“营养基因组学”在食品科学专业的课程设置与教学

赵 珂

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院陕西西安710119）

1 课程设置的目的与意义

虽然人类在基因水平上都是相似的，但每个人都存在自己独特的遗传背景。人体的生物学过程十分复杂，除遗传因素外，还易受到环境等多种因素的影响[1]，从而使得人群在生理、生化和表型等多方面都存在多样性。早在20世纪初期，科学家们就注意到营养素对个体的影响存在差异，并且不同个体营养素代谢的生物化学现象也不同[2]。然而，到目前为止，推荐膳食供给量和生物活性因子的功能都是建立在对整个人群的流行病学分析基础之上，并不是对群体中的每个个体都最优或者有效。因此，深入研究营养素如何影响基因组、基因组如何影响人体代谢，以及其最终如何对人类健康产生影响，并在此基础上通过“个体化”膳食干预达到促进健康和预防疾病的目的已经成为现代营养学和食品科学研究的重要内容。

“营养基因组学”是一个基于多学科交叉的综合学科，包括遗传学、营养学、分子生物学、生理学、流行病学等其他相关学科[3]。随着营养学和下一代测序技术的蓬勃发展，营养基因组学也迎来了前所未有的发展机遇，并且在人类大健康产业中起着越来越重要的作用。在此背景下，食品科学专业的本科生对“营养基因组学”的学习，不仅可加强在分子水平对食品营养学的理解，还能充分把握营养学的科研前沿、发展趋势和最新研究技术，从而巩固和拓展食品科学的知识框架，为创新型人才培养奠定基础。

2 “营养基因组学”课程内容设置

介绍营养基因组学的形成、发展及其趋势[4]。首先阐明“营养基因组学”的定义，明确食物引起遗传信息表达发生变化和基因型差异而引起的代谢过程改变是营养基因组学研究的中心内容；其次，结合基因组学和分子营养学的发展介绍营养基因组学的形成和发展过程；进而，详细介绍营养基因组学在消化吸收、健康与保健、预防和治疗慢性疾病中的重要作用，强调基于营养基因组学的个体化营养干预具有针对性强且副作用小的优势，在重视健康的现代社会具有十分广阔的发展前景。此章节旨在让学生掌握营养基因组学的概念并了解主要研究内容，引起学生对本课程的学习兴趣。

此章主要从以下几个方面详细介绍“营养基因组学”研究的基本思路和原则[5]：①膳食中营养素可直接或间接对人类基因组产生影响，人类基因组中存在膳食调节基因；②特定的个体或在特殊环境下，正常膳食中的营养素可能会引起代谢异常或疾病的发生发展；③个体的遗传背景不同是影响营养素对基因表达和结构的重要因素；④基于营养需求、营养状态和基因型基础进行个体化的营养干预，从而达到促进健康、预防和减轻疾病的目的。

2.2.1 营养素与基因表达

首先介绍固醇调节原件结合蛋白、糖类应答元件结合蛋白和核受体及其超家族等转录调控因子的结构和调控通路；其次，以氨基酸、碳水化合物、脂肪酸和维生素四类主要营养素为例，详细阐述不同营养素对基因表达的调节过程和规律；最后，通过食品中的营养素之间的相互作用，介绍营养素和营养素相互作用对基因表达的影响及其分子机制。

2.2.2 营养素与表观遗传

营养素都可对基因表达产生一定的影响，并可能产生持久的表观遗传学效应。通过结合母体营养对后代表观遗传的研究进展，重点讲述营养素（主要是不同的生物活性成分，如维生素、矿物质和多酚等）对表观遗传的影响，如DNA甲基化、酶活控制、氧化应激和组蛋白修饰等。

2.2.3 基因多态性与营养素代谢

此章节主要介绍基因多态性的定义及其对营养素代谢的影响，从乳糖基因多态性导致乳糖不耐受症、VD受体基因突变影响钙的吸收等典型案例着手，深入阐释营养素易感基因的来源及其作用模式，深化营养基因组学的理论和应用。

新技术的应用是促进营养基因组学发展的重要因素，此章节主要介绍组学技术在营养基因组学中的应用。分别从检测原理、实验设计思路、实验方法和分析方法对转录组、蛋白质组和代谢组进行简要介绍；进而以代谢组为重点，结合多酚类化合物的生物活性作用，详细介绍单一或多组学技术在营养基因组学研究中的应用及其优势；最后，讲述生物信息学在营养基因组中的重要作用，并对常用的数据库和软件进行介绍。

以目前威胁人类健康的慢性代谢病Ⅱ型糖尿病和癌症为例，通过分析传统营养调控和药物治疗过程中遇到的问题和副作用，结合个性化营养素的干预，降低患病风险以及易感基因与营养素间的交互作用，阐释营养基因组学的应用优势及其发展前景；其次，从营养基因组学信息的管理、提供营养基因组学服务的方法和营养基因组学产品3个方面，结合世界上第1个从事营养基因组学服务的英国Sciona公司，讲授营养基因组学从实验室走向社会的关键控制点和注意事项；最后，从生物体代谢的复杂性、个体基因的多样性、基础研究的繁复性、大数据共享和分析以及伦理问题等角度，讲述目前营养基因组学研究和应用中遇到的问题和解决办法。

3 课堂教学模式与方法

该课程作为食品科学专业本科生的选修课开设，18个课时，2个学分，教学以多媒体授课形式进行，课程考核为闭卷笔试。主要教学目的是介绍学科前沿发展、拓宽学生知识面和启发学生创新思维。因此，课堂教学时大量采用学科前沿的研究进展，以图片和视频等形式展示给学生，增强学生对知识的感知和印象；教学方法以启发式教学和互动教学为主，重视学生对知识的理解和拓展，鼓励学生在课堂上提出问题和发表意见，组织课堂讨论并及时进行课堂评价，让学生在宽松活跃的课堂气氛中自由地学习和思考。

4 结语

营养基因组学技术和理念，可阐明食物如何影响个体遗传信息的表达，以及个体的基因是如何进行营养物质、生物活性物质的代谢并对这一代谢过程做出何种反应，为拓展食品的新功能提供了基础和保障。因此，营养基因组学课程的开设，是新时代食品科学专业学生了解行业发展动态、掌握学科前沿的重要途径，对培养研究型创新人才具有推动作用。