Genetica

Usare l'orologio biologico per rendere più efficaci i farmaci

I ricercatori hanno creato un database per i ritmi circadiani quotidiani dell'attività genetica. I risultati possono aiutare i medici a somministrare i farmaci in accordo con l'orologio biologico di una persona, aumentando 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, tra molte altre funzioni.

Gli scienziati hanno legato l'interruzione del ritmo circadiano a una serie di disturbi fisici, come il diabete e l'obesità, nonché alcune condizioni di salute mentale, come la depressione e il disturbo bipolare.

Più recentemente, 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 aggiustamento progressivo del momento di coricarsi e del tempo di veglia di una persona – al momento della consegna dei farmaci in modo che cada in linea con i cambiamenti circadiani.

In condizioni come malattie cardiovascolari o ipertensione, per esempio, la cronoterapia si è dimostrata utile perché alcune malattie cardiovascolari – come infarti, angina e ictus – hanno un'incidenza più elevata 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 – svolge un ruolo chiave nel cancro e che la cronoterapia potrebbe aumentare l'efficacia della terapia del cancro.

In questo contesto, i ricercatori guidati da John Hogenesch, Ph.D. – un biologo circadiano delle Divisioni di genetica umana e immunobiologia presso il Cincinnati Children's Hospital Medical Center in Ohio – si è proposto di creare un database di ritmi genetici quotidiani.

Alcuni di questi geni possono controllare l'attività dei farmaci, il che costituisce un importante contributo al crescente settore della medicina circadiana.

I ricercatori descrivono i loro sforzi sulla rivista Science Translational Medicine, e Marc Ruben, Ph.D., è il primo autore dell'articolo.

Utilizzo di geni ciclici come bersagli farmacologici

Hogenesch e il team hanno creato un algoritmo informatico chiamato ciclaggio ordinatore per struttura periodica per studiare come i ritmi circadiani controllano i cambiamenti nell'attività genica che si verificano durante il giorno.

Nello specifico, i ricercatori hanno utilizzato l'algoritmo per studiare le interazioni da gene a 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 ad assorbire droghe o che sono bersagli farmacologici.

"Complessivamente questo collega migliaia di diversi farmaci, sia approvati che sperimentali, a circa 1000 geni ciclici […]. Abbiamo scoperto che i geni che si muovono nel sistema cardiovascolare umano sono presi di mira da molti di questi farmaci".

Marc Ruben, Ph.D.

Secondo gli autori dello studio, i geni per 136 bersagli farmacologici sono stati trovati a scorrere 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 attraverso il corpo in un gruppo ampio e diversificato di persone", spiega Hogenesch. "Non importa se sei maschio, femmina, giovane o vecchio, o qual è la tua etnia, l'orologio interno del tuo corpo regola metà del tuo genoma".

"Questo include enzimi, trasportatori e bersagli che metabolizzano farmaci", dice. "Ora stiamo imparando quali farmaci colpiscono prodotti regolamentati dall'orologio e potrebbero trarre vantaggio dall'ottimizzazione del tempo di amministrazione nelle persone".

Hogenesch avverte che sono necessarie ulteriori ricerche prima che i risultati possano essere applicati alla pratica clinica.

Tuttavia, "dato che la maggior parte di questi farmaci sono sicuri e approvati, questo processo dovrebbe andare molto più velocemente della scoperta di farmaci tradizionali, che può richiedere un decennio o più", conclude.

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