Kehomme kellot eivät saa paljon kunnioitusta.
Tietysti, puhumme heistä koko ajan: “En ole aamuhenkilö” tai “en ole niin sooo.” Yleensä kuitenkin vain keskustelu tai biologisen kortin pelaaminen, jos tunnemme erityisen toimimattomia.
Mutta sisäinen kellomme näyttää itse asiassa olevan voimakas voima pitää meidät terveinä. Ja nyt, kun kolme amerikkalaista vuorokausirytmin tutkijaa voitti viime vuonna fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinnon, sen vaikutusta tunteemme ja toimintamme kohtaan otetaan entistä vakavammin lääketieteellisessä yhteisössä.
Ne tutkijat huomauttivat, että kehomme kelloihin sitoutuneilla geeneillä on kriittinen rooli kaikessa hormonitasomme ja kehon lämpötilasta nukkumissykleihimme ja jopa käyttäytymisemme suhteen. Nyt ajatellaan, että 30-50 prosentilla geeneistämme on toimintaa, jota säätelevät vuorokausirytmit, mukaan lukien ne, jotka ovat osa immuunijärjestelmäämme.
"Siellä on paljon todisteita, jotka osoittavat, että sairauksilla, kuten masennus, diabetes, sydänsairaudet ja Alzheimerin tauti, on yhteys kehosi kelloon", sanoo Rosemary Braun, ennaltaehkäisevän lääketieteen apulaisprofessori Northwestern Universityn Feinbergin lääketieteellisessä koulussa.
"Entä, jos voisimme havaita henkilön fysiologisen ajan?"
Mihin aikaan olet?
Braun on osa Northwesternin tutkimusryhmää, joka on ottanut suuren askeleen juuri tämän tekemisessä. Äskettäin julkaisussa Proceedings of the National Academy of Sciences julkaistiin tutkimuksessa, jonka mukaan tutkijat kehittivät verikokeen, jonka mukaan he voivat havaita, mikä aika se on ihmisen kehossa.
Braun sanoo, että TimeSignature -niminen testi voi tulla puolentoista tunnin kuluessa ihmisen biologisen ajan arvioinnista. Yksi todennäköinen etu on, että se voisi auttaa lääkäreitä mittarin tarkkuutta, kun lääkitys - olipa verenpainepilleri tai kemoterapia - olisi tehokkainta.
"Voi olla järkevämpää käyttää lääkkeitäsi kerralla kuin toisiaan", sanoo Ravi Allada, Northwesternin Weinbergin taiteen ja tieteen korkeakoulun neurobiologian professori ja yksi tutkimuksen yhteistekijöistä. "Ja tämä testi voisi opastaa meitä määrittämään, milloin sinun pitäisi ottaa kyseinen pilleri."
Määrittämällä paras aika lääkkeen ottamiseen voidaan käyttää pienempiä annoksia, ja se voi vähentää haittavaikutusten riskiä.
Allada toteaa, että monet taudin näkökohdat liittyvät sisäisiin kelloihimme, kuten silloin, kun päivällä henkilöllä on suurin riski kärsiä sydänkohtauksesta tai astmakohtauksesta. Hän toistaa Braunin huomautuksen epäillystä yhteydestä häiriintyneen kehon kellon ja kroonisten terveysongelmien välillä.
"Voit ajatella kelloa orkesterin kapellimestarina, ja kaiken on tapahduttava oikeaan aikaan", Allada sanoo. "Mutta jos häiritset kapellimestaria, sinulla ei ole enää musiikkia."
Geenikuvioiden lukeminen
Ajatus siitä, että verinäytteitä voidaan käyttää ihmisen kehon ajan määrittämiseen, ei ole uusi. Mutta aikaisemmin se olisi vaatinut ihmistä ottamaan verta tunnin välein tunnin välein, mikä on sekä kallista että erittäin epäkäytännöllistä.
Mutta TimeSignature -sovelluksella veri on otettava vain kahdesti yhdessä päivässä, ja tavoitteena on saada se yhdeksi näytteeksi. Joten miten tutkijat pystyivät yksinkertaistamaan prosessia niin dramaattisesti?
