私の医師を診察するために部屋に座って、彼女が私に言ったとき、私は驚きました：「遺伝学は慢性疾患にとって重要ではない」。むしろ、彼女は続けました、「人のライフスタイル、彼らが食べるもの、そして彼らがどれだけ訓練するかは、彼らが心臓病を受けているかどうかを決定します。」
病気の遺伝学を研究する研究者として、私は完全に同意しません – ライフスタイル要因は、誰が病気を受け、誰がそうでないかを決定する上で大きな役割を果たします。しかし、彼らは物語全体からはほど遠いです。科学者は2003年に人間のゲノムを地図に載せて以来、遺伝学もヒト疾患のリスクに大きな役割を果たすことを学びました。
疾患の遺伝性の評価に専念した研究、つまり、疾患のリスクの違いを説明する遺伝的違いがいくつあるか – 通常、疾患の変化の重要な部分が遺伝学に起因すると考えています。ゲノム全体の突然変異は、同じことによって、約17％の遺伝性である2型糖尿病などの疾患と、遺伝性の約80％である統合失調症に役割を果たしています。 1つの遺伝子の突然変異が疾患を引き起こすTay-Sachや嚢胞性線維症などの疾患とは異なり、慢性疾患は通常ポリジェニックです。つまり、ゲノム全体の多くの遺伝子の複数の変異がそれらに影響を与えます。
各複合疾患には、遺伝的および環境的リスク要因の両方があります。ほとんどの研究者は、これらの要因を技術的な問題と大規模で統一されたデータセットの欠如とは別に研究しています。それらのいくつかはこれらの問題を克服するための方法を開発しましたが、それらはまだ包括的な疾患と環境への影響に適用されていません。
同僚のAlkes Priceと私は、最近公開された研究で、遺伝的および環境的リスク要因が疾患の根底にある生物学を持っているという共同効果の定量的評価のために新しい利用可能なデータセットを使用するためのツールを開発しました。
アスピリン、遺伝学および結腸癌
疾患に対する環境と遺伝子との相互作用の効果を説明するために、アスピリンと結腸癌の使用の例を考えてみましょう。
2001年、がんセンターのフレッド・ハッチンソンの研究者は、アスピリンを定期的に受け入れる方法を研究し、結腸癌のリスクを減らしました。彼らは、速度が低下した遺伝的変異、体がどれほど速く壊れたか（体内のアスピリンのレベルが長くなることを意味するかどうかを尋ねました。彼らは正しかった：アスピリンのゆっくりとした代謝を持つ患者のみが結腸癌のリスクを減少させた。これは、薬物の有効性がヒトの遺伝学に依存する可能性があることを示している。
これは、患者が採取した薬物など、遺伝学と環境への影響のさまざまな組み合わせが、人間の病気のリスクに影響を与え、治療がどれほど効果的であるかという問題を提起します。薬物の有効性に直接影響する遺伝的変動の症例はいくつですか？
遺伝子と結腸癌およびアスピリンがんの環境との相互作用は珍しいです。これには、ゲノムの1つの場所に変異が含まれており、結腸癌のリスクに大きな影響を与えます。過去25年間、人間の遺伝学は研究者に、これらのタイプの大きな突然変異がまれであることを示してきました。
たとえば、分析では、高さに対する遺伝的変異体の平均的な影響はわずか0.14ミリメートルであることがわかりました。代わりに、原則として、何百ものバリエーションがあり、それぞれが人の病気のリスクに小さなが累積的な影響を及ぼし、捜索を複雑にします。
研究者は、ゲノムの何百ものスポットで環境と遺伝子のこれらの小さな相互作用をどのように検出できますか？
遺伝子と環境の多遺伝子相互作用
ゲノムの遺伝的選択肢が異なる環境で人間の生物学に異なる効果を示した症例の検索から始めました。各遺伝子オプションの小さな効果を一度に1つずつ検出しようとする代わりに、ゲノム全体でデータを集計して、これらの小さな個々の効果を大きな一般的なゲノム効果に変えます。
英国のバイオバンクからのデータを使用して、約500,000人の遺伝的および医療データを含む大規模なデータベース – 高さや喘息などの33の複雑な特徴や疾患に対する数百万の遺伝的選択肢の影響を推定しました。大気汚染、喫煙タバコ、食事モデルなど、環境への影響に基づいて人々をグループ化しました。最後に、統計テストを開発して、疾患のリスクとバイオマーカーのレベルに対する遺伝学の効果が、これらの影響によってどのように変化するかを研究しました。
