社会ゲノミクス
社会的要因がゲノム活動に与える影響に焦点を当てた学問分野

社会ゲノミクスは社会ゲノミクスとも呼ばれ、さまざまな社会的要因やプロセス（社会的ストレス、葛藤、孤立、愛着など）がゲノムの活動になぜ、どのように影響するかを調査する研究分野です。[1] [2]社会ゲノミクスは分野として非常に新しい（20年未満）もので、DNA配列そのものではなく、遺伝子の発現から遺伝子産物が外部環境の影響を受けるという科学的理解によって促進されました。[3]そのため、社会ゲノミクスの研究者は、社会的要因（孤立、拒絶など）が個々の遺伝子、またはより一般的には多くの遺伝子のクラスター（遺伝子プロファイルまたは遺伝子プログラム）の発現に果たす役割を調査してきました。

歴史

2000年代初頭、このテーマに関する最初の研究は、イリノイ大学のジーン・E・ロビンソン氏[1] [4]らによって、キンカチョウ、ミツバチ、シクリッドなどの動物モデルシステムで行われました。2007年には、UCLAのスティーブ・コール氏が、健康な高齢者の免疫細胞の遺伝子発現に対する社会的要因（この場合は社会的つながり）の最初の研究を発表しました。 [5] その後まもなく、ユセフ・イダドゥール氏と彼の同僚によって、ゲノム全体の遺伝子発現に対する環境要因の役割を調べた一連の論文が発表され、ゲノム発現の変動のわずか5％だけが遺伝的要因（つまり、ゲノムの配列変動）に起因するのに対し、半分ほどは都市部か田舎かという個人の生活環境によるものであることがわかりました。[6]これらの研究は、社会的影響を含む遺伝子発現の環境変調を調べるための基礎を築きました。

生物学的経路

染色体と呼ばれる23 対のDNA分子には、およそ 21,000 個の遺伝子が含まれており、「人間の設計図」を構成しています。ただし、この設計図が生物学的に影響を及ぼすには、RNAに転写され、さらにタンパク質に転写される必要があります。遺伝子を最終的な遺伝子産物に翻訳、つまり「オンにする」このプロセスは、遺伝子発現と呼ばれています。遺伝子発現はランダムではなく、同一のゲノムを持つ異なる細胞タイプの分化と特殊化を可能にします。転写因子は遺伝子発現を制御するタンパク質であり、発現を増加させる (つまり、活性化因子) ことも、減少させる (つまり、抑制因子) こともできます。細胞の内部環境に応答する (たとえば、細胞分化を維持する)転写因子が複数存在しますが、いくつかの転写因子は、いくつかのホルモン、神経伝達物質、および成長因子などの外部要因に応答するようです。特定の細胞集団で RNA に発現した遺伝子の総和は、トランスクリプトームと呼ばれます。

研究により、遺伝子プロファイルや遺伝子プログラムの活動は、人間が住む物理的および社会的環境によって影響を受ける可能性があることが示されています。 遺伝子発現における社会的ストレス関連のパターンは、UCLAのスティーブ・コールとジョージ・スラヴィッチによって、逆境に対する保存された転写応答（CTRA）と名付けられました。[7]健康な状況では、人間の免疫系は抗ウイルス準備状態に偏っています。 しかし、社会的ストレスの状況下では、IL-1βおよびIL-6などのさまざまな炎症誘発性サイトカインの産生を含む炎症誘発性免疫プロセスへのシフトがあるように見えます。 同時に、社会的ストレスは、インターフェロンタイプ1および特定の抗体アイソタイプ（例、免疫グロブリンG ）を含む抗ウイルス遺伝子産物のダウンレギュレーションと関連しています。 この炎症誘発性転写の上方制御と抗ウイルス転写の下方制御のパターンは、社会的ストレスが一般に免疫抑制的であるという従来の考えに疑問を投げかけました。

炎症誘発性遺伝子の発現の増加と抗ウイルス遺伝子の発現の抑制を特徴とする CTRA の起源について、進化論的な説明が提案されている。進化論的観点からは、ホモサピエンスの頻繁な社会的接触はウイルス感染の可能性を高める。したがって、抗ウイルス態勢への偏りは適応的であろう。しかし、社会的ストレスの状況下では、炎症誘発性遺伝子の発現の上方制御により、敵対的な人間との接触、または社会集団からの分離による捕食者に対する脆弱性の増加のいずれかを通じて社会的ストレスの状況下でより起こりやすい身体的損傷や細菌感染に、体がよりうまく対処できるように準備する。しかし現代では、社会的ストレスによって引き起こされる炎症誘発性遺伝子の発現の慢性的な上昇が、さまざまな癌、心血管疾患、関節リウマチなどの炎症関連疾患を引き起こす可能性が高くなっている。同時に、抗ウイルス遺伝子の発現の下方制御により、個人はインフルエンザや風邪などのウイルス感染に対してより脆弱になる。

