Часы нашего тела не получают большого уважения.
Конечно, мы говорим о них все время: «Я не утренний человек» или «Я оооочень перегружен». Обычно, это просто разговор или игра в биологические карты, если мы чувствуем себя особенно дисфункциональной.
Но наши внутренние часы, на самом деле, кажутся мощной силой, которая держит нас здоровыми. И теперь, когда в прошлом году трое американских ученых по циркадному ритму получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине, ее влияние на то, как мы чувствуем и как мы функционируем, воспринимается медицинским сообществом более серьезно.
Эти исследователи отметили, что гены, связанные с часами нашего тела, играют важную роль во всем, начиная с уровня гормонов и температуры тела, заканчивая циклами сна и даже нашим поведением. В настоящее время считается, что от 30 до 50 процентов наших генов имеют активность, регулируемую циркадными ритмами, включая те, которые являются частью нашей иммунной системы.
«Существует множество фактов, свидетельствующих о том, что такие состояния, как депрессия, диабет, болезни сердца и болезнь Альцгеймера, связаны с часами вашего организма», - говорит Розмари Браун, доцент кафедры профилактической медицины в Школе медицины им. Файнберга Северо-Западного университета.
«Так что, если бы мы могли определить физиологическое время человека?»
В какое время ты?
Браун является частью исследовательской группы на Северо-западе, которая сделала большой первый шаг в этом направлении. В исследовании, недавно опубликованном в Слушаниях Национальной академии наук, ученые сообщили о разработке анализа крови, который, по их словам, может определить, сколько времени в теле человека.
Браун говорит, что тест, называемый TimeSignature, может пройти через полтора часа после оценки биологического времени человека. Одним из вероятных преимуществ является то, что это может помочь врачам с большей точностью определить, когда лекарство - будь то таблетка от кровяного давления или химиотерапия - будет наиболее эффективным.
«Возможно, имеет смысл принимать ваше лекарство одновременно, а не другое», - говорит Рави Аллада, профессор нейробиологии Северо-западного колледжа искусств и наук Вайнберга и один из соавторов исследования. «И этот тест может помочь нам определить, когда следует принимать эту таблетку».
Путем определения наилучшего времени для приема лекарства можно использовать более низкие дозы, что может снизить риск побочных эффектов.
Аллада отмечает, что многие аспекты болезни связаны с нашими внутренними часами, например, когда в течение дня человек подвергается наибольшему риску перенести сердечный приступ или приступ астмы. Он повторяет мнение Брауна о подозреваемой связи между нарушенными часами тела и хроническими проблемами со здоровьем.
«Вы можете думать о часах как о дирижере оркестра, и все должно происходить в подходящее время», - говорит Аллада. «Но если вы нарушите дирижера, у вас больше не будет музыки».
Чтение генных паттернов
Идея о том, что образцы крови могут быть использованы для определения времени тела человека, не нова. Но раньше требовалось, чтобы человек брал кровь каждый час в течение большей части дня, и этот процесс был дорогостоящим и крайне непрактичным.
Но с TimeSignature кровь нужно сдавать только дважды за один день, и цель состоит в том, чтобы свести ее к одному образцу. Итак, как исследователи смогли так значительно упростить процесс?
Искусственный интеллект.
В частности, они собирали образцы крови каждые два часа от группы испытуемых и дополняли эти данные измерениями из четырех других исследований. Затем они написали алгоритм, предписывающий компьютеру анализировать 20 000 различных генов и искать закономерности во времени «экспрессии генов» - когда ДНК превращается в продукт, такой как белок. В конечном итоге машина смогла сузить число до 41 гена, которые наиболее сильно проявляли активность гена в разное время дня. Исходя из этого, он смог соотнести время суток с активностью этих 41 маркеров экспрессии генов.
«У нас была идея, что мы сможем использовать активность в этих генах и работать в обратном направлении и сможем определить, какое время суток у вас в теле», - говорит Браун.
До сих пор TimeSignature использовалась только для тестирования здоровых людей. Анализируя образцы крови, он смог определить время взятия крови.
Браун говорит, что будущие исследования будут направлены на определение биологического времени людей, чьи часы не синхронизированы с реальным временем.
Кеннет Райт - директор лаборатории сна и хронобиологии в Университете Колорадо, Боулдер. Он не участвовал в исследовании, но высоко оценивает потенциал теста.
«Возможность точного и простого определения внутреннего циркадного времени имеет важное значение для определения циркадного здоровья человека и для оптимальных сроков лечения», - говорит он.
«Новая техника - это прогресс», - добавляет Райт, - «но ее необходимо проверить, чтобы увидеть, насколько точно она может предсказать фактическое внутреннее биологическое время людей». Результаты исследования показывают, что новый метод может предсказать часы, в которые был взят образец, а не биологическое время человека ».
Аллада признает, что может быть отклонение между временем на часах тела и «временем настенных часов», но говорит, что у здоровых субъектов, которых они тестировали, первый был «близким приближением» к последнему.
Прогнозирование риска
В то время как Northwestern подал заявку на патент для фактического анализа крови TimeSignature, он сделал этот алгоритм доступным для других исследователей. Браун говорит, что он обещает, что тест работает в других внешних лабораториях, и что он оказался «надежным» - его оценка внутреннего времени человека, по-видимому, не сбрасывается случайными событиями, такими как полет за границу через несколько часовые пояса.
Это увеличивает вероятность того, что анализ крови на биологические часы в один прекрасный день может стать стандартной частью ежегодного обследования.
Аллада считает, что, учитывая связь между нарушенными часами тела и различными состояниями здоровья, этот тест мог бы однажды использоваться для прогнозирования того, кто может подвергаться более высокому риску развития определенных заболеваний. Это может быть особенно полезно при лечении таких состояний, как болезнь Альцгеймера, где симптомы обычно не проявляются до тех пор, пока болезнь значительно не прогрессирует.
«Если время чьего-то организма далеко от того, что должно быть, это может быть предрасполагающим фактором риска заболевания», - говорит Аллада. «Основным достижением здесь является возможность измерить биологический процесс, который, как мы знаем, важен, когда речь идет о болезнях, и сделать это таким образом, чтобы это практично, чтобы кто-то мог пойти в кабинет своего врача и взять кровь и выяснить это. «.
