DNAから何がわかるか?

今日、米国の病院では、ほぼすべての新生児が生後すぐにかかとを刺されます。 この血液検査では、鎌状赤血球貧血や甲状腺機能亢進症など、稀ではあるが深刻な身体疾患をスクリーニングし、早期治療により最悪の影響を軽減できる可能性があります。 これは診断ではなく、予後を示すものである。 この子は50年後に心臓病を発症する危険性が高い。 この子は50年後に心臓病を発症するリスクが高い。この子はいつかうつ病や統合失調症を患う可能性が平均より高い。 この子はIQが非常に高いかもしれないし、低いかもしれない」

キングズ・カレッジ・ロンドンの心理学者で遺伝学者のロバート・プロミン博士は、そのような未来がすぐそこまで来ていると考えており、それを歓迎しているのです。 学術論文や新著「ブループリント(Blueprint)」の中で、彼はそれを歓迎しています。 そして、この知識は、研究者が新しい治療法や介入策を開発するのに役立ち、私たち全員が個人の性質に合った生活をより良く送るのに役立つだろうと主張しているのです。 「

一方、批評家たちは、このビジョンを大げさで恐ろしい、科学的にありえない、しかし倫理的問題の泥沼であるとみなしています。 たとえば、バージニア大学の心理学者 Eric Turkheimer 博士は、水晶玉との比較に異議を唱え、多遺伝子リスク スコアは、単に人の両親の特徴を見ることですでに知ることができる以上のことは、実際には教えてくれないと主張します。 研究者たちは何千もの遺伝子変異を発見し、それらがそれぞれ、私たちの遺伝的傾向のほんの一滴に寄与しているのです。 そして、これらのDNA検査が個々の新生児の運命について多くを語れるかどうかは別として、遺伝子と環境がどのように相互作用するかについての新しい洞察、精神疾患(およびその他の疾患)がどのように発症するかを理解するための新しい道筋、潜在的な治療法を探る新しい道筋を提供する研究ツールとしてすでに役立っている。

遺伝の歴史

多因子リスクスコアへの道は曲がりくねったものであった。 科学者たちは、フランシス・ガルトン卿が自然対育成の謎を解明するために双子を用いることを提案して以来、1世紀以上にわたって遺伝を研究してきました。 数十年にわたる双子研究、養子研究、その他の家族研究によって、一つの全体的な結論が導き出された。 タークハイマーが「行動遺伝学の第一法則」で述べたように、「すべてのものは遺伝する」のです。 統合失調症は約50%の遺伝性がある。つまり、集団全体における特性の分散の約50%を遺伝子が占めているのである。 IQも約50%の確率で遺伝する。 自閉症は約70%の確率で遺伝する。

しかし、ある特性や障害が部分的に遺伝しやすいということは、集団レベルの伝播について教えてくれるにすぎず、特定の人がそれを受け継ぐかどうかを教えてくれるものではありません。 一卵性双生児はまったく同じ遺伝コードを共有していますが、同じ人間ではありません。 また、ある特性の遺伝率がわかっても、その特性に影響を与える実際の遺伝子や環境的メカニズムについては何もわからない。 1990年代から2000年代初頭にかけて、DNAジェノタイピングが可能になったことで、研究者たちはこのような疑問にようやく答えられるようになったのです

最初に簡単に説明すると、ヒトゲノムは23対の染色体にある約30億の塩基対(A、C、T、Gという化学ビルディングブロックからできています)から構成されています。 しかし、研究者にとって興味深いのは、一塩基多型(SNP)と呼ばれる違いです。たとえば、通常はGである文字がTに、あるいはCがAに置き換わることで、種としての多様性に貢献します。 そこで、心理学やその他の分野の研究者たちは、一見すると有望な戦略に目を向けました。 人のゲノム全体から興味深いSNPを探すのではなく(コストがかかりすぎる)、「候補遺伝子」、つまり研究対象の形質と関係があるかもしれないと考える十分な根拠がある遺伝子に注目したのです。 うつ病に関心のある研究者は、たとえばセロトニン系に関与する 1 つか 2 つの遺伝子の SNP を調べるかもしれません。

