新程序ZeitZeiger：通過基因組來預測生物鐘

導讀

生物科技界無奇不有，近日科學家又研發出一種可以根據生物鐘計算時間的程序。這種叫ZeitZeiger的電腦程序可以從人的血液樣本中獲取基因信息，從而測算生理時間，這樣一來，我們將有望通過它改善生理節律，增進健康。這種程序是怎麼測算出生物鐘的？讓科學家們來告訴你。

科學家最近新發明了一種電腦程序ZeitZeiger，它可以利用一些血液樣本來精準的預測生理時間——也就是人的生物鐘。這項研究發表在最新的一期開放獲取期刊《基因組醫學》上。

來自美國范德比爾特大學醫學院的作者Jake Hughey博士說：「我們的研究演示了用來預測一個人每天的「內部」時間的方法，它將可能被用來幫助診斷和監測生理睡眠障礙，以及應用於個性化治療。」

Hughey博士還說：「這是第一個通過使用來自多個人樣本的全基因組表達數據，來測量出的人血液中生物鐘標誌物的研究。以往監測人體組織生物鐘的研究大多基於個人和/或少量的預先確定的基因。而我們通過ZeitZeiger，可以使用人類基因組的15個基因來預測晝夜時間。

研究人員驚奇地發現，15個基因里有13個都不是人的生物鐘的「核心」基因。核心基因對於生理節律的生成和調節十分必要，可以把他們比作一個機械手錶的齒輪。Hughey博士說：「大部分的基因是被用為ZeitZeiger時鐘輸出端的，也就是說，他們不是控制時鐘的齒輪，而是指示時間的指針。這表明如果給出幾乎所有基因的基因組數據，就可以通過該演算法找出哪些基因給了最好的預測，即使他們並不是核心生物鐘基因。」

除了預測生物鐘，研究人員表明，ZeitZeiger還可以用來顯示影響生物鐘的中斷睡眠和晝夜周期。生物鐘在一天內給定的時間中產生的節律隨不同個體間差異而不同，並常常被現代環境影響，例如輪班工作或暴露在陽光下的時間減少。生理功能障礙與疾病如癌症、抑鬱症和肥胖症等同樣會對之產生影響。

了解一個人的晝夜節律可以用來優化治療干預的時機，這種方法叫時間療法，它也可以改善生理功能本身，造福人類健康，這被稱為時間醫學。但時間療法和時間醫學都取決於監視個人生物鐘狀態的能力。據研究，現有的方法，包括測量褪黑激素——幫助控制睡眠周期的激素——需要多個樣本並且難以廣泛使用。Hughey博士和他的團隊使用了來自60個人的498份樣本血液，或每天進行正常睡眠和晝夜周期（控制組），或中斷他們的睡眠和晝夜周期（條件組）。利用機器學習演算法來分析血液樣本中的RNA，研究人員能夠通過識別一組基因來準確地預測一個人的生理時間。這項研究只關注了血液中全基因組基因表達，他們之前在老鼠身上的工作表明，ZeitZeiger可以在任何組織中採用。

Hughey博士說:「對於基礎研究，這種方法可以幫助我們理解每個人的生物鐘是如何工作的，人與人之間有何差異。然而，需要注意的是，這些應用程序都需要前瞻性試驗驗證。」

https://medicalxpress.com/news/2017-02-zeitzeiger-body-clock.html

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