Forscher entwickeln Medikament zum Zurücksetzen der Körperuhr

Wissenschaftler haben ein Medikament entwickelt, das die natürliche 24-Stunden-Uhr von Labormäusen erfolgreich zurücksetzt und neu startet.

Die Fähigkeit, dies bei einem Säugetier zu tun, eröffnet das Potenzial, eine Vielzahl menschlicher Schwierigkeiten pharmakologisch anzugehen, einschließlich einiger psychiatrischer Störungen, Jetlag und der gesundheitlichen Auswirkungen von Schichtarbeit.

Die Forscher wurden von Professor Andrew Loudon von der Universität Manchester und Dr. Mick Hastings vom MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge geleitet.

Das Team arbeitete auch mit einem multidisziplinären Team von Wissenschaftlern von Pfizer unter der Leitung von Dr. Travis Wager zusammen.

Professor Loudon sagte: „Es kann für unser Gehirn und unseren Körper sehr verheerend sein, wenn etwas passiert, das den natürlichen Rhythmus unserer Körperuhren stört. Dies kann auf eine Krankheit oder auf einen Jetlag oder einen häufigen Wechsel zwischen Tag- und Nachtschicht bei der Arbeit zurückzuführen sein.

"Wir haben herausgefunden, dass wir eines der Schlüsselmoleküle steuern können, die an der Einstellung der Geschwindigkeit beteiligt sind, mit der die Uhr tickt, und dass wir sie tatsächlich in einen neuen Rhythmus versetzen können."

Die meisten Lebewesen und Pflanzen haben ein internes Körper-Timing-System, die sogenannte circadiane Uhr.Dies ist ein komplexes Molekülsystem in jeder Zelle, das den Rhythmus von Schlaf bei Säugetieren bis zur Blüte bei Pflanzen bestimmt.

Licht sowie der Tag- und Nachtzyklus sind sehr wichtig für das Zurücksetzen der Uhr. Die Feinabstimmung erfolgt durch die Wirkung mehrerer Enzyme, darunter eines, das als Caseinkinase 1 bezeichnet wird und das Zentrum dieses Projekts war.

Professor Loudon fuhr fort: „Die circadiane Uhr ist mit dem 24-Stunden-Tag-Nacht-Zyklus verbunden, und der größte Teil des Uhrwerks„ tickt “einmal pro Tag. Wenn Sie sich vorstellen, dass jede 'Zecke' durch den Anstieg und Abfall einer Welle über einen Zeitraum von 24 Stunden dargestellt wird, steigt beim Aufstieg die Menge der Proteine ​​in der Zelle, die Teil des Uhrmechanismus sind, und als Wenn Sie untergehen, werden diese Substanzen abgebaut und reduzieren sich wieder. Was Caseinkinase 1 tut, ist, den Abbau zu erleichtern.

„Sie können sich also vorstellen, dass je schneller die Kaseinkinase 1 funktioniert, desto steiler der abwärts gerichtete Teil der Welle und desto schneller die Uhr tickt - jede Änderung der Aktivität der Kaseinkinase 1, schneller oder langsamer, würde das‚ Ticken 'von 24 Stunden auf einstellen eine andere Zeitspanne.

"Wenn Ihr Körper plötzlich anfängt, an einer 23-Stunden- oder 25-Stunden-Uhr zu arbeiten, könnten viele Ihrer natürlichen Prozesse wie Schlafen und Wachen bald Tag und Nacht aus dem Gleichgewicht geraten."

Das Team fand ein Medikament, das die Kaseinkinase 1 verlangsamt, und verwendete es bei Mäusen, bei denen der zirkadiane Rhythmus aufgehört hat (d. H. Die Uhr hat ganz aufgehört zu ticken). In lebenden Mäusen und auch in Zellen und Gewebeproben von Mäusen konnten sie das Ticken der Uhr wiederherstellen, indem sie das Arzneimittel zur Hemmung der Aktivität von Caseinkinase 1 verwendeten.

Professor Loudon schloss: "Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, Medikamente zu verwenden, um die Körperuhr einer Maus zu synchronisieren, und dass es daher auch möglich sein kann, ähnliche Medikamente zur Behandlung einer ganzen Reihe von Gesundheitsproblemen zu verwenden, die mit Störungen des zirkadianen Rhythmus verbunden sind." Dies kann einige psychiatrische Erkrankungen und bestimmte zirkadiane Schlafstörungen umfassen. Es könnte den Menschen auch helfen, mit Jetlag und den Auswirkungen der Schichtarbeit fertig zu werden. “

Professor Janet Allen, BBSRC-Forschungsdirektorin, sagte: „Der effektivste Weg, Medikamente zur Behandlung eines Gesundheitsproblems zu entwickeln, besteht darin, die grundlegende Biologie zu verstehen, die den Vorgängen in unserem Körper zugrunde liegt. In diesem Fall konnte das Forscherteam durch das Verständnis der grundlegenden Biologie des Enzyms, das biologische Uhren steuert, potenzielle medikamentöse Lösungen für eine Reihe von Problemen identifizieren, die sich auf die Gesundheit und Lebensqualität vieler Menschen auswirken. “

Dr. Michel Goedert, Leiter der Abteilung für Neurobiologie am Labor für Molekularbiologie des Medical Research Council, sagte: „Wir alle kennen den Jetlag und das Gefühl, mit der Zeit desorientiert zu sein. Was wahrscheinlich weniger allgemein verstanden wird, ist, wie sich dieser Effekt auf Menschen mit bestimmten psychischen Erkrankungen auswirken kann.

„Es ist entscheidend herauszufinden, was auf molekularer und zellulärer Ebene im Gehirn schief gehen kann, wenn wir bestimmen wollen, welche Behandlungen für Patienten funktionieren. Wenn weitere Studien am Menschen bestätigen, was diese Studie an Mäusen gezeigt hat, könnte dies letztendlich zu einem völlig neuen Ansatz bei der Behandlung von psychischen Erkrankungen wie bipolaren Störungen führen. “

Dr. Wager, Associate Research Fellow bei Pfizer, sagte: „Es ist erstaunlich, was erreicht werden kann, wenn sich erstklassige akademische Gruppen und pharmazeutische Entdeckungseinheiten zusammenschließen. Indem wir die Talente des anderen nutzen, haben wir jetzt ein tieferes Verständnis für die Rolle, die die Kaseinkinase in biologischen Systemen spielt. Die Fähigkeit, ein arrhythmisches System mitzunehmen oder wieder zu trainieren, öffnet die Tür zu einer neuen Behandlungsoption für zirkadiane Rhythmusstörungen.

„Die gezielte Hemmung der Caseinkinase mit kleinen Molekülen könnte zur Entdeckung neuer Medikamente zur Behandlung von bipolaren Depressionen und anderen zirkadianen Rhythmusstörungen führen. Die Belastung durch diese Störungen ist enorm und es sind neue Behandlungsmöglichkeiten erforderlich. “

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS.

Quelle: Forschungsrat für Biotechnologie und Biowissenschaften