Basit Kan Testi İnsanların Dahili Saatini Okuyabilir

Basit Kan Testi İnsanların Dahili Saatini Okuyabilir

Sirkadiyen ritim, vücudunuzun her bir hücresinde bulunur, beyinde bulunan merkezi saate göre yönlendirilir. Yaptıklarım / Shutterstock.com

Hayatta, zamanlama her şeydir.

Vücudunuzun iç saati - sirkadiyen ritim - çok çeşitli süreçleri düzenler: uyuduğunuzda ve uyandığınızda, açken, en üretken olduğunuzda. Hayatımızın çoğunda hissedilir etkisi göz önüne alındığında, sağlığımız üzerinde de büyük bir etkisi olması şaşırtıcı değildir. Araştırmacılar, sirkadiyen sağlığını diyabet riski, kardiyovasküler hastalık ve nörodejenerasyon. Ayrıca bilinen öğün zamanlaması ve ilaçlar Nasıl metabolize olduklarını etkileyebilir.

Kişinin iç saatini ölçme yeteneği, sağlığı geliştirmek ve tıbbı kişiselleştirmek için çok önemlidir. Kim olduğunu tahmin etmek için kullanılabilir. için risk hastalık ve kurtarma işlemini takip et yaralanmalar. Ayrıca zaman için kullanılabilir. kemoterapi teslimi ve tansiyon ve diğer ilaçlar, yan etki riskini en aza indirerek düşük dozlarda optimum etkiye sahip olmaları için kullanılır.

Bununla birlikte, birinin iç saatini tam olarak yeterince okumak, uyku ve sirkadiyen sağlığında büyük bir zorluktur. Mevcut yaklaşım, hasta için pahalı ve son derece zahmetli olan gündüz ve gece kanı melatonin - uyku kontrol eden hormon - numunelerinin alınmasını gerektirir. Bu, rutin klinik değerlendirmelere dahil olmayı imkansız hale getirir.

Meslektaşlarım ve ben, zorlu seri örneklemeye gerek kalmadan, dahili zamanın kesin ölçümlerini almak istedik. Karmaşık veriyi anlamak için matematiksel ve hesaplama algoritmalarını kullanma tutkusu olan hesaplamalı bir biyologum. Ortak çalışanlarım Phyllis Zee ve Ravi Allada, uyku tıbbı ve sirkadiyen biyoloji alanında dünyaca ünlü uzmanlardır. Birlikte çalışma, basit bir kan testi tasarladık Bir kişinin dahili saatini okumak için.

Hücre müziklerini dinlemek

Sirkadiyen ritim, vücudunuzun her bir hücresinde, beynin suprachiasmatic çekirdek bölgesinde bulunan merkezi saatin rehberliğinde bulunur. Eski bir fabrikadaki ikincil saatler gibi, bu “çevre birimi” olarak adlandırılan saatler beyninizdeki ana saate senkronize edilir, ancak aynı zamanda kendi başlarına ilerlemek - petri yemeklerinde bile!


InnerSelf'ten En Son Haberleri Alın


Hücreleriniz bir ağ üzerinden zaman tutar çekirdek saat genleri Bir geri besleme döngüsünde etkileşime giren: Bir gen açıldığında, aktivitesi başka bir molekülün onu geri çevirmesine neden olur ve bu rekabet 24 saatlik bir döngü içinde bir ebb ve gen aktivasyonu akışı ile sonuçlanır. Bu genler, gün içinde salınan diğer genlerin aktivitesini de düzenler. Periyodik gen aktivasyonunun bu mekanizması, hücrelerin ve dokulardaki biyolojik süreçleri düzenleyerek günün belirli saatlerinde senkronize olarak gerçekleşmelerini sağlar.

