microRNA-testen voor identificatie van gepersonaliseerd gewichtsbeheer

Obesitas neemt exponentieel toe in de Verenigde Staten (VS) en meer dan 160 miljoen Amerikanen hebben overgewicht of obesitas. Een gecombineerd dieet- en trainingsprogramma is het meest kosteneffectieve alternatief voor gewichtsbeheersing, maar er is een aanzienlijke interindividuele variabiliteit bij het verliezen van gewicht via deze methode, waardoor veel mensen gefrustreerd raken en niet in staat zijn zich gedurende hun hele leven aan programma's te houden. Daarom is het onvermogen om de personen te identificeren die waarschijnlijk zullen slagen met een dieet en lichaamsbeweging voor gewichtsbeheersing een kritieke wegversperring voor de behandeling van obesitas. Recente studies hebben aangetoond dat significante variabiliteit in respons op gewichtsverlies door dieet en lichaamsbeweging gedeeltelijk kan worden toegeschreven aan individuele epigenetische make-up. Een mogelijke benadering voor het monitoren van de epigenetische respons tijdens gewichtsverliesinterventies is kleine niet-coderende circulerende RNA's, microRNA's (miRNA's of miR's) genoemd, in het circulerende bloed. Studies hebben aangetoond dat miR-140 en 935 kunnen worden gebruikt als bloedbiomarkers om personen te identificeren die erin zullen slagen hun gewicht te beheersen door middel van een dieet en lichaamsbeweging. Bovendien hebben fluctuaties in expressieniveaus van biomarker-miRNA's vóór en na de interventie tijdens een korte dieet- en lichaamsbewegingsinterventie alleen unieke kenmerkende veranderingen veroorzaakt bij de personen die de interventie gedurende een langere periode voortzetten en een gezond lichaamsgewicht bereikten. Dus als het vroeg in een medisch programma voor gewichtsverlies wordt geïmplementeerd, kan het de patiënt in staat stellen een gerichte, geïndividualiseerde behandeling te krijgen.

Een belangrijke barrière die het gebruik van miRNA's bij interventies voor gewichtsverlies verhindert, is het onvermogen om miR-140- en 935-niveaus in bloedmonsters nauwkeurig te kwantificeren. Om de miRNA-besmetting door lysis van rode bloedcellen te minimaliseren, moet miRNA-analyse binnen 30 minuten na bloedafname worden uitgevoerd. De huidige miRNA-detectie- en kwantificeringstechnologieën kosten uren/dagen om miRNA's te kwantificeren, vereisen omvangrijke apparatuur en zijn duur. Bovendien hebben de huidige miRNA-detectiemethoden niet voldoende gevoeligheid, detectiebereik en specificiteit voor klinische monsteranalyse. Om aan deze behoefte te voldoen, heeft PI. Nawarathna heeft onlangs een zeer gevoelige miRNA-sensor voor eenmalig gebruik ontwikkeld die miRNA's binnen 15 minuten kan kwantificeren in point-of-care-omgevingen met een testkost van $ 50 per test. De effectiviteit van de ontwikkelde miRNA-sensor om nauwkeurig de variaties van doel-miRNA-niveaus (miR-140 en 935) pre- en post-dieet en inspanningsinterventie te kwantificeren, is echter onbekend.

Het doel van het voorgestelde werk is het onderzoeken van de werkzaamheid van deze miRNA-sensor als een mogelijk diagnostisch hulpmiddel bij gewichtsbeheersing. Indien succesvol, is de impact van het voorgestelde onderzoek tweeledig: ten eerste, ontwikkeling van een point-of-care diagnostisch apparaat (miRNA-sensor) voor het bieden van een gepersonaliseerde strategie voor gewichtsbeheersing (dieet en lichaamsbeweging of bariatrische chirurgie) en ten tweede, bekwaamheid om miRNA-detectie onmiddellijk uit te breiden om andere factoren te meten die van invloed kunnen zijn op het algehele welzijn (bijvoorbeeld: mentale en emotionele gezondheid, stress en vermoeidheid) en ziekten (bijvoorbeeld: kanker, hart- en vaatziekten en andere). Het doel van het voorgestelde onderzoek zal worden bereikt door dit specifieke doel te volgen:

Doel: Onderzoeken of de miRNA-sensor in staat is om individuen te identificeren die consistent afvallen met een energiebeperkt dieet en lichaamsbeweging.

Het voorgestelde onderzoek zal een pilootstudie ontwikkelen met individuen met overgewicht als deelnemers. De proefpersonen zullen gedurende 12 weken deelnemen aan de dieet- en lichaamsbewegingsinterventie en miRNA-analyse zal worden uitgevoerd op 3 tijdstippen tijdens de interventie (pre-mid-post). Wij onderzoeken dan de werking van de sensor.

De miRNA-sensortechnologie zal, eenmaal volledig ontwikkeld, vergelijkbaar zijn met een vingerprik-glucosemeter. Zodra ze in de handel verkrijgbaar zijn, kunnen miRNA-sensoren worden gekocht en gebruikt voor diagnostische toepassingen in klinieken of voor zelftesten thuis of in klinieken en ziekenhuizen in afgelegen en landelijke gebieden. Daarom zullen de resultaten fundamenteel bijdragen aan de manier waarop de geïndividualiseerde methode voor gewichtsbeheersing wordt geselecteerd. Om deze reden heeft dit onderzoek een positief translationeel effect op de menselijke gezondheid.