Test del microRNA per l'identificazione della gestione personalizzata del peso

L'obesità sta aumentando in modo esponenziale negli Stati Uniti (USA) e oltre 160 milioni di americani sono in sovrappeso o obesi. Un programma combinato di dieta ed esercizio fisico è l'alternativa più economica per la gestione del peso, ma esiste una notevole variabilità interindividuale nel perdere peso attraverso questo metodo, che lascia molti individui frustrati e incapaci di aderire ai programmi per tutta la vita. Pertanto, l'incapacità di identificare le persone che probabilmente avranno successo con la dieta e l'esercizio fisico per la gestione del peso è un ostacolo fondamentale per il trattamento dell'obesità. Studi recenti hanno dimostrato che una significativa variabilità nella risposta alla perdita di peso alla dieta e all'esercizio fisico potrebbe essere attribuita in parte alla composizione epigenetica individuale. Un potenziale approccio per monitorare la risposta epigenetica durante gli interventi di perdita di peso è costituito da piccoli RNA circolanti non codificanti, chiamati microRNA (miRNA o miR), nel sangue circolante. Gli studi hanno dimostrato che miR-140 e 935 potrebbero essere utilizzati come biomarcatori del sangue per identificare le persone che riusciranno a gestire il proprio peso attraverso la dieta e l'esercizio fisico. Inoltre, durante un breve intervento di dieta ed esercizio fisico, le fluttuazioni dei livelli di espressione dei miRNA biomarcatori prima e dopo l'intervento hanno prodotto cambiamenti di firma unici solo negli individui che hanno continuato l'intervento per un lungo periodo di tempo e hanno raggiunto un peso corporeo sano. Pertanto, se implementato all'inizio di un programma medico per la perdita di peso, potrebbe consentire al paziente di avere un trattamento individualizzato mirato.

Una delle principali barriere che impedisce l'uso di miRNA negli interventi di perdita di peso è l'incapacità di quantificare accuratamente i livelli di miR-140 e 935 nei campioni di sangue. Per ridurre al minimo la contaminazione del miRNA dalla lisi dei globuli rossi, l'analisi del miRNA deve essere eseguita entro 30 minuti dal prelievo di sangue. Le attuali tecnologie di rilevamento e quantificazione dei miRNA impiegano ore/giorni per quantificare i miRNA, richiedono attrezzature ingombranti e sono costose. Inoltre, gli attuali metodi di rilevamento dei miRNA non hanno sensibilità, intervallo di rilevamento e specificità sufficienti per l'analisi dei campioni clinici. Per rispondere a questa esigenza, PI. Nawarathna ha recentemente sviluppato un sensore di miRNA usa e getta altamente sensibile in grado di quantificare i miRNA in ambienti point-of-care entro 15 minuti con un costo del test di $ 50 per test. Tuttavia, l'efficacia del sensore di miRNA sviluppato per quantificare con precisione le variazioni dei livelli di miRNA target (miR-140 e 935) prima e dopo l'intervento dietetico ed esercizio fisico è sconosciuta.

L'obiettivo del lavoro proposto è quello di indagare l'efficacia di questo sensore miRNA come potenziale dispositivo diagnostico nella gestione del peso. In caso di successo, l'impatto della ricerca proposta è duplice: primo, sviluppo di un dispositivo diagnostico point-of-care (sensore miRNA) per fornire una strategia personalizzata per la gestione del peso (dieta ed esercizio fisico o chirurgia bariatrica) e secondo, capacità espandere immediatamente il rilevamento del miRNA per misurare altri fattori che possono influire sul benessere generale (ad esempio: salute mentale ed emotiva, stress e affaticamento) e malattie (ad esempio: cancro, malattie cardiovascolari e altri). L'obiettivo della ricerca proposta sarà raggiunto seguendo questo specifico obiettivo:

Obiettivo: indagare se il sensore miRNA è in grado di identificare gli individui che perderanno costantemente peso con una dieta a basso contenuto energetico e un intervento di esercizio fisico.

La ricerca proposta svilupperà uno studio pilota con partecipanti in sovrappeso. I soggetti parteciperanno alla dieta e all'esercizio fisico per 12 settimane e l'analisi del miRNA verrà eseguita in 3 punti temporali durante l'intervento (pre-metà-post). Verificheremo quindi l'efficacia del sensore.

La tecnologia del sensore miRNA, una volta completamente sviluppata, sarà simile a un misuratore di glucosio da puntura del dito. Una volta disponibili in commercio, i sensori di miRNA possono essere acquistati e utilizzati per applicazioni diagnostiche nelle cliniche o per l'autotest a casa o in cliniche e ospedali remoti e rurali. Pertanto, i risultati miglioreranno sostanzialmente il modo in cui viene selezionato il metodo di gestione del peso personalizzato. Per questo motivo, questa ricerca ha un impatto traslazionale positivo sulla salute umana.