晝夜節律（Circadian rhythm）是指機體適應外界環境中光-暗循環變化而建立的一種24 小時制的內源性節律，其可以被外部因素調節。晝夜節律有幾個特點：
（1）它是自我維持的，因為節律在沒有任何外源時間信號的情況下持續存在，這表明存在內在的計時機制(即生物鐘)；
（2）晝夜節律表現出節律性，因為它們以大約24小時的周期持續存在；
（3）晝夜節律顯示出與外部信號同步的能力，如暗光周期或其他社會和環境調節因素，如活動和溫度。
在分子水平上，生物鐘的特性是基於某些基因表達的變化，並由蛋白質組成，形成一個轉錄-翻譯反饋迴路，調節到24小時周期。
生信分析中如何應用和研究晝夜節律這個熱點？
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那麼先帶大家來了解下晝夜節律究竟是怎麼一回事！
晝夜節律是維持正常細胞和組織動態平衡的重要調節系統，並已被證明在細胞增殖和存活、DNA修復、新陳代謝和炎症等癌症相關過程中發揮關鍵作用。同時，晝夜節律紊亂已被確定為肥胖、心血管疾病和癌症等健康疾病的一個風險因素。
（1）晝夜節律與神經退行性疾病的關係
晝夜節律紊亂(CRD)在老年人中是常見的，尤其是在患有與年齡相關的神經退行性疾病的人中更為嚴重，包括阿爾茨海默病和相關痴呆(ADRD)和帕金森病(PD)。有證據表明，晝夜節律功能的紊亂可能是神經退行性疾病的早期表現，甚至可能是60歲以上健康成年人發展為神經退行性疾病的風險因素。更好地了解晝夜節律和神經退行性疾病之間的關係可能是早期識別和治療神經退行性疾病的關鍵。值得關注的是，CRD除了是神經退化的症狀外，也可能是發展為ADRD和PD的潛在危險因素。儘管已提出的潛在途徑包括蛋白質穩態的改變，以及免疫和炎症功能，但晝夜節律和神經退行性變之間的機制聯繫還不完全清楚，還需要對CRD及其機制進行更多的研究，還需要進行治療試驗來確定晝夜干預是否可以預防或推遲神經退行性疾病的發生。
（2）晝夜節律與代謝相關性疾病
慢性晝夜節律紊亂會增加代謝性疾病的風險。反之，限時餵食可維持強健的晝夜節律，並可減輕代謝性疾病。這些發現突出了晝夜節律在生理學中的綜合作用，並為治療肥胖，糖尿病等以代謝紊亂為標誌的慢性疾病提供了新的視角。晝夜節律可能會影響能量平衡的組成部分(能量攝入=吸收+儲存+支出)。除了腸道上皮中影響營養吸收的晝夜節律外，腸道微生物組的組成與營養新陳代謝有關，也顯示出晝夜節律。流行病學研究一再表明，睡眠不足和倒班工作與人類更高的代謝性疾病發病率相關。相反，宵夜禁食(≥13小時的控制睡眠和活動後)既能預防乳腺癌，又能改善乳腺癌患者的預後。這些觀察表明，日常活動、睡眠和食物攝入的模式可能會極大地影響人類健康。
（3）晝夜節律與睡眠及精神障礙
精神障礙性疾病經常伴隨着某種形式的睡眠/晝夜節律紊亂，越來越多的證據表明，這些神經病理和睡眠/晝夜節律的基本控制機制之間存在重疊。由於睡眠/晝夜節律紊亂是許多精神障礙和神經退行性疾病發生之前最常見的報告徵兆，個體的睡眠生物學可能被證明在這些精神和神經退行性疾病的早期階段識別風險因素和脆弱性標記是有用的。儘管有這些知識，但很少有人將睡眠/晝夜節律紊亂作為高危受試者精神障礙和神經退行性疾病的早期發現和干預的標誌。相對較少的研究試圖使用光和/或褪黑素治療來穩定精神障礙和神經退行性疾病的睡眠喚醒時間。然而，這些研究的結果表明，作為對這些治療的反應，主要症狀和共病病理，如認知能力下降、注意力衰竭、免疫抑制和代謝問題等都有所減少。有必要研究精神障礙和神經退行性疾病背後的神經功能障礙，以更好地了解睡眠/晝夜系統紊亂是否可歸類為這些疾病的原因或結果，並了解這些系統的穩定如何可能影響復發性疾病的復發，如雙相情感障礙和神經退行性疾病的疾病進展。
（4）晝夜節律與癌症的關係
越來越多的證據表明，晝夜節律的破壞在腫瘤的發生中起着關鍵作用，並促進癌症的發展和進展。例如，全基因組關聯研究表明，核心晝夜節律基因如BMAL、CLOCK、PER和CREY的遺傳變異與代謝重編程、氧化還原失衡和慢性炎症有關。此外，晝夜節律紊亂(CRD)干擾了生物信號轉導，並通過抑制PER5的表達促進了腫瘤的生長和轉移。重要的是，核心晝夜節律成分直接或間接調節數百個晝夜節律相關基因的表達，這些基因似乎也與各種癌症的侵襲性有關。總體而言，晝夜節律基因的失調在增強腫瘤內異質性方面發揮了協同效應，這進一步導致不良結果、耐藥性，並最終導致癌症治療的失敗。然而，晝夜節律基因與癌症進展之間相互作用的機制尚未闡明。
為什么小編推薦選擇晝夜節律這一研究熱點發生信文章呢？首先，通過以上多篇高分綜述文章可知，晝夜節律的紊亂可引起多種疾病，也影響着疾病的進展及治療。所以腫瘤及非腫瘤很多疾病類型都可做基於晝夜節律的生信研究，而且能研究的科學問題也多。其次，因發現生物鐘如何控制人類生物學而獲得2017年諾貝爾生理學或醫學獎後，再次掀起了晝夜節律研究熱，所以這次你一定不能再錯過這一熱點了！最後，小編驚喜地發現，晝夜節律的機制研究文章雖然多，但是生信分析的相關文章有限，我們能挖的還有很多很多！下面就以一篇最新發表的文章案例，解析如何基於晝夜節律這一研究熱點發生信高分文章。
研究背景：晝夜節律會影響調節癌症相關的多種途徑，包括細胞周期檢查點、細胞凋亡、細胞增殖、DNA修復和炎症等，已知晝夜節律紊亂(CRD)是腫瘤增殖的主要因素，然而CRD在臨床預測癌症預後中的作用還沒有得到很好的研究。
研究方法：本文基於公共數據庫中肺腺癌scRNA數據，bulk mRNA數據及臨床信息，系統全面探究了惡性細胞的晝夜節律紊亂(CRD)狀態，以及CRD對治療預後及治療的影響。
研究結論：作者開發了一種算法用於計算CRDscore用於評估腫瘤中的晝夜節律紊亂狀態，並證實了CRDscore是一個有價值的預後生物標誌物。最後作者還探究了晝夜節律紊亂對腫瘤化療，靶向治療及免疫治療的影響，並基於晝夜節律紊亂相關基因構建了免疫治療響應診斷模型。
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