ドイツのベルリン・シャリテ大学の研究チームはこのほど、人体の体内時計の時間状態をわずか数本の髪の毛で読み取ることができる新しい方法を開発し、それによって個人の「クロノタイプ」を判定し、概日リズムに基づいて医療を実践する「概日医学」への道を切り開いた。
研究者らによると、ほとんどの人は、夏時間に切り替わったときや長旅の後に時差ぼけを経験したときなど、体内時計が乱れたときに初めてその存在に気づくという。頭がボーッとしたり、状態がおかしくなったりする感覚は、体の約 24 時間のリズムが外界と同期していないために起こります。しかし、体内時計は睡眠に影響を与えるだけではありません。また、ホルモン分泌、消化機能、体温の変化を調節し、さらには体内の薬物の代謝や有効性を変化させます。特定の疾患の治療では、投与時間の違いが効果に直接影響する場合があります。
「たとえば、ある種のがん免疫療法は、1日の異なる時間に投与すると効果に大きな違いがあることが研究で示されています。」シャリテ大学の麻酔・救命救急医学部門時間生物学部門の責任者であるアヒム・クレイマー教授は、「これはおそらく、ほとんどの臓器と同様に、免疫系も約24時間のリズムに従い、このリズムは個人間で同じではないためであると考えられる」と指摘した。新興リズム医学では、この種の個人化された時間情報を診断と治療に組み込もうとしています。
現在、関連分野における大きなボトルネックとなっているのは、個人の体内時計時間をいかに簡単に測定するかということである。現在の「ゴールドスタンダード」は、低照度条件下で数時間唾液を採取し、いわゆる「暗黒ホルモン」メラトニンの分泌時点を測定することである。このプロセスは実験室で完結する必要があり、操作が複雑で大規模に推進するのは困難です。
Cramer のチームが提案した代替案は、はるかに単純です。それは、毛包細胞を通じて体内時計を読み取ることです。研究者らは、少数の毛根細胞から、分子時計に関連する、または分子時計によって調節される17個の遺伝子の発現活性を検出し、アルゴリズムを使用してこれらの遺伝子の全体的な発現パターンを分析し、対象者自身の24時間リズムの特定の「時点」を計算した。完了には1回のサンプリングのみが必要であった。約4,000人の参加者を対象とした研究では、毛髪検査法は概日リズムの評価において標準的な実験室法とほぼ同じ精度でありながら、実行ははるかに簡単でした。
「毛髪分析はより簡単に実行できるため、このアプローチが最も価値があるのです」とクレイマー氏は述べています。研究チームはこの解決策を大規模なサンプルで検証しました。4,000 人以上の参加者が自宅で毛髪サンプルを収集し、研究室に送りました。結果は、この方法が人々の間で広く使用されることが期待されることを証明しています。
この研究ではまた、体内時計のタイミングに影響を与える複数の要因を系統的に明らかにし、生体データを使用して過去のアンケート調査で観察されたパターンを確認しました。研究によると、年齢は重要な変数の1つで、20代半ばの人は50歳以上の人よりも平均して約1時間遅く眠りにつく。男女差も反映されている。女性の体内時間は男性よりわずかに早いが、その差はわずか約6分で、アンケートデータに基づいた以前の推定よりもはるかに小さい。それでも、性ホルモンが生物学的リズムを調節することが他の研究で示されているため、研究者らは性別が概日時計に影響を与えると考えている。
全体として、個人の日内パターンは複数の要因によって形成されます。 「遺伝的素質、年齢、性別、ライフスタイルがすべて影響するため、人による体内時計の違いは非常に大きくなる可能性があります」とクレイマー氏は説明する。さらに、ライフスタイルの影響が予想以上に大きいという予想外の発見もあった。定職に就いている被験者の体内時計は、失業者の体内時計よりも平均して約30分早いというデータもある。
次のステップでは、研究チームはこの毛髪検出技術を標準化して日常的な実験プロジェクトとして適用できるようにすることで、睡眠相談や異常な睡眠パターンの評価などの臨床場面で推進できるようにして、リズム医療をより実行しやすくする予定である。研究者らはまた、この方法を利用して、個人の体内時計に従って治療時間を調整することで、実際に効果が向上し、副作用が軽減されるかどうかをテストしたいと考えています。これは、時間要因をまったく考慮しない治療法よりも有利です。
報道によると、この研究は米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載され、論文のタイトルは「HairTime: A non-invasive assay for estimating circadian Phase from a single head sample」となっている。結果の変革を促進するために、Charité Medical School は、この検査を販売する新興企業 BodyClock Technologies GmbH を設立しました。クレイマー教授は同社の株主および特許保有者の一人です。同社は、この研究で約 4,000 サンプルのデータ収集も担当しています。研究活動の一部は、ドイツ研究財団（DFG）の資金提供を受けた共同研究センター「リズム医学の基礎」（TRR 418）の枠組みの中で完了した。