想搞懂生理時鐘？未來透過簡單血液測試就知道

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2019-08-26

生理時鐘控制我們生活的時間和方式。許多研究人員認為，如果不是根據一般的時間而是根據患者的生理時鐘進行醫療，療程將會更安全且有效。這種概念被支持者稱為「生理時鐘醫學」（circadian medicine），證據顯示這確實能夠提高治療的有效性，不僅是處方藥，手術和放射治療都有望從中受惠。

然而 Wired 報導指出，對「生理時鐘醫學」來說，有兩大挑戰必須面對。其一，搞懂生理時鐘非常昂貴且耗時，以標準的方式來說，對象得在燈光昏暗的房間每隔 30 分鐘就收集唾液或血液來觀測褪黑激素數值，這個過程往往得耗上一天或更多時間。其次，透過了解生理時鐘分辨出哪種療法最有益，並不總是容易或實際的。

但最新研究之下，未來透過簡單的血液測試，我們就能推斷一個人的生理時鐘，以及與成千上萬現有藥物作用相關的時間表，這意味著未來我們可能知道該在哪些時間該提供什麼療法，也知道何時將它們傳遞給特定的人。

這項研究得從《美國國家科學院院刊》月刊登的論文說起。此論文中，西北大學計算生物學家 Rosemary Braun 和團隊分析了從 73 人收集的 1,116 份血液樣本，並藉此練出機器學習演算法「TimeSignature」，最終演算法也在測試實驗中，成功在採集兩個血液樣本後預測每個樣本差距在 3 小時以內的抽取時間。

這確實是很有趣的研究，雖然從技術面來說，TimeSignature 只能預估採集血液的時間，無法進一步弄清楚受試者的生理時鐘狀態，但也因這項研究，團隊能確定其中至少 41 個基因與生理時間密切相關。

最新一期的《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）期刊，辛辛那提兒童醫院時間生物學中心副主任 John Hogenesch 提到了領導團隊的最新研究進度。透過分析從 600 多人身上取得的數千種組織樣本，團隊最終找到了近 900 種與已知藥物機轉、代謝、活性相關的蛋白質，並組織成一個資料庫。

就像世界各國，如果我們身體的不同部位在不同時區運作，那麼了解每個人的晝夜節律狀態，藥物遞送將有望達到更好的治療精準度，對於任何希望確定最佳藥物輸送時間的人來說，這項研究都是一個福音。

科羅拉多大學波德分校（CU-Boulder）綜合生理學家 Kenneth Wright 指出，這個資料庫可以協助解決的問題是：提供治療的最佳時間是什麼？「這是企業和研究者可以運用的結果，他們可以這麼想：基於藥物目標的活動時間，我應該在某個時間點測試輸送藥物，而不是早晚各一次。」

Hogenesch 資料庫的另一個引人注目的特徵，是記錄了整個身體組織的基因表達模式。未來研究人員可以利用這些數據，將生理時鐘解構為 Wright 所稱的衛星鐘（satellite clocks）。