Відчитати біологічний годинник

Тестування крові, що дозволяє визначити наш добовий ритм, могло б прислужитися для зрозуміння причин порушення сну і деяких хвороб – пише Саймон Мейкін у часописі Scientific American.

Ти жайвір чи сова? Ці терміни набувають наукового значення, коли дослідники окреслюють відмінність, використовуючи генетику. Вони визначають Твій «хронотип», що може й звучить трохи як science fiction, та все ж має конкретне значення – може бути пов’язаний зі значною різницею поміж показами твого біологічного годинника і того, котрий висить на стіні. В даний момент три групи науковців працюють над способом відчитування показів біологічного годинника за пробами крові. Швидкий, точний і дешевий метод міг би максимілізувати ефекти медичної терапії, результативність яких залежить від моменту її застосування, а також допоміг би проаналізувати зв’язки поміж порушеннями біологічного годинника та проявами різних захворювань.

Система, котра контролює біологічні процеси – це добовий ритм. Він допомагає регулювати активність близько 40% наших генів, керує системою травлення, температурою тіла і тиском крові. Дослівно кожна клітина людського тіла містить свій власний годинниковий механізм. Центральний годинник (master clock), який все це синхронізує – це мала ділянка у мозку, звана ядрами над зоровим перехрестям  – контролює рівні гормонів, важливих для циклу сну і активності. Хронотипи можуть відрізнятися між собою настільки, що внутрішній час двох осіб буває зміщеним навіть на понад вісім годин. «Вони можуть ділити одне й те ж ліжко і у ньому ніколи не зустрітися» – говорить хронобіолог  Ахім Крамер із Charite University Berlin, котрий керує однією з груп, що опрацьовують нову техніку.

Метод вимірювання добового ритму, який застосовується зараз, зветься позначенням початку вечірнього ритму виділення мелатоніну (DLM, dim light melatonimn on-set) і вважається золотим стандартом, вимагає отримання і аналізу багатьох зразків крові чи слини, які отримуються щогодини в умовах слабого освітлення. Натомість, три останні дослідження вказують на значно простіші способи, що вимагають лише однієї чи двох проб крові (залежно від конкретного методу, який застосовувався в окремих дослідженнях), завдяки чому такі вимірювання можуть стати частиною рутинного клінічного обстеження. В загальному ж це полягає на тому, що оцінюється флуктуація активності гену, при вимірюванні змін рівня RNA у крові.

Алгоритми машинного навчання «вивчають» потім, активність яких генів найкраще передає біологічний час. «Всі рухаються в одному і тому ж напрямку в цій сфері досліджень – каже фізіолог Дерк-Ян Дійк з University of Surrey, що в Англії, котрий керує іншою з цих груп. – Ціла галузь цим захоплена».

Розрахунковий біолог із Northwestern University Розмарі Браун керувала найновішими дослідженнями, результати яких було опубліковано у вересні (минулого року) в Proceeding of the National Academy of Sciences USA. Група Браун твердить, що їхній метод є найбільш універсальним – може застосовуватися спільно з будь-якою технікою аналізування активності генів. Але вимагає двох зразків крові тоді, як групи Крамера (публікація друком у вересні, а онлайн у червні минулого року в Journal of Clinical Investigation) та Дійка (публікація онлайн в лютому 2017 року в eLife) опрацювали методи, які вимагають тільки одного зразка. Крамер і Дійк співставили свої підходи із золотим стандартом, а група Браун – ні, що ускладнює безпосереднє порівняння. «Може виявитись, що їхні вимірювання кращі – каже Дійк. – Але зараз ми цього не знаємо».

Метод групи Крамера узгоджується з мелатоніновим методом із точністю до півгодини. Однією з причин такої точності є те, – каже Крамер – що дослідники екстрагують із крові клітини лише одного типу – моноцити, які проявляють сильний добовий ритм. Це вимагає більш складного дослідження крові, ніж методи інших груп, але дослідження Крамера є найближчим до клінічного застосування – каже Дійк.

Наступним кроком для перевірки, наскільки добре метод кожної з груп діє щодо людей із добовим ритмом, порушеним через jet lag, працю по змінах чи хворобу – говорить Дійк. Ці порушення можуть бути причиною багатьох захворювань, котрі можна полегшити, як на це вказують деякі доводи, шляхом регуляції біологічних годинників за допомогою експозиції на світло або введенням мелатоніну. Нова техніка дозволила б лікарям моніторувати ефективність такої терапії. Порушення добового ритму пов’язане також і з певними хворобами, зокрема, діабетом, захворюваннями серця, нейродегенеративними недугами та депресією. «Ми знаємо, що такий зв’язок існує, але невідомо, як це точно діє – говорить Браун. – Надаючи дослідникам легкий метод замірів, ми допоможемо їм це викрити». Результативність деяких терапій, таких як хіміє-терапія чи фармакологічне лікування високого тиску, відрізняється у залежності від пори дня, коли їх застосовують. Галузь науки, що має на меті максималізацію таких ефектів, носить назву – хронотерапевтика. Оскільки добовий ритм найімовірніше також відрізняється, то легше його вимірюванням допоможе лікарям персоналізувати терапію. «Це може означати зменшення доз ліків, обмеження небажаних заходів і вищу результативність – каже Браун. – Ми насправді захоплені такою можливостю». Наскільки суттєву зміну таке пристосовування може принести, не зовсім зрозуміло, оскільки важко розділити пацієнтів з огляду на їхній хронотип, щоб можна було це перевірити. Така техніка дозволила б на прогрес у цих дослідженнях. Згруповування пацієнтів таким чином могло б збільшити відсоток позитивних результатів у клінічних випробовуваннях нових терапій – каже Крамер.

Група Дійка описує ще й інший перелом в дослідженнях, описаний онлайн у вересні в Sleep. Використовуючи такий самий підхід, дослідникам вдалося ідентифікувати – з точністю більшою, ніж 90% – особи, котрі не спали упродовж однієї ночі. Такий тест дав би можливість поліції ідентифіковувати невиспаних водіїв, що стали учасниками ДТП, або допомогли б працедавцям визначити, чи пілоти та інші працівники у галузях, для яких ключовими є питання безпеки, є придатними до праці. У тесті використовується 68 генів, котрі практично не покриваються із тими, які придатні до окреслення добового ритму, але біологічні функції яких все ж можуть дати підказку про те, як відсутність сну впливає на здоров’я.

Поєднані заміри біологічного годинника і порушення сну можуть бути надзвичайно корисними – каже Дійк. «Оскільки те, як ти функціонуєш о 6-й зранку, залежить як від твого добового ритму, так і від того, наскільки довго ти вже не спиш».

 

Використання матеріалів «Matrix-divergent» дозволяється за умови посилання на «matrix-info.com»
Для інтернет-видань обов’язкове зазначення автора публікації та пряме, відкрите для пошукових систем гіперпосилання у першому абзаці на конкретний матеріал. 
Думки, викладені у публікаціях, відображають позицію їх авторів. Відповідальність за достовірність фактів, цитат, власних назв та інших відомостей несуть автори. Редакція може не погоджуватись із думкою авторів публікацій.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Підписатись

Підписка

Щоб отримувати повідомлення про нові публікації, підпишіться на нашу розсилку!

Ім'я *

Email *

Виберіть категорію, яка цікавить:

Суспільство
Глобалізація
Небезпека
Світ про Україну
Геостратегія
Ти елемент Універсуму
Духовність і культура
Альтернативна історія
Геоекономіка
Наука і технології
Історія і сучасність
Роздуми

Translate

Дякую!

Тепер редактори знають.