Tekoäly.
Erityisesti he ottivat verinäytteitä kahden tunnin välein koehenkilöiden ryhmästä ja täydensi näitä tietoja mittauksilla neljästä muusta tutkimuksesta. Sitten he kirjoittivat algoritmin, joka ohjasi tietokonetta analysoimaan 20 000 erilaista geeniä ja etsimään malleja "geeniekspression" ajoituksesta - kun DNA muunnetaan tuotteeksi, kuten proteiiniksi. Viime kädessä kone kykeni kaventamaan määrän 41 geeniin, joilla oli voimakkaimmin geeniaktiivisuutta eri päivisin. Tästä lähtien se pystyi korreloimaan vuorokauden ajan aktiivisuudella noissa 41 geeniekspressiomarkkerissa.
"Meillä oli ajatus, että voisimme käyttää aktiivisuutta noissa geeneissä ja työskennellä taaksepäin ja päätellä, mikä kellonaika se on kehossasi", Braun sanoo.
Toistaiseksi TimeSignaturea on käytetty vain terveiden koehenkilöiden testaamiseen. Analysoimalla verinäytteitä, se kykeni päättämään ajan, jolloin veri otettiin.
Braun sanoo, että tulevaisuuden tutkimus keskittyy niiden ihmisten biologisen ajan määrittämiseen, joiden kehonkellot ovat synkronoidut reaaliajan kanssa.
Kenneth Wright on Coloradon yliopiston Boulderin unen ja kronobiologian laboratorion johtaja. Hän ei ollut mukana tutkimuksessa, mutta arvostaa testin potentiaalia.
"Kyvyllä määrittää tarkasti ja helposti sisäinen vuorokausipäivä on tärkeä merkitys ihmisen vuorokausipäivän terveyden määrittämiselle ja hoidon optimaaliselle ajalle", hän sanoo.
"Uusi tekniikka on edistysaskel", Wright lisää, "mutta se on testattava nähdäkseen, kuinka tarkasti se voi ennustaa ihmisten todellisen sisäisen biologisen ajoituksen. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että uusi tekniikka voi ennustaa näytteen ottamisen kellotuntia, ei ihmisen biologista aikaa. "
Allada myöntää, että kehon kellonajan ja ”seinäkellon ajan” välillä voi olla eroja, mutta sanoo, että kokeillaan terveillä koehenkilöillä entinen oli "läheinen arvio" jälkimmäiselle.
Ennustetaan riski
Vaikka Northwestern on hakenut patenttia varsinaiseen TimeSignature -verikoean, se on antanut sen takana olevan algoritmin muiden tutkijoiden saataville. Braun sanoo, että on lupaavaa, että testi toimii muissa ulkopuolisissa laboratorioissa ja että se on osoittautunut "kestäväksi" - arvio, että yksilön sisäinen aika ei vaikuta syrjäyvän satunnaisten tapahtumien, kuten ulkomaille suuntautuvan lennon kautta aikavyöhykkeet.
Tämä lisää mahdollisuuksia, että kehon kellon verikokeesta voi tulla yhtenä päivänä vakio-osa vuotuisessa tarkastuksessa.
Allada uskoo, että kun otetaan huomioon yhteys häiriintyneiden kehonkellon ja erilaisten terveystilojen välillä, testiä voitaisiin yhtenä päivänä käyttää ennustamaan, kenellä saattaa olla suurempi tiettyjen sairauksien kehittymisriski. Se voisi olla erityisen hyödyllinen hoidettaessa tiloja, kuten Alzheimerin tautia, jolloin oireet eivät yleensä ilmene ennen kuin sairaus on edennyt merkittävästi.
"Jos jonkun kehon aika on kaukana siitä mitä sen pitäisi olla, se saattaa olla altistava sairauden riskitekijä", Allada sanoo. ”Tärkein edistysaskel tässä on kyky mitata biologinen prosessi, jonka tiedämme olevan tärkeä sairauksien suhteen, ja tehdä se käytännöllisellä tavalla, jotta joku voi mennä lääkärin vastaanotolle ja saada verestä otettavan ja selvittämään tämän. .”
