Belső óránk zavara többek közt növelheti a cukorbetegség, a szív- és érrendszeri zavarok és az idegrendszeri problémák kialakulását is, de olyan banálisabb dolgokra is hatással lehet, mint a gyógyszerek felszívódása. A belső idő mérése tehát fontos eszköz lehet az egészségmegőrzéshez és a kezelések személyre szabott optimalizálásához is.
A cirkadián ritmus pontos megállapítása azonban jelenleg nagyon bonyolult feladat: ehhez óránként mérni kell a vér melatoninszintjét, ami egyrészt nagyon drága, másrészt – főként éjjel – kifejezetten terhelő a betegek számára, és mivel a vérvételek megzavarják az alvást, nem is tud igazán pontos eredményeket adni. Éppen ezért nem is válhat a mindennapos orvosi rutin részévé.
Rosemary Braun, a Northwestern Egyetem kutatója és társai azonban kiötlöttek egy egyszerű tesztet a belső óra állásának megállapítására. A cirkadián ritmus minden egyes sejtben jelen van, vagyis egyetlen óra helyett igazából sok-sok alrendszerről beszélünk, amelyek működését egy, az agyban található központi óra vezérli. Ez szinkronizálja a többi órát, bár ezek alapvetően maguktól ketyegnek.
A szinkronizáció a központi óra génaktivitásának megváltozása révén működik, amely 24 órás ciklusokban zajlik. Ezek a változások a periférikus sejtekben is megváltoztatják a gének kifejeződését, a napi ritmushoz igazítva azok különféle működéseit. Braun és társai azt találták ki, hogy ezen génaktivitási mintázatok alapján próbálják meghatározni, egy-egy szervezet belsejében éppen hány óra van, függetlenül attól, hogy mit mutatnak a külső órák.
Ehhez kifejlesztettek egy algoritmust, amely mindössze két vérmintából képes megállapítani a belső óra járását. A TimeSignature tervezésekor a kutatók egészséges felnőttektől gyűjtöttek be több tízezer vérmintát, hogy megtudják, meg gének aktívak a testfolyadékban a nap különböző időszakaiban. Ezen túl más kutatások hasonló adatait is felhasználták, majd a gépi tanulásra képes algoritmust ráengedték az információkra, hogy válassza ki a belső óra állásának legjobb biomarkereit.
A rendszer 41 gént azonosított, amelyek közül nem mindegyik a központi órához tartozó visszacsatolási kör része. Vannak köztük olyanok, amelyek más biológiai működésekkel, például az immunrendszer folyamataival vannak kapcsolatban, és amelyek működését a jelek szerint olyan szigorúan vezérli a központi óra, hogy azok napi ciklusa alkalmas a „pontos idő” megállapítására.
A TimeSignature a rendelkezésére bocsátott adatok alapján megtanulta, hogy az említett 41 gén aktuális aktivitási mintázata mennyi időt jelent a belső órán. A rendszert aztán egy független adatsoron tesztelték, és az másfél órás pontossággal képes volt a cirkadián ritmus aktuális állásának megállapítására. A szakértők azt is sikerrel igazolták, hogy a módszer gyakorlatilag egyetemesen alkalmazható fajunkra, vagyis a világ bármely pontján hasonlóan pontos eredményeket ad.
A módszer óriási lehetőségeket rejt, hiszen ezentúl bármilyen betegség vagy kezelés kapcsán az is mérhető lesz, hogy a cirkadián ritmus hogyan hat ezekre. Ebből pedig például megállapítható lehet, hogy egy-egy konkrét betegnél mikor érdemes beadni a gyógyszereket, hogy a lehető legjobb hatást érjék el. És persze a belső óra zavarai és különböző betegségek között is új összefüggések fedezhetők fel.
Braun azt reméli, hogy a TimeSignature használata idővel ugyanolyan rutin lesz, mint a koleszterinszint mérése. Az éves egészségügyi szűrés keretében belső óránkat is megnézik majd, és ha az kórosan rosszul jár, kezelik a problémát, egyébként pedig ehhez igazítják gyógyszereink szedési idejét.
