microRNA testování pro identifikaci personalizovaného řízení hmotnosti

Obezita ve Spojených státech (USA) exponenciálně narůstá a více než 160 milionů Američanů trpí nadváhou nebo obezitou. Kombinovaný dietní a cvičební program je nákladově nejefektivnější alternativou pro regulaci hmotnosti, ale existuje značná interindividuální variabilita při hubnutí touto metodou, což zanechává mnoho jedinců frustrovaných a neschopných dodržovat programy po celý život. Neschopnost identifikovat jedince, kteří pravděpodobně uspějí s dietou a cvičením pro řízení hmotnosti, je proto kritickou překážkou při léčbě obezity. Nedávné studie ukázaly, že významnou variabilitu v reakci na hubnutí na dietu a cvičení lze částečně připsat individuální epigenetické struktuře. Jedním z potenciálních přístupů k monitorování epigenetické reakce během intervencí na snížení hmotnosti jsou malé nekódující cirkulující RNA, nazývané mikroRNA (miRNA nebo miRs), v cirkulující krvi. Studie ukázaly, že miR-140 a 935 by mohly být použity jako krevní biomarkery k identifikaci jedinců, kteří budou úspěšní při řízení své hmotnosti pomocí diety a cvičení. Navíc během krátké diety a cvičební intervence kolísání úrovní exprese biomarkerových miRNA před a po intervenci vyvolalo jedinečné změny signatur pouze u jedinců, kteří pokračovali v intervenci po delší dobu a dosáhli zdravé tělesné hmotnosti. Pokud by se tedy v rámci lékařského programu hubnutí brzy zavedlo, mohlo by to pacientovi umožnit cílenou individualizovanou léčbu.

Hlavní bariérou, která brání použití miRNA při intervencích na hubnutí, je neschopnost přesně kvantifikovat hladiny miR-140 a 935 ve vzorcích krve. Aby se minimalizovala kontaminace miRNA z lýzy červených krvinek, musí být analýza miRNA provedena do 30 minut po odběru krve. Současné technologie detekce a kvantifikace miRNA trvají hodiny/dny, než kvantifikují miRNA, vyžadují objemné vybavení a jsou drahé. Kromě toho současné metody detekce miRNA nemají dostatečnou citlivost, rozsah detekce a specificitu pro analýzu klinických vzorků. K řešení této potřeby, PI. Společnost Nawarathna nedávno vyvinula vysoce citlivý jednorázový miRNA senzor, který dokáže kvantifikovat miRNA v místě péče během 15 minut s cenou testu 50 USD za test. Účinnost vyvinutého miRNA senzoru k přesné kvantifikaci variací cílových hladin miRNA (miR-140 a 935) před a po dietě a při cvičení není známa.

Cílem navrhované práce je prozkoumat účinnost tohoto miRNA senzoru jako potenciálního diagnostického zařízení při řízení hmotnosti. V případě úspěchu je dopad navrhovaného výzkumu dvojí: za prvé, vývoj diagnostického zařízení v místě péče (miRNA senzor) pro poskytování personalizované strategie pro řízení hmotnosti (dieta a cvičení nebo bariatrická chirurgie) a za druhé, schopnost k okamžitému rozšíření detekce miRNA o měření dalších faktorů, které mohou ovlivnit celkovou pohodu (např.: duševní a emocionální zdraví, stres a únava) a nemoci (např.: rakovina, kardiovaskulární onemocnění a další). Cíle navrhovaného výzkumu bude dosaženo prostřednictvím následujícího specifického cíle:

Cíl: Zkoumat, zda je miRNA senzor schopen identifikovat jedince, kteří budou trvale zhubnout pomocí nízkoenergetické diety a cvičení.

Navrhovaný výzkum vyvine pilotní studii s účastníky s nadváhou. Subjekty se budou účastnit dietní a pohybové intervence po dobu 12 týdnů a analýza miRNA bude provedena ve 3 časových bodech během intervence (pre-mid-post). Poté prozkoumáme účinnost senzoru.

Technologie miRNA senzoru, jakmile bude plně vyvinuta, bude podobná monitoru glukózy vpichem do prstu. Jakmile budou komerčně dostupné, mohou být senzory miRNA zakoupeny a použity pro diagnostické aplikace na klinikách nebo pro samotestování doma nebo na klinikách a nemocnicích ve vzdálených a venkovských oblastech. Výsledky tedy zásadně posunou způsob, jakým je zvolena metoda individualizovaného řízení hmotnosti. Z tohoto důvodu má tento výzkum pozitivní translační dopad na lidské zdraví.