“營養基因組學”在食品科學專業的課程設置與教學

趙 珂

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院陜西西安710119）

1 課程設置的目的與意義

雖然人類在基因水平上都是相似的，但每個人都存在自己獨特的遺傳背景。人體的生物學過程十分復雜，除遺傳因素外，還易受到環境等多種因素的影響[1]，從而使得人群在生理、生化和表型等多方面都存在多樣性。早在20世紀初期，科學家們就注意到營養素對個體的影響存在差異，并且不同個體營養素代謝的生物化學現象也不同[2]。然而，到目前為止，推薦膳食供給量和生物活性因子的功能都是建立在對整個人群的流行病學分析基礎之上，并不是對群體中的每個個體都最優或者有效。因此，深入研究營養素如何影響基因組、基因組如何影響人體代謝，以及其最終如何對人類健康產生影響，并在此基礎上通過“個體化”膳食干預達到促進健康和預防疾病的目的已經成為現代營養學和食品科學研究的重要內容。

“營養基因組學”是一個基于多學科交叉的綜合學科，包括遺傳學、營養學、分子生物學、生理學、流行病學等其他相關學科[3]。隨著營養學和下一代測序技術的蓬勃發展，營養基因組學也迎來了前所未有的發展機遇，并且在人類大健康產業中起著越來越重要的作用。在此背景下，食品科學專業的本科生對“營養基因組學”的學習，不僅可加強在分子水平對食品營養學的理解，還能充分把握營養學的科研前沿、發展趨勢和最新研究技術，從而鞏固和拓展食品科學的知識框架，為創新型人才培養奠定基礎。

2 “營養基因組學”課程內容設置

介紹營養基因組學的形成、發展及其趨勢[4]。首先闡明“營養基因組學”的定義，明確食物引起遺傳信息表達發生變化和基因型差異而引起的代謝過程改變是營養基因組學研究的中心內容；其次，結合基因組學和分子營養學的發展介紹營養基因組學的形成和發展過程；進而，詳細介紹營養基因組學在消化吸收、健康與保健、預防和治療慢性疾病中的重要作用，強調基于營養基因組學的個體化營養干預具有針對性強且副作用小的優勢，在重視健康的現代社會具有十分廣闊的發展前景。此章節旨在讓學生掌握營養基因組學的概念并了解主要研究內容，引起學生對本課程的學習興趣。

此章主要從以下幾個方面詳細介紹“營養基因組學”研究的基本思路和原則[5]：①膳食中營養素可直接或間接對人類基因組產生影響，人類基因組中存在膳食調節基因；②特定的個體或在特殊環境下，正常膳食中的營養素可能會引起代謝異?；蚣膊〉陌l生發展；③個體的遺傳背景不同是影響營養素對基因表達和結構的重要因素；④基于營養需求、營養狀態和基因型基礎進行個體化的營養干預，從而達到促進健康、預防和減輕疾病的目的。

2.2.1 營養素與基因表達

首先介紹固醇調節原件結合蛋白、糖類應答元件結合蛋白和核受體及其超家族等轉錄調控因子的結構和調控通路；其次，以氨基酸、碳水化合物、脂肪酸和維生素四類主要營養素為例，詳細闡述不同營養素對基因表達的調節過程和規律；最后，通過食品中的營養素之間的相互作用，介紹營養素和營養素相互作用對基因表達的影響及其分子機制。

2.2.2 營養素與表觀遺傳

營養素都可對基因表達產生一定的影響，并可能產生持久的表觀遺傳學效應。通過結合母體營養對后代表觀遺傳的研究進展，重點講述營養素（主要是不同的生物活性成分，如維生素、礦物質和多酚等）對表觀遺傳的影響，如DNA甲基化、酶活控制、氧化應激和組蛋白修飾等。

2.2.3 基因多態性與營養素代謝

此章節主要介紹基因多態性的定義及其對營養素代謝的影響，從乳糖基因多態性導致乳糖不耐受癥、VD受體基因突變影響鈣的吸收等典型案例著手，深入闡釋營養素易感基因的來源及其作用模式，深化營養基因組學的理論和應用。

新技術的應用是促進營養基因組學發展的重要因素，此章節主要介紹組學技術在營養基因組學中的應用。分別從檢測原理、實驗設計思路、實驗方法和分析方法對轉錄組、蛋白質組和代謝組進行簡要介紹；進而以代謝組為重點，結合多酚類化合物的生物活性作用，詳細介紹單一或多組學技術在營養基因組學研究中的應用及其優勢；最后，講述生物信息學在營養基因組中的重要作用，并對常用的數據庫和軟件進行介紹。

以目前威脅人類健康的慢性代謝?、蛐吞悄虿『桶┌Y為例，通過分析傳統營養調控和藥物治療過程中遇到的問題和副作用，結合個性化營養素的干預，降低患病風險以及易感基因與營養素間的交互作用，闡釋營養基因組學的應用優勢及其發展前景；其次，從營養基因組學信息的管理、提供營養基因組學服務的方法和營養基因組學產品3個方面，結合世界上第1個從事營養基因組學服務的英國Sciona公司，講授營養基因組學從實驗室走向社會的關鍵控制點和注意事項；最后，從生物體代謝的復雜性、個體基因的多樣性、基礎研究的繁復性、大數據共享和分析以及倫理問題等角度，講述目前營養基因組學研究和應用中遇到的問題和解決辦法。

3 課堂教學模式與方法

該課程作為食品科學專業本科生的選修課開設，18個課時，2個學分，教學以多媒體授課形式進行，課程考核為閉卷筆試。主要教學目的是介紹學科前沿發展、拓寬學生知識面和啟發學生創新思維。因此，課堂教學時大量采用學科前沿的研究進展，以圖片和視頻等形式展示給學生，增強學生對知識的感知和印象；教學方法以啟發式教學和互動教學為主，重視學生對知識的理解和拓展，鼓勵學生在課堂上提出問題和發表意見，組織課堂討論并及時進行課堂評價，讓學生在寬松活躍的課堂氣氛中自由地學習和思考。

4 結語

營養基因組學技術和理念，可闡明食物如何影響個體遺傳信息的表達，以及個體的基因是如何進行營養物質、生物活性物質的代謝并對這一代謝過程做出何種反應，為拓展食品的新功能提供了基礎和保障。因此，營養基因組學課程的開設，是新時代食品科學專業學生了解行業發展動態、掌握學科前沿的重要途徑，對培養研究型創新人才具有推動作用。