こうした研究によって、うつ病、注意欠陥多動性障害(ADHD)、IQ、その他多くの形質や障害の「遺伝子」を迅速に特定できるようになればと願っていました。

今日、人のDNAをジェノタイピングし、何十万ものSNPを探すのに100ドルもかかりません。そして何百万人もの人が、23andMeなどの民間企業に唾液を送り、個人の遺伝子検査を行っています。 これまでで最大規模のGWASの1つとして、研究者は、23andMeの顧客と、別の巨大DNAデータベースであるUK Biobankの人々を含む110万人以上のゲノムを調べ、学歴に関連する遺伝子を探した。 この膨大なデータベースを用いて、彼らは、人々が何年間学校で過ごしたかに関連する1,271のSNPを同定しました。 各SNPは単独では微々たる貢献しかしていませんが、合計すると、サンプルにおける教育達成度の分散の13%を説明しました(Nature Genetics, Vol.50, No.8, 2018)。 また昨年、約15万人のうつ病患者と35万人の対照者を対象にしたうつ病に関するGWASのメタ分析では、大うつ病性障害に関連する44の遺伝子が発見されました(Nature Genetics, Vol.50, No.5, 2018)。 また、13万5千人を対象とした研究では、生涯の大麻使用と関連する35の遺伝子が見つかりました(Nature Neuroscience, Vol.21, No.9, 2018)。 これらは、急増するGWASのほんの一部です。

そこで、GWASから得た情報を個人に当てはめる方法が、多遺伝子リスクスコアです。 「多遺伝子」とは「多くの遺伝子」という意味で、このリスクスコアにはそれが含まれています。 一旦、個人のDNAを遺伝子型にすると、大規模なGWASを通じて、特定の形質と関連するSNPを探し出すことができる。 そして、DNA中のこれらのSNPの数を単純に合計します。あるSNPは他のSNPよりも強く形質と関連しているため、適切に重み付けを行います。 その結果得られた数値が、その人のその形質に対する多遺伝子スコアです。 例えば、この人は統合失調症の発症リスクが70%、学業成績が90%というように、通常はパーセンタイルで表現されます。 その答えは、誰に尋ねるかによって異なります。 懐疑論者である Turkheimer は感心しません。 現在、最大のGWASである学歴に関するGWASは、その特性における集団分散の13パーセントを説明することができると指摘しています。 心理学的特性や障害に関する他のGWASでは、例えば、精神分裂病の分散の約7%、うつ病の分散の3%というように、それほど説明できない。 これは単一の変数としては重要ですが、Turkheimer氏は、双子や養子研究によってすでに分かっていたこれらの形質の実際の遺伝率よりもはるかに小さいと指摘しています。 「320>

一方、多遺伝子スコアの「チアリーダー」を自称するプロミンは、広範な視野を持っています。 GWAS の規模が大きくなり、研究者がリスク スコアを計算する技術を洗練させれば、遺伝率の限界まで予測力が向上し続けると、彼は考えています。 例えば、ディスレクシアのリスクが高い子供を持つ親は、子供が学校で問題を起こすまで発見されないことが多いのですが、その代わりに、早期に読書の助けを得て、最悪の結果を回避することができます。 また、アルコールやその他の薬物使用障害のリスクが高いとわかっている人は、早い段階でアルコールや薬物を避けるよう、より注意深く行動できるかもしれません。 たとえば、失読症の例を見てみましょう。 DNAによって正しく失読症と判定された子ども1人に対して、他の何人かは誤判定されるかもしれません。結局のところ、多遺伝子リスクスコアはリスクを示すだけで、診断ではありません。 発症することのない障害を「高リスク」として特定することは、どのような結果をもたらすのでしょうか。 さらに極端な例として、ある人々が提案したように、多遺伝子による知能のリスクスコアが、大学や専門学校といった異なる教育進路に子どもを導くための基準の一部となったとしたらどうでしょう。 「多因子危険度に基づいて子供を学校に入れるという提案は、親のIQスコアに基づいて子供を学校に入れるのと全く同じことです。 私にとっては、これは明らかにひどい結果です」とタークハイマーは言います。

より広範には、遺伝学が個人差について教えてくれることに注目すると、環境の重要性を危険なほど軽視した世界観になってしまうと、オレゴン州立大学で行動遺伝学研究の倫理を研究する科学哲学者ジョナサン・カプラン博士は述べています。 例えば、個人のIQや学歴についてGWASが教えてくれることに焦点を当てると、安全で機能的、かつ十分な資金がある学校に通うことの重要性を割り引くことになりかねません」

「これが心配です。

研究への影響

これらの深く重要な社会的影響はさておき、ほとんどの研究者は、GWASと多遺伝子リスクスコアがますます有用な研究手段であることに同意しています。

第一に、医学研究において、精神衛生やその他の障害に関連する何千もの新しい遺伝子を見つけることは、科学者に新しい薬やその他の治療法を探すための新しい道を提供する可能性があります。 ある疾患の原因となる 1 つか 2 つの遺伝子を見つけ、それらの遺伝子が関与するシステムを調べることで、その疾患の治療法についてより多くを知ることができるというのが、かつて候補遺伝子研究の背景にあった希望でした。 しかし、ほとんどの精神疾患が多くの遺伝子の影響を受けていることが判明したことで、その図式はかなり複雑になりましたが、それが消えたわけではありません

