Les scientifiques révèlent une nouvelle ressource génétique de l'essai de l'alimentation de l'esprit, ouvrant la porte à des stratégies de nutrition de précision pour protéger la fonction cognitive chez les adultes vieillissants.
Descripteur de données: Intervention méditerranéenne pour le retard neurodégénératif (esprit) essai: ressource génétique pour la nutrition de précision. Crédit d'image: Crystal Light / Shutterstock
Une récente étude de descripteur de données publiée dans la revue Nutriments décrit le génotypage, le contrôle de la qualité (QC) et les procédures d'imputation pour générer une nouvelle ressource génétique à partir de participants à l'essai méditerranéen-dash pour un essai de retard neurodégénératif (esprit).
La prévalence de la démence devrait augmenter en raison du vieillissement progressif de la population mondiale. Le déclin cognitif lié à l'âge varie selon les individus. Le régime alimentaire est un hybride des approches alimentaires pour arrêter l'hypertension (Dash) et les régimes méditerranéens avec certaines modifications. Le régime d'esprit met l'accent sur les baies, les légumes à feuilles vertes, les haricots, les noix, les fruits de mer, les grains entiers, le vin, l'huile d'olive, la volaille et l'apport limité en graisses.
Des études suggèrent que l'adhésion au régime alimentaire peut ralentir le déclin cognitif et réduire le risque de maladie d'Alzheimer. Cependant, le principal essai clinique de l'esprit n'a trouvé aucune différence significative dans le changement cognitif après trois ans par rapport à un régime témoin restreint en calories.
Ce résultat est une motivation clé pour l'étude génétique actuelle. La variation du métabolisme des constituants du régime alimentaire entre les individus peut améliorer ou limiter leur efficacité et, finalement, avoir un impact sur la réponse au régime alimentaire. Par conséquent, les connaissances sur les facteurs génétiques contribuant à cette variation pourraient être utiles pour identifier les sous-groupes qui bénéficient particulièrement de ce régime et explorant les mécanismes sous-jacents à la relation entre la santé cognitive et le régime alimentaire.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs aux États-Unis ont décrit le génotypage, le CQ et les procédures d'imputation pour générer des données génétiques des participants à l'essai mental. L'essai mental était un essai contrôlé randomisé de phase III (RCT) sur les effets du régime mental restreint en calories sur le déclin cognitif par rapport à un régime habituel avec une restriction calorique similaire. Les participants étaient plus âgés, en surpoids et des adultes cognitifs non altérés avec un régime alimentaire sous-optimal et des antécédents familiaux de démence.
Des échantillons de sang ont été prélevés à plusieurs moments. L'ADN génomique a été extrait des échantillons de sang total et de sérum. Notamment, les chercheurs ont dû surmonter les défis, notamment la fermeture d'un laboratoire en raison de la pandémie Covid-19, qui a nécessité l'utilisation du sérum pour l'extraction d'ADN dans de nombreux cas où le sang total n'était pas disponible. Le génotypage de l'apolipoprotéine E (APOE) a été réalisé en utilisant des échantillons de sang entier et de sérum.
Polymorphismes monomucléotidiques (SNP) avec des taux d'appel> 95%, l'équilibre Hardy-Weinberg (HWE) p> 1 × 10-6 et la fréquence des allèles mineurs (MAF)> 0,05 ont été utilisées pour l'échantillon QC. Les décalages entre le sexe autodéclaré et génétiquement déduit ont été identifiés.
La parenté (parenté) parmi les échantillons d'essais et les effets de l'échantillon d'ADN, du site d'étude et du lot de tableaux ont été examinés. De plus, l'ascendance de l'échantillon a été génétiquement déduite en utilisant l'analyse des composants principaux (ACP). Pour le SNP QC, la concordance du génotype a été évaluée entre des paires en double pour estimer la reproductibilité du génotypage.
Pour le deuxième échantillon QC, l'équipe a calculé l'hétérozygotie et des échantillons différenciés de mauvaise qualité de ceux de l'hétérozygotie naturellement faible en utilisant des modèles statistiques pour identifier les valeurs aberrantes.
De plus, ils ont effectué un deuxième SNP QC pour conserver les variantes du chromosome X et des variantes autosomiques avec MAF> 0,01, HWE P> 1 × 10-6 et des taux d'appel> 95%. Une deuxième ACP a été réalisée par ascendance en utilisant un ensemble taillé de SNP bialléliques autosomiques avec MAF> 0,05 et des taux d'appel> 98%. En outre, des imputations de génotypes ont été effectuées pour chaque ascendance en utilisant le Consortium de référence haplotype (HRC) et 1 000 panneaux de référence du projet de phase 3 (1000G).
