エピジェネティクス～ダイエットの成功や免疫力を決める環境遺伝子～

私に馴染みのある例を挙げましょう。養子縁組された友達がいます。

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そのうちの1人は、DNAが韓国人であるにもかかわらず、出生直後に故郷から養子縁組され、米国の農村地域の白人カップルによって育てられました。

彼女を自分の目で見なければ、アジアの遺伝子を受け継いでいるとは誰も思わないでしょう。私は韓国料理店に足を踏み入れたことがなく、箸もうまく使えません（「使わない」という心理的な選択があるかもしれませんが）。ほとんどすべてのアジア系アメリカ人は両親から受け継いだ祖国の文化を垣間見ることができますが、この友人は韓国の文化の一部を見つけることさえできません。間違いなく、彼女は北西アメリカのアクセントと白い文化の強い継承を持つ本物のアメリカの女の子です。

彼女が1つのicを持っていて、そのうちの1つが韓国で育てられたとしたら、同じ遺伝子を共有していても、まったく異なっていたとは想像しがたいです。不在。人々が異なる言語を話し、異なる文化で育ち、まったく異なる食べ物やライフスタイルを持っている環境。それらの遺伝子の「発現レベル」を比較できれば、大きな違いがあったでしょう。では、2つの遺伝子の違いは正確には何でしたか？

このように環境が遺伝子に与える影響を調べるために、上記の例でミツバチを実験した研究者がいます。たんぱく質が遺伝情報から作られ、体になるのは、人間だけでなく、すべての生物に共通するメカニズムです。

私たちを構成する遺伝子の分子構造は、予想以上に環境の影響を受けているようです。最近の研究は、遺伝子が必ずしも運命を決定するわけではないことを明らかにしました。あなたを形作る広大な青写真のいくつかが現れるかどうかは、単なる「可能性」です。

2009年に発表された論文で、イリノイ大学のJean Robinson教授は、遺伝子に対する「成長」の影響について実験を行いました。彼は非常に穏やかなイタリアミツバチと、グループで人々を刺して殺すことができる猛烈なアフリカナイズドミツバチ（以下、キラービー）に焦点を合わせました。

ミツバチは社会性昆虫であり、それぞれに階層的な役割があります。これらのミツバチの外見はほとんど同じですが、キラーミツバチはその領土を保護するために非常に攻撃的であるという特性を持っています。そのため、研究チームは孵化初日に各幼虫を異なる種の巣に移し、2種類のミツバチがどのような性格で成長するかを実験しました。

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驚いたことに、キラービーの警戒フェロモンにさらされて育ったイタリアミツバチの遺伝子もこれに影響されました。もちろん、生まれたゲノムの塩基配列は変わりませんでした。しかし、警戒フェロモンの影響により、イタリアミツバチの「遺伝子スイッチ」は温和なものから凶暴なものに変更されました。

環境によって変化する遺伝子スイッチ。この概念は、1942年にコンラッドH.ワディントンによって最初に提案され、「エピジェネティクス」と呼ばれています。有機分子は、二重らせんとDNAに巻き付いたヒストンタンパク質からなるDNAの化学的装飾（DNAのメチル化とヒストンのアセチル化）を獲得します。これは、親から受け継いだ遺伝情報です。オンとオフを切り替えるように調整されています。

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遺伝子と環境の間。彼と彼の成長の間のギャップ。エピジェネティクスはそこで作用します。そして、環境からの情報を取り入れることによって生成されたエピジェネティクスのいくつかは、次世代に受け継がれることが明らかになりました。

オーストラリアのアデレード大学のロビンソン研究所のトッド・フルストン博士は、マウスを使った実験で生殖細胞を生成する精巣と精子のエピジェネティクスに焦点を当てました。精巣と精子の遺伝的表現型が実験の前後で変化したかどうかを調べるために、マイクロRNAを使用したエピジェネティック分析を実施しました。マイクロRNAは、タンパク質を翻訳するRNAとは異なり、遺伝子発現を調節すると考えられています。

研究グループは、20匹のオスのマウスを2つのグループに分けました。1つは高脂肪食を与え、もう1つは対照として10週間通常の食餌を与えました。その結果、高脂肪食を摂取したオスのマウスの体脂肪は21％増加し、精巣と精子のマイクロRNAにも変化が見られました。

したがって、我々は肥満のオスのマウスを対照のメスと交配させ、子世代が肥満のマウスの遺伝的表現型を継承しているかどうかを調査した。さらに、同じ表現型が生まれた孫に受け継がれているかどうかを調べるために、子世代の雌と対照の雄を交配させました。

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男性と女性を問わず、すべての子供が部分的またはすべての遺伝的表現型を継承しており、特に女性の子供では肥満率が67％増加したことが確認されました。また、父マウスでは糖尿病などの代謝性疾患は確認されなかったが、糖尿病の前駆体であるインスリン抵抗性の上昇が認められた。また、雌の子供から生まれた孫の雄でも肥満が27％増加し、肥満になった父親のマウスが高脂肪食に及ぼす影響が2世代にわたって伝わっていることも確認された。

この研究を含むFASEBJournalの論文は、子供の誕生のわずか2か月半前の食事が生殖細胞の分子構造に影響を与えたことを示唆しています。そして、この遺伝子のスイッチは、次の2世代にわたって「継承」されました。遺伝子スイッチは、DNA配列を変更せずに変更されます。ライフスタイルや生活環境を変えても、エピジェネティクスは変化していました。