Basit Kan Testi İnsanların Dahili Saatini OkuyabilirSirkadiyen ritim, sindirim, bağışıklık fonksiyonu ve tansiyonu da dahil olmak üzere, günün belirli zamanlarında yükselen ve düşen birçok biyolojik süreci düzenler. Sirkadiyen ritmin yanlış düzenlenmesi metabolizma, bilişsel işlev ve kardiyovasküler sağlık üzerinde olumsuz etkilere neden olabilir. YassineMrabet, CC BY-SA

Çekirdek saat genlerinin keşfi, biyolojik fonksiyonların geçen yıl Nobel Komitesi tarafından tanınması için nasıl düzenlendiğine dair anlayışımız için çok önemlidir. Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ve Michael W. Young birlikte kazandı 2017 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, “sirkadiyen ritmi kontrol eden moleküler mekanizmaları keşiflerinden dolayı”. Diğer araştırmacılar Diğer tüm genlerin yüzde 40'inin sirkadiyen ritime cevap verdiğini ve gün içindeki aktivitelerini değiştirdiklerini belirtti.

Bu bize bir fikir verdi: Belki de bir insanın içsel zamanını belirlemek için kandaki bir dizi genin aktivite seviyelerini kullanabiliriz - vücudunuzun duvardaki saatin ne söylediğinden bağımsız olarak ne düşündüğünü. Birçoğumuz çevrelerimizle “senkronizasyon dışı” hissetme deneyimi yaşadık - alarmımız 5: 00 olduğu konusunda ısrar etse bile 7: 00 duyuyorum. Bu, faaliyetlerimizin iç saatimizle senkronize olmamalarının bir sonucu olabilir - duvardaki saat her zaman kişisel olarak sizin için ne zaman olduğunun iyi bir göstergesi değildir. Kişinin iç saatinin biyoloji ve sağlık üzerinde ne kadar derin bir etkisi olabileceğini bilerek, bir bireyin vücudundaki kesin iç zamanı ölçmek için gen aktivitesini ölçmeye çalıştık. TimeSignature'ı geliştirdik: Bir kişinin iç saatini, iki basit kan alımı kullanarak gen ifadesinden ölçebilecek karmaşık bir hesaplama algoritması.

Güçlü bir test tasarlama

Hedeflerimize ulaşmak için, TimeSignature'ın kolay olması gerekiyordu (sadece birkaç kan alındığında minimum sayıda gen ölçerek), yüksek doğrulukta ve - en önemlisi - sağlam. Diğer bir deyişle, iyi bir gece uykusu alıp almadığınıza, kısa bir süre önce denizaşırı bir tatilden döndüğünüze veya bütün bir gecede yeni bir bebeğe başladığınıza bakılmaksızın, içsel fizyolojik zamanınızın tam bir ölçüsünü sağlamalıdır. Ve sadece laboratuvarlarımızda değil, ülke ve dünyadaki laboratuvarlarda da çalışması gerekiyordu.

Gen imza biyobelirteçlerini geliştirmek için, her iki saatte bir sağlıklı yetişkin gönüllülerinden on iki ölçüm topladık. Bu ölçümler, her bir genin gün boyunca her insanın kanında ne kadar aktif olduğunu gösterdi. Ayrıca yayınlanan verileri de kullandık. üç diğer çalışmalar Bu benzer ölçümler topladı. Daha sonra, TimeSignature adı verilen ve günün saatini ortaya çıkaracak küçük bir biyobelirteç grubunu çıkarmak için bu verileri hesaplama yoluyla arayabilen yeni bir makine öğrenme algoritması geliştirdik. En iyi belirteçler olarak bir dizi 41 geni tanımlandı.

Şaşırtıcı bir şekilde, tüm TimeSignature genleri bilinen "çekirdek saat" devresinin bir parçası değildir - birçoğu bağışıklık sisteminiz gibi diğer biyolojik fonksiyonlar için, günün saatinde dalgalanması için tahrik edilen genlerdir. Bu, sirkadiyen kontrolünün ne kadar önemli olduğunun altını çizer - diğer biyolojik süreçler üzerindeki etkisi, bu işlemleri saati izlemek için kullanabileceğimiz kadar güçlüdür!

Kamu araştırmalarından birindeki hastaların küçük bir alt kümesindeki verileri kullanarak, bu 41 genlerinin aktivitesine dayanarak günün saatini tahmin etmek için TimeSignature makinesini eğittik. (Diğer hastalardan gelen veriler yöntemimizi test etmek için ayrı tutuldu.) Eğitim verilerine dayanarak, TimeSignature, farklı gen aktivite modellerinin günün farklı zamanları ile nasıl ilişkili olduğunu “öğrendi”. Bu kalıpları öğrendikten sonra TimeSignature, vücudunuzun düşündüğü zamanı hesaplamak için bu genlerin aktivitesini birlikte analiz edebilir. Örneğin, dışarıda 7: 00 olmasına rağmen, kanınızdaki gen aktivitesi, vücudunuzda hala 5: 00 am olduğunu gösteren 5: 00 am modeline karşılık gelebilir.

