Korzystanie z zegara biologicznego w celu zwiększenia skuteczności leków
Badacze stworzyli bazę danych dotyczących dziennych rytmów dobowych aktywności genetycznej. Odkrycia mogą pomóc lekarzom w ustalaniu czasu podawania leków zgodnie z zegarem biologicznym danej osoby, przyspieszając leczenie chorób układu krążenia i innych schorzeń.
Nasz rytm dobowy, czyli zegar biologiczny, reguluje kluczowe aspekty naszego zdrowia i życia codziennego.
Nasz zegar biologiczny kontroluje między innymi cykle snu i czuwania, trawienie i temperaturę ciała.
Naukowcy powiązali zakłócenie rytmu dobowego z szeregiem zaburzeń fizycznych, takich jak cukrzyca i otyłość, a także niektórymi chorobami psychicznymi, takimi jak depresja i choroba afektywna dwubiegunowa.
Niedawno naukowcy odkryli powiązania między zakłóceniami cyklu snu i czuwania a początkiem choroby Alzheimera.
I odwrotnie, specjaliści stosują chronoterapię - lub proces stopniowego dostosowywania pory snu i czuwania - do czasu podawania leków tak, aby odpowiadał zmianom dobowym.
Na przykład w chorobach układu krążenia lub nadciśnieniu chronoterapia okazała się przydatna, ponieważ niektóre choroby sercowo-naczyniowe - takie jak zawał serca, dławica piersiowa i udar - występują częściej rano.
Nowsze badania sugerują również, że nasz zegar biologiczny - lub zbiór białek, które oddziałują w komórkach, regulując aktywność komórkową i odpowiadającą im ekspresję genetyczną - odgrywa kluczową rolę w przypadku raka i że chronoterapia może zwiększyć skuteczność leczenia raka.
W tym kontekście badacze pod kierunkiem dr Johna Hogenescha. - biolog okołodobowy z Wydziału Genetyki Człowieka i Immunobiologii w Centrum Medycznym Szpitala Dziecięcego w Cincinnati w Ohio - postanowił stworzyć bazę danych dziennych rytmów genetycznych.
Niektóre z tych genów mogą kontrolować działanie leków, co stanowi ważny wkład w rozwijającą się dziedzinę medycyny okołodobowej.
Naukowcy szczegółowo opisali swoje wysiłki w czasopiśmie Science Translational Medicine, a pierwszym autorem artykułu jest dr Marc Ruben.
Używanie genów cyklicznych jako celów leków
Hogenesch i zespół stworzyli algorytm komputerowy zwany kolejnością cykli według struktury okresowej, aby zbadać, w jaki sposób rytmy dobowe kontrolują zmiany w aktywności genów zachodzące w ciągu dnia.
W szczególności naukowcy wykorzystali ten algorytm do zbadania interakcji między genami a tkankami tysięcy genów w tkankach ponad 630 ludzi.
Spośród wszystkich badanych genów 917 wyrażało białka, które pomagają w metabolizowaniu i wchłanianiu leków lub które same są celem leków.
„Ogólnie rzecz biorąc, łączy to tysiące różnych leków, zarówno zatwierdzonych, jak i eksperymentalnych, z prawie tysiącem genów cyklicznych […] Odkryliśmy, że geny, które krążą w ludzkim układzie sercowo-naczyniowym, są celem wielu z tych leków”.
Dr Marc Ruben
Według autorów badania stwierdzono, że geny dla 136 celów leków poruszają się rytmicznie w co najmniej jednej z następujących czterech tkanek serca: komorze przedsionkowej, aorcie, tętnicy wieńcowej i tętnicy piszczelowej.
„Zidentyfikowaliśmy rytmy ekspresji genów w organizmie dużej i zróżnicowanej grupy ludzi” - wyjaśnia Hogenesch. „Nie ma znaczenia, czy jesteś mężczyzną, kobietą, młodą czy starą, ani jaka jest Twoja przynależność etniczna, wewnętrzny zegar twojego ciała reguluje połowę twojego genomu”.
„Obejmuje to enzymy metabolizujące leki, transportery i cele” - mówi. „Teraz dowiadujemy się, które leki trafiają do produktów regulowanych zegarem i mogą skorzystać na optymalizacji czasu podawania ludziom”.
Hogenesch ostrzega, że potrzeba więcej badań, zanim odkrycia będą mogły zostać zastosowane w praktyce klinicznej.
Jednak „ponieważ większość tych leków jest bezpieczna i zatwierdzona, proces ten powinien przebiegać znacznie szybciej niż odkrywanie tradycyjnych leków, co może zająć dekadę lub dłużej” - podsumowuje.