ミツバチのエピゲノムは、生活環境を変えるだけで劇的に変化しました。たった2ヶ月半の高脂肪食も2世代にわたってマウスを肥満にしました。それで、私たちの経験は何ですか？社会から疎外された強い孤独感、個人が感じるストレス、善行の深い幸福と満足は、私たちのエピゲノムに変化をもたらすでしょうか？

カリフォルニア大学ロサンゼルス校のスティーブ・コール博士によると、答えは「はい」です。

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2007年の研究で、コールは2つの白血球遺伝子（NF-κBとAP-1）が孤独なヒト免疫細胞でどのように発現しているかを調査しました。被験者は平均年齢55歳の14人の被験者でした。 DNAマイクロアレイで遺伝子発現を解析し、社交グループと孤独グループを比較すると、約22,000人のヒト遺伝子のうち209遺伝子の発現に大きな違いが見られました。孤独を感じた被験者では、炎症に関与する78個の遺伝子が過剰発現し、逆に、抗体産生と抗ウイルス反応に関与する131個の遺伝子が発現レベルの低下を示しました。

この結果は、強い孤独感が心臓病、アルツハイマー病、関節炎などの炎症性疾患のリスクを高め、ウイルス性風邪にかかりやすくすることを示唆しています。興味深いのは、「人がどれだけ孤独を感じるか」という主観的な感覚が、「社会からどれだけ疎外されているか」という客観的な事実よりも免疫細胞と密接に関連していることです。

彼を含む研究チームはまた、免疫細胞に対する幸福の影響を調査しています。 2013年7月29日付けの全米科学アカデミーの議事録に掲載された論文は、驚くべきことに、幸福のタイプが免疫細胞のエピゲノムも変化させると述べています。

研究者たちは、35歳から64歳までの80人の被験者を幸福の種類別に分類しました。幸福の最初の感覚は快楽主義または「快楽主義」であり、差し迫ったニーズを満たすことによって簡単に得られます。たとえば、「おいしいものを食べて幸せ」や「欲しいものを買って幸せ」などの単純な自己満足はこれに相当します。第二の幸福感は、「人生に方向性と意味がある」、「より良い人に成長するための挑戦や経験をした」、「社会に貢献できるものがある」などです。気持ちと幸福を生み出すユーダエノミックな幸福。

被験者は、快楽主義とユーダの経済的質問に答えるように求められ、幸福を0（感じたことはない）から5（毎日感じる）まで評価するように指示されました。次に、血中の免疫細胞の遺伝子と相関関係があるかどうかを調べました。

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免疫細胞の遺伝子スイッチが幸福の種類によって変わるとは信じがたいですが、それはコール博士と彼の同僚が彼らの研究から得たものです。貪欲を満足させ、おいしい食べ物を食べるという短期間の浅い快楽の幸福は、免疫細胞を活性化するのではなく、孤独を感じるのと同様のエピゲノムパターンを示しました。逆に、社会に貢献することで人生に意味を見いだす満足度の高いユーダエノミックウェルビーイングでは、炎症反応に関連する遺伝子が抑制され、抗ウイルス反応に関連する遺伝子がより活性化されます。

コール博士と一緒に働いたバーバラ・フレドリック博士は、最初は同じ幸福に驚いて、まったく異なる結果が得られたと述べました。快楽主義的な生活を送っている被験者でさえ、「人間として充実した生活を送った」と述べており、免疫系に悪影響を与えるとは思っていませんでした。

しかし、目の前の欲望を満たすことで得られる幸福感には、いくらかの代償が払われるかもしれません。迅速で健康的な幸福感は、ストレスによる過食の空虚な満足感のようなものかもしれません。気づかなかったとしても、免疫細胞の遺伝子に発現していた。

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同じ遺伝子を持つ一卵性双生児やクローンでも考え方や性格が異なり、環境や主観的な経験によって遺伝子の切り替えが変換されるため、嗜好や行動パターンの違いが見られます。行こう。

では、なぜこのように進化したのでしょうか。多くの仮説があるかもしれませんが、その一つは「急速に変化する社会環境に迅速に適応すること」です。私たちの細胞は毎日死に、新しい細胞が毎日生まれています。エピゲノム情報は、新しく分割された細胞に正しく刻印され、新しい細胞も作成されます。生物は、環境や経験を分子生物学に変える生物学的機械と言えます。

エピジェネティクスの分野は、シーケンシング技術の進化とともにその夜明けを迎えたばかりです。多くの研究のうち、環境に対応する遺伝子レベルの体液変化を示唆する研究はほんのわずかしか紹介していません。これから色々なことが明らかになります。たとえば、個々の努力。深い孤独と幸福に見られるように、多大な努力が後成的変化を促進し、それは次世代に受け継がれるのでしょうか？人間は努力することで突然変異よりも高い確率で「進化」できるのでしょうか？

二人の親から受け継いだ遺伝子は、あなたの生き方に応じて、環境と経験で飾られた2つの渦巻きに刻まれています。いずれにせよ、個人が生き残った後に時間を止めたDNAは、あなたの歴史を正確に刻む世界で唯一のDNAであり、世界の他のDNAとは異なります。