Daha sonra TimeSignature algoritmamızı geri kalan verilere uygulayarak test ettik ve son derece doğru olduğunu gösterdik: Bir kişinin dahili zamanını 1.5 saat içinde hesaplayabildik. Algoritma çalışmalarımızı dünyanın farklı yerlerindeki toplanan veriler üzerinde yaptığımız çalışmalarla kolayca kabul edilebileceğini gösterdik. TimeSignature testimizin, bir kişinin kendi iç sirkadiyen ritmini, uykusuz bırakılmış veya jet gecikmeli olsa bile, yüksek hassasiyetle saptayabileceğini gösterebildik.

TimeSignature ile sağlığı uyumlaştırmak

Sirkadiyen ritimlerin ölçülmesini kolaylaştırarak, TimeSignature, zamanı kişiselleştirilmiş ilaca entegre etmek için geniş bir olasılık yelpazesi sunar. Sirkadiyen ritimlerin sağlığa olan önemine dikkat çekilse de, nasıl çalıştıklarını anlamak için sadece yüzeyi çizdik. TimeSignature ile, araştırmacılar artık çalışmalarına içsel zamanın son derece hassas ölçümlerini dahil edebilirler, bu sadece iki basit kan alımını kullanarak bu hayati ölçümü içerir. TimeSignature, bilim adamlarının fizyolojik saatin çeşitli hastalıkların riskini, yeni ilaçların etkinliğini, çalışmanın ya da egzersiz yapmanın en iyi zamanlarını ve daha fazlasını nasıl etkilediğini araştırmasını sağlar.

Tabii ki, hala yapılacak çok iş var. Sirkadiyen yanlış hizalamanın hastalık için bir risk faktörü olduğunu bilmemize rağmen, sizin için ne kadar yanlış hizalamanın ne kadar kötü olduğunu bilmiyoruz. TimeSignature, sirkadiyen ritimler ve hastalık arasındaki kesin ilişkileri ölçmek için daha fazla araştırma yapılmasını sağlar. Hastalığı olan ve olmayan kişilerin TimeSignatures'lerini karşılaştırarak, bozuk bir saatin hastalık ile nasıl ilişkili olduğunu araştırabilir ve kimin risk altında olduğunu tahmin edebiliriz.

Yolun aşağısında, TimeSignature'ın, sirkadiyen sağlığınızın bir kolesterol testi kadar hızlı, kolay ve doğru bir şekilde izlenebileceği doktor ofisine gireceğini düşünüyoruz. Örneğin, birçok ilacın dozaj için en uygun zamanları vardır, ancak tansiyon ilaçlarınızı veya kemoterapinizi almanız için en uygun zaman diğerlerinden farklı olabilir.

Önceden bunu ölçmenin klinik olarak mümkün bir yolu yoktu, ancak TimeSignature doktorunuzun basit bir kan testi yapmasını, 41 genlerinin aktivitesini analiz etmesini ve size en etkili faydaları sağlayacak zamanı önermesini mümkün kılıyordu. Ayrıca, vücudunuzun saatinin harici zamanla senkronize olmadığı zamanlarda - sirkadiyen yanlış hizalanmasının bir tedavi edilebilir bilişsel gerileme için risk faktörü; TimeSignature ile kimin risk altında olduğunu tahmin edebilir ve saatlerini ayarlamak için potansiyel olarak müdahale edebiliriz.Konuşma

Yazar hakkında

Rosemary Braun, Biyoistatistik, Önleyici Tıp ve Mühendislik Bilimleri ve Uygulamalı Matematik Bölümlerinde Yardımcı Doçent, Northwestern Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitaplar

{amazonWS: searchindex = Kitaplar; anahtar kelimeler = İnsanların Dahili Saati; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

InnerSelf'i takip et

facebook-icontwitter-ikonrss-ikon

E-posta ile son alın

{Emailcloak = off}