此前，要获得如此精确的测量结果，只能通过耗费高昂且费力的方式实现，即在数小时内每小时采集一次样本。这项名为 TimeSignature 的新检测只需抽取两次血液。
“这比判断您是晨型人还是夜猫子要精确复杂得多，”论文第一作者、西北大学范伯格医学院预防医学（生物统计学）助理教授 Rosemary Braun 说道。“我们能够将个体的生物钟评估误差控制在 1.5 小时之内。
“多个研究团队此前都曾尝试通过血液检测获取体内的昼夜节律时间，但没有任何一种方法能像 TimeSignature 这样准确或易于使用，”Braun 说。
同步与失步
人体几乎每个组织和器官系统的运作都受内部生物钟调控，该生物钟支配着昼夜节律，例如睡眠-觉醒周期。有些人的内部生物钟与外部时间保持同步，而另一些人则处于失步状态，被视为生物钟错位。
据发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）报道，这项新检测将首次为研究人员提供便捷途径，以考察生物钟错位在心脏病、糖尿病和阿尔茨海默病等多种疾病中的影响。
待该血液检测在临床上投入使用后，它还将为医生提供个体内部生物钟的测量数据，以便在对患者最有效的时间给药，指导用药剂量的确定。
相关软件和算法可免费供其他研究人员使用，以评估个体体内的生理时间。西北大学已为该血液检测申请专利。
“这确实是个性化医疗不可或缺的一部分。许多药物都有最佳的给药时间。”
“这确实是个性化医疗不可或缺的一部分，”共同作者、神经内科睡眠医学负责人兼神经内科教授 Phyllis Zee 说道。“许多药物都有最佳的给药时间。
“了解体内的时间对于获得最有效的疗效至关重要。您服用降压药、化疗药或接受放疗的最佳时间，可能与他人并不相同，”Zee 说。
该检测通过血液测量 40 种不同的基因表达标志物，且可在一天中的任何时间进行，无论患者睡眠是否充足或是否彻夜未眠。该检测基于 Braun 及其同事开发的一种算法，其方法是每两小时采集一次受试者血液，并检查哪些基因在一天中的特定时间表达升高或降低。科学家还使用了来自另外四个中心所开展研究的基因表达数据。
“时机至关重要”
随后，科学家开发了一种机器学习方法，并用其训练计算机，使其能够依据这些基因表达测量结果中的模式预测一天中的时间。研究人员共测量了约 20,000 个基因，其中这 40 个基因显示出最强的信号。
“时机至关重要，”共同作者、神经生物学教授 Ravi Allada 说道。“我们知道，如果内部生物钟被打乱，就可能使人易患多种疾病。几乎所有组织和器官系统都受昼夜节律支配。
“此前，我们并没有切实可行的临床方法来评估健康人群和患病人群的生物钟。如今，我们可以考察生物钟紊乱是否与各类疾病相关，更重要的是，能否预测谁将会患病。”
科学家 Joe Bass（内分泌、代谢与分子医学负责人）此前开展的临床前研究已发现，昼夜节律错位与糖尿病、肥胖症、抑郁症、心脏病和哮喘之间存在关联。
可改变的风险因素
展望未来，Zee 设想通过使人们与外部时间失步的昼夜生物钟重新同步，来改善健康状况并治疗疾病。
“昼夜节律时机是改善认知健康的一个可改变的风险因素，但如果我们无法对其进行测量，就很难判断是否已作出正确诊断，”Zee 说。“现在，我们可以像测量血脂水平一样测量它。”
詹姆斯·S·麦克唐纳基金会、美国国防部高级研究计划局以及西北大学昼夜节律与睡眠医学中心为该项研究提供了资助。
