Använd kroppsklockan för att göra droger effektivare
Forskare skapade en databas för de dagliga dygnsrytmerna av genetisk aktivitet. Resultaten kan hjälpa läkare att tidge leveransen av läkemedel i enlighet med en persons kroppsklocka, vilket ökar behandlingen för hjärt-kärlsjukdom och andra tillstånd.
Vår dygnsrytm, eller kroppsklocka, reglerar viktiga aspekter av vår hälsa och vårt dagliga liv.
Vår kroppsklocka styr sömnväckningscykler, matsmältning och kroppstemperatur, bland flera andra funktioner.
Forskare har bundit störningar till ens dygnsrytm till en rad fysiska störningar, såsom diabetes och fetma, samt vissa psykiska hälsotillstånd, såsom depression och bipolär sjukdom.
Mer nyligen har forskare funnit kopplingar mellan sömnstörningsstörningar och uppkomsten av Alzheimers sjukdom.
Omvänt använder specialister kronoterapi - eller processen för att gradvis justera en persons sängtid och vakningstid - för att tida leverans av läkemedel så att den faller i linje med förändringar i dygnet.
I tillstånd som hjärt-kärlsjukdom eller högt blodtryck har kronoterapi till exempel visat sig vara användbart eftersom vissa hjärt-kärlsjukdomar - som hjärtinfarkt, kärlkramp och stroke - har en högre förekomst på morgonen.
Nyare forskning tyder också på att vår kroppsklocka - eller samlingen av proteiner som interagerar i celler, reglerar cellulär aktivitet och deras motsvarande genetiska uttryck - spelar en nyckelroll i cancer, och att kronoterapi kan öka effektiviteten i cancerbehandling.
I detta sammanhang ledde forskare under ledning av John Hogenesch, Ph.D. - en cirkadisk biolog i avdelningarna för human genetik och immunbiologi vid Cincinnati Children's Hospital Medical Center i Ohio - planerade att skapa en databas med dagliga genetiska rytmer.
Några av dessa gener kan kontrollera läkemedlets aktivitet, vilket ger ett viktigt bidrag till det växande området cirkadisk medicin.
Forskarna beskriver sina ansträngningar i tidskriften Vetenskaplig translationell medicin, och Marc Ruben, doktorsexamen, är den första författaren till tidningen.
Använda cykelgener som läkemedelsmål
Hogenesch och team skapade en datoralgoritm som heter cykelbeställning efter periodisk struktur för att studera hur dygnsrytmer styr förändringarna i genaktivitet som inträffar under hela dagen.
Specifikt använde forskarna algoritmen för att studera gen-till-vävnadsinteraktioner mellan tusentals gener i vävnaderna hos över 630 mänskliga deltagare.
Av alla studerade gener uttryckte 917 proteiner som hjälper till att metabolisera och absorbera läkemedel, eller som själva är läkemedelsmål.
"Sammantaget ansluter detta tusentals olika läkemedel, både godkända och experimentella, till nästan 1000 cykelgener [...] Vi fann att gener som cyklar i det mänskliga hjärt-kärlsystemet är riktade av många av dessa läkemedel."
Marc Ruben, Ph.D.
Enligt studieförfattarna visade sig generna för 136 läkemedelsmål cykla rytmiskt i minst en av följande fyra hjärtvävnader: förmakskammaren, aorta, kransartären och tibialartären.
"Vi identifierade rytmer i genuttryck över kroppen i en stor och varierad grupp människor", förklarar Hogenesch. "Det spelar ingen roll om du är man, kvinna, ung eller gammal, eller vad din etnicitet är, din kropps interna klocka reglerar halva ditt genom."
"Detta inkluderar läkemedelsmetaboliserande enzymer, transportörer och mål", säger han. "Nu lär vi oss vilka läkemedel som träffar klockreglerade produkter och kan dra nytta av att optimera administrationstiden hos människor."
Hogenesch varnar för att mer forskning krävs innan resultaten kan tillämpas på klinisk praxis.
Men "Eftersom de flesta av dessa läkemedel är säkra och godkända, bör denna process gå mycket snabbare än traditionell läkemedelsupptäckt, vilket kan ta ett decennium eller mer", avslutar han.
