De lichaamsklok gebruiken om medicijnen effectiever te maken
Onderzoekers hebben een database gemaakt voor de dagelijkse circadiane ritmes van genetische activiteit. De bevindingen kunnen artsen helpen de levering van medicijnen te timen in overeenstemming met de lichaamsklok van een persoon, waardoor de behandeling van hart- en vaatziekten en andere aandoeningen wordt gestimuleerd.
Ons circadiane ritme, of lichaamsklok, regelt de belangrijkste aspecten van onze gezondheid en het dagelijks leven.
Onze lichaamsklok regelt slaap-waakcycli, spijsvertering en lichaamstemperatuur, naast verschillende andere functies.
Wetenschappers hebben een verstoring van het circadiane ritme gekoppeld aan een reeks lichamelijke aandoeningen, zoals diabetes en zwaarlijvigheid, evenals aan bepaalde psychische aandoeningen, zoals depressie en bipolaire stoornis.
Meer recentelijk hebben wetenschappers verbanden gevonden tussen verstoringen van de slaap-waakcyclus en het ontstaan van de ziekte van Alzheimer.
Omgekeerd gebruiken specialisten chronotherapie - of het proces van het geleidelijk aanpassen van iemands bedtijd en waaktijd - om de levering van medicijnen zo te timen dat deze in overeenstemming is met circadiane veranderingen.
Bij aandoeningen zoals hart- en vaatziekten of hoge bloeddruk is chronotherapie bijvoorbeeld nuttig gebleken omdat sommige hart- en vaatziekten - zoals hartaanvallen, angina pectoris en beroerte - 's ochtends vaker voorkomen.
Meer recent onderzoek suggereert ook dat onze lichaamsklok - of de verzameling eiwitten die in cellen interageren, de cellulaire activiteit en de bijbehorende genetische expressies reguleren - een sleutelrol speelt bij kanker, en dat chronotherapie de effectiviteit van kankerbehandeling zou kunnen versterken.
In deze context hebben onderzoekers onder leiding van John Hogenesch, Ph.D. - een circadiane bioloog in de afdelingen menselijke genetica en immunobiologie van het Cincinnati Children’s Hospital Medical Center in Ohio - ging op zoek naar een database met dagelijkse genetische ritmes.
Sommige van deze genen kunnen de activiteit van medicijnen regelen, wat een belangrijke bijdrage levert aan het groeiende veld van de circadiane geneeskunde.
De onderzoekers beschrijven hun inspanningen in het tijdschrift Wetenschap Translationele geneeskunde, en Marc Ruben, Ph.D., is de eerste auteur van het artikel.
Cyclische genen gebruiken als medicijndoelen
Hogenesch en team creëerden een computeralgoritme genaamd cyclisch ordenen op periodieke structuur om te bestuderen hoe circadiane ritmes de veranderingen in genactiviteit beheersen die gedurende de dag optreden.
Concreet gebruikten de onderzoekers het algoritme om de gen-tot-weefsel-interacties van duizenden genen in de weefsels van meer dan 630 menselijke deelnemers te bestuderen.
Van alle bestudeerde genen brachten 917 eiwitten tot expressie die helpen bij het metaboliseren en absorberen van medicijnen, of die zelf medicijndoelwitten zijn.
"In totaal verbindt dit duizenden verschillende geneesmiddelen, zowel goedgekeurd als experimenteel, met bijna 1000 cyclische genen […]. We ontdekten dat genen die in het menselijke cardiovasculaire systeem circuleren, het doelwit zijn van veel van deze medicijnen."
Marc Ruben, Ph.D.
Volgens de auteurs van het onderzoek bleken de genen voor 136 geneesmiddeldoelen ritmisch te fietsen in ten minste een van de volgende vier hartweefsels: de atriale kamer, de aorta, de kransslagader en de tibiale slagader.
"We identificeerden ritmes in genexpressie door het hele lichaam bij een grote en diverse groep mensen", legt Hogenesch uit. "Het maakt niet uit of je een man, vrouw, jong of oud bent, of wat je etniciteit is, de interne klok van je lichaam reguleert de helft van je genoom."
"Dit omvat enzymen die geneesmiddelen metaboliseren, transporteiwitten en doelwitten", zegt hij. "Nu leren we welke medicijnen klokgereguleerde producten raken en kunnen profiteren van het optimaliseren van de toedieningstijd bij mensen."
Hogenesch waarschuwt dat er meer onderzoek nodig is voordat de bevindingen kunnen worden toegepast in de klinische praktijk.
Echter, "Aangezien de meeste van deze medicijnen veilig en goedgekeurd zijn, zou dit proces veel sneller moeten gaan dan de traditionele medicijnontdekking, die tien jaar of langer kan duren", concludeert hij.
