Identificazione di nuovi biomarcatori circadiani

Gli orologi circadiani non si trovano solo in aree discrete del cervello, ma si trovano praticamente in ogni organo del nostro corpo, inclusi cuore, polmoni e sistema immunitario. Le interruzioni degli orologi circadiani, o cronopatologia, possono essere alla base di varie forme di disturbi cardiovascolari, polmonari e metabolici. Negli ultimi due decenni, i genetisti molecolari hanno "spezzato" l'orologio per rivelare i suoi meccanismi biochimici fondamentali evidenti negli organismi, dai moscerini della frutta agli umani. Queste intuizioni meccanicistiche hanno portato alla scoperta di collegamenti tra la funzione dell'orologio e una serie in continua espansione di malattie prevalenti, tra cui disturbi cardiaci, polmonari, metabolici e del sonno. Tuttavia, la prevalenza dell'interruzione circadiana in queste popolazioni di pazienti non è chiara perché i test attuali non sono facilmente applicabili in ambito clinico o devono ancora essere sviluppati. Forse il principale limite di queste tecniche è la necessità di campionamenti seriali per periodi prolungati di almeno 24 ore e in alcuni casi più lunghi. Lo sviluppo di un test da un singolo prelievo di sangue rappresenterebbe un importante passo avanti, facilitando le valutazioni dell'interruzione circadiana in una serie di malattie.

Una strategia alternativa ai test esistenti consiste nell'utilizzare microarray genomici per analizzare i ritmi circadiani. Molti studi su numerosi organismi, nonché su più organi e tessuti hanno scoperto che frazioni sostanziali del genoma (2-10%) sono sotto un robusto controllo dell'orologio circadiano. È importante sottolineare che queste centinaia di geni ritmici mostrano picchi di espressione in ogni momento della giornata, presumibilmente riflettendo le loro funzioni specifiche dell'ora del giorno. Usando questo come base, Ueda e colleghi hanno proposto una strategia alternativa che consentirebbe la valutazione del tempo circadiano da un singolo prelievo di sangue consentendo valutazioni più di routine dello stato dell'orologio circadiano. In breve, hanno identificato il complemento dei geni ritmici nei fegati dei topi. Hanno quindi selezionato un set di circa 50 geni con tempi di picco unici come "geni che indicano il tempo". Hanno quindi valutato i livelli di trascrizione di questi geni che indicano il tempo in una singola ora del giorno e hanno scoperto di poter determinare con precisione l'ora del giorno in cui il fegato è stato prelevato in base ai livelli di espressione relativi dei geni che indicano il tempo. Questi studi forniscono una prova di principio per l'approccio che qui proponiamo. Stabilire un test molecolare nell'uomo per i ritmi circadiani da un singolo punto temporale ci consentirà di identificare i disturbi del ritmo circadiano e di valutare il tempo biologico interno per somministrare le terapie nel momento più efficace.