取一根头发就能“读懂”你的生物钟 德团队开发新型节律检测方法

德国柏林夏里特医学院（Charité – Universitätsmedizin Berlin）的研究团队近日开发出一项新方法，只需几根头发，就能读出人体内部生物钟的时间状态，从而判定个体的“昼夜型”（chronotype），为按昼夜节律行医的“节律医学”（circadian medicine）铺平道路。

研究人员表示，多数人只有在生物钟被打乱时才会意识到它的存在，比如夏令时切换或长途旅行后的时差反应，那种昏昏沉沉、不在状态的感觉，正是体内约24小时节律与外界时间不同步的结果。 然而，生物钟远不止影响睡眠，它还会调节激素分泌、消化功能、体温变化，甚至会改变药物在体内的代谢和疗效，在某些疾病治疗中，给药时间的不同可能直接影响疗效。

“例如，有研究显示，某些癌症免疫疗法在一天中不同时间给药，其疗效存在明显差异。”夏里特医学院麻醉与重症医学系时间生物学分部负责人阿希姆·克拉默（Achim Kramer）教授指出，“这很可能是因为——和大多数器官一样——免疫系统也遵循着大约24小时的节律，而且这一节律在不同个体之间并不相同。” 正在兴起的节律医学，正是试图在诊断和治疗中纳入这种个体化的时间信息。

目前，相关领域的一大瓶颈是：如何用简便的方法测出个人的生物钟时间。 现行“金标准”是，在弱光条件下、持续数小时采集唾液，测量所谓“黑暗激素”褪黑素的分泌时间点，这一过程必须在实验室完成，操作复杂，难以大规模推广。

克拉默团队提出的替代方案则简单得多：通过头发毛囊细胞来读出生物钟。 研究人员从少量头发根部细胞中检测17个与分子钟相关或受其调控的基因表达活性，并通过算法分析这些基因的整体表达模式，推算出受试者在自身24小时节律中的具体“时间点”，而且只需要一次取样即可完成。 在约4000名参与者的研究中，这一头发检测方法在评估昼夜节律方面的准确度几乎可与标准实验室方法媲美，但操作却简单得多。

“头发分析更容易实施，这正是这项方法最有价值的地方。”克拉默说。 研究团队已在大样本中验证了这一方案：超过4000名参与者在家自行采集头发样本并寄送实验室，结果证明该方法有望在人群中广泛应用。

这项研究还系统揭示了影响生物钟时间的多种因素，并用生物学数据印证了过去问卷调查中观察到的模式。 研究显示，年龄是重要变量之一——大约在20多岁中段的人，入睡时间平均比50岁以上人群要晚约1小时。 性别差异也有所体现：女性的内在时间略早于男性，但差距只有约6分钟，比此前基于问卷数据得到的估计值小得多。 尽管如此，研究人员仍认为性别会影响生物钟，因为其他研究已证实性激素能调节生物节律。

总体来看，个体的昼夜型由多重因素共同塑造。“基因倾向、年龄、性别和生活方式都在其中发挥作用，因此人和人之间内在生物钟的差异可能相当显著。”克拉默解释说。 此外，一个颇为意外的发现是生活方式的影响更大于预期：数据显示，有固定工作的受试者，其内在生物钟平均比未就业者提前约半小时。

下一步，研究团队计划将这项头发检测技术标准化，使之可作为常规实验室项目应用，以便在临床情境中推广，例如用于睡眠咨询或评估异常睡眠模式，使节律医学更具可操作性。 研究人员还希望借助该方法检验：如果根据个体生物钟来安排治疗时间，是否确实能提升疗效、减少副作用，相比于完全不考虑时间因素的治疗方式更具优势。

据介绍，这项研究发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS），论文题为《HairTime：通过单根头发样本估算昼夜相位的无创检测方法》（HairTime: A noninvasive assay for estimating circadian phase from a single hair sample）。 为推动成果转化，夏里特医学院已孵化出初创公司 BodyClock Technologies GmbH，用于该测试的市场化推广，克拉默教授是该公司的股东及专利持有人之一；本研究中约4000份样本的数据采集工作亦由该公司承担。 研究部分工作在德国研究基金会（DFG）资助的协同研究中心“节律医学基础”（TRR 418）框架下完成。