社会的シグナル伝達は、社会的要因がトランスクリプトームに影響を及ぼすプロセスです。このプロセスは、中枢神経系がホルモンおよび神経伝達物質のシグナルの変化を介して媒介します。たとえば、ドーパミンやノルエピネフリンを含む神経伝達物質のクラスであるカテコールアミンは、闘争・逃走反応などの急性ストレス要因への反応に関連付けられており、炎症性遺伝子や抗ウイルス遺伝子に影響を及ぼす複数の転写因子の転写を調整するようです。たとえば、ノルエピネフリンの放出は、 βアドレナリン受容体の活性を介して転写因子CREBの活性化をもたらします。その後、CREBは多くの異なる遺伝子の転写を上方制御することができます。このように、カテコールアミンなどの標準的な神経伝達物質システムの作用を介して、社会的ストレス要因はさまざまな細胞タイプの核に浸透し、これらの細胞内の遺伝子転写プロファイルを変更すること ができます。

社会的要因に反応することが知られている他の転写因子には、NF-κB （CREBに加えて、炎症誘発性遺伝子の発現に影響を及ぼす転写因子として広く関与している）、環状アデノシン一リン酸（cAMP）、グルココルチコイド（特にグルココルチコイド不応性。この場合、炎症経路はグルココルチコイドによる負の調節に対して異常に不応である）、およびインターフェロン転写因子（抗ウイルス免疫の抑制を媒介する）など、脅威の神経生物学に広く関連する因子が含まれる。

DNAメチル化やヒストン修飾といったエピジェネティック因子も、生物学的メカニズムの可能性として提案されている。例えば、げっ歯類モデルおよびヒトにおける幼少期の虐待は、グルココルチコイド受容体遺伝子のエピジェネティクスを変化させることが示唆されている。[8] [9] エピジェネティックな影響が社会ゲノム的結果に及ぼす影響については、現時点ではほとんど解明されておらず、さらなる研究が必要である。

縦断的影響

実験的社会ゲノミクス研究の大部分は、急性の社会的ストレスがCTRAに及ぼす役割を解明しているが、社会的要因が、ある状況下では、ヒトトランスクリプトームのより持続的な調節を促進する可能性があることが提案されている。複数のサイトカインを含むいくつかの炎症誘発性遺伝子産物は、それらの存在が自身の転写を促進する再帰システムで存在する。心理学的観点からは、社会的ストレス要因の経験は、特定の個人において、将来の社会的ストレス要因の経験を促進する可能性があり、これはうつ病のストレス生成理論に見られるように、うつ病の症状が将来のストレスの多い出来事の可能性を高める。[10] [11] CTRAの大きさの個人差がストレス生成と生物学的に関連しているかどうかを検証するには、今後の研究が必要である。

健康との関係

疫学研究では、社会的孤立を含む社会的要因が様々な疾患や全死亡率に大きな影響を与える可能性があることが実証されている。[12]社会ゲノミクスは、社会環境と疾患リスクの関連性を裏付ける妥当なメカニズムを示している。例えば、慢性的な社会的孤立を抱える個人は、炎症誘発性サイトカイン遺伝子の発現亢進や抗ウイルス遺伝子の発現低下など、免疫系因子に関連する遺伝子のトランスクリプトームプロファイルが異なっている。[5]慢性的に孤立した個人は炎症関連疾患を発症する可能性も高く、社会的変数（孤立、拒絶、社会的ストレス、社会経済的地位など）と疾患リスクおよび死亡率、すなわち遺伝子発現の差異によって媒介される炎症の亢進との間に、妥当な生物学的関連性が示唆されている。[13] [14]この研究分野はまだ比較的新しいが、急性および慢性の社会的ストレス要因は、乳房組織、リンパ節、脳細胞などの免疫細胞に加えて、卵巣がん、前立腺がん、乳がんなどの病変組織における遺伝子発現の変化と関連付けられている。

同時に、慢性的な社会的ストレスは、抗ウイルス遺伝子の発現低下の結果として、個人のウイルス感染に対する感受性を高めます。様々なウイルス感染に対する感受性の増大は、社会的ストレスが一般的に免疫抑制的であるという仮説を裏付けており、近年になってようやく社会ゲノム研究を通じて、この免疫抑制仮説に疑問が投げかけられています。

社会ゲノミクス研究における一貫した観察結果の一つは、社会的ストレス要因の認識は、客観的な社会的ストレス要因の存在よりも、CTRAのより強力かつ信頼性の高い予測因子であるという点である。[15]例えば、孤立という主観的な認識は、客観的な社会的ネットワークの規模よりも、炎症誘発性遺伝子発現のより強力な予測因子である。CTRAに対するこの神経認知的制御は、例えば認知療法で磨かれたスキルを活用するなどして、社会的状況に対する認識を変えることで、社会的ストレスとCTRAの悪影響を軽減できる可能性があることを示唆している。[16]

参照

参考文献

  1. ^ ab Robinson, Gene E.; Grozinger, Christina M .; Whitfield, Charles W. (2005-04-01). 「社会ゲノミクス：分子レベルで見た社会生活」. Nature Reviews Genetics 6 ( 4): 257– 270. doi :10.1038/nrg1575. ISSN  1471-0056. PMID  15761469.
  2. ^ コール, スティーブン W. (2013-08-08). 「ヒト遺伝子発現の社会的制御：メカニズムと公衆衛生への影響」. American Journal of Public Health . 103 (S1): S84 – S92 . doi :10.2105/AJPH.2012.301183. ISSN  0090-0036. PMC 3786751. PMID  23927506 .  
  3. ^ 「世界はソシオゲノミクスの準備ができているか？」TechEngage . 2018年10月26日. 2021年2月13日閲覧。
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