概括:你是早起鸟儿还是夜猫子?答案就写在你的头发里。研究人员开发了一种突破性的诊断测试,只需使用几个毛囊即可确定一个人的生物钟(内部生物钟)。通过分析发根中 17 个特定基因的活性,该团队可以绘制个人的昼夜节律图,而无需进行数小时的实验室唾液测试。
这项针对 4,000 多名参与者的研究表明,虽然遗传和性别发挥着一定作用,但生活方式和就业状况对我们生物钟的影响远远超出了我们之前的认识。
主要事实
- 17 基因签名:该测试使用机器学习来分析毛囊细胞中 17 个基因的模式,这些细胞充当身体的“分子齿轮”。
- 生活方式优于遗传学:数据显示,就业人员的内部时钟运转大约提前30分钟与那些没有工作的人相比,这证明像工作时间表这样的社会“zeitgebers”(时间给予者)可以显着重塑我们的生物学。
- 性别差距:女性生物钟标志着“生物之夜”的开始六分钟前比男性的差异比之前想象的要小,但具有统计学意义。
- 年龄迁移:研究证实,生物节律会随着年龄的增长而变化。 20多岁的人大致保持警惕一小时后比50岁以上的人
- 昼夜节律医学:这项测试为“定时”医疗保健铺平了道路,其中癌症免疫疗法或血压药物在对特定患者最有效的确切时间进行。
来源:慈善事业
柏林夏里特医学大学的一个研究小组开发了一种测试,可以根据一个人的发根确定其睡眠类型。它旨在为昼夜节律医学奠定基础,即与人体生物钟更紧密结合的医学。
这项新方法对大约 4,000 人进行了研究,结果还显示,女性和男性的生物节律略有不同,而且生活方式的影响比之前假设的更大。结果现已发表在期刊上美国国家科学院院刊。
生物钟改变了,但身体还没有:时间改变后,很多人都会特别意识到自己的生物钟;他们会经历一种时差反应,因为社交时间和他们的内部节奏不再一致。然而,生物节律不仅影响睡眠,还影响新陈代谢,甚至药物的效果。
“例如,研究表明,一天中进行某些癌症免疫疗法的时间对其有效性产生重大影响,”Charité 麻醉学和重症监护医学系时间生物学部门负责人 Achim Kramer 教授说。
“这可能是因为——就像我们身体的大多数器官一样——免疫系统也遵循大约 24 小时的节律。而且这种节律因人而异。”
昼夜节律医学的目标是在诊断和治疗中系统地考虑内部时钟的个体节律。
在由 Achim Kramer 领导的新合作研究中心,来自夏里特大学和吕贝克大学的科学家们正在努力推进这一研究领域。昼夜节律医学需要尽可能简单地确定生物节律的方法。
到目前为止,这一直很困难:“迄今为止的标准方法是在昏暗的光线下持续几个小时来测量唾液中的‘暗激素’褪黑激素,”Achim Kramer 解释道。 “这只能在实验室中完成,而且对于广泛使用来说太麻烦了。”
发根17个基因指示内部时间
阿奇姆·克莱默(Achim Kramer)和他的团队现在开发了一种测试,可以使用头发——或者更准确地说,使用来自几个毛囊的细胞来确定人体内部时钟的节律。
“在这些细胞中,我们测量了 17 个基因的活性,这些基因是分子钟的一部分或受其控制,”时间生物学家解释道。
“使用机器学习,这种模式可以用来计算人当前处于日常节奏的哪个点。单个样本就足够了。”
在当前的研究中,研究人员证明,新测试几乎与以前的标准方法一样准确地确定个人的昼夜节律。
“然而,头发分析更容易执行,这就是该方法如此有价值的原因,”Achim Kramer 强调。
该团队已经证明该测试适合广泛使用:超过 4,000 人从家里寄来头发样本来确定他们的睡眠类型。
遗传倾向、年龄、性别和生活方式塑造内部时钟
对这个样本的分析首次利用生物测量大规模证实了调查已经表明的发现:例如,生物节律取决于年龄,这意味着20多岁的人比50岁以上的人平均晚大约一个小时感到疲倦。而且,接受测试的女性的生物钟平均比男性稍早发出夜间开始的信号。
然而,在六分钟时,当前研究揭示的差异小于基于问卷调查的研究中确定的差异。 “尽管如此,我们还是假设性别会影响生物钟,因为其他研究也显示性激素会影响生物节律,”阿奇姆·克莱默解释道。
总的来说,一个人的时间类型是由几个因素决定的。 “遗传倾向、年龄、性别和生活方式都发挥了作用,”时间生物学家说。 “这就是为什么每个人的生物钟可能存在显着差异。”
研究人员对生活方式对生物节律的影响如此之大感到惊讶:数据显示,工作人群的生物钟比没有工作的人早半小时左右。
下一步:昼夜节律药物
为了进一步建立新的测试,研究团队正在努力将其标准化,以供常规实验室使用。这将使它更容易应用于未来的医疗实践——例如,作为睡眠咨询或诊断不规则睡眠节律的基础。
昼夜节律医学也更接近成为现实。该测试现在可用于确定针对个人内部时钟量身定制的疗法是否比没有进行此类时间调整的疗法更有效或副作用更少。
关于该研究
BodyClock Technologies GmbH 公司从 Charité 分拆出来,以营销新测试; Achim Kramer 教授是股东和专利持有人之一。 BodyClock Technologies GmbH 收集了当前研究中分析的约 4,000 个样本的数据。
该研究的部分内容是在“昼夜节律医学基础”合作研究中心(TRR 418)的框架内进行的,该中心由德国研究基金会(DFG)资助。
回答的关键问题:
一个:调查是主观的,经常受到咖啡因或工作压力的影响。本次测试测量实际基因活性。正如阿奇姆·克莱默教授指出的那样,你身体的“生物之夜”可能比你早或晚开始思考确实如此。了解您的真实分子时间对于医学治疗至关重要,就像准确了解您的免疫系统对抗肿瘤最活跃的时间一样。
一个:是的。该研究最大的惊喜之一是“生活方式效应”。工作人员的时钟比非工作人员早 30 分钟。这表明,虽然我们有一个遗传“起点”,但我们的日常生活可以在物理上重新连接我们的时钟基因的表达。
一个:大多数人都会经历“社交时差”——老板想要的东西和细胞想要的东西之间的差距。这项测试使医生能够诊断不规则的睡眠节律,并提供个性化的“睡眠咨询”或光疗法,以帮助您的社交生活与生物生活同步。
Original Research: Closed access.
“HairTime: A noninvasive assay for estimating circadian phase from a single hair sample” by Bert Maier, Luísa K. Pilz, Selin Özcakir, Ali Rahjouei, Ashraf N. Abdo, Jan de Zeeuw, Dieter Kunz, and Achim Kramer. PNAS
DOI:10.1073/pnas.2514928123