DNAへ人生初期の経験が刻まれる | モシェ・シーフ | TEDxBratislava

固定したものと考えられていたDNAは、実は環境に順応し、非常に巧妙に修飾されるのです。赤ん坊が生まれる前に環境に適応する準備があるのもその一例です。

モシェ・シーフは、生物がストレスや食べ物の欠乏といった社会的要因に反応して、どうゲノムを再プログラムするかを研究するエピジェネティクスのパイオニアです。30年前にモシェの研究室は、DNAメチレーションががんや他の疾患の治療における主要な標的だと提唱しました。そして、DNAメチレーションが社会環境に合わせて起こるという最初の証拠を提示し、「ソーシャル・エピジェネティクス」という分野の誕生を担いました。

彼はエピジェネティクスの基本メカニズムの解明や人間の行動、健康や疾患への幅広い影響、そしてエピジェネティクスに基づく治療や診断手法の開発を研究しています。

このビデオは、TEDカンファレンスの形式で地元コミュニティが独自に運営するTEDxイベントにおいて収録されたものです。詳しくは http://ted.com/tedx をご覧ください。

ある日

マドリッドの薄暗いバーで
マギル大学の同僚 マイケル・ミーニーに

ばったり出会いました

一緒にビールを飲むと

科学者の常として
彼は自分の研究のことを話しました

彼の興味は母親ラットが

生まれたばかりの子供を舐める
という行為でした

そこで私はこう言いました
「そんなことに私の税金は浪費されてるんだな

（笑）

こんな『ソフトサイエンス』に」

ビールが進み
アルコールが脳に回って来た頃

彼は人間も育児の仕方はそれぞれだけど

ラットの母親の子供の舐め方も様々だ
と説明し始めました

非常に熱心に育児に励む母親がいる一方

ほとんど無関心な母親もおり

大半はその中間です

でももっと面白いのは

これらの赤ちゃんラットが
成長したときのこと

母親ラットが死んだずっと後で
人間なら何年も後に相当する頃に

彼らは全く違った性格になっています

より熱心に舐められ
毛繕いされた個体は

そのためにリラックスしており

彼らの性行動や生活の仕方が

母親にそれほど構われなかった
個体とは違っていました

そこで考えました

魔法だろうか？

どういうことだろう？

私は生化学者なので

自然は化学的に説明がつく
と信じています

私の専門分野は
「エピジェネティクス」と言います

でも結論に飛びつく前に
もう一つ実験をしました

遺伝子学者たちは

母親が「悪い遺伝子」を
持っていれば

子供はストレス耐性がない子供になり

それが後の世代に受け継がれる

つまり遺伝子により全てが決まる
と説明するかも知れません

しかし それ以外に何か
起きている可能性は？

ラットを使い この疑問の答えを
探し出すことができます

それで交換哺育の実験をしました

子ネズミたちを２種類の

養母へとあてがいます

実の母親ではありませんが
哺育させます

よく舐める母親と
あまり舐めない母親です

あまり舐めない母親の子供には
よく舐める母親を充てがいました

なんと結果は

母親からの遺伝子は
問題ではありませんでした

ラットの特性を決定していたのは
産みの母親ではなく

子ネズミたちを世話した母親でした

どういうことでしょうか？

私はエピジェネティクス研究者で

遺伝子が胚発生時
つまり我々が母親の胎内にいる間に

どのように化学的な印をつけられ

どの組織でどの遺伝子が発現するかを

決定づけられるかという仕組みに
興味があります

脳では肝臓や眼とは違った遺伝子が発現します

そこで こう考えてみました

ひょっとして母親は
子どもの遺伝子を行動を通して

リプログラムするのではないか？

そして10年をかけて

生化学的な作用が
影響することを発見しました

母親によるグルーミングや
子供を舐めるという行為が

生化学的シグナルへと翻訳され
それが細胞核そしてDNAへと伝わって

それらをプログラムし直し
変化させていたのです

こうしてラットは
その一生に向けて準備をするわけです

厳しい一生になるだろうか？

食べ物は豊富にある環境だろうか？

猫や蛇が多くいる環境だろうか？

それとも上流階級の住宅地で

社会に受け入れられるよう

行儀よくしているだけでいい
気楽な生活だろうか？

そのプロセスがどれほど
私たちの人生に重要かを考えてみましょう

私たちは先祖のDNAを受け継ぎます

DNAは古いものです
人類の進化とともに進化しました

でもそれは夏は日が長く冬は短い
ストックホルムで

自分が生まれることになるのか

エクアドルのような
年中昼夜の時間が半々の国で

生まれるのかなど予測してくれません

