotypen nieuw inzicht geven in zowel de interindividuele variabiliteit in de metabole respons op het dieet als de afgeleide effecten op gezondheid. Het DIMENSION consortium zal deze hypothese toetsen door de dynamisch causale effecten van voeding op epigenetische regulatie van genfunctie te bestuderen in een scala aan weefsels en vervolgens in kaart te brengen wat daarvan het gevolg is voor latere cardio-metabole gezondheidsuitkomsten. De focus van het voorstel ligt op de veranderingen in genregulatie en functionele biologische processen zowel direct na voedselinname (postprandiaal) als onder invloed van habituele voedingspatronen. Eerder onderzoek richtte zich voornamelijk op effecten die gemeten kunnen worden na overnacht vasten, maar dat leidt ertoe een groot deel van de metabole respons op voeding gemist wordt die alleen zichtbaar zijn in postprandiale monsters. Dit is belangrijk omdat mensen het grootste deel van hun leven doorbrengen in een postprandiale glycemische en lipidemische toestand, belangrijke risicofactoren cardiometabole ziekten. Het voorgestelde onderzoeksprogramma is gebaseerd op: (i) gerichte postprandiale en voedingsinterventiestudies om de oorzakelijke relaties tussen voeding, epigenetische modificaties en genfunctie op te helderen, in combinatie met (ii) innovatieve analyses gericht op het ontrafelen van het verband tussen voeding, epigenetica en cardiometabole gezondheid met behulp van nieuwe uitleesmaten voor voeding, waaronder metabolomics, in intensief gekarakteriseerde cohorten, en (iii) experimenten om de impact van dieet-geïnduceerd epigenomische en transcriptomische veranderingen op celfunctie te identificeren. Door gebruik te maken van complementaire benaderingen zal het DIMENSION-consortium nieuwe mechanistische inzichten verschaffen over de wijze waarop voeding het regulatoire en functionele genoom kan moduleren om cardiometabole gezondheid te bevorderen. Deze nieuwe inzichten zijn van belang voor zowel huidige bevolkingsgerichte voedingsrichtlijnen als nieuwe geïndividualiseerde strategieën gericht op voeding.