Identyfikacja nowych biomarkerów okołodobowych

Zegary okołodobowe znajdują się nie tylko w odrębnych obszarach mózgu, ale praktycznie w każdym narządzie naszego ciała, w tym w sercu, płucach i układzie odpornościowym. Zakłócenia w zegarach okołodobowych lub chronopatologii mogą leżeć u podstaw różnych postaci zaburzeń sercowo-naczyniowych, płucnych i metabolicznych. W ciągu ostatnich dwóch dekad genetycy molekularni „złamali” zegar, aby ujawnić podstawowe mechanizmy biochemiczne widoczne w organizmach, od muszek owocowych po ludzi. Te mechanistyczne spostrzeżenia doprowadziły do ​​odkrycia powiązań między funkcją zegara a coraz szerszą gamą powszechnych chorób, w tym zaburzeń serca, płuc, zaburzeń metabolicznych i snu. Jednak częstość występowania zaburzeń okołodobowych w tych populacjach pacjentów jest niejasna, ponieważ obecne testy nie są łatwe do zastosowania w warunkach klinicznych lub nie zostały jeszcze opracowane. Być może głównym ograniczeniem tych technik jest potrzeba seryjnego pobierania próbek przez dłuższy okres co najmniej 24 godzin, aw niektórych przypadkach dłużej. Opracowanie testu z pojedynczego pobrania krwi stanowiłoby duży krok naprzód, ułatwiając ocenę zaburzeń rytmu dobowego w szeregu chorób.

Strategią alternatywną dla istniejących testów jest wykorzystanie mikromacierzy genomowych do analizy rytmów okołodobowych. Wiele badań na wielu organizmach, a także wielu narządach i tkankach wykazało, że znaczna część genomu (2-10%) znajduje się pod silną kontrolą zegara dobowego. Co ważne, te setki rytmicznych genów wykazują szczyty ekspresji przez cały dzień, prawdopodobnie odzwierciedlając ich funkcje specyficzne dla pory dnia. Wykorzystując to jako podstawę, Ueda i współpracownicy zaproponowali alternatywną strategię, która umożliwiłaby ocenę czasu dobowego na podstawie pojedynczego pobrania krwi, umożliwiając bardziej rutynową ocenę stanu zegara dobowego. Krótko mówiąc, zidentyfikowali dopełnienie genów rytmicznych w wątrobach myszy. Następnie wybrali zestaw około 50 genów z unikalnymi czasami szczytowymi jako „geny wskazujące na czas”. Następnie ocenili poziomy transkryptów tych genów wskazujących czas w jednej porze dnia i stwierdzili, że mogą dokładnie określić porę dnia, w której pobrano wątrobę na podstawie względnych poziomów ekspresji genów wskazujących czas. Badania te stanowią dowód zasady dla podejścia, które tutaj proponujemy. Ustanowienie testu molekularnego rytmów okołodobowych u ludzi z jednego punktu czasowego pozwoli nam zidentyfikować zaburzenia rytmu okołodobowego i ocenić wewnętrzny czas biologiczny w celu dostarczenia terapii w najbardziej skutecznym momencie.