私たちに大きな生理的影響を
与えるとしてもです

我々のアイデアは
おそらく生まれてすぐに

母親から伝えられたシグナルが

子供に どんな社会環境が待ち受けているかを
教えているということです

厳しい環境になるなら
気持ちを尖らせてストレスを持ち

優しい環境になるなら
それとは違った感じになるのは当然です

光に溢れる
あるいは薄暗い環境でしょうか？

食べ物が溢れる
または少ない環境でしょうか？

食べ物の欠乏した環境では

食餌が手に入る度に
たらふく食べることを脳は学び

また身体は それを無駄なく
脂肪として蓄えるようになります

これは良いことです
このように進化の選択により

固定化した古来のDNAが
様々な新たな環境で

ダイナミックに
機能できるようになったのです

まあでも時にはうまく行かず

例えば 貧しい家庭に生まれたら
シグナルは

「食べまくれ目に入る食べ物は
全部食べるんだ」と言うでしょう

しかし人間とその脳は進化し

進化も加速させました

マクドナルドのハンバーガーを
１ドルで買えます

そうして 母親から伝えられた情報は

現状に不適応ということになります

飢饉や飢餓から
守ってくれるはずの遺伝情報は

そうする代わりに
肥満や循環器系や代謝の疾患などを

引き起こしてしまいます

特に人生の初期に
遺伝子に対して経験の刻印が

刻まれるという考えにより

健康と疾病 両方についての
統合的な説明がつきます

これはラットだけに
起こる現象でしょうか？

問題は こんな実験を
人間にはできないことです

倫理的にも子供を
無作為に苦しめてはいけません

もし貧しい子供に
ある特質が現われたとしても

それは貧しさから来たものなのか

貧しい人々は悪い遺伝子を持つのか
はっきりしません

遺伝子学者たちは
貧しい人々が貧しくなった—

遺伝的な要因を
挙げるでしょうが

エピジェネティクス学者は
貧しい人々が

悪い環境や困窮した環境に住み

彼らにこの特質を持つ表現型が
発現すると言うでしょう

それで人間に近いサルを見てみました

私の同僚 スティーブン・スオミは
２種類の方法でサルを育てています

サルを無作為に母親から引き離し

他のメスに育てさせました
代理母というわけです

これらのサルは
母親ではなく乳母に育てられ

他のサルは
自分の母親たちに育てられます

そして育った時
彼らは全く違っていました

母親と育ったサルは
アルコールに興味を示さず

性的に攻撃的ではありませんでした

母親がいなかったサルたちは
攻撃的でストレス耐性が無く

アルコール依存症になりました

我々は誕生直後の
彼らのDNAを観察しました

母親が刻印をしているのだろうか？

子供のDNAに母親の印があるだろうか？

出生後14日目のサルです

現在はこうして
エピジェネティクスを研究します

今日 メチル化マークと呼ばれる
これらの化学的マークの存在部位が特定でき

単一ヌクレオチドの解像度で
全ゲノムにわたって地図が作れます

こうして 母がいたサルと
そうでないサルを比較できます

これがその情報を
チャートにしたものです

よりメチル化された遺伝子は赤い色で

メチル化が比較的少なかった遺伝子は
緑色で表されています

多くの遺伝子に
変化が起きている様子がわかります

母親がいないことは

あらゆる点で影響を及ぼします

その子が成人したとき
人生がどうなるかに

あらゆるシグナルを送ります

２種のサル群は
お互いに大きく違っています

どれくらい早期にこれが発達するか？

これらのサルは母親に会っていないという

社会的体験をしています

生まれたばかりの瞬間にも
社会的地位の感覚はあるのか？

この実験では 色々な社会的地位のサルの

胎盤を採取しました

面白いことに
あらゆる生物は社会的構造に

社会的地位の階層が見られます

第１位のサルはボスです

第４位のサルは下僕

４匹のサルを一緒の檻に入れると

いつもボスザルと下僕が決まります

面白いのは第１位のサルは

第４位のサルよりもずっと健康なことです

そして彼らを一緒の檻に入れると

第１位のサルはそれほど餌を食べず

第４位のサルが
たくさん食べます

このメチル化マッピングに
現れているのは

生まれながらに驚く程顕著な

社会的地位の高いサルと
そうでないサルとの違いです

私たちはすでに社会的情報を
持って生まれて来るということです

その情報は良い悪いとか
そう言うものではなく

単に私たちがそれぞれ生物的に

プログラムを行い人生に向けて
準備できるようにするものです

社会的に高い地位にいるか
低い地位にいるか

でも人間についてはどう研究すれば？

人間を実験に利用したり
