Jeder von uns hat
seinen eigenen zirkadianen Rhythmus
Die zirkadianen Rhythmen und damit der zeitliche Ablauf molekularer Prozesse variieren von Mensch zu Mensch. Das Wissen um den individuellen zirkadianen Rhythmus und die Anpassung von Aktivitäten wie Schlaf, Bewegung, Tageslichtexposition oder Medikamenteneinnahme an diesen inneren Zeitplan können die Gesundheit fördern und die Genesungs- oder Therapiezeit bei Patienten verkürzen.
TimeTeller
zur Förderung von Gesundheit und Leistungsfähigkeit
Die menschliche zirkadiane Uhr reguliert zahlreiche zelluläre und molekulare Mechanismen und spielt eine entscheidende Rolle für die Erhaltung der Gesundheit. Etwa 50 % der menschlichen Gene werden in mindestens einem Gewebe rhythmisch exprimiert.
Gesunder Biorhythmus
Die allgemeine Gesundheit und das Wohlbefinden können durch eine gut funktionierende zirkadiane Uhr, die mit den individuellen Lebensgewohnheiten im Einklang steht, verbessert werden. Die zirkadiane Uhr beeinflusst und steuert wichtige Funktionen in unserem Körper, wie z. B: Hormonausschüttung, Essgewohnheiten und Verdauung, Körpertemperatur und Schlaf.
Störung des circadianen Rhythmus
Die Störung des zirkadianen Rhythmus wird mit Erkrankungen wie Schlafstörungen, Depressionen, Diabetes, neurodegenerativen Krankheiten, Adipositas und Krebs in Verbindung gebracht. Eine solche Störung kann durch widersprüchliche äußere (Umwelt-) oder innere (Ess-/Ruhe-) Signale verursacht werden, die nicht im Einklang mit der individuellen zirkadianen Uhr stehen.
Synchronisation der Tagesrhythmen
Der reibungslose Ablauf wichtiger molekularer und physiologischer Prozesse ist für die Gesundheit von entscheidender Bedeutung.
Die TimeTeller-Analyse bietet eine detaillierte Beschreibung Ihres persönlichen zirkadianen Rhythmus und liefert zudem Empfehlungen für die optimalen Zeitpunkte Ihrer täglichen Aktivitäten.
TimeTeller
in der Krebsbehandlung
Die zeitliche Anpassung der medizinischen Behandlung an den zirkadianen Rhythmus des einzelnen Patienten kann die Wirksamkeit optimieren und unerwünschte Nebenwirkungen verringern, was die Lebensqualität der Patienten verbessert und die Gesundheitskosten senkt.
60 % der neuen Arzneimittel scheitern an mangelnder klinischer Wirksamkeit und weitere 20 % an unkontrollierbarer Toxizität. Diese Zahlen können erheblich verbessert werden, wenn das Medikament zu einer bestimmten Tageszeit verabreicht wird (Chronotherapie). Die zirkadiane Uhr koordiniert den zeitlichen Ablauf zellulärer Prozesse (z. B. Zellzyklus und Stoffwechsel) und wirkt sich somit auf die Nebenwirkungen und die Wirksamkeit von Arzneimitteln aus.
Dementsprechend ist die biologische Uhr von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung neuer Therapeutika, um die derzeit hohen Ausfallraten zu überwinden. TimeTeller nutzt die zirkadianen Rhythmusabhängigkeiten der zellulären Prozesse, um die Wirksamkeit zu maximieren und die Nebenwirkungen zu minimieren.
In klinischen Studien wurde die Chronotherapie (z. B. die Einnahme von Medikamenten am Morgen und am Abend, allerdings ohne individuelle Empfehlungen) im Vergleich zu herkömmlichen Behandlungsschemata getestet und eine bis zu fünfmal bessere Verträglichkeit und eine fast doppelt so hohe Wirksamkeit nachgewiesen. Der zirkadiane Rhythmus wird derzeit in der Arzneimittelentwicklung nicht berücksichtigt. Dies liegt daran, dass es kein geeignetes Instrument/IVD (nicht-invasiv, vom Anwender leicht zu bedienen) gibt, um ein Profil des individuellen zirkadiane Rhythmus von Personen zu erstellen.
Wir nehmen derzeit an klinischen Studien teil, um die Vorteile von TimeTeller zu validieren und sie Krebspatienten in Deutschland und darüber hinaus zugänglich zu machen. Dabei erstellt TimeTeller ein Profil der zirkadianen Uhrvon Patienten durch molekulare Analyse von Speichelproben und computergestützte Modellierung, um Toxizitätsprofile zur Optimierung des Behandlungszeitplans zu erstellen.
