新型血液检测可以知道细胞内部的“时间”

你体内有一个时钟。由于现代生活的艰辛，这个钟可能与外界的时间不一致。这是一个由你的生理节奏驱动的物理过程，可以影响一切，从我们的思维方式到我们如何以及何时增重。这意味着人体时间和外部时间之间的差异确实让人感到困惑。

研究人员渴望更多地了解这种钟的工作原理，但很难测量不同人的生物钟。传统方法需要大量的血样，并且需要几个小时来测量褪黑激素的变化。“这对病人来说既昂贵又麻烦，”西北大学的计算生物学家罗斯玛丽·布劳恩说。然而，知道特定人的特定内部时间可以实现更有效的药物输送，因为人体在一天的不同时间工作不同。

布劳恩是这篇新论文的第一作者，这篇论文概述了一个只需要两个血样的过程，然后使用一种叫做时间特征的算法来计算它在体内的时间。这个过程是迄今为止最直接和最常见的测试。为了创建这个测试，研究人员训练了这个算法来寻找血液样本中大约40个特定基因的化学证据。他们通过分析更大的数据集和寻找在特定时间表达的数据集来选择这些数据。

根据这项研究，无论病人是否生病，该算法都可以工作。这很重要，因为基因表达的变化——基因被激活的方式，导致化学物质产生并帮助你的身体发挥功能——就像睡觉一样简单。

布劳恩说，这种方法的部分原因是它超越了(相对)容易理解的宏观过程，如睡眠和清醒，这可以归因于身体的时钟。她说，时钟“也可以控制生物过程直到细胞水平”我们40%到50%的基因对一个人的生物钟有反应。布劳恩说:“知道有这么多对生物钟有反应的基因，提醒我们血液中的基因活动模式可能与一天中的某个时间有关。”。血液中的基因活性表现为化学物质。他们测量了大约20，000个不同的基因，“然后我们训练了一台计算机来知道哪些基因能最好地预测时间，以及如何结合这些标记来非常准确地评估生物钟。”

身体中的所有细胞都有微小的生物钟，由下丘脑的一部分决定，包括褪黑激素。这就是为什么测量褪黑激素水平可以提供体内时间的精确图像。通过观察褪黑激素水平形成的基因表达的化学证据，这项新测试基本上超越了以前的旧测试，同时吸收了以前没有考虑到的其他因素。它也是预测性的，这意味着它可以从现有数据中推断出来，并且需要更少的数据点。西北大学已经申请了血液测试专利，但是算法和软件将会公开发布。

布劳恩说，研究人员发现了意想不到的事情——并非所有最能预测生物钟的基因都是“我们可以称之为核心钟的基因”。“其中许多是与其他生物过程相关的基因，但它们受时钟调节。它们调整得如此紧密，以至于把它们当作时钟来观察是一个好兆头。”