環境を持つ遺伝子間で3種類の相互作用が見つかりました。
まず、19組の複雑な兆候と環境への影響が見つかりました。これらは、ゲノムの遺伝的変異体の影響を受けます。たとえば、体内の白血球のレベルに対する遺伝学の影響は、喫煙者と非砂利の間でこぼれました。 2つのグループ間の遺伝的変異の効果を比較すると、遺伝子と環境の相互作用の力は、喫煙が遺伝学が白血球の量に影響する方法を変えることを示唆しました。
第二に、機能の継承が環境によって異なる場合を探していました。言い換えれば、環境によって異なる効果を持ついくつかの遺伝的選択肢の代わりに、それらはすべて環境によって強くなります。たとえば、ボディマス指数の継承 – 体重と成長の比率 – が最も活発な人々の5％増加することがわかりました。これは、遺伝学があなたがより活発であるよりもBMIで大きな役割を果たすことを意味します。 HDLコレステロールとアルコール消費のレベル、および神経症と不眠症の自尊心を含む28のこのような兆候が見つかりました。
第三に、比例または関節強化と呼ばれる環境との遺伝子間の相互作用のタイプを検索しました。ここでは、環境への影響の増加とともに遺伝的影響が高まり、逆もまた同様です。これは、ラインに対する遺伝的および環境的影響の比較的平等なバランスにつながります。たとえば、テレビの自尊心に費やされる時間が増加すると、IPAベルトの比率の遺伝的と環境の両方が増加しました。これはおそらく、運動の減少など、テレビの視聴に費やされた時間に関連する他の行動の影響を反映しています。肺や喫煙の能力、およびグルコースとアルコール消費のレベルなど、15のこのような兆候を発見しました。
また、環境への影響の代わりに生物学的性別が遺伝子との相互作用に影響を与えた場合も探しました。以前の研究は、セクシーなザントよりもこれらの遺伝子の証拠を示し、環境との遺伝子間の3種類の相互作用すべてに対する生物学的性別の影響の追加の例を見つけました。たとえば、神経症が床で異なる遺伝的効果があることがわかりました。
最後に、環境を持つ遺伝子のいくつかの種類の遺伝子が同じラインに影響を与える可能性があることがわかりました。たとえば、収縮期血圧に対する遺伝学の効果は性別によって異なり、遺伝的選択肢の一部が男性と女性で異なる効果があることを示しています。
新しい遺伝子と中モデル
環境を持つ遺伝子間のこれらのさまざまな種類の相互作用をどのように理解しますか？私たちは、彼らが研究者が遺伝的および環境的リスクから病気に至る主な生物学的メカニズムをよりよく理解できるようにすることができると主張します。
同じ関数に関連する遺伝子は、パスと呼ばれるブロックで一緒に機能します。たとえば、産卵を運ぶ赤血球の成分であるHEMの作成に関与する遺伝子は、骨材合成の経路の一部であると言えます。結果として生じる裾の量は、貧血や癌の発症につながる可能性のあるものを含む、他の生物学的プロセスに影響を与えます。私たちのモデルは、環境への影響がこれらのパスのさまざまな部分によって変更されていることを前提としています。これにより、環境を持つ遺伝子間でさまざまな種類の相互作用が見られた理由を説明できます。
将来的には、これらの結果は治療につながる可能性があり、それはヒトゲノムに基づいてよりパーソナライズされています。たとえば、臨床医は、心血管疾患のリスクを軽減し、体重を減らすために薬物を服用する可能性が高いと判断することができます。
私たちの結果は、遺伝子と環境の相互作用を研究する方法が、研究者に遺伝的要因と環境要因があなたの病気のリスクを高めるだけでなく、体内ではそうではないことを知らせることができることを示しています。
（Arun Durvasula-南カリフォルニア大学人口と公衆衛生科学部の准教授。電子メール：arun.durvasula@med.usc.ed）
（この記事は、Creative Commonsライセンスの下での会話から転載されています。元の記事はこちらをご覧ください）
公開 – 2025年5月17日、13：30 IST
