Доктора будут прописывать лекарства, ориентируясь на время суток
Все биологические процессы в организме животных и человека регулируются экспрессией генов. В ходе этого процесса с непонятным большинству обывателей названием синтезируются важные рабочие инструменты клетки — РНК и белки. При этом гены работают не круглосуточно, и их активность может меняться в зависимости от времени суток. Соответственно, и функционирование клеток меняется из-за работы внутренних биологических часов.
Динамика активности генов в отдельных органах и время пика активности
(иллюстрация John Hogenesch, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania; PNAS).
Группа исследователей из Пенсильванского университета обнаружила, что почти половина генов в геноме мыши подвержена циклическим колебаниям активности в течение суток. Другими словами, многие белки в течение дня и ночи производятся с разной интенсивностью.
"Геном находится под контролем внутренних часов в большей степени, чем мы думали раньше, — говорит участник исследования Майкл Хьюз (Michael Hughes). — До сих пор были изучены только несколько органов, но теперь у нас есть более полный обзор".
Результаты работы, продолжавшейся пять лет, показали, что 43% всех генов, кодирующих белки в организме мышей, демонстрируют циркадные ритмы активности. (Больше всего "колеблющихся" генов содержалось в печени.) Ритмы активности генов, локализованных в одном органе, часто совпадают.
Помимо генов, кодирующих белки, сходные изменения активности были замечены у некодирующих РНК. В том числе у тех, что совпадают у мышей и людей.
Помимо фундаментального значения такое открытие подняло важную проблему. Оказалось, что белки, на которые нацелено действие многих лекарственных препаратов, закодированы именно в "колеблющихся" генах.
Но зачастую лекарства довольно быстро распадаются в организме, а фактор времени при их приёме совершенно не учитывается. Анализ показал, что 56 из 100 самых продаваемых в США лекарственных препаратов и 119 наименований из списка 250 основных средств Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) воздействуют на белки, интенсивность синтеза которых изменяется в течение суток.
Многолетние работы по изучению времени приёма лекарств позволили методом проб и ошибок найти оптимальное решение для отдельных препаратов. Но теперь, имея на руках подробный атлас суточной активности генов, можно легко определить, когда действие того или иного средства будет наиболее эффективным при меньших затратах.
Это, в свою очередь, поможет найти оптимальное соотношение действующих веществ, сократить продолжительность курса или снизить разовую дозу.
Чтобы другие научные центры могли воспользоваться этой ценной информацией, авторы исследования выложили результаты на специальном сайте. Теперь любой желающий может узнать, какие гены в разных органах и тканях подвержены циркадной активности.
