21. december 2021

Fødevareforsker vil skabe datamodel for personlig kostpyramide

Data science

Vi har i mange år haft en fælles kostpyramide i Danmark, men vi er ikke ens, og hvad nu hvis personer med helbredsmæssige udfordringer kan få mere at vide om, hvad der er godt og dårligt at spise og drikke for lige netop dem? Forsker vil skabe en personificeret kostpyramide, der kender individet og kan hjælpe ved at sige: Go, stop eller genovervej i forhold til det du spiser og drikker.

Billede af Morten Arendt Rasmussen
Morten Arendt Rasmussen ved computerne på Institut for Fødevarevidenskab på Københavns Universitet (KU FOOD). Foto: Lene H. Koss.

Man ved allerede, at vores ernæring har en betydning for helbredet, og myndighederne bruger den officielle kostpyramide i ernæringsoplysningen til borgerne. Men den er et generelt redskab, der ikke virker ubegrænset på alle – og som heller ikke tager højde for alle helbredstilstande. Lektor Morten Arendt Rasmussen fra Institut for FødevarevidenskabKøbenhavns Universitet (KU FOOD) vil med en Data Science Investigator-bevilling fra Novo Nordisk Fonden i ryggen skabe en beregningsmodel for en ny helt personlig kostpyramide, der potentielt kan lindre symptomerne af inflammatoriske sygdomme som fx astma ved at informere om, hvad der er godt og skidt at spise i forhold til individets helbredsstatus. Forskerne bruger en kohorte fra COPSAC-projektet, der er associeret med astma, men forventer, at modellen også kan være relevant for andre inflammatoriske sygdomme som fx Multiple Sclerose og leddegigt. 

”Vores hypotese er, at vi måske kan lindre en række af de inflammatoriske sygdomme. Hvis vi kan finde ud af, hvilke mennesker, der har nogle uhensigtsmæssige spisevaner i forhold til deres krop og helbredsstatus, vil vi teoretisk set kunne ændre kostanbefalingerne, så den enkelte vil opleve en mere sund krop, hvis de følger anbefalingerne. Dette er målet og rammen for vores forskning,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Forskningen udføres på unge

Mere end 300 unge som er en del af mor-barn kohorten, COPSAC2000, deltager i forskningsprojektet. De repræsenterer et gennemsnit af unge i forhold til ernæring, og fælles for dem er, at de er blevet grundigt undersøgt siden de var spæde, hvilket betyder, at forskerne ved rigtig meget om dem – en viden, der indgår i beregningerne af modellen. 

”Gruppen ligner alle andre på det kostmæssige plan, og det eneste der gør dem anderledes er, at de alle har en mor, som har astma. I kohorten er der nogle, som er overvægtige, og nogle, der har eksem og astma, som kompromitterer deres livskvalitet. Hvis vi kan undersøge deres metabolisme og finde ud af, om der er nogle kostkomponenter, som forværrer deres sygdom, eller som de måske mangler for at få det bedre, så vil det være en kæmpestor gevinst – både for dem og for samfundet,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Hvis det lykkes, vil metoden umiddelbart kunne benyttes i sundhedsvæsenet.

”Optimalt set skal vi blot kende alder, højde, vægt og køn for at kunne lave en personlig kostpyramide. Men dette er nok en for optimistisk antagelse, og for at kunne udvikle en effektiv Point of Care metode vil vi formentlig også have brug for genetisk information, som kan fås ved en hårprøve (DNA) og en afføringsprøve (tarmmikrobiom), og så vil det koste noget mere. Men vi befinder os i en tid, hvor man kan skaffe de to typer af information for nogle få tusinde kroner. Så hvis man forestiller sig, at man har at gøre med individer, der er stærkt motiverede for at lave en kostomlægning til gavn for deres helbred, så er der ikke tale om astronomiske beløb,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Den dalende pris på at lave denne type af undersøgelser er netop en driver i projektet, der ikke ville have været realistisk for få år siden. En anden driver er som nævnt at finde ud af, om man kan forebygge inflammatoriske sygdomme via kosten. 

”Det kunne være fantastisk, hvis vi kan hjælpe med at skabe et helt andet paradigme for behandling, end det der sker klinisk lige nu, hvor man jo kun symptombehandler en række sygdomme. Det gælder fx astma, allergi og eksem,” siger Morten Arendt Rasmussen og fortsætter:

”Måske kan vi med denne forskning finde ud af, om det tidlige voksenliv er et kardinalt tidspunkt at ændre kostvaner, da deltagerne er færdige med puberteten, men kun lige står på trapperne til voksenlivet. Hvad sker, der hvis man optimerer sine kostvaner i denne her alder ? Det vil vi gerne finde ud af med henblik på at lindre, udsætte eller helt undgå et liv, der er kompromitteret af sygdom,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Kroppen har to genetiske systemer, som påvirker fordøjelsen 

Man kender allerede til at personificere medicin på sundhedsområdet, men at regne den personificerede kost ud, er mere komplekst – blandt andet fordi man skal forholde sig til to typer genetikker i stedet for én.

”Inden for medicinsk behandling er en personificering typisk bundet op på individets egen genetik. Man kender mekanismerne for, hvordan en given medicin virker i forhold til værtspersonens gener, der har med en specifik sygdom at gøre. Dermed kan man vælge korrekt medicin og dosis. Men med kost bliver det meget mere komplekst, fordi der er flere faktorer i spil,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Her indgår der udover celle-genetikken, den genetik vi har i tarmmikrobiomet, der kaldes metagenetik – dvs. vores personlige sammensætning af bakterier i tarmen, og alle de enzymer de bidrager med til fordøjelse.

