Các Loại Thuốc Kích Hoạt Chu Kỳ Ngày Đêm Có Thể Cứu Mạng Chúng Ta

Câu chuyện này là một phần của loạt bài viết về cách chúng ta sắp xếp thời gian - từ cách tăng năng suất và đi dạo dài đến việc thay đổi chức năng của đồng hồ chu kỳ ngày đêm của chúng ta.

Đồng hồ của bạn, giống như của hầu hết các sinh vật khác, được điều khiển bởi chuỗi protein được mã hóa trong chỉ một số ít gen đồng hồ chủ. Mỗi ngày, như việc vẽ đường cong lên và xuống của mặt trời qua bầu trời, nồng độ các hợp chất protein giữ thời gian đặc biệt tăng và giảm trong gần như mọi tế bào trong cơ thể bạn, trong một đường cong sin lặp lại mỗi 24 giờ. Những protein này dự đoán được việc kết nối và giải phóng DNA của bạn, bật tắt hàng ngàn gen theo một kịch bản điều độ đồng bộ. Chúng điều chỉnh không chỉ mô hình giấc ngủ của bạn mà còn các biến đổi trong hầu hết các chức năng cơ thể quan trọng của bạn, bao gồm huyết áp, nhiệt độ cơ thể, trao đổi chất và thậm chí tâm trạng và hành vi của bạn, tất cả đều chạy theo lịch trình tỉ mỉ 24 giờ.

Nhưng nhiều yếu tố có thể làm loạn đi đồng hồ của bạn - tiêu thụ calo vào bất kỳ giờ nào trong ngày, xem Netflix liên tục trên màn hình có màu xanh vào lúc 3 giờ sáng, thậm chí chỉ là việc già đi. Và khi bộ đếm thời gian bên trong bạn bắt đầu đi không đúng nhịp, nhiều điều khác cũng bắt đầu sai lệch, từ trầm cảm và các rối loạn tâm lý khác đến rối loạn chuyển hóa và bệnh tim mạch. Đó là lý do tại sao một trong những ý tưởng mới nhất trong lĩnh vực y học chu kỳ ngày đêm đang nổi lên là tạo ra các loại thuốc thực sự tăng cường nhịp đồng hồ bên trong chúng ta. Các nhà khoa học dẫn đầu cuộc đua này cho rằng những “phân tử kích hoạt đồng hồ” này có thể giúp phi hành gia trong tương lai duy trì thời gian Trái Đất ngay cả khi họ đang ở trong quỹ đạo hoặc trên đường đi đến Sao Hỏa. Gần hơn với nhà, những loại thuốc này có thể được sử dụng để chống lại đại dịch béo phì, ngăn chặn các bệnh không thể chữa khỏi như Alzheimer và thậm chí làm chậm quá trình lão hóa chính.

Đến đầu những năm 2000, khoa học về chu kỳ ngày đêm được coi là một phần của sinh học ngộ nghĩnh, đặc biệt. Nhưng với sự tiến bộ trong công nghệ chuỗi gen sau Dự án Gen Hàm người, các nhà khoa học nhận ra rằng đồng hồ điều khiển hơn 10.000 gen trong gần như mọi tế bào trong cơ thể con người. Gần đây hơn, họ phát hiện ra rằng đồng hồ có thể thay đổi được. “Hầu hết các chức năng quan trọng trong cơ thể bạn đều có một yếu tố thời gian mà chúng ta có thể điều chỉnh thông qua sức mạnh của việc can thiệp vào chu kỳ ngày đêm,” Jake Chen, một nhà sinh hóa tại Trường Y khoa Đại học Texas ở Houston, cho biết. Ông đã dành mười năm qua để tìm kiếm các hợp chất có tính năng kích hoạt chu kỳ ngày đêm và kiểm tra giả thuyết rằng chúng có thể giúp con người sống một cuộc sống vui vẻ, khỏe mạnh và lâu dài hơn. Nếu ông đúng, việc chữa trị hoặc ngăn ngừa một số bệnh thông thường và tốn kém của xã hội có thể đến từ việc điều chỉnh đồng hồ sinh học của chúng ta bằng cách hóa học. “Đã đến lúc cho cộng đồng nghiên cứu y học sinh học nhận ra rằng thời gian sinh học là một mục tiêu điều trị chính thống.”

