您是早起的云雀还是夜猫子？这些术语已经获得了科学的认可，研究人员确定这些差异具有遗传基础。这种科幻小说般的术语用来描述您的倾向，即“时型”，它会在您的内在生物时间和墙上时钟显示的外部时间之间造成显着差异。现在，三个科学家团队正在集中精力研究一种从血液样本中读取个人内在时间的方法。一种快速、准确且廉价的方法可以最大限度地提高时间敏感型医疗的益处，并帮助研究人员研究生物钟紊乱与各种慢性疾病之间的联系。
控制每日生物节律的系统称为昼夜节律时钟。它有助于调节我们大约 40% 基因的活动，协调饮食、体温和血压的节律。实际上，身体中的每个细胞都包含其自身的昼夜节律时钟机制；同步所有这些时钟的主时钟——一个称为视交叉上核的小脑区——控制着对睡眠-觉醒周期很重要的激素水平。时型差异很大，以至于两个人的内在时间可能相差八小时或更长时间。“他们可以同床共枕而互不相遇，”柏林夏里特医学院的计时生物学家阿希姆·克莱默说，他是开发这项新技术的团队之一的负责人。
目前测量内在时间的黄金标准方法称为昏暗光线褪黑激素起始时间，需要在弱光条件下每小时采集大量血液或唾液样本。相比之下，最近的三项研究描述了一种更简单的技术，只需要一到两个血液样本（取决于每项研究中使用的确切方法），因此可以使生物时间测量成为常规临床实践的一部分。一般方法包括通过测量血液中 RNA 水平的变化来评估波动的基因活性。然后，机器学习算法“学习”哪些基因能够最好地指示生物时间。“在这个研究领域，每个人都在朝着相同的方向前进，”英国萨里大学的生理学家德克-扬·戴克说，他是另一个研究团队的负责人。“该领域对此感到兴奋。”
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和思想的有影响力的故事的未来。
西北大学的计算生物学家罗斯玛丽·布劳恩领导了最近的一项研究，该研究于去年 9 月发表在《美国国家科学院院刊》上。布劳恩的团队声称其方法是最通用的——它可以与任何分析基因活性的技术一起使用。但它需要两个血液样本，而克莱默团队（去年 9 月发表，首次在线发表于去年 6 月的《临床研究杂志》）和戴克团队（2017 年 2 月在线发表于《eLife》）的研究描述的方法只需一个样本即可工作。克莱默和戴克已根据黄金标准验证了他们的方法；布劳恩的团队尚未验证，这使得直接比较变得困难。“结果可能表明他们的测量方法更好，”戴克说。“但就目前而言，我们不知道。”
克莱默团队的方法与褪黑激素方法在半小时左右内达成一致。克莱默说，这种准确性的原因之一是研究人员仅从血液中提取一种细胞类型——单核细胞，它表现出强烈的昼夜节律振荡。这需要比其他团队的方法更复杂的血液分析，但戴克说，克莱默的研究最接近临床应用。
戴克说，下一步是找出每个团队的方法在昼夜节律因时差、轮班工作或疾病而中断的人群中效果如何。这些睡眠障碍会导致许多不良影响，一些证据表明，通过使用光照或睡眠激素褪黑激素重新调整人们的生物钟可以减轻这些影响。这项新技术将使医生能够监测这些治疗的疗效。昼夜节律紊乱也与疾病有关，包括糖尿病、心脏病、神经退行性疾病和抑郁症。“我们知道存在联系，”布劳恩说。“但我们不确切知道它们是如何运作的。”提供内在时间的简单测量将有助于研究人员找出答案。
某些医疗方法（如化疗或降血压药物）的有效性随给药时间而变化[参见“立即服药……”]。利用这一点来最大限度地提高药物的益处被称为时间治疗学。由于人们的内在时间很可能也会产生影响，因此能够更轻松地测量它将有助于医生进行个性化治疗。“这可能意味着更低的剂量、更少的副作用、更高的疗效，”布劳恩说。“我们对这种潜力感到非常兴奋。”然而，这种时间安排会产生多大的差异尚不清楚，因为很难按时型对患者进行分类以进行调查。这项技术可以帮助促进此类研究。克莱默说，以这种方式对患者进行分组还可以提高新疗法在临床试验中的成功率。
戴克团队在去年 9 月在线发表在《睡眠》杂志上的一项研究中描述了另一项突破。使用相同的方法，研究人员能够以超过 90% 的准确率识别出跳过一晚睡眠的参与者。这种测试可以帮助警察识别涉及交通事故的睡眠不足的司机，或者帮助雇主评估航空公司飞行员或其他从事安全关键工作的员工是否适合工作。该测试使用了 68 个基因，这些基因与用于确定内在时间的基因几乎没有重叠，但其生物学作用可能有助于深入了解睡眠不足如何影响健康。
戴克说，内在时间和睡眠剥夺测试相结合非常强大：“因为您在早上 6 点的表现取决于您的昼夜节律时间，也取决于您醒了多久。”