内部时钟的开关：探索量子生物学用于新的医学疗法

一项研究合作探索了核磁共振在一天中不同时间和缺氧条件下对细胞内部时钟的影响

令人惊讶的是，他们发现时钟可以打开和关闭，这取决于治疗是在白天还是晚上进行。这些观察到的磁场效应源于被称为自由基对机制的量子生物学过程

芬兰奥卢大学缺氧和细胞外基质研究室的Elitsa Dimova和Thomas Kietzmann，以及Margit Egg和Viktoria Thö；来自因斯布鲁克动物研究所的ni和来自美国佛罗里达理工大学的自旋生物化学家Robert Usselman进行了实验。研究结果发表在《氧化还原生物学》杂志上

在他们的研究中，研究人员将小鼠细胞暴露于治疗性核磁共振（tNMR）中，以研究长期怀疑的弱磁场对哺乳动物细胞内部时钟的影响。核磁共振成像是MRI的流线型版本，将弱磁场与相应的无线电波相结合，刺激受照射细胞和组织的氢质子振荡

在这个过程中转移的能量在治疗后被释放回细胞。由于磁场明显较弱，射频较低，tNMR治疗完全是非侵入性的，已经用于治疗关节炎、骨质疏松和伤口愈合等疾病20年了

Oulu小组先前的研究结果表明，缺氧会影响新陈代谢和内部时钟，其中氧自由基起着重要作用。奥地利研究小组的结果表明，磁共振可以改变整个细胞的代谢，包括下调乳酸代谢，同时在缺氧的情况下稳定细胞呼吸。在两个团队的最新研究中，证明了细胞的内部时钟可以并行开启和关闭

Dimova解释道：“这种效果取决于一天中的治疗时间，无论是在凌晨还是前半夜。”。“根据这一点，内部时钟要么被激活，要么被去激活。”

物理磁场和活细胞之间的界面被证明是氧自由基超氧化物。由于内部时钟，如氧气信号通路，在心脏病发作、中风或癌症等疾病中发挥着核心作用，这些研究结果扩大了医疗范围

量子生物学和医学的新方法

进一步的研究将阐明磁场、无线电波或两者以tNMR形式的组合是否是观察到的效应的原因。这些结果也引起了量子生物学的兴趣，为所谓的自由基对机制提供了新的见解。这种机制已经被用来解释候鸟利用地球磁场导航的能力

研究人员解释道：“我们的最新研究表明，自由基对机制不仅是候鸟磁感的基础，而且可以解释细胞中越来越多的磁场效应，这些效应具有巨大的治疗潜力，包括对内部时钟的控制，而内部时钟在许多疾病中起着作用。”

Egg解释道：“几十年来，量子生物学一直是一个公认的研究领域，但在公众眼中，它仍然经常与神秘主义联系在一起。”。“量子生物学涉及生物体内所有无法用经典物理定律解释，只能用量子力学原理解释的过程。

”两个团队都致力于在未来进一步发展量子生物学。这使奥卢大学更接近英国萨里大学，后者目前提供世界上唯一的量子生物学博士课程，并寻求与之积极交流。微电子研究所的Gabriela Lorite小组也将参与进一步的合作和人员交流。一些学生已经表现出了极大的兴趣。