Sự quan tâm của Chen đến các phân tử điều chỉnh chu kỳ ngày đêm bắt đầu từ năm 2008, khi ông là một hậu bối nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của một nhà sinh hóa tên là Steven McKnight. Vào thời điểm đó, hầu hết các gen điều chỉnh đồng hồ phân tử của chúng ta đã được mô tả bởi một vài nhà nghiên cứu chu kỳ học tận tâm, bao gồm một nhóm ba nhà khoa học Mỹ sau này đã giành giải Nobel Y học năm 2017 vì những đóng góp của họ. Nhưng không ai chắc chắn làm thế nào để sử dụng kiến thức đó để giúp con người sống một cuộc sống khỏe mạnh hơn. Chen nghĩ nếu ông có thể tìm ra các hợp chất thúc đẩy bộ đồng hồ bằng cách kích hoạt hoặc vô hiệu hóa các gen điều khiển nó - làm nó chạy nhanh hơn, chậm lại hoặc làm mất nó hoàn toàn - ông có thể giúp xác định điều gì xảy ra bên trong cơ thể của những người có gen đồng hồ hoạt động không đúng chuẩn hoặc hoàn toàn không hoạt động. Thay vào đó, sau khi kiểm tra hơn một tỷ phân tử hóa học, ông tìm thấy một loại phân tử tăng cường chức năng đồng hồ tế bào. Nếu bạn tưởng tượng đồng hồ như một sóng sin dao động đại diện cho tốc độ sản xuất protein giữ thời gian, giống như sóng âm thanh ra từ loa Bluetooth của bạn, các hợp chất này làm cho đỉnh cao cao hơn và đáy thấp hơn, tương đương với việc xoay nút âm lượng lên cao. Và càng to tiếng của đồng hồ giữ thời gian, càng mạnh mẽ môi các cơ thể tuân theo lịch trình của chúng.

Có thể thấy tác động rất lớn. Hãy xem xét một hợp chất gọi là nobiletin, được tìm thấy trong vỏ dầu của một số loại quýt và quất và đã chứng minh là một trong những ứng cử viên triển vọng nhất của Chen. Phân tử nhỏ này gắn vào một trong những protein đồng hồ cốt lõi có trách nhiệm ổn định chu kỳ 24 giờ. Khi nhóm của ông tiêm nobiletin vào chuột được nuôi bằng chế độ ăn chứa nhiều calo (Chen mô tả nó như là chế độ “tất cả là McDonald's mỗi ngày”), chuột này duy trì vóc dáng thon gọn, ngay cả khi chuột kiểm soát tăng gần gấp đôi cân nặng của họ chỉ trong vòng 10 tuần. Nobiletin cũng cải thiện các chỉ số khác về trao đổi chất khỏe mạnh, như đường glucose nhanh và mức cholesterol khi đói.

Nhóm của Chen công bố những kết quả đó vào năm 2016, và gần đây họ đã thử nghiệm tiềm năng của nobiletin trong việc đảo ngược một số bệnh thông thường liên quan đến tuổi tác. Khi chúng ta già đi, sự trao đổi chất của chúng ta chậm lại, ảnh hưởng đến mọi thứ từ sức bền khi tập thể dục và sản xuất nhiệt độ đến khả năng ngủ liên tục trong thời gian dài. Bằng chứng cho thấy sự suy giảm trao đổi chất này liên quan đến việc tắt mitochondrial. Nhà máy năng lượng của tế bào chúng ta không sản xuất nhiều như trước đây. Và tại sao lại như vậy? Bởi vì chức năng mitochondrial được điều chỉnh chặt chẽ bởi đồng hồ sinh học của chúng ta, cũng yếu đi khi chúng ta già đi - chúng kêu nhỏ hơn. Trong công việc hiện đang được đánh giá, nhóm của Chen sử dụng nobiletin để khôi phục đồng hồ sinh học trong tế bào cơ bắp của chuột già. Kết quả là, chuột mạnh mẽ hơn, ngủ ngon hơn và sống lâu hơn so với nhóm không được điều trị. “Theo tuổi, họ đã 28 tháng, nhưng hành vi của họ trẻ trung hơn nhiều,” Chen nói.

