microRNA-testing for identifisering av personlig vektkontroll

Fedme øker eksponentielt i USA (USA), og over 160 millioner amerikanere er enten overvektige eller overvektige. Et kombinert kostholds- og treningsprogram er det mest kostnadseffektive alternativet for vektkontroll, men det er en betydelig interindividuell variasjon i å gå ned i vekt via denne metoden, noe som gjør mange individer frustrerte og ute av stand til å følge programmer gjennom hele levetiden. Derfor er manglende evne til å identifisere individene som sannsynligvis vil lykkes med kosthold og trening for vektkontroll en kritisk veisperring for å behandle fedme. Nyere studier har vist at betydelig variasjon i vekttapsrespons på kosthold og trening delvis kan tilskrives individuell epigenetisk sammensetning. En potensiell tilnærming for å overvåke den epigenetiske responsen under vekttapintervensjoner er små ikke-kodende sirkulerende RNA, kalt mikroRNA (miRNA eller miR), i det sirkulerende blodet. Studier har vist at miR-140 og 935 kan brukes som blodbiomarkører for å identifisere individer som vil lykkes med å håndtere vekten sin gjennom kosthold og trening. Dessuten, under en kort diett- og treningsintervensjon, har svingninger i uttrykksnivåer av biomarkør miRNA før og etter intervensjon gitt unike signaturendringer bare hos individene som fortsatte intervensjonen over en lengre periode og oppnådde en sunn kroppsvekt. Derfor, hvis det implementeres tidlig i et medisinsk vekttapsprogram, kan det tillate pasienten å ha en fokusert individualisert behandling.

En viktig barriere som forhindrer bruk av miRNA i vekttapintervensjoner er manglende evne til nøyaktig å kvantifisere miR-140 og 935 nivåer i blodprøver. For å minimere miRNA-kontamineringen fra lysering av røde blodceller, må miRNA-analyse utføres innen 30 minutter etter blodprøvetaking. Nåværende miRNA-deteksjons- og kvantifiseringsteknologier tar timer/dager å kvantifisere miRNA, krever klumpete utstyr og er dyre. I tillegg har ikke dagens miRNA-deteksjonsmetoder tilstrekkelig sensitivitet, deteksjonsspenn og spesifisitet for klinisk prøveanalyse. For å møte dette behovet, PI. Nawarathna har nylig utviklet en svært sensitiv engangs miRNA-sensor som kan kvantifisere miRNA-er i behandlingssteder innen 15 minutter med en analysekostnad på $50 per test. Effektiviteten til den utviklede miRNA-sensoren for nøyaktig å kvantifisere variasjonene av mål miRNA-nivåer (miR-140 og 935) før og etter diett og treningsintervensjon er ukjent.

Målet med det foreslåtte arbeidet er å undersøke effektiviteten til denne miRNA-sensoren som en potensiell diagnostisk enhet i vektkontroll. Hvis den lykkes, er virkningen av den foreslåtte forskningen todelt: For det første utvikling av en diagnostisk enhet (miRNA-sensor) for å gi en personlig strategi for vektkontroll (kosthold og trening eller fedmekirurgi) og for det andre, evne å umiddelbart utvide miRNA-deteksjon for å måle andre faktorer som kan påvirke generell velvære (f.eks. mental og emosjonell helse, stress og tretthet) og sykdommer (f.eks. kreft, hjerte- og karsykdommer og andre). Målet med den foreslåtte forskningen vil bli oppnådd ved å følge dette spesifikke målet:

Mål: Å undersøke om miRNA-sensoren er i stand til å identifisere individer som konsekvent vil gå ned i vekt med energibegrenset diett og treningsintervensjon.

Den foreslåtte forskningen vil utvikle en pilotstudie med overvektige individer som deltakere. Forsøkspersonene vil delta i diett- og treningsintervensjonen i 12 uker og miRNA-analyse vil bli utført på 3 tidspunkter under intervensjonen (pre-midt-post). Vi vil deretter undersøke effektiviteten til sensoren.

MiRNA-sensorteknologien, når den er ferdig utviklet, vil ligne på en glukosemonitor med fingerstikk. Når de er kommersielt tilgjengelige, kan miRNA-sensorer kjøpes og brukes til diagnostiske applikasjoner i klinikker eller selvtesting i hjemmet eller fjerntliggende og landlige klinikker og sykehus. Derfor vil resultatene fundamentalt fremme hvordan den individualiserte vektkontrollmetoden velges. Av denne grunn har denne forskningen en positiv translasjonseffekt på menneskers helse.