Onze lichaamsklokken krijgen niet veel respect.
Natuurlijk, we praten er altijd over: "Ik ben geen ochtendmens" of "Ik ben zooooo jetlagged". Meestal is het echter alleen om een gesprek te voeren, of om de biologiekaart te spelen als we ons speciaal voelen disfunctioneel.
Maar onze interne klok lijkt in feite een krachtige kracht te zijn om ons gezond te houden. En nu drie Amerikaanse circadiane ritmewetenschappers vorig jaar de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde wonnen, wordt de impact ervan op hoe we ons voelen en hoe we functioneren serieuzer genomen in de medische gemeenschap.
Die onderzoekers wezen erop dat genen die aan onze lichaamsklokken zijn gebonden een cruciale rol spelen in alles, van onze hormoonspiegels en lichaamstemperatuur tot onze slaapcycli en zelfs ons gedrag. Er wordt nu gedacht dat tussen 30 en 50 procent van onze genen activiteit heeft die wordt gereguleerd door circadiane ritmes, inclusief die welke deel uitmaken van ons immuunsysteem.
"Er is heel veel bewijs dat aantoont dat aandoeningen zoals depressie, diabetes, hartaandoeningen en Alzheimer verband houden met je lichaamsklok", zegt Rosemary Braun, universitair docent preventieve geneeskunde aan de Feinberg School of Medicine van de Northwestern University.
"Dus, wat als we de fysiologische tijd van een persoon konden detecteren?"
Welke tijd ben je?
Braun maakt deel uit van een onderzoeksteam in Northwestern dat een grote eerste stap heeft gezet om dat te doen. In een onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences, rapporteerden de wetenschappers over de ontwikkeling van een bloedtest waarvan ze zeggen dat het kan detecteren hoe laat het in het lichaam van een persoon is.
Braun zegt dat de test, TimeSignature genoemd, binnen anderhalf uur na het beoordelen van de biologische tijd van een persoon kan komen. Een waarschijnlijk voordeel is dat het artsen kan helpen nauwkeuriger in te schatten wanneer medicatie - of het nu een bloeddrukpil of chemotherapie is - het meest effectief zou zijn.
"Het kan logischer zijn om uw medicijn in één keer te gebruiken in tegenstelling tot een ander", zegt Ravi Allada, een professor in neurobiologie aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern en een van de co-auteurs van de studie. "En deze test kan ons helpen bepalen wanneer je die pil moet nemen."
Door de beste tijd te bepalen om een medicijn te nemen, kunnen lagere doses worden gebruikt, en dat kan het risico op bijwerkingen verminderen.
Allada merkt op dat veel aspecten van ziekte verband houden met onze interne klokken, zoals wanneer iemand overdag het grootste risico loopt op een hartaanval of een astma-aanval. Hij herhaalt het punt van Braun over een vermoed verband tussen een verstoorde lichaamsklok en chronische gezondheidsproblemen.
"Je kunt de klok zien als de dirigent van een orkest, en alles moet op een geschikt tijdstip gebeuren", zegt Allada. "Maar als je de dirigent verstoort, heb je de muziek niet meer."
Genpatronen lezen
Het idee dat bloedmonsters kunnen worden gebruikt om iemands lichaamstijd vast te stellen, is niet nieuw. Maar eerder zou het een persoon nodig hebben gehad om gedurende een groot deel van de dag bloed te laten afnemen, een proces dat zowel kostbaar als zeer onpraktisch is.
Maar met TimeSignature hoeft bloed slechts twee keer per dag te worden afgenomen en het doel is om dat tot één monster te krijgen. Dus, hoe konden de onderzoekers het proces zo dramatisch vereenvoudigen?
Kunstmatige intelligentie.
Concreet verzamelden ze om de twee uur bloedmonsters van een groep proefpersonen en vulden die gegevens aan met metingen uit vier andere onderzoeken. Vervolgens schreven ze een algoritme dat een computer aanstuurt om 20.000 verschillende genen te analyseren en te zoeken naar patronen in de timing van "genexpressie" - wanneer DNA wordt omgezet in een product, zoals eiwit. Uiteindelijk kon de machine het aantal beperken tot 41 genen die het sterkst genactiviteit vertoonden op verschillende tijdstippen van de dag. Van daaruit was het in staat om een tijdstip van de dag te correleren met activiteit in die 41 genexpressiemarkers.
"We hadden het idee dat we activiteit in die genen zouden kunnen gebruiken en achteruit werken en zouden kunnen afleiden hoe laat het in je lichaam is", zegt Braun.
Tot nu toe is TimeSignature alleen gebruikt om gezonde proefpersonen te testen. Door bloedmonsters te analyseren, kon het de tijd afleiden dat het bloed werd afgenomen.
Braun zegt dat toekomstig onderzoek zich zal richten op het bepalen van de biologische tijd van mensen wier lichaamsklokken niet synchroon lopen met realtime.
Kenneth Wright is directeur van het Sleep and Chronobiology Laboratory aan de Universiteit van Colorado, Boulder. Hij was niet betrokken bij het onderzoek, maar waardeert het potentieel van de test.
"Het nauwkeurig en gemakkelijk kunnen bepalen van de interne circadiane tijd is belangrijk voor het bepalen van de circadiane gezondheid van een persoon en voor de optimale timing van behandelingen", zegt hij.
"De nieuwe techniek is een vooruitgang, " voegt Wright toe, "maar het moet worden getest om te zien hoe nauwkeurig het de werkelijke interne biologische timing van mensen kan voorspellen. De bevindingen uit het onderzoek tonen aan dat de nieuwe techniek het klokuur kan voorspellen dat het monster is genomen, niet de biologische tijd van de persoon. "
Allada erkent dat er een afwijking kan zijn tussen de tijd van de lichaamsklok en de "wandkloktijd", maar zegt dat bij de door hen geteste gezonde proefpersonen de eerste een "nauwe benadering" van de laatste was.
Risico voorspellen
Hoewel Northwestern een patent heeft aangevraagd voor de eigenlijke TimeSignature-bloedtest, heeft het het algoritme erachter beschikbaar gemaakt voor andere onderzoekers. Braun zegt dat het veelbelovend is dat de test in andere externe laboratoria werkt en dat het "robuust" is gebleken - de schatting van de interne tijd van een individu lijkt niet te worden afgeworpen door willekeurige gebeurtenissen, zoals een overzeese vlucht via meerdere tijdzones.
Dat verhoogt de kans dat een bloedtest op een dag een standaard onderdeel van een jaarlijkse controle zou kunnen worden.
Allada gelooft dat, gezien het verband tussen verstoorde lichaamsklokken en verschillende gezondheidstoestanden, de test op een dag zou kunnen worden gebruikt om te voorspellen wie een hoger risico loopt om bepaalde ziekten te ontwikkelen. Dat kan met name nuttig zijn bij de behandeling van aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, waarbij de symptomen meestal niet zichtbaar zijn totdat de ziekte aanzienlijk is geëvolueerd.
"Als iemands lichaamstijd ver weg is van wat het zou moeten zijn, kan dat een predisponerende risicofactor voor een ziekte zijn", zegt Allada. “De belangrijkste vooruitgang hier is het kunnen meten van een biologisch proces waarvan we weten dat het belangrijk is als het gaat om ziekten, en het op een praktische manier doen, dat iemand naar het kantoor van zijn arts kan gaan om zijn bloed te laten afnemen en dit uit te zoeken .”
