microRNA-Tests zur Identifizierung von personalisiertem Gewichtsmanagement

Fettleibigkeit nimmt in den Vereinigten Staaten (USA) exponentiell zu, und über 160 Millionen Amerikaner sind entweder übergewichtig oder fettleibig. Ein kombiniertes Diät- und Bewegungsprogramm ist die kostengünstigste Alternative zur Gewichtskontrolle, aber es gibt eine beträchtliche interindividuelle Variabilität beim Abnehmen mit dieser Methode, was viele Menschen frustriert und unfähig macht, sich während der gesamten Lebensdauer an Programme zu halten. Daher ist die Unfähigkeit, die Personen zu identifizieren, die mit Diät und Bewegung zur Gewichtskontrolle wahrscheinlich erfolgreich sein werden, ein kritisches Hindernis für die Behandlung von Fettleibigkeit. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die signifikante Variabilität der Reaktion auf Gewichtsverlust auf Ernährung und Bewegung teilweise auf die individuelle epigenetische Zusammensetzung zurückgeführt werden könnte. Ein möglicher Ansatz zur Überwachung der epigenetischen Reaktion während Interventionen zur Gewichtsabnahme sind kleine nichtkodierende zirkulierende RNAs, sogenannte microRNAs (miRNAs oder miRs), im zirkulierenden Blut. Studien haben gezeigt, dass miR-140 und 935 als Blut-Biomarker verwendet werden könnten, um Personen zu identifizieren, denen es gelingen wird, ihr Gewicht durch Ernährung und Bewegung zu kontrollieren. Darüber hinaus haben Schwankungen der Expressionsniveaus von Biomarker-miRNAs vor und nach der Intervention während einer kurzen Diät- und Bewegungsintervention nur bei den Personen, die die Intervention über einen längeren Zeitraum fortgesetzt und ein gesundes Körpergewicht erreicht haben, zu einzigartigen charakteristischen Veränderungen geführt. Wenn es also früh in einem medizinischen Gewichtsabnahmeprogramm implementiert wird, könnte es dem Patienten ermöglichen, eine gezielte, individuelle Behandlung zu erhalten.

Ein Haupthindernis, das die Verwendung von miRNAs bei Interventionen zur Gewichtsabnahme verhindert, ist die Unfähigkeit, die miR-140- und 935-Spiegel in Blutproben genau zu quantifizieren. Um die miRNA-Kontamination durch die Lyse roter Blutkörperchen zu minimieren, muss die miRNA-Analyse innerhalb von 30 Minuten nach der Blutentnahme durchgeführt werden. Gegenwärtige miRNA-Erkennungs- und Quantifizierungstechnologien benötigen Stunden/Tage, um miRNAs zu quantifizieren, erfordern sperrige Geräte und sind teuer. Darüber hinaus haben aktuelle miRNA-Nachweismethoden keine ausreichende Sensitivität, Nachweisspanne und Spezifität für die klinische Probenanalyse. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, hat PI. Nawarathna hat kürzlich einen hochempfindlichen miRNA-Einwegsensor entwickelt, der miRNAs in Point-of-Care-Umgebungen innerhalb von 15 Minuten mit Assay-Kosten von 50 US-Dollar pro Test quantifizieren kann. Die Wirksamkeit des entwickelten miRNA-Sensors zur genauen Quantifizierung der Schwankungen der Ziel-miRNA-Spiegel (miR-140 und 935) vor und nach Diät- und Trainingsinterventionen ist jedoch unbekannt.

Das Ziel der vorgeschlagenen Arbeit ist es, die Wirksamkeit dieses miRNA-Sensors als potenzielles Diagnosegerät beim Gewichtsmanagement zu untersuchen. Bei Erfolg hat die vorgeschlagene Forschung zwei Auswirkungen: erstens die Entwicklung eines Point-of-Care-Diagnosegeräts (miRNA-Sensor) zur Bereitstellung einer personalisierten Strategie für das Gewichtsmanagement (Ernährung und Bewegung oder Adipositaschirurgie) und zweitens die Fähigkeit den miRNA-Nachweis sofort zu erweitern, um andere Faktoren zu messen, die sich auf das allgemeine Wohlbefinden (z. B. geistige und emotionale Gesundheit, Stress und Müdigkeit) und Krankheiten (z. B. Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und andere) auswirken können. Das Ziel der vorgeschlagenen Forschung wird erreicht, indem dieses spezifische Ziel verfolgt wird:

Ziel: Es sollte untersucht werden, ob der miRNA-Sensor in der Lage ist, Personen zu identifizieren, die mit einer energiereduzierten Diät und Bewegungsintervention dauerhaft abnehmen werden.

Die vorgeschlagene Forschung wird eine Pilotstudie mit übergewichtigen Personen als Teilnehmern entwickeln. Die Probanden nehmen 12 Wochen lang an der Ernährungs- und Bewegungsintervention teil, und die miRNA-Analyse wird zu 3 Zeitpunkten während der Intervention durchgeführt (vorher-mittel-nachher). Wir werden dann die Wirksamkeit des Sensors untersuchen.

Die miRNA-Sensortechnologie wird, sobald sie vollständig entwickelt ist, einem Blutzuckermessgerät mit Fingerabdruck ähneln. Sobald sie im Handel erhältlich sind, können miRNA-Sensoren gekauft und für diagnostische Anwendungen in Kliniken oder für Selbsttests zu Hause oder in abgelegenen und ländlichen Kliniken und Krankenhäusern verwendet werden. Daher werden die Ergebnisse die Auswahl der individualisierten Gewichtsmanagementmethode grundlegend voranbringen. Aus diesem Grund hat diese Forschung einen positiven translationalen Einfluss auf die menschliche Gesundheit.