Ein neues Instrument namens CYCLOPS könnte die Art und Weise verändern, wie wir den circadianen Rhythmus erforschen, indem Wissenschaftler die Möglichkeit bekommen, die circadianen Rhythmen von lebenden menschlichen Zellen zu untersuchen.

Die Erforschung der molekularen Mechanismen, die dem circadianen Rhythmus zugrunde liegen, wird zumeist an Mäusen, Fruchtfliegen und anderen Tieren vorgenommen. Dafür gibt es einen guten Grund: Es kann eine norme ehische und logistische Herausforderung darstellen, Rhythmen in menschlichen Zellen zu identifizieren. Wissenschaftler zögern, lebende Proben von Menschen zu nehmen, noch weniger sind bereit, mehrere Proben über den Tag verteilt zu nehmen. Ein neues Instrument namens CYCLOPS könnte es jedoch einfacher machen, den menschlichen circadianen Rhythmus an lebendigem, menschlichem Gewebe zu erforschen.

Was ist CYCLOPS?

Technologie kann die Art und Weise, wie wir die menschliche Gesundheit erforschen und sogar jene, wie wir weit verbreitete Krankheiten behandeln, verändern. CYCLOPS könnte nicht nur die Welt der Chronobiologie revolutionieren, sondern auch die Medizin als Ganzes. Wobei handelt es sich bei diesem revolutionären neuen Instrument? CYCLOPS, kurz für „CYClic Ordering by Periodic Structure“ (Zyklisches Ordnen anhand der periodischen Struktur), ist ein Computeralgorithmus, der existierende Daten erstellen kann, und zwar über die Zellaktivität, um Rhythmen zu identifizieren. Derzeit haben wir eine große Anzahl von Informationen über viele Zellen, doch keine Möglichkeit, um eindeutig zu erkennen, ob sich ihre Aktivität über den Tag hinweg auf vorhersehbare Weise verändert. CYCLOPS bietet diese Möglichkeit.

Anwendung der Informatik auf die menschliche Gesundheit

Dieser neue Algorithmus bietet nicht nur theoretische Vorteile. CYCLOPS hat das Potential, eine Vielzahl menschlicher Erkrankungen effektiv zu behandeln. So hat dieser Algorithmus etwa festgestellt, dass jenes Gen, das den Zellglukosetransporter GLUT2 kodiert, zu bestimmten Tageszeiten extrem aktiv ist, während es zu anderen fast keine Aktivität zeigt. Das ist insofern wichtig, da ein geläufiges Medikament für Bauchspeicheldrüsenkrebs (Streptozocin) tödliche Auswirkungen haben kann, wenn es sich an diesen Transporter bindet. Wenn Streptozocin zu Tageszeiten verabreicht wird, zu denen die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass es mit GLUT2 interagiert, könnten die hohen Sterberaten dieser tödlichen Krebsart wahrscheinlich verringert werden. Jenes Verfahren, Medikamente zu strategischen Zeiten zu verabreichen, um Nebenwirkungen zu vermeiden oder die therapeutische Wirkung zu verbessern (auch als Chronopharmakologie bekannt) könnte Standard werden, sobald wir mehr über das Zellverhalten im Laufe eines 24-Stunden-Tages verstehen.

Bauchspeicheldrüsenkrebs tritt selten auf, doch sogar weit verbreitetere Krankheiten könnten mit Hilfe dieser Technologie effektiver behandelt werden. ACE-Hemmer (eine Medikamentenklasse, die für eine Vielzahl von Krankheiten, mitunter Bluthochdruck, verwendet wird) haben sich als wirksamer herausgestellt, wenn sie nachts eingenommen werden. Aufgrund dieses neuen Computeralgorithmus wissen wir ganz genau, warum dies auftritt und können die Behandlung entsprechend planen. Menschen, die an Bluthochdruck leiden, könnten mit einer geringeren Menge an ACE-Hemmern bessere Wirkungen erzielen, während sie Komplikationen wie Schlaganfälle, Herzinfarkte und Aneurysmen umgehen.

Ein besseres Leben dank moderner Wissenschaft

Ein größeres Verständnis über unsere circadianen Rhythmen zu erlangen, hat sich bislang als schwierig erwiesen. CYCLOPS bietet jedoch eine neue Möglichkeit, Forschung zu betreiben, die für viele von uns einen greifbaren Nutzen hat. Dies eröffnet neue Wege für die Chronopharmakologie und einer Vielzahl von Behandlungsmethoden, die auf demWissen der Chronobiologie aufbauen. Obwohl es weit hergeholt scheinen mag, dass ein Computerprogramm Leben rettet, hat diese Technologie durchaus das Potential, genau das zu tun.