Verwenden der Körperuhr, um Medikamente effektiver zu machen
Die Forscher erstellten eine Datenbank für die täglichen zirkadianen Rhythmen der genetischen Aktivität. Die Ergebnisse können Ärzten dabei helfen, die Abgabe von Medikamenten gemäß der Körperuhr einer Person zu planen und die Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und anderen Erkrankungen zu verbessern.
Unser Tagesrhythmus oder unsere Körperuhr reguliert wichtige Aspekte unserer Gesundheit und unseres täglichen Lebens.
Unsere Körperuhr steuert unter anderem Schlaf-Wach-Zyklen, Verdauung und Körpertemperatur.
Wissenschaftler haben Störungen des zirkadianen Rhythmus mit einer Reihe von körperlichen Störungen wie Diabetes und Fettleibigkeit sowie einigen psychischen Erkrankungen wie Depressionen und bipolaren Störungen in Verbindung gebracht.
In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler Zusammenhänge zwischen Schlaf-Wach-Zyklus-Störungen und dem Ausbruch der Alzheimer-Krankheit gefunden.
Umgekehrt verwenden Spezialisten die Chronotherapie - oder den Prozess der schrittweisen Anpassung der Schlafenszeit und der Wachzeit einer Person -, um die Abgabe von Medikamenten so zu planen, dass sie den zirkadianen Veränderungen entspricht.
Unter Bedingungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Bluthochdruck hat sich beispielsweise die Chronotherapie als nützlich erwiesen, da einige Herz-Kreislauf-Erkrankungen - wie Herzinfarkt, Angina pectoris und Schlaganfall - morgens häufiger auftreten.
Neuere Forschungen legen auch nahe, dass unsere Körperuhr - oder die Sammlung von Proteinen, die in Zellen interagieren, die Zellaktivität und ihre entsprechenden genetischen Ausdrücke regulieren - eine Schlüsselrolle bei Krebs spielt und dass eine Chronotherapie die Wirksamkeit der Krebsbehandlung steigern könnte.
In diesem Zusammenhang haben Forscher unter der Leitung von John Hogenesch, Ph.D. - Ein circadianer Biologe in den Abteilungen für Humangenetik und Immunbiologie am Cincinnati Children’s Hospital Medical Center in Ohio - machte sich daran, eine Datenbank mit täglichen genetischen Rhythmen zu erstellen.
Einige dieser Gene können die Aktivität von Arzneimitteln steuern, was einen wichtigen Beitrag zum wachsenden Feld der circadianen Medizin leistet.
Die Forscher beschreiben ihre Bemühungen in der Zeitschrift Wissenschaftliche translationale Medizin, und Marc Ruben, Ph.D., ist der erste Autor des Papiers.
Verwendung von zyklischen Genen als Wirkstofftargets
Hogenesch und sein Team entwickelten einen Computeralgorithmus namens Zyklusreihenfolge nach periodischer Struktur, um zu untersuchen, wie zirkadiane Rhythmen die Veränderungen der Genaktivität steuern, die im Laufe des Tages auftreten.
Insbesondere verwendeten die Forscher den Algorithmus, um die Gen-zu-Gewebe-Wechselwirkungen von Tausenden von Genen in den Geweben von über 630 menschlichen Teilnehmern zu untersuchen.
Von allen untersuchten Genen exprimierten 917 Proteine, die bei der Metabolisierung und Absorption von Arzneimitteln helfen oder selbst Arzneimittelziele sind.
"Insgesamt verbindet dies Tausende verschiedener zugelassener und experimenteller Medikamente mit fast 1.000 zyklischen Genen. […] Wir haben festgestellt, dass viele dieser Medikamente auf Gene abzielen, die im menschlichen Herz-Kreislauf-System zyklisch wirken."
Marc Ruben, Ph.D.
Den Autoren der Studie zufolge wurde festgestellt, dass die Gene für 136 Wirkstofftargets in mindestens einem der folgenden vier Herzgewebe rhythmisch zyklisch sind: der Vorhofkammer, der Aorta, der Koronararterie und der Tibialarterie.
„Wir haben bei einer großen und vielfältigen Gruppe von Menschen Rhythmen in der Genexpression im gesamten Körper identifiziert“, erklärt Hogenesch. "Es spielt keine Rolle, ob Sie männlich, weiblich, jung oder alt sind oder welche ethnische Zugehörigkeit Sie haben. Die innere Uhr Ihres Körpers reguliert die Hälfte Ihres Genoms."
"Dazu gehören Arzneimittel metabolisierende Enzyme, Transporter und Ziele", sagt er. "Jetzt lernen wir, welche Medikamente auf Produkte mit regulierter Uhr wirken und von der Optimierung der Verabreichungszeit bei Menschen profitieren können."
Hogenesch warnt davor, dass mehr Forschung erforderlich ist, bevor die Ergebnisse auf die klinische Praxis übertragen werden können.
"Da die meisten dieser Medikamente sicher und zugelassen sind, sollte dieser Prozess viel schneller ablaufen als die herkömmliche Wirkstoffentdeckung, die ein Jahrzehnt oder länger dauern kann", schließt er.
