Usare l'orologio biologico per rendere i farmaci più efficaci
I ricercatori hanno creato un database per i ritmi circadiani quotidiani dell'attività genetica. I risultati possono aiutare i medici a programmare la somministrazione dei farmaci in base all'orologio biologico di una persona, potenziando il trattamento per le malattie cardiovascolari e altre condizioni.
Il nostro ritmo circadiano, o orologio biologico, regola gli aspetti chiave della nostra salute e della nostra vita quotidiana.
Il nostro orologio biologico controlla i cicli sonno-veglia, la digestione e la temperatura corporea, oltre a molte altre funzioni.
Gli scienziati hanno collegato l'interruzione del proprio ritmo circadiano a una serie di disturbi fisici, come il diabete e l'obesità, nonché ad alcune condizioni di salute mentale, come la depressione e il disturbo bipolare.
Più di recente, gli scienziati hanno trovato collegamenti tra le interruzioni del ciclo sonno-veglia e l'insorgenza della malattia di Alzheimer.
Al contrario, gli specialisti usano la cronoterapia - o il processo di regolazione progressiva dell'ora di andare a letto e di svegliarsi di una persona - per programmare la somministrazione dei farmaci in modo che sia in linea con i cambiamenti circadiani.
In condizioni come malattie cardiovascolari o ipertensione, ad esempio, la cronoterapia si è dimostrata utile perché alcune malattie cardiovascolari - come infarti, angina e ictus - hanno un'incidenza maggiore al mattino.
Ricerche più recenti suggeriscono anche che il nostro orologio biologico - o la raccolta di proteine che interagiscono all'interno delle cellule, regolando l'attività cellulare e le loro corrispondenti espressioni genetiche - gioca un ruolo chiave nel cancro e che la cronoterapia potrebbe aumentare l'efficacia del trattamento del cancro.
In questo contesto, i ricercatori guidati da John Hogenesch, Ph.D. - un biologo circadiano nelle Divisioni di genetica umana e immunobiologia presso il Cincinnati Children’s Hospital Medical Center in Ohio - ha deciso di creare un database dei ritmi genetici quotidiani.
Alcuni di questi geni possono controllare l'attività dei farmaci, il che rappresenta un importante contributo al campo in crescita della medicina circadiana.
I ricercatori descrivono in dettaglio i loro sforzi nella rivista Medicina traslazionale scientifica, e Marc Ruben, Ph.D., è il primo autore dell'articolo.
Usare i geni del ciclismo come bersagli farmacologici
Hogenesch e il team hanno creato un algoritmo informatico chiamato ordine ciclico per struttura periodica per studiare come i ritmi circadiani controllano i cambiamenti nell'attività genica che si verificano durante il giorno.
In particolare, i ricercatori hanno utilizzato l'algoritmo per studiare le interazioni gene-tessuto di migliaia di geni nei tessuti di oltre 630 partecipanti umani.
Di tutti i geni studiati, 917 hanno espresso proteine che aiutano a metabolizzare e assorbire i farmaci, o che sono essi stessi bersagli farmacologici.
"Complessivamente questo collega migliaia di farmaci diversi, sia approvati che sperimentali, a quasi 1.000 geni del ciclismo [...] Abbiamo scoperto che i geni che eseguono il ciclo nel sistema cardiovascolare umano sono presi di mira da molti di questi farmaci".
Marc Ruben, Ph.D.
Secondo gli autori dello studio, è stato scoperto che i geni per 136 bersagli farmacologici ciclano ritmicamente in almeno uno dei seguenti quattro tessuti cardiaci: la camera atriale, l'aorta, l'arteria coronaria e l'arteria tibiale.
"Abbiamo identificato i ritmi nell'espressione genica in tutto il corpo in un gruppo ampio e diversificato di persone", spiega Hogenesch. "Non importa se sei maschio, femmina, giovane o vecchio o quale sia la tua etnia, l'orologio interno del tuo corpo regola metà del tuo genoma".
"Questo include enzimi che metabolizzano i farmaci, trasportatori e bersagli", afferma. "Ora stiamo imparando quali farmaci colpiscono i prodotti regolati dall'orologio e possono trarre vantaggio dall'ottimizzazione dei tempi di somministrazione nelle persone".
Hogenesch avverte che sono necessarie ulteriori ricerche prima che i risultati possano essere applicati alla pratica clinica.
Tuttavia, "poiché la maggior parte di questi farmaci è sicura e approvata, questo processo dovrebbe essere molto più veloce della tradizionale scoperta di farmaci, che può richiedere un decennio o più", conclude.