BMAL1: Dieses Gen ist eine zentrale Komponente der zirkadianen Uhr und wirkt als positiver Regulator der Genexpression. Viele andere zentrale biologische Prozesse wie der Zellzyklus, der Stoffwechsel und das Immunsystem werden durch BMAL1 reguliert. Defekte in diesem Gen wurden mit Unfruchtbarkeit, Problemen bei der Gluconeogenese und Lipogenese sowie mit veränderten Schlafmustern in Verbindung gebracht. BMAL1 ist sowohl für das Kurz- als auch für das Langzeitgedächtnis sowie für Entzündungs- und Stressreaktionen von Bedeutung und wird mit Alterung, schweren depressiven Störungen, Schlafmangel und Krebs in Verbindung gebracht. BMAL1 spielt aufgrund seiner Wirkung auf Muskelwachstum und -aktivität eine Rolle bei körperlicher Aktivität. Es reguliert das MyoD-Gen, das für die Erhaltung des Phänotyps und der Funktion der Skelettmuskulatur notwendig ist.
PER2: Dieses Gen gehört zur Familie der Period-Gene. PER2 reguliert verschiedene biologische Prozesse wie den Lipidstoffwechsel und die Entwicklung der Brustdrüse. PER2 spielt eine schädliche Rolle im Zellzyklus und bei der Zellproliferation, und es wurde festgestellt, dass seine abnorme Aktivität mit Krebs in Verbindung gebracht wird. Die Alterung führt zu einer Veränderung der Expression von PER2. Polymorphismen in diesem Gen können das Risiko der Entwicklung bestimmter Krebsarten erhöhen und wurden mit Schlafstörungen in Verbindung gebracht. Körperliche Aktivität wurde mit der zirkadianen Uhr in Verbindung gebracht, und PER2 wird durch Krafttraining hochreguliert.
TimeTeller
– Weiterführende Publikationen
Hesse, J., Nelson, N., & Relógio, A. (2024). "Shaping the future of precision oncology: Integrating circadian medicine and mathematical models for personalized cancer treatment". Current Opinion in Systems Biology, 37, 100506. doi.org/10.1016/j.coisb.2024.100506.
Nelson, Nina et al. "Molecular mechanisms of tumour development in glioblastoma: an emerging role for the circadian clock." NPJ Precis Oncol (2024). doi.10.1038/s41698-024-00530-z.
Ludwig, Marius, et al. "Molecular characterization of the circadian clock in paediatric leukaemia patients: a prospective study protocol." BMC pediatrics (2023). doi.org/10.1186/s12887-023-03921-6.
Hesse, Janina, et al. "An integrative mathematical model for timing treatment toxicity and Zeitgeber impact in colorectal cancer cells." npj Systems Biology and Applications (2023). doi.org/10.1038/s41540-023-00287-4.
Hesse, Janina, et al. "A mathematical model of the circadian clock and drug pharmacology to optimize irinotecan administration timing in colorectal cancer." Computational and Structural Biotechnology Journal (2021). doi.org/10.1016/j.csbj.2021.08.051.
Hesse, Janina, et al. "An optimal time for treatment—predicting circadian time by machine learning and mathematical modelling." Cancers (2020). doi.org/10.3390/cancers12113103.
Yalçin M, Peralta AR, Bentes C, Silva C, Guerreiro T, et al. (2024) "Molecular characterization of the circadian clock in patients with Parkinson’s disease–CLOCK4PD Study protocol" PLOS ONE 19(7): e0305712. doi.org/10.1371/journal.pone.0305712.
Malhan D, Relógio A. "A matter of timing? The influence of circadian rhythms on cardiac physiology and disease" Eur Heart J. 2024 Feb 21;45(8):561-563. doi: 10.1093/eurheartj/ehad816.
Yalçin, Müge et al. "Sex and age-dependent characterization of the circadian clock as a potential biomarker for physical performance: A prospective study protocol." Plos One (2024) doi.10.1371/journal.pone.0293226.
Malhan, Deeksha, et al. "Circadian regulation in aging: Implications for spaceflight and life on earth." Aging Cell (2023). doi.org/10.1111/acel.13935.
Malhan, Deeksha, et al. "Skeletal muscle gene expression dysregulation in long-term spaceflights and aging is clock-dependent." npj Microgravity (2023). doi: 10.1038/s41526-023-00273-4.
Dose, Benjamin, et al. "TimeTeller for timing health: The potential of circadian medicine to improve performance, prevent disease and optimize treatment." Frontiers in Digital Health (2023). doi.org/10.3389/fdgth.2023.1157654.
Basti, Alireza, et al. "Diurnal variations in the expression of core-clock genes correlate with resting muscle properties and predict fluctuations in exercise performance across the day." BMJ open sport & exercise medicine (2021). doi.org/10.1136/bmjsem-2020-000876.