男女間の脳の違いと思春期のタイミングを左右する遺伝子に新たな知見。脳の性差は遺伝子に組み込まれているらしい。
研究者らは、線虫のオスとメスの発育中の脳の違いを誘導し、思春期の開始、ヒトの性的成熟のタイミングを制御するのと同じ機能を持つであろう遺伝経路の引き金となる一群の遺伝子を同定した。コロンビア大学の科学者が率いるこの研究は、神経発達の性差における直接的な遺伝的影響についての新しい証拠を提供し、男性と女性の脳がどのように結びついているか、そしてそれらがどのように機能するかを理解しようとする試みである。
この研究は、2019年1月1日にハワード・ヒューズ医学研究所、マックス・プランク研究所、およびウェルカム・トラストによって設立されたオープンアクセスジャーナルeLifeに掲載された。 この論文のタイトルは「性的二型神経系分化のタイミングメカニズム（Timing Mechanism of Sexually Dimorphic Nervous System Differentiation.）」と題されている。
思春期はホルモンシグナルの生成でニューロンが活性化することにより特徴付けられる脳の実質的な変化であることを科学者たちは長い間知っていた。しかし、思春期になるホルモンを脳が放出し始める原因は捉えどころのないままであった。
コロンビア生物学科の教授でハワード・ヒューズ医学研究所の研究者であるOliver Hobert博士は、次のように述べている。「驚くべきことに、この経路の各メンバーはワームとヒトの間で受け継がれていることが分かった。これは、脳における性的な脳の違いが遺伝的にどのようにコードされるかについての一般原則を明らかにしたことを示している。」
この研究のために、研究者らはゲノム配列を決定した最初の多細胞生物である透明線虫C. elegansを利用した。 このワームの遺伝子構成はヒトのものと非常によく似ており、分子遺伝学および発生生物学における最も強力な研究モデルの1つである。
研究チームはLin28として知られている単一遺伝子の突然変異体のC. elegansを選び出した。 10年以上前、科学者たちはLin28遺伝子の突然変異と思春期のヒトの早発性思春期との間の関連性を発見し、これは人口の約5パーセントに影響を与える非常に遺伝性の高い状態である。 逆に、Lin28の過剰発現も思春期の遅れに関連付けられている。
「我々はこの遺伝子がヒト、マウス、ワームに存在することを知っていたが、それが思春期の発症をどのように制御しているのか理解していなかった」「Lin28は脳と直接作用したのか？どんな組織タイプで？Lin28は他のどんな遺伝子を制御したか？」とHobert博士は述べた。 変異体線虫株の分析において、研究者らは、早発性思春期のワームがヒトと同様に変異型Lin28遺伝子を保有していることを見出した。 彼らはまた、時期尚早の性成熟に関連する3つの追加の遺伝子 - 最も興味深い、Lin29と呼ばれる4番目の遺伝子 - を発見した。
Lin29は男性の脳にのみ存在し、中枢神経細胞に発現していることが判明し、オスとメスの神経構造に明確な違いがあることが証明された。 さらに興味深いことに、Lin29遺伝子を欠いているオスの線虫はオスの外観をしているが、メスのように動いて行動した。
「ヒトを含む動物を見ると、オスとメスの間には劇的な身体的および行動的な違いがある。例えば、それらがどのように動くかを含めて」とHobert博士は語った。 「本質的に、Lin29欠損のオスワームはメス化された。」
本論文の共同執筆者でコロンビアの生物科学部の博士研究員であるLaura Pereria博士は、この研究は神経発達における性差を制御する特定の遺伝子が存在すると主張するため重要であると述べた。 「それは男性と女性の行動の違いが私たちの頭脳に密接に関係しているかどうかに関する新たな疑問を投げかけている」と彼女は語った。
この論文の筆頭著者には、コロンビア大学のPereria、Chen Weng、およびEsther Serrano-Saizが含まれ、他の共著者には、スイスのバーゼル大学Friedrich Miescher生物医学研究所のFlorian AeschimannとHelge Grosshans、そしてニューヨークのロチェスター大学のHannah LawsonとDouglas S. Portmanが含まれている。
(Image credit: Nicoletta Barolini/Columbia University).
【BioQuick News：New Findings on Genes Driving Male-Female Brain Differences & Puberty Timing; Scientists ID Genetic Pathway to Sexual Maturation in C. elegans That May Serve Same Function in Humans; Sex Differences in Men’s & Women’s Brains May Be Hard-Wired】
生命科学雑誌バイオクイックニュース: 2024年8月号
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