キングス・カレッジ・ロンドンの精神科遺伝学者ジェローム・ブリーン博士は、「これらの障害の背後にある生物学を理解するのに役立ちます」と述べています。 最近の研究は、たとえばうつ病において、私たちの考え方やアプローチの幅を広げ、以前とは異なる生物学的プロセスについて考えるのに役立っています」と述べています。 セロトニン優位のアプローチから脱却できるかもしれません」

また、心理学者などが精神疾患を概念化したり分類したりする方法にも影響を与える可能性があります。 例えば、最近のGWASでは、統合失調症、双極性障害、ADHD、うつ病など、多くの異なる精神疾患に関わる遺伝子に大きな重複があることが示されています(Science, Vol.360, No.6395, 2018)。 このような結果が増えれば、心理学者や精神科医、その他の研究者が、これらの障害の診断上の区別を見直すきっかけになるかもしれません」

最後に、多遺伝子リスクスコアは、メンタルヘルス治療に個別化医療を導入したい研究者に役立ち、個人に合わせて治療を調整するのに役立つ可能性があります。 例えば、Breen氏は、多遺伝子リスクスコアが統合失調症患者の治療効果の予測に役立つかもしれないと考えている。 ある研究では、初回エピソードの精神病を経験した統合失調症患者のうち、この疾患の多遺伝子リスクスコアが高い患者は、治療前に抑うつ症状やグローバル機能が低下している可能性が高かったが、同時に、多遺伝子リスクスコアが低い患者と比較して、治療後に症状の改善が見られる傾向があるという証拠を発見した(Translational Psychiatry、Vol. 8, No. 1, 2018)。

テネシー州バンダービルト大学の心理学者で、うつ病治療の研究に数十年を費やしてきたSteven Hollon博士も、こうした可能性に興奮しています。 彼のバックグラウンドは遺伝学ではありませんが、ブリーンとキングス・カレッジ・ロンドンの心理学者タリア・エリー博士とチームを組み、多遺伝子リスクスコアがうつ病患者の行動療法対薬物療法への反応をどのように予測するかを見る研究を考案中です。 これまでの研究で、行動療法が有効な患者と薬物療法が有効な患者がいることが分かっているが、今のところ、どの患者がどのカテゴリーに入るかを予測する良い方法はほとんどない、と彼は言う。 助成金の提案はまだ資金提供を受けていませんが、Hollon氏はこの研究方法に大きな期待を寄せています。

「20年前には、こんなことは想像もできませんでした」と彼は言います。

別の研究分野では、多遺伝子リスク スコアは、おそらく直感に反して、私たちが遺伝子だけでなく環境によってどのように形成されるかについてもっと理解したいと考える心理学者やその他の社会科学者の注目を集めました。 たとえば、子育てが子どもの特定の結果にどう影響するかを知りたければ、異なる家庭で育った一卵性双生児を探して、その結果についてどう違うかを調べたり、一卵性双生児と二卵性双生児を比べたりすることができます。 これは効果的な方法ですが、参加者が限られています。

多世代リスクスコアは、理論的には、遺伝を制御するための共変数としてリスクスコアを使用することにより、一般集団で同様の研究を実施することができることを意味します。

たとえば、モフィット、彼女の同僚で配偶者のアブシャロム・カスピ博士、およびポスドクのジャスミン・ワーツ博士は、教育達成度に関する多因子リスクスコアを、ニュージーランドとイギリスにおける長期的なコホート研究に組み合わせ、子育てが子どもの反社会的行動の生涯リスクにどう影響するかを調査している研究があります。 (教育達成度GWASはこれまでで最大規模であり、したがって最高の予測力を持つため、多くの研究者がこの教育達成度スコアを使用して他の分野を研究することに関心を持っています」

また、教育達成度は非常に多くの形質に関連しているため、犯罪行為や寿命など、教育水準と統計的に関連する多くの要因を研究するための代理として使用できます。 「そして、母親が何をしているかを調べます。家庭訪問を行い、本を読む頻度などについて、親にインタビューします。 そして、子供たちのDNAと、犯罪歴の有無などの結果を調べます。 「行動遺伝学者が言うには、確かに賢い子供は賢い両親の元に生まれるので、うまくいくのだそうです。 しかし、多遺伝子リスクスコアを制御することによってできることは、遺伝とはまったく別に、本を読むことや音楽のレッスンが重要であると言うことです」とモフィットは述べています。 タークハイマーのような懐疑論者にとっては、そこが重要なのです。 「このような遺伝子の推定値があれば、あらゆる種類の興味深い社会科学を行うことができます」と彼は言う。 一方、プロミンのような支持者にとっては、遺伝学を研究に取り入れることを考えたことがない人であっても、すべての心理学者がこの分野に注意を払うべきことを示す、さらなる証拠なのです。 「fMRIのコストは1時間あたり500ドルくらいでしょうか。 心理学者が研究するどんなサンプルでも、DNAを収集しなければ、本当に損をしていることになります。

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