Le génotype APOE des participants a été initialement déterminé en séquençant les SNP RS7412 et RS429358 à APOE Exon 4. De plus, le génotype APOE a été dérivé en utilisant des SNP imputés, et la concordance a été évaluée en utilisant le génotype APOE séquencé. Pour valider la qualité des données génétiques, les chercheurs ont cherché à reproduire les associations connues des études d'association à l'échelle du génome (GWASS) avec des biomarqueurs liés à l'alimentation.
Résultats
Les concentrations d'ADN variaient entre 0,12 ng / μl et 4,14 ng / μl dans des échantillons de sérum et 4,4 ng / μl et 277,8 ng / μl dans des échantillons de sang entier. Des données génétiques ont été générées pour 602 échantillons d'essai. L'exclusion des échantillons pré-QC avec des taux d'appel <90% et les SNP avec MAF <0,01 ont entraîné 573 participants avec des données de génotype pour plus de 1,01 million de SNP. Au total, 630 959 SNP ont été utilisés pour les échantillons de vérifications QC. Deux échantillons avec décalage entre le sexe autodéclaré et génétiquement inféré ont été exclus.
Trois paires de parents au premier degré ont été identifiées. Le composant principal 1 (PC1) séparait les individus blancs des participants noirs. Les trois participants asiatiques et un «autre» participant se sont regroupés plus près des blancs. L'équipe a utilisé PC1 pour définir un sous-ensemble de participants d'ascendance européenne comme des individus blancs auto-identifiés dans les six écarts-types (SDS) de PC1.
De même, un sous-ensemble plus petit de participants africains-anciens a été déterminé. L'ascendance de huit autres participants ne pouvait pas être déduite en toute confiance, donc leurs données génétiques ont été exclues de l'ensemble de données final.
Les taux de concordance des génotypes variaient entre 98,1% et 99,8%, indiquant une cohérence élevée. Après échantillon QC, 58 et 494 échantillons non liés des ancêtres africains et européens induits ont été conservés, respectivement. Après une deuxième ACP, la sous-structure de la population est restée évidente dans le groupe d'ascendance européen. De plus, après toutes les procédures de QC, 809 442 et 772 662 variantes ont été conservées pour 494 et 58 participants à l'ascendance européenne et africaine, respectivement.
Après l'imputation avec le panneau 1000g, environ 47,1 millions de variantes ont été obtenues pour chaque ascendance. L'imputation du CRH, effectuée uniquement pour les participants à l'ancienne-biens, a abouti à 39,1 millions de variantes. L'imputation du CHRC a démontré une qualité supérieure pour les variantes basse fréquence et communes. La concordance du génotype APOE était de 98,2% entre les génotypes de 1000 g et séquencés.
Par rapport aux données de séquençage, les génotypes imputés ont mal classé cinq non-porteurs en tant que porteurs E4 et deux porteurs E4 en tant que non-porteurs. De même, l'imputation de HRC a donné des génotypes identiques à ceux avec le panneau 1000G. L'équipe a reproduit au moins un SNP précédemment lié à l'adiponectine, à l'acide alpha-linolénique, à l'apport de café, au bêta-carotène, à l'alpha-tocophérol, à la consommation de thé et à l'acide docosahexaénoïque dans les données imputées 1000g. Les résultats étaient comparables avec les données améliorées par le HRC.
Conclusions
En somme, l'étude présente une ressource génétique du premier ECR du régime alimentaire mental ciblant les résultats cognitifs. Les résultats mettent en évidence l'adéquation du sérum comme source alternative d'ADN. Bien que l'extraction de l'ADN sérique et les performances génotypiques soient inférieures à celles du sang total, le sérum reste attrayant en cas de sang total manquant ou insuffisant. Les panneaux de référence HRC et 1000G ont donné des données imputées de haute qualité pour les populations d'ascendance africaine et européenne.
La concordance était élevée entre les génotypes APOE imputés et séquencés. De plus, les chercheurs ont reproduit les associations GWAS connues avec des biomarqueurs liés au régime alimentaire.
Les auteurs ont également noté plusieurs limitations pour fournir un contexte pour des recherches futures. Il s'agit notamment que la population d'étude était principalement d'ascendance européenne, ce qui peut limiter la généralisation des résultats, et que les critères spécifiques des participants (par exemple, surpoids, antécédents familiaux de démence) signifient que la ressource n'est pas représentative de la population générale. Ils conseillent également que les effets par lots potentiels du type d'échantillon et du site d'étude devraient être pris en compte dans les analyses futures.
Cette ressource génétique permet des analyses des contributions génétiques à la variabilité des réponses cognitives au régime alimentaire mental, soutenant l'analyse intégrative avec d'autres types de données pour délimiter les mécanismes biologiques sous-jacents. Les données seront mises à la disposition d'autres chercheurs via l'Institut national sur la génétique vieillissante du site de stockage des données sur la maladie d'Alzheimer (NIAGADS).
Ces efforts pourraient finalement éclairer les stratégies de nutrition de précision et aider à promouvoir la santé cognitive.
