您是早起的雲雀還是夜貓子？這些術語已經獲得了科學的認可，研究人員確定這些差異具有遺傳基礎。這種科幻小說般的術語用來描述您的傾向，即“時型”，它會在您的內在生物時間和牆上時鐘顯示的外部時間之間造成顯著差異。現在，三個科學家團隊正在集中精力研究一種從血液樣本中讀取個人內在時間的方法。一種快速、準確且廉價的方法可以最大限度地提高時間敏感型醫療的益處，並幫助研究人員研究生物鐘紊亂與各種慢性疾病之間的聯絡。
控制每日生物節律的系統稱為晝夜節律時鐘。它有助於調節我們大約 40% 基因的活動，協調飲食、體溫和血壓的節律。實際上，身體中的每個細胞都包含其自身的晝夜節律時鐘機制；同步所有這些時鐘的主時鐘——一個稱為視交叉上核的小腦區——控制著對睡眠-覺醒週期很重要的激素水平。時型差異很大，以至於兩個人的內在時間可能相差八小時或更長時間。“他們可以同床共枕而互不相遇，”柏林夏裡特醫學院的計時生物學家阿希姆·克萊默說，他是開發這項新技術的團隊之一的負責人。
目前測量內在時間的黃金標準方法稱為昏暗光線褪黑激素起始時間，需要在弱光條件下每小時採集大量血液或唾液樣本。相比之下，最近的三項研究描述了一種更簡單的技術，只需要一到兩個血液樣本（取決於每項研究中使用的確切方法），因此可以使生物時間測量成為常規臨床實踐的一部分。一般方法包括透過測量血液中 RNA 水平的變化來評估波動的基因活性。然後，機器學習演算法“學習”哪些基因能夠最好地指示生物時間。“在這個研究領域，每個人都在朝著相同的方向前進，”英國薩里大學的生理學家德克-揚·戴克說，他是另一個研究團隊的負責人。“該領域對此感到興奮。”
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西北大學的計算生物學家羅斯瑪麗·布勞恩領導了最近的一項研究，該研究於去年 9 月發表在《美國國家科學院院刊》上。布勞恩的團隊聲稱其方法是最通用的——它可以與任何分析基因活性的技術一起使用。但它需要兩個血液樣本，而克萊默團隊（去年 9 月發表，首次線上發表於去年 6 月的《臨床研究雜誌》）和戴克團隊（2017 年 2 月線上發表於《eLife》）的研究描述的方法只需一個樣本即可工作。克萊默和戴克已根據黃金標準驗證了他們的方法；布勞恩的團隊尚未驗證，這使得直接比較變得困難。“結果可能表明他們的測量方法更好，”戴克說。“但就目前而言，我們不知道。”
克萊默團隊的方法與褪黑激素方法在半小時左右內達成一致。克萊默說，這種準確性的原因之一是研究人員僅從血液中提取一種細胞型別——單核細胞，它表現出強烈的晝夜節律振盪。這需要比其他團隊的方法更復雜的血液分析，但戴克說，克萊默的研究最接近臨床應用。
戴克說，下一步是找出每個團隊的方法在晝夜節律因時差、輪班工作或疾病而中斷的人群中效果如何。這些睡眠障礙會導致許多不良影響，一些證據表明，透過使用光照或睡眠激素褪黑激素重新調整人們的生物鐘可以減輕這些影響。這項新技術將使醫生能夠監測這些治療的療效。晝夜節律紊亂也與疾病有關，包括糖尿病、心臟病、神經退行性疾病和抑鬱症。“我們知道存在聯絡，”布勞恩說。“但我們不確切知道它們是如何運作的。”提供內在時間的簡單測量將有助於研究人員找出答案。
某些醫療方法（如化療或降血壓藥物）的有效性隨給藥時間而變化[參見“立即服藥……”]。利用這一點來最大限度地提高藥物的益處被稱為時間治療學。由於人們的內在時間很可能也會產生影響，因此能夠更輕鬆地測量它將有助於醫生進行個性化治療。“這可能意味著更低的劑量、更少的副作用、更高的療效，”布勞恩說。“我們對這種潛力感到非常興奮。”然而，這種時間安排會產生多大的差異尚不清楚，因為很難按時型對患者進行分類以進行調查。這項技術可以幫助促進此類研究。克萊默說，以這種方式對患者進行分組還可以提高新療法在臨床試驗中的成功率。
戴克團隊在去年 9 月線上發表在《睡眠》雜誌上的一項研究中描述了另一項突破。使用相同的方法，研究人員能夠以超過 90% 的準確率識別出跳過一晚睡眠的參與者。這種測試可以幫助警察識別涉及交通事故的睡眠不足的司機，或者幫助僱主評估航空公司飛行員或其他從事安全關鍵工作的員工是否適合工作。該測試使用了 68 個基因，這些基因與用於確定內在時間的基因幾乎沒有重疊，但其生物學作用可能有助於深入瞭解睡眠不足如何影響健康。
戴克說，內在時間和睡眠剝奪測試相結合非常強大：“因為您在早上 6 點的表現取決於您的晝夜節律時間，也取決於您醒了多久。”