困難な状況に陥れることはできません

しかし神は人間に
天災という実験をします

カナダの史上最も熾烈な自然災害は

ケベックの

1998年の大吹雪です

大吹雪で電力網が
停まってしまいました

ケベックの気温は

-30℃や -35℃ 程度まで
下がりました

同僚のスザンヌ・キングは
当時 妊娠していた女性たちの子供の成長を

15年にわたり追跡しました

ストレスが大きかった場合に
何が起きたか

以下が客観的なストレス尺度です

電力無しでどれ位過ごしたか？
その間をどこで過ごしたか？

義母のアパートだったか
郊外の立派なお屋敷か？

こうした情報を
社会的ストレススケールに反映した上で

こんな質問をします

子供たちはどうなったか？

ストレスが大きくなるほど
子供達の自閉症率は高く

代謝疾患の率も高く自己免疫疾患の
発症の割合も高かったのです

メチル化状態をマッピングすると

緑だった部分がストレスの
増大と共に赤くなり

赤い遺伝子がストレスの減少と共に
緑色に変化していきます

ゲノムの再配列がストレスに
反応して起こっています

もし遺伝子をプログラムできるなら

—私たちが遺伝子に刻まれた
歴史の奴隷とならず

書き込まれたプログラムを
消去できるとしたらどうでしょう？

なぜならエピジェネティクスが誘因となって

代謝疾患や精神疾患が
引き起こされるからです

コカイン中毒の話をしましょう

コカイン中毒は

人の命を奪うこともある恐ろしいものです

私たちの考えは
依存症になった脳を再プログラムし

依存症を消し去れないだろうか
というものでした

人間のコカイン中毒を再現できる
モデルを使いました

人間だと 高校生が
友達にコカインを勧められ

それを吸っても何も起きませんが

数ヶ月経って 何かのきっかけで
最初の快感を思い出し

コカイン売人の誘惑に負け
薬物依存症となり

人生は変わってしまいます

ラットを使ってこの実験をします

同僚のガル・ヤディドは
ラットにコカインを与え

それから１ヶ月コカイン投与を中断します

それから最初のコカインの味と快感を

その時のケージの色で思い出させると

ラットたちは狂ったようになり

コカインを手に入れる為
死ぬまでレバーを押し続けます

まず 確認された
これらのラットの変化は

コカインが彼らの手に入らず
何も起こっていない期間に

エピゲノムが
再配列されていたことです

彼らの遺伝子は
ある方法で修飾され

何かがトリガーとなり

この中毒性の表現型が
発現するようになります

それでこれらのラットに
対象のエピジェネティックマーカーの

DNAメチル化を促進する薬や

エピジェネティックマーカーを
減少させる薬を投与しました

それで わかったことは
DNAメチル化を促進させると

ラットは より必死に
コカインをもっと求めるのです

しかしメチル化されたDNAを減らすと
ラットの中毒症状は無くなりました

彼らを再プログラム化できたのです

エピジェネティック薬とその他の薬の
根本的な違いは

エピジェネティック薬は

経験の刻印を取り除き

それ以降は

同じ経験をしない限り
その状態に戻ることはありません

ラットはリプログラムされたのです

30日後 あるいは60日後に
動物を再度見てみると

これは人間の時間では
何年も後ということですが

１回のエピジェネティック薬の効果で
中毒症状が見られませんでした

では DNAについて何が分かったのでしょう

DNAは単なる文字の羅列ではありません

単なるシナリオでもありません

DNAはダイナミックな映画です

私たちの体験はインタラクティブな
映画に書き込まれていくのです

例えると あなたはDNAという

あなたの人生を物語る映画を
観ているようなものです

俳優を退場させたり
出演させたりできて

遺伝子による
決定論的な性質の代わりに

遺伝子がどうなるかを
コントロールできます

これはがんや精神疾患などの深刻な疾患を

不適応だと捉える新たな
アプローチで取り組めるという

非常に楽観的なメッセージだと言えます

もしエピジェネティクス的に介入できれば

映画から俳優を退場させ

新たな物語を始めさせることができます

今日のお話は私たちのDNAが２つの要素—

２層の情報で構成されている
ということでした

古い情報の層は

何百万年もかかり進化して来ました

それは固定化していて
変わるのは難しく

もう一方は
エピジェネティック層で

柔軟にダイナミックに変化します

それがインタラクティブな物語を展開します

私たちが遺伝子によって形作られていても

自分の責任で生きる人生になるよう―

方向付ける自由の余地はあるのです

ありがとうございました

（拍手）