Được khích lệ từ những kết quả này, ông đang mở rộng sang một dự án thậm chí rộng lớn hơn - kiểm tra xem liệu các loại thuốc tăng cường chu kỳ ngày đêm có thể được sử dụng để điều trị bệnh Alzheimer, tình trạng suy giảm thần kinh gây ra khó khăn mà sẽ ảnh hưởng đến khoảng 10% dân số Mỹ trước giữa thế kỷ này. Bởi những dự đoán này, Viện Y tế Quốc gia và Quốc hội đã bắt đầu tài trợ nghiên cứu về bệnh Alzheimer mạnh mẽ trong vài năm qua, và Chen là một trong những người nhận được một phần của khoản tiền này. Năm ngoái, ông nhận được một hợp đồng trị giá 3,6 triệu đô la từ NIH trong 5 năm để kiểm tra các phân tử triển vọng nhất của mình trên mô hình chuột của bệnh Alzheimer. Điều này là một phần của một dự án lớn hơn sẽ cũng xem xét các can thiệp gen tăng cường đồng hồ sinh học bằng cách hoạt động trên DNA điều khiển nó trực tiếp. “Chúng ta biết rằng ở bệnh nhân Alzheimer, nhịp sinh học bị suy yếu,” Chen nói. “Vì vậy, chúng tôi hy vọng rằng việc làm mới lại nhịp sinh học sẽ cải thiện chức năng não, chu kỳ ngủ và có thể giảm nhẹ các khuyết điểm hành vi là đặc điểm của bệnh.”

Công việc này chỉ mới bắt đầu. Nhưng nó đã làm cho các nhà nghiên cứu khác trong lĩnh vực hứng thú với triển vọng lâu dài của y học chu kỳ ngày đêm. “Có thuốc tăng cường và làm mới lại đồng hồ của chúng ta sẽ hữu ích trong việc chống lại các tác động tiêu cực của làm việc theo ca, chênh lệch múi giờ và rời xa Trái Đất,” Carrie Partch, một nhà sinh học cấu trúc tại Trung tâm Sinh học Chu kỳ Ngày Đêm của Đại học California Santa Cruz nói. Trên Trạm Không gian Quốc tế, các phi hành gia có một ngày kéo dài 90 phút, một môi trường không tự nhiên mà Cuộc nghiên cứu Song sinh gần đây của NASA đã cho thấy có thể thay đổi cả nhịp sinh học lẫn DNA của bạn.

Trở lại Trái Đất, các nhà khoa học vẫn chưa biết liệu đồng hồ yếu đi là do chúng ta già đi, hay liệu tuổi tác chính là một triệu chứng của chu kỳ ngày đêm suy giảm. Và nếu đúng là như vậy, việc làm mới lại đồng hồ sinh học của chúng ta có thể lý thuyết làm trì hoãn thêm tuổi tác. “Nếu một phân tử có thể làm cho đồng hồ đó mạnh mẽ hơn để cơ thể chúng ta có thể chống lại tất cả những thay đổi đó, thì 70 tuổi thực sự sẽ là 50 mới,” Partch nói. “Đó là lời hứa hẹn của việc tăng cường nhịp sinh học.” Công nghệ hiện đại có thể đã giải phóng loài người khỏi hàng nghìn năm bắt buộc phải hoạt động vào ban ngày, nhưng cơ thể chúng ta tiến hóa để phản ứng với ánh nắng mặt trời, không phải màn hình.

Vì vậy, cho đến khi khoa học tạo ra viên thuốc kỳ diệu tăng cường đồng hồ, có lẽ chỉ cần, bạn biết rồi, ra ngoài nhiều hơn.

Thêm Câu Chuyện về Cách Chúng Ta Quản Lý Thời Gian

• Năng Suất và Niềm Vui từ Việc Làm Mọi Thứ Bằng Cách Khó Khăn

• 10 Mẹo Tăng Cường Năng Suất từ Nhân Viên MYTOUR

• Thăng Hoa trong Sự Chán Chường Gần Như Không Kết Nối Trong Một Cuộc Đi Bộ Qua Nhật Bản

• Về Việc Đi Tiêu Trong Bóng Tối—Không Đèn, Không Điện Thoại, Không Quấy Rối

• Thách Đấu Tối Ưu: Sự Hám Hấp vs. Sự Thư Thái

• Cách Quản Lý Thời Gian Của Bạn: Một Danh Sách Sách