Uusien vuorokausiaikaisten biomarkkerien tunnistaminen

Vuorokausikellot eivät ole vain erillisiä aivojen alueita, vaan niitä löytyy lähes kaikista kehomme elimistä, mukaan lukien sydän, keuhkot ja immuunijärjestelmä. Vuorokausikellojen häiriöt tai kronopatologia voivat olla sydän- ja verisuoni-, keuhko- ja aineenvaihduntahäiriöiden eri muotojen taustalla. Kahden viime vuosikymmenen aikana molekyyligeneetikot ovat "särkeneet" kellon paljastaakseen sen biokemialliset ydinmekanismit, jotka ilmenevät organismeissa hedelmäkärpäsistä ihmisiin. Nämä mekanistiset oivallukset ovat johtaneet kellon toiminnan ja jatkuvasti laajenevien yleisten sairauksien, mukaan lukien sydän-, keuhko-, aineenvaihdunta- ja unihäiriöiden, välisten yhteyksien löytämiseen. Silti vuorokausihäiriöiden esiintyvyys näissä potilaspopulaatioissa on epäselvä, koska nykyisiä testejä ei ole helppo soveltaa kliinisissä olosuhteissa tai niitä ei ole vielä kehitetty. Ehkä näiden tekniikoiden suurin rajoitus on sarjanäytteenoton tarve pitkiä, vähintään 24 tunnin ja joissakin tapauksissa pidempiä ajanjaksoja. Määrityksen kehittäminen yhdestä verinäytteestä olisi suuri edistysaskel, joka helpottaisi vuorokausihäiriöiden arviointia useissa sairauksissa.

Vaihtoehtoinen strategia olemassa oleville määrityksille on käyttää genomisia mikrosiruja vuorokausirytmien analysointiin. Monet tutkimukset useilla organismeilla sekä useilla elimillä ja kudoksilla ovat havainneet, että merkittävät osat genomista (2-10 %) ovat vankan vuorokausikellon hallinnassa. Tärkeää on, että näillä sadoilla rytmisillä geeneillä on ilmentymishuippuja kaikkina aikoina päivän aikana, mikä oletettavasti heijastaa niiden vuorokaudenaikaspesifisiä toimintoja. Käyttäen tätä perustana Ueda ja kollegat ehdottivat vaihtoehtoista strategiaa, joka mahdollistaisi vuorokausiajan arvioinnin yhdestä verinäytteestä, mikä mahdollistaisi rutiinisemmat vuorokausikellon tilan arvioinnit. Lyhyesti sanottuna he tunnistivat rytmisten geenien komplementin hiirten maksassa. Sitten he valitsivat joukon noin 50 geeniä, joilla oli ainutlaatuiset huippuajat "aikaa osoittaviksi geeneiksi". Sitten he arvioivat näiden aikaa osoittavien geenien transkriptitasot yhteen aikaan vuorokaudesta ja havaitsivat, että he pystyivät määrittämään tarkasti vuorokaudenajan, jolloin maksa otettiin, perustuen aikaa osoittavien geenien suhteellisiin ilmentymistasoihin. Nämä tutkimukset osoittavat tässä ehdottamamme lähestymistavan periaatteen. Ihmisten vuorokausirytmien molekyylimäärityksen luominen yhdestä ajankohdasta antaa meille mahdollisuuden tunnistaa vuorokausirytmihäiriöt ja arvioida sisäistä biologista aikaa terapioiden toimittamiseen niiden tehokkaimmalla hetkellä.