Использование биологических часов для повышения эффективности лекарств
Исследователи создали базу данных суточных циркадных ритмов генетической активности. Полученные данные могут помочь врачам рассчитывать время доставки лекарств в соответствии с биологическими часами человека, ускоряя лечение сердечно-сосудистых заболеваний и других состояний.
Наш циркадный ритм или биологические часы регулируют ключевые аспекты нашего здоровья и повседневной жизни.
Наши биологические часы контролируют циклы сна и бодрствования, пищеварение и температуру тела, а также ряд других функций.
Ученые связали нарушение циркадного ритма с рядом физических расстройств, таких как диабет и ожирение, а также с некоторыми психическими заболеваниями, такими как депрессия и биполярное расстройство.
Совсем недавно ученые обнаружили связь между нарушениями цикла сна и бодрствования и возникновением болезни Альцгеймера.
И наоборот, специалисты используют хронотерапию - или процесс постепенной корректировки времени отхода ко сну и времени бодрствования - для определения времени доставки лекарств, чтобы оно соответствовало циркадным изменениям.
Например, при таких состояниях, как сердечно-сосудистые заболевания или высокое кровяное давление, хронотерапия оказалась полезной, потому что некоторые сердечно-сосудистые заболевания, такие как сердечные приступы, стенокардия и инсульт, чаще встречаются по утрам.
Более поздние исследования также показывают, что наши биологические часы - или набор белков, которые взаимодействуют внутри клеток, регулируя клеточную активность и их соответствующие генетические выражения, - играют ключевую роль в развитии рака, и что хронотерапия может повысить эффективность лечения рака.
В этом контексте исследователи во главе с доктором философии Джоном Хогенешем. - циркадный биолог из отдела генетики человека и иммунобиологии Медицинского центра детской больницы Цинциннати в Огайо - поставил задачу создать базу данных ежедневных генетических ритмов.
Некоторые из этих генов могут контролировать активность лекарств, что вносит важный вклад в растущую область циркадной медицины.
Исследователи подробно рассказывают о своих усилиях в журнале. Научная трансляционная медицина, Марк Рубен, доктор философии, является первым автором статьи.
Использование циклических генов в качестве мишеней для лекарств
Хогенеш и его команда создали компьютерный алгоритм, называемый циклическим упорядочением по периодической структуре, чтобы изучить, как циркадные ритмы контролируют изменения активности генов, происходящие в течение дня.
В частности, исследователи использовали алгоритм для изучения взаимодействия генов с тканями тысяч генов в тканях более 630 человек-участников.
Из всех изученных генов 917 экспрессировали белки, которые помогают метаболизировать и поглощать лекарства или сами являются мишенями для лекарств.
«В целом это связывает тысячи различных лекарств, как одобренных, так и экспериментальных, с почти 1000 циклическими генами […] Мы обнаружили, что многие из этих лекарств нацелены на гены, которые участвуют в цикле в сердечно-сосудистой системе человека».
Марк Рубен, доктор философии
По словам авторов исследования, было обнаружено, что гены 136 мишеней для лекарств ритмично циклируются по крайней мере в одной из следующих четырех тканей сердца: предсердной камере, аорте, коронарной артерии и большеберцовой артерии.
«Мы определили ритмы в экспрессии генов по всему телу у большой и разнообразной группы людей», - объясняет Хогенеш. «Неважно, мужчина вы, женщина, молодой или старый, или какой вы национальности, внутренние часы вашего тела регулируют половину вашего генома».
«Это включает ферменты, метаболизирующие лекарства, переносчики и мишени», - говорит он. «Сейчас мы изучаем, какие лекарства используются в регулируемых по часам продуктах и могут извлечь выгоду из оптимизации времени приема у людей».
Хогенеш предупреждает, что необходимы дополнительные исследования, прежде чем результаты можно будет применить в клинической практике.
Однако «поскольку большинство этих лекарств безопасны и одобрены, этот процесс должен идти намного быстрее, чем открытие традиционных лекарств, которое может занять десятилетие или больше», - заключает он.
