Циркадные ритмы влияют на некоторые из наиболее важных функций человеческого тела, от сна и психического здоровья до обмена веществ и защиты от смертельных заболеваний, таких как рак.
После десятилетий исследований, которые помогли ученым понять эти обширные биологические функции, в этом году область циркадных ритмов была отмечена Нобелевской премией за открытие гена плодовой мушки, контролирующего биологические часы.
Но ряд более поздних достижений – в частности, первый циркадный ген у млекопитающих, открытый доктором Юго-Западного Университета штата Калифорния. Джозеф С. Такахаши – продвинул исследования выше, чем мухи, и предложил ученым раскрыть многие загадки человеческого здоровья и поведения.
Теперь у исследователей есть знания и технологии, чтобы проверить, может ли корректировка циркадных ритмов лечить или предотвращать рак. Они могут выяснить, можно ли решить проблему депрессии или ожирения путем изменения генов, контролирующих биологические часы.
Поскольку в этом месяце в Стокгольме проводится церемония вручения Нобелевской премии, д-р. Такахаши восхищается тем, как далеко продвинулась эта область, и потенциалом для воплощения ее результатов в жизненно важные открытия в медицине.
По большей части этот успех будет связан с каскадом открытий, связанных с геном CLOCK, первым геном млекопитающих, контролирующим циркадные ритмы, который Dr. Такахаши обнаружен и клонирован в 1990-х годах. Последующие исследования установили, что ЧАСЫ являются важным регулятором других генов биологических часов и ключевой целью для лучшего понимания основных основ человеческой природы.
"Было приятно видеть, как путь гена CLOCK влияет на многие области биологических функций и их влияние на биомедицину," сказал доктор. Такахаши, председатель отделения нейробиологии Юго-западного медицинского центра Юго-Западного медицинского центра Питер О’Доннелл-младший. Институт мозга. "Наша область только начинает понимать значение ЧАСОВ и их применение для лечения рака, психического здоровья и других состояний."
От мух до млекопитающих
В 1970-х гг. Сеймур Бензер и Рональд Конопка обнаружили с помощью генетического скрининга мутантов плодовых мух с аномальными ритмами вылупления.
Трое других ученых выиграли Нобелевскую премию этого года за клонирование и секвенирование гена (периода), который контролировал ритмы мух.
Десять лет спустя доктор. Клонирование часов Такахаши преодолело разрыв между открытиями насекомых и пониманием того, что циркадные ритмы также играют жизненно важную роль в более сложных организмах. Новое исследование показывает, что это может быть связано даже с эволюцией человеческого мозга.
"Доктор. Открытие Такахаши было абсолютно фундаментальным и пользуется большим уважением," сказал лауреат Нобелевской премии д-р. Майкл С. Браун, который вместе с коллегой по Юго-Западу доктором. Джозеф Гольдштейн получил Нобелевскую премию в 1985 году за открытие холестерина, которое привело к разработке статиновых препаратов. "Бензер и Конопка привели в движение все поле, а доктор. Открытие Такахаши помогло сделать исследования мух более применимыми на людях."
Часы и здоровье человека
Ученые теперь знают, что биологические часы есть повсюду в теле, а не только в мозгу. Эти часы являются неотъемлемой частью здоровья и болезней человека.
Многочисленные исследования связывают работу в ночную смену с более высоким уровнем заболеваемости раком, предполагая, что измененные циркадные ритмы могут нанести ущерб иммунной системе организма.
Биологические часы контролируют наш дневной / ночной цикл, производя в мозге и мышцах белки, влияющие на сон, и, следовательно, на различные аспекты психического здоровья.
Они регулируют обмен веществ, гарантируя, что гены, необходимые для обработки пищи, активны в течение дня, когда люди обычно потребляют калории.
Гены часов также находятся в коже, где фермент, защищающий от вредного ультрафиолетового излучения солнца, теряет свою эффективность, если прием пищи происходит в ненормальное время.
Исследования также показывают, что эти гены влияют на способность похудеть, если калории потребляются в необычные часы. На самом деле связь между временем и потреблением пищи настолько глубока, что доктор. Такахаши и другие ученые изменяют свои методы исследования, чтобы подтвердить, опровергнуть или расширить то, что они думали о диете, здоровье и продолжительности жизни.
"Если на продолжительность жизни влияют не только калории, если время приема пищи является фактором, то это было бы революцией. Это опровергает всю гипотезу," сказал доктор. Такахаши, следователь из Медицинского института Говарда Хьюза, обладатель сертификата Loyd B. Выдающееся кресло Sands в области неврологии.
‘Красота открытия’
Прошло более четырех десятилетий с момента открытия Бензера / Конопки, более трех десятилетий с тех пор, как этот ген был клонирован докторами. Джеффри С. Холл, Майкл Росбаш и Майкл В. Молодой. И более свежие статьи доктора. Такахаши укрепил циркадные ритмы как жизненно важный путь к развитию биомедицины человека в ближайшие годы.
«Долгое ожидание Нобелевской премии, чтобы признать эти достижения, не является чем-то необычным», – сказал д-р. Браун, который участвовал в отборочных комиссиях для других престижных научных премий.
Например, открытие структуры ДНК доктором. Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс получили эту награду почти десять лет спустя. Доктора. Браун и Гольдштейн получили Нобелевскую премию через 12 лет после открытия холестерина. Альберт Эйнштейн в конце концов получил Нобелевскую премию, но не за свою теорию относительности.
"Последующая работа часто делает открытие более актуальным," сказал доктор. Браун, признавая работу других ученых, переводивших его исследования на препараты, снижающие уровень холестерина.
Он сказал, что ожидает доктора. Открытия Такахаши в конечном итоге окажут аналогичное терапевтическое влияние на медицину – "как обычно делают фундаментальные открытия. Но ЧАСЫ – это уже великое открытие, и красота открытия – это понимание того, как работает природа."
Доктор. Коричневый – это W. А. (Монти) Монкриф, заслуженный председатель в области исследований холестерина и артериосклероза, Институт Пола Дж. Томаса кафедры медицины и профессор молекулярной генетики и внутренней медицины.