”I begge genetiske systemer bliver der produceret enzymer, som er involveret i den måde, vi fordøjer maden på, hvilket er væsentligt at forholde sig til, når man vil vide, hvilken betydning, den kost vi spiser, har for helbredet,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Vi skal skabe en målestok

Når man vil skræddersy noget, er det vigtigt at have en målestok for, hvad der er godt og skidt – så man ved, hvad man skal optimere efter. Forskerne benytter to forskellige metoder til at finde en standard for, hvordan kroppen fordøjer maden i forhold til nogle personlige parametre.

Få flere nyheder om fødevareforskning og -uddannelse ved at tilmelde dig KU FOOD's nyhedsbrev, som udkommer 4 gange om året

Metode 1 – et hårdt spark til fordøjelsen overvåget ved hjælp af metabolomics:

Metode 1 foregår i laboratoriet, hvor forskerne udsætter deltagerne for en måltidsprovokation. 

”De får en cocktail af noget, som ikke er specielt sundt, men som har et højt indhold af både fedt og sukker, og som indeholder halvdelen af det kalorieindtag, man typisk ville have på en hel dag. Deltagerne indtager cocktailen over en periode på 3-4 minutter, og dermed sparker vi ret hårdt til fordøjelsen for at se, hvordan kroppen reagerer,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Deltagerne skal være stillesiddende og kan altså ikke bruge fysisk aktivitet som en hjælp til forbrændingen/metabolismen.

”Vi tager så løbende blod- og urinprøver for at se, hvordan kroppen reagerer, og hvordan den får orkestreret at komme tilbage til det normale niveau,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Forskerne måler på blod- og urinprøvernes forskellige biologiske indholdsstoffer, der omsættes i forbindelse med fordøjelsen (metabolitter), herunder fedtindhold, kolesteroler, glukose, aminosyrer m.m. for at følge, hvordan udviklingen er i fordøjelsesperioden – også kendt som den postprandiale fase.

Metode 2 – lev dit liv, men fortæl os, hvordan din kost ser ud, og lad os måle konsekvensen via blodglukose:

”Metode 1 er et standardiseret studie, hvor alle indtager det samme, og hvor der efterfølgende bliver målt på de samme ting. Metode 2 er derimod et observationelt studie, hvor deltagerne selv bestemmer, hvad de spiser, mens vi overvåger det ved hjælp af en sensor samt deltagernes mobilfotos,” siger Morten Arendt Rasmussen. 

Den omtalte sensor måler indholdet af glukose i blodet og er udviklet til diabetespatienter, som bruger den til at styre, hvornår de skal tage insulin.

”Vi bruger den til at måle, hvordan kroppen reagerer på fødevareindtaget. Glukose er det primære brændstof for kroppens celler, hvorfor kroppen også er indrettet til at regulere blodglukosen minutiøst. At overvåge variationerne i blodglukose hos den enkelte er derfor en god indikator for det enkelte menneskes fordøjelsesevne,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Deltagerne tager et foto af alt, hvad de drikker og spiser med mobilen, og forskerne regner med at ende op med 15-16.000 fotos af fødevarer fra deltagerne.

Ved hjælp af de to forskellige metoder ender forskerne op med nogle store datasæt, der fortæller, hvordan de unges metabolisme fungerer og vil afsløre, hvad er godt for dem, henholdsvis ikke så godt for dem at spise og drikke. Datasættene sammenholdes så med baggrundsinformation om genetik, metagenetik, livsstil, sygdomme m.m. Dette gøres med henblik på at forstå årsagerne til variationen i deltagernes fordøjelse, samt for at udregne om variationen kan associeres med tilstedeværelse af specifikke sygdomme hos deltagerne. 

Herefter vil forskerne opstille en beregningsmodel, der kan bruges til at lave individualiserede kostpyramider ud fra, hvis man kender individets genetik via en DNA-test samt metagentik via en afføringsprøve plus køn, alder, højde og vægt.

Kost recommender system – ”Netflix for mad”

Resultaterne af undersøgelserne på COPSAC2000 kohorten vil blive omsat til et forsøg hvori forskerne vil undersøge om en skræddersyet diæt kan hjælpe med at forbedre sundhed for unge med astma, allergi og eksem. Der bliver tale om et lodtrækningsstudie, hvorefter en del af deltagerne får den skræddersyede kostplan, mens der også er en kontrolgruppe, hvor deltagerne forsætter med at spise, som de plejer.  

Hvis vi tror på, at vi kan gøre mere for sundhed igennem kosten, skal individet have sin egen kostpyramide, mener Morten Arendt Rasmussen.

”Den vil være tæt på den kostpyramide, vi kender, men have nogle modifikationer for den enkelte. Spørgsmålet er så, hvor stor effekten af kosten egentlig er i forhold til de inflammatoriske sygdomme – det vil denne forskning give et bud på,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Hvis den personificerede kostpyramide viser sig at være effektiv, vil forskerne gerne lave et Netflix-lignende system for fødevarer.

”Netflix er baseret på et recommender-system. Du evaluerer om den film, du ser, er god eller dårlig, og efter nogen tid vil systemet – som nu kender dine præferencer - anbefale nye film til dig. Hvis man forestiller sig, at filmene er fødevarerne, og at 1-5 stjerner vurderer dit personlige glukoseniveau i blodet umiddelbart efter indtagelsen af den anbefalede fødevarer. Så vil man kunne lære, hvilke fødevarer, der er gode og dårlige for én,” siger Morten Arendt Rasmussen.

Kostens ”Netflix” er dog ikke omfattet af dette projekt, men er et mål for implementering og udbredelse på den lange bane.