Toitumisgenoomika on arenev terviseteadus, mis uurib inimese genoomi ja toidu kasutamist ravimina indiviidide ravimiseks vastavalt nende spetsiifilistele geneetilistele vajadustele. Toit võib geeniekspressiooni kaudu mõjutada rakkude käitumist ja seega võib õige toitumine haigusi ennetada või ravida. Muutused geenides, nagu mutatsioonid, võivad samuti muuta inimese toitumisvajadusi või nõuda inimeselt teatud toiduainete vältimist. Ema toitumine võib mõjutada tema laste ja lastelaste geeniekspressiooni. Ortomolekulaarmeditsiin on seotud toitumisgenoomikaga, see tähendab, et ravimina kasutatakse toidulisandeid.
Geneetilised variatsioonid võivad põhjustada inimese toitumisvajaduste erinevusi enamiku teiste inimeste vajadustest. Näiteks inimestel, kellel on fenüülketonuuria, häire, mille puhul inimesed ei suuda töödelda aminohapet fenüülalaniini ja mis võivad põhjustada kesknärvisüsteemi ja ajukahjustusi, võib tekkida vajadus vältida fenüülalaniini sisaldavaid toite. Mõned selle aminohappe levinumad allikad on munad, piim ja aspartaam.
Toitumisalased puudused võivad põhjustada tõsiseid terviseprobleeme ja mõned võivad kahjustada DNA-d. Mõned näited hõlmavad vitamiini B12, tsingi ja C-vitamiini puudust. B12-vitamiini puudus võib põhjustada neuroloogilisi kahjustusi, aju talitlushäireid, käärsoolevähki ja südamehaigusi. Need, kellel on tsingipuudus, võivad olla vastuvõtlikumad aju- ja immuunsüsteemi talitlushäiretele ning see defitsiit võib kromosoomide katkemise kaudu kahjustada DNA-d. C-vitamiini puudus võib põhjustada DNA oksüdatsiooni, mis võib põhjustada katarakti ja vähki. Neid saab ravida piisavate toitainetega toiduainete lisamisega.
Vale toitumine võib mõjutada nii üksikisikut kui ka tema järeltulijaid. Mõned uuringud, näiteks nälgimise ja madala sündimuse mõju jälgimiseks tehtud uuringud, näitavad, et naise terviseharjumused, sealhulgas toitumine, võivad mõjutada tema lapse tervist. Mõnel juhul võib see mõjutada ka tema lapselaste tervist.
Toitumisgenoomika kolm alamkategooriat on nutrigeneetika, nutrigenoomika ja toitumise epigenoomika. Nutrigeneetika tegeleb toitumisest tingitud geenimutatsioonide mõjuga tervisele. Nutrigenoomika uurib mõju, mida toitumine koos toksiinide ja stressiga avaldab geeniekspressioonile.
Toitumisalane epigenoomika on seotud ka toitumise, geeniekspressiooni ja pärimisega. Kõigi nende kategooriate toitumisgenoomika uuringute tulemusi võib kasutada toitumisjuhiste väljatöötamisel rahvatervise optimeerimiseks, tervena vananemise soodustamiseks ja haiguste ennetamiseks.
See valdkond on mõneti sarnane ortomolekulaarsele meditsiinile, mis kasutab toidulisandeid haiguste ennetamiseks või raviks. Ortomolekulaarse meditsiini asutas dr Linus Pauling, kes on tuntud C-vitamiini toidulisandite kasutamise poolest külmetushaiguste raviks. Teine näide toidulisandite kasutamisest ravimina on liitium skisofreenia raviks.