Kroppene våre operere på biologiske klokker som regulerer nesten alt inni dem. Ved hjelp av en $ 14 millioner føderale tilskudd, vil Duke University forskere studere disse rytmene i et forsøk på å bedre forstå den interne klokken. Tilskuddet kommer fra DARPA, det Defense Advanced Research Projects Agency, og kan bidra til det amerikanske forsvarsdepartementet for å bedre tilpasse soldatenes biologiske klokker når de reiser, for å øke utvinningen fra jetlag eller forsinke deres stoffskifte etter en skade, ifølge forsker John Harer, en hertug matematiker.
DARPA finansiert prosjektet under sitt Biochronicity programmet, som har som mål å støtte forskning for å identifisere felles spatio-timelige instrukser, eller "klokke signaturer" i genomet, epigenome og proteom og transkriptom i prokaryoter og eukaryoter som kan brukes i en rekke applikasjoner hos mennesker. De fire-års Hertugen forskningsprosjekt skal ha en tung dose av matematikk, systembiologi, og bioinformatikk. DARPA har satt flere konkrete milepæler som forskerne er å møte på ulike faser av forskningen, og prosjektene vil bli gjennomgått årlig.
Forskerne vil søke å identifisere gener som slår ulike typer biologiske klokker og på. De vil videre undersøke hvilken rolle hvert gen spiller i disse klokkene, og om de kan brukes til å indikere hvor klokken er i syklus sin.
«Biologiske systemer har fantastiske timing evner", sier Duke matematikeren John Harer, etterforskningslederen på den nye tilskuddet. Kroppen og dens individuelle cellene danner en intrikat maskin, med komplekse timing mekanismer, som ofte arbeider feilfritt og vanligvis reparere seg selv når de ikke gjør det, sier han.
Harer og hans samarbeidspartnere ønsker å slappe av variasjonen av biologiske klokker som finnes i cellene, ser nøye på sine brikker for å se hvordan de fungerer individuelt og hvordan de fungerer sammen. Forskere har studert hvordan dag og natt påvirker dyrenes og plantenes døgnrytme, hvordan celler deler, lever og dør, og hvordan de styrer sin egen metabolisme og vekst, sier Harer.
Hvis forskerne kan isolere gener, molekyler og signaler om disse forskjellige biologiske klokker, kunne de finne måter å kontrollere og reparere dem hvis de blir ødelagt eller skadet, sier Harer. De kunne deretter bruke denne informasjonen til å bedre forstå og styre bestemte grupper av celler, organismer og muligens til og med systemer i våre organer. Harer sier forskerne kan også være bedre i stand til å forklare en rekke andre observasjoner, for eksempel sammenhengen mellom søvnproblemer og kreft.
En bestemt DARPA søknad ville være å justere soldatenes biologiske klokker når de reiser, for å øke utvinningen fra jetlag eller forsinke deres stoffskifte etter en skade. Det er også interesse for de signaler som gener og celler sender til hverandre, til tross for mye støy fra omgivelsene. Hvis forskerne kan finne ut hvordan midlertidige signaler er sendt, kan det være nyttig for å forbedre måten vi sende, motta og dechiffrere våre egne kommunikasjonskanaler signaler, sier Harer.
Slik kunnskap kan brukes til å bedre forstå og håndtere sykdom, traumer, menneskelig kamp ytelse, og for å utvikle mottiltak mot smittsomme sykdommer. Kontroll av metabolske klokker kunne brukes til å utvide "golden window" av muligheter for å behandle traumer saker som kommer inn fra slagmarkene, eller å bremse ned stoffskiftet etter en skade, og å hjelpe soldater tilpasse seg jetlag.
Kilder:
No comments:
Post a Comment