@ 2018.09.12 , 12:00

新型血液检测可以知道细胞内部的“时间”

作者:Kat Eschner

新型血液检测可以知道细胞内部的“时间”
Credit:HW

你的体内有时钟(好像其实就是生物钟) - 由于现代生活的艰辛,这个时钟可能与外界的时间不一致,是由你昼夜节律驱动的物理过程,并且可以影响从我们思考的方式到如何以及何时增加体重等等的一切行为。这意味着人体时间和外部时间之间的差异确实会让人们感到困惑。

研究人员渴望更多地了解这个时钟的工作原理,但是很难衡量不同人的体内时钟。常规的方法需要大量血液样本,需要数小时才能测量褪黑激素的变化。“这对患者来说既昂贵又繁琐,”西北大学计算生物学家 Rosemary Braun 说。但是,了解特定人的特定内部时间可以实现更有效的药物输送,因为人体在一天中的不同时间的工作方式不同。

Braun 是新论文的第一作者,论文概述了一个只需要两个血样的过程,然后使用一种名为 Time Signature 的算法来计算它在体内的时间。该过程是迄今为止最直接的测试,也是最普遍的测试。为了创建这个测试,研究人员训练该算法寻找血液样本中约40个特定基因的化学证据。他们通过分析更大的数据集并找到在特定时间表达的数据集来挑选这些数据。

根据该研究,无论患者是否患病,该算法都可以工作。这很重要,因为基因表达 - 基因激活的方式,促使化学物质的产生和帮助你的身体发挥作用 - 的改变就像你得睡觉一样简单。

Braun 说,这种方法的部分原因在于它超越了(相对)易于理解的宏观过程,如睡眠和清醒,这可归因于身体的时钟。她说,时钟“还可以控制生物过程直至细胞水平”。我们的基因中有40%到50%对一个人的生物钟有反应。“知道有如此多的基因对生物钟响应,这让我们想到了血液中可能与一天中某个时间相关的基因活动模式,”Braun 说。血液中的基因活动显示为化学物质。他们测量了大约20000种不同的基因,“然后我们训练了一台计算机,以了解哪些基因最能预测时间,以及如何将这些标记结合起来,以便对生物钟进行非常准确的评估。”

所有身体的细胞都有微小的内部时钟,这些内部时钟由下丘脑的一部分决定,包括褪黑素。这就是为什么测量褪黑素水平可以提供身体内部时间的准确图像。通过观察由褪黑素水平形成的基因表达的化学证据,这个新的测试基本上超越了以前的旧测试,同时吸收了以前没有考虑过的其他因素。它也是预测性的,这意味着它可以从现有数据中推断出来,并且需要更少的数据点。西北大学已申请该血液检测专利,但该算法和软件将公开发布。

研究人员发现了一些出乎意料的事情 - 那些最好预测身体时钟的基因并非都是“我们可以称之为核心时钟的基因”,布劳恩说。 “其中很多是与其他生物过程相关的基因,但它们受时钟的调节。它们被调得如此紧密,观察它们成为时钟本身就是良好的标记。”

本文译自 popsci,由译者 HW 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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