過去100年以上の間､人体の細胞は､おおむね生涯にわたってほぼ平等に両親の染色体の遺伝子を発現するものと思われていた｡しかし､両親の特定遺伝子の活性を測定する検査法を発明した研究グループが､生命体というのはもう少し微妙なものだと研究論文で述べている｡同研究グループは､2017年2月23日付Neuron誌に掲載された研究論文で､げっ歯類､サル､ヒトの脳で個別ニューロンまたは特定タイプのニューロンが片方の親の遺伝子を抑制することも珍しくないと報告している｡
この論文は､｢Diverse Non-genetic, Allele-Specific Expression Effects Shape Genetic Architecture at the Cellular Level in the Mammalian Brain (哺乳動物の脳において細胞レベルで遺伝的構造を形成する多様な非遺伝性対立遺伝子固有の発現の効果)｣と題されている｡驚いたことには､母親と父親の遺伝子コピーの活性化差異は､ほとんどの場合､発達中の脳に見られ､約85%の遺伝子がその影響を受けている｡脳が成熟するにつれてニューロンは両親の遺伝子を平等に発現するようになる｡しかし､成人の脳でも両親の遺伝子コピーの少なくとも10%で発現差異が見られ､脳のかなりの数の遺伝子が､その個体の生涯にわたってこのアンバランスを維持している｡
この論文の首席著者であり､University of Utah School of Medicine所属の神経生物学者であり､New York Stem Cell FoundationのRobertson Investigatorの肩書きを持つDr. Christopher Greggは､｢この話は､なぜ生物が有性生殖をするのかという理由に関わっている｡有性生殖は､2組の遺伝子コピーを突き合わせることで片方に欠陥があった場合にその欠陥が遺伝することを防ぐ役割を果たしている｡私たちの研究で､健康な遺伝子コピーが抑制されている期間は､細胞がもう一方の遺伝子コピーの突然変異に影響される重大な危険期間だということが示されている｣と述べている｡精神障害を引き起こす突然変異はほとんどの場合ヘテロ接合型であり､つまり､一つの遺伝子コピーにしか効果を及ぼさない｡そのことから､Gregg研究室では､同じ遺伝子が自閉症から統合失調症まで様々な精神障害に関わっているらしいこと､また､人によってその症状の重さや障害のリスクの程度が異なる原因についても､この研究で突き止めた効果で説明がつくかどうかを研究している｡
この研究では､脳の一部の細胞では突然変異遺伝子コピーの発現が優勢であり､他の細胞ではそうではないこともありえることが示されている｡脳内では､特定の遺伝子のグループが両親の遺伝子コピーの間でその活性化に差があることは何十年も前から知られていた｡Dr. Greggラボの研究で､年齢､細胞タイプ､脳領域､組織などによって両親の遺伝子コピー活性化の違いをもたらす脳内の効果の新しい全体像が解明された｡その研究では､細胞がどちらの親の遺伝子を抑制するかを決めるまだ未解明の機序があるのではないかと提起している｡
現在､子供はそのゲノムに両親からエピジェネティックなインプリントを受け継ぎ､それが個々の遺伝子を発現させるかどうか､また､女子の場合には各細胞がX染色体一つを不活性化するという情報を伝達しあっている｡Gregg研究室の新研究論文に述べられているような効果を引き起こす機序を同研究室が突き止めたことから､脳の抑制されていた健康な遺伝子コピーを活性化する新しい治療法の開発の可能性が生まれた｡Dr. Greggは､｢この検査法で､脳内の両親の遺伝子コピーに対する効果の全体像が明らかになった｡これはインプリンティングによるものでもなければ､X染色体不活性化によるものでもない｡まったく違った形のものだ｡特定年齢で現れる効果もあり､出生後は安定する効果もある｡ほぼ脳細胞全体に広がる効果もあれば､特定の細胞に現れる効果もある｡母親の遺伝子が優勢になるとともに父親の遺伝子が劣勢になる対立的な効果もあり､またまったく違うパターンの効果を示すものもある｣と述べている｡
現在､共同第一著者の大学院生､Wei-Chao Huangと生命情報工学者のElliott Ferrisの両氏を含め､University of Utah のDr. Greggの研究チームは､両親の遺伝子発現の違いが脳の機能や疾患リスクに与える影響の解明を研究課題にしている｡同研究チームは､脳細胞と精神障害を研究の対象としているが､彼らが開発した検査法技術そのものは広く科学界で利用可能であり､あらゆる細胞タイプの研究を促進することだろう｡
原著へのリンクは英語版をご覧ください
New Approach Permits Revelation of Diverse Allelic Effects in Mammalian Brain That Are Not Caused by Imprinting or Genetic Variation
