PNAS：你的身体几点了？
2018-09-16 佚名 中国生物技术网
在我们体内，几乎每个组织和器官系统都由内部生物钟协调，其调节昼夜节律，比如睡眠-清醒周期。某些人的内部生物钟与外部时间是同步的，而有些人则不然。你知道你的生物钟几点了吗？
在我们体内，几乎每个组织和器官系统都由内部生物钟协调，其调节昼夜节律，比如睡眠-清醒周期。某些人的内部生物钟与外部时间是同步的，而有些人则不然。你知道你的生物钟几点了吗？
近日，美国西北大学医学院的研究人员开发出一种简单的新型血液测试方法，能精确地测定相对于外部时间的人体内部时钟，以指导治疗，改善健康。该研究近日已发表在《PNAS》上。
这种名为“时间标识（TimeSignature）”的测试只需要两滴血，就能告诉医生和研究人员你体内的时间，这一时间与外部世界的时间无关。比如，即使现在是早上8点，但是你的身体内部可能处于早上6点。
研究第一作者，西北大学范伯格医学院的预防医学（生物统计学）助理教授Rosemary Braun说：“与只确定你是‘早起鸟’还是‘夜猫子’相比，这种测试方法更加精确和复杂。我们可以实现在一个半小时内评估一个人的生物钟。有很多研究团队都尝试过通过血液测试来获得人体内部时钟，但是没有任何方法像TimeSignature这样精确和简单。”
在过去，这种精确的测量只能通过昂贵且费力的过程来实现，这些方法需要每小时采样，并且要持续数个小时。
而这种新测试方法首次为研究人员提供了一个机会，可以轻松检查错位的昼夜节律钟对心脏病、糖尿病和阿尔茨海默症等疾病的影响。如果这种方法最终被临床采用，它还可以为医生提供患者体内生物钟的测量方法，以根据每天的最有效时间来指导用药。
西北大学已经为这种血液测试方法申请了专利。该软件和算法可供其他研究人员免费使用。
研究共同作者，西北大学范伯格医学院的神经学家Phyllis Zee教授说：“生物钟是个性化医疗不可缺少的部分。很多药物都有最佳的给药时间。了解体内适当时间对于获得最有效的益处来说非常重要。每个人服用高血压药物、接受化疗或放疗的最佳时间都是不同的。”
该测试测量血液中40种不同的基因表达标记，并且可以在一天中的任何时间进行，无论患者晚上是否有良好的睡眠。它基于Braun及其同事开发的一种算法，该算法每2小时从受试者身上抽取血液样本，并检测哪些基因在一天中的某些时间活性程度更高或更低。研究人员还使用了其他四个研究中心的基因表达数据。然后，他们通过开发的一种新颖的机器学习方法，用于训练计算机根据这些基因表达测量中的模式预测一天中的时间。他们总共测试了约20000个基因，其中这40种基因表现出了强相关性。
研究共同作者，西北大学Weinberg艺术与科学学院的神经生物学教授Ravi Allada说：“时间就是一切。我们知道，如果一个人的内部生物钟紊乱，它就会使人容易患上各种疾病。事实上，每个组织和器官系统都受到昼夜节律的控制。以前，我们没有在临床上可用的方法来评估健康人或者疾病患者的生物钟。现在，我们可以验证生物钟紊乱是否与各种疾病相关，更重要的是，我们可以预测某人是否将要患病。”
范伯格医学院的内分泌、代谢和分子医学负责人Joe Bass曾经在临床前研究中发现，昼夜节律失调与糖尿病、肥胖、抑郁、心脏病以及哮喘之间存在关联。
Zee希望，在未来可以通过纠正与外部时间错位生物钟的方式来改善人们的健康和治疗疾病。Zee说：“对于改善认知健康来说，昼夜节律是一个可改变的风险因素，但是如果我们无法衡量它，就很难知道我们是否做出了正确的诊断。而现在我们可以像测血脂水平一样测量生物钟了。”
原始出处：
Rosemary Braun, William L. Kath, Marta Iwanaszko, et al. Universal method for robust detection of circadian state from gene expression. PNAS. September 10, 2018.
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