How early life experience is written into DNA | Moshe Szyf

翻訳: Eriko T 校正: Reiko Bovee

So it all came to life

ある日

in a dark bar in Madrid.

マドリッドの薄暗いバーで

I encountered my colleague from McGill, Michael Meaney.

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

And we were drinking a few beers,

一緒にビールを飲むと

and like scientists do,

科学者の常として

he told me about his work.

彼は自分の研究のことを話しました

And he told me that he is interested in how mother rats lick their pups

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

after they were born.

という行為でした

And I was sitting there and saying,

そこで私はこう言いました

"This is where my tax dollars are wasted --

「そんなことに 私の税金は浪費されてるんだな

(Laughter)

（笑）

on this kind of soft science."

こんな『ソフトサイエンス』に」

And he started telling me

それで彼は

that the rats, like humans,

人間も育児の仕方はそれぞれだけど

lick their pups in very different ways.

母親ラットの子供の舐め方も様々だ と説明し始めました

Some mothers do a lot of that,

非常に熱心に育児に励む母親がいる一方

some mothers do very little,

ほとんど無関心な母親もおり

and most are in between.

大半はその中間です

But what's interesting about it

でももっと面白いのは

is when he follows these pups when they become adults --

これらの赤ちゃんラットが成長したときのこと

like, years in human life, long after their mother died.

母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

They are completely different animals.

彼らは全く違った性格になっています

The animals that were licked and groomed heavily,

より熱心に舐められ 毛繕いされた個体は

the high-licking and grooming,

そのために

are not stressed.

リラックスしており

They have different sexual behavior.

彼らの性行動や

They have a different way of living

生活の仕方が

than those that were not treated as intensively by their mothers.

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

So then I was thinking to myself:

そこで考えました

Is this magic?

魔法だろうか？

How does this work?

どういうことだろう？

As geneticists would like you to think,

遺伝子学者たちは

perhaps the mother had the "bad mother" gene

母親が「悪い遺伝子」を 持っていれば

that caused her pups to be stressful,

子供はストレス耐性がない子供になり

and then it was passed from generation to generation;

それが後の世代に受け継がれる

it's all determined by genetics.

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

Or is it possible that something else is going on here?

しかし それ以外に何か 起きている可能性は？

In rats, we can ask this question and answer it.

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

So what we did is a cross-fostering experiment.

それで交換哺育の実験をしました

You essentially separate the litter, the babies of this rat, at birth,

子ネズミたちを２種類の

to two kinds of fostering mothers --

養母へとあてがいます

not the real mothers, but mothers that will take care of them:

実の母親ではありませんが 哺育をさせます

high-licking mothers and low-licking mothers.

よく舐める母親と あまり舐めない母親です

And you can do the opposite with the low-licking pups.

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

And the remarkable answer was,

なんと結果は

it wasn't important what gene you got from your mother.

母親からの遺伝子は 問題ではありませんでした

It was not the biological mother that defined this property of these rats.

ラットの特性を決定していたのは 産みの母親では無く

It is the mother that took care of the pups.

子ネズミたちを世話した母親でした

So how can this work?

どういうことでしょうか？

I am an a epigeneticist.

私はエピジェネティクス研究者で

I am interested in how genes are marked

遺伝子が胚発生時 つまり我々が母親の胎内にいる間に

by a chemical mark

どのように化学的な印をつけられ

during embryogenesis, during the time we're in the womb of our mothers,

どの組織でどの遺伝子が発現するかを

and decide which gene will be expressed

決定づけられるかという仕組みに

in what tissue.

興味があります

Different genes are expressed in the brain than in the liver and the eye.

脳では肝臓や眼とは違った遺伝子が発現します

And we thought: Is it possible

そこで こう考えてみました

that the mother is somehow reprogramming the gene of her offspring

ひょっとして母親は 行動を通じて 子どもの遺伝子を

through her behavior?

リプログラムするのではないか？

And we spent 10 years,

そして10年をかけて

and we found that there is a cascade of biochemical events

生化学的な作用が 影響することを発見しました

by which the licking and grooming of the mother, the care of the mother,

母親によるグルーミングや 子供を舐めるという行為が

is translated to biochemical signals

生化学的シグナルへと翻訳され

that go into the nucleus and into the DNA

それが細胞核そしてDNAへ伝わって

and program it differently.

それらをプログラムし直し 変化させていたのです

So now the animal can prepare itself for life:

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

Is life going to be harsh?

厳しい一生になるだろうか？

Is there going to be a lot of food?

食べ物は豊富にある環境だろうか？

Are there going to be a lot of cats and snakes around,

猫や蛇が多くいる環境だろうか？

or will I live in an upper-class neighborhood

それとも上流階級の住宅地で

where all I have to do is behave well and proper,

社会に受け入れられるよう

and that will gain me social acceptance?

行儀よくしているだけでいい 気楽な生活だろうか？

And now one can think about how important that process can be

そのプロセスがどれほど 我々の人生に重要かを

for our lives.

考えてみましょう

We inherit our DNA from our ancestors.

私たちは先祖のDNAを受け継ぎます

The DNA is old.

DNAは古いものです

It evolved during evolution.

人類の進化とともに進化しました

But it doesn't tell us if you are going to be born in Stockholm,

でもそれは夏は日が長く冬は短い ストックホルムで

where the days are long in the summer and short in the winter,

自分が生まれることになるのか

or in Ecuador,

エクアドルのような

where there's an equal number of hours for day and night all year round.

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

And that has such an enormous [effect] on our physiology.

それが私たちに大きな生理的影響を 与えるとしてもです

So what we suggest is, perhaps what happens early in life,

私たちのアイデアは おそらく生まれてすぐに

those signals that come through the mother,

母親から伝えられたシグナルが

tell the child what kind of social world you're going to be living in.

子供に どんな社会環境が待ち受けているかを 教えているというものです

It will be harsh, and you'd better be anxious and be stressful,

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

or it's going to be an easy world, and you have to be different.

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

Is it going to be a world with a lot of light or little light?

光に溢れる あるいは薄暗い環境でしょうか？

Is it going to be a world with a lot of food or little food?

食べ物が溢れる または少ない環境でしょうか？

If there's no food around,

食べ物の欠乏した環境では

you'd better develop your brain to binge whenever you see a meal,

食餌が手に入る度に たらふく食べることを脳は学び

or store every piece of food that you have as fat.

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

So this is good.

これは良いことです

Evolution has selected this

このように進化の選択により

to allow our fixed, old DNA to function in a dynamic way

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

in new environments.

機能できるようになったのです

But sometimes things can go wrong;

まあでも時にはうまく行かず

for example, if you're born to a poor family

例えば 貧しい家庭に生まれたら

and the signals are, "You better binge,

シグナルは「食べまくれ

you better eat every piece of food you're going to encounter."

目に入る食べ物は全部食べるんだ」 と言うでしょう

But now we humans and our brain have evolved,

しかし人間とその脳は進化し

have changed evolution even faster.

進化も加速させました

Now you can buy McDonald's for one dollar.

マクドナルドのハンバーガーを １ドルで買えます

And therefore, the preparation that we had by our mothers

そうして 母親から伝えられた情報は

is turning out to be maladaptive.

現状に不適応ということになります

The same preparation that was supposed to protect us from hunger and famine

飢饉や飢餓から 守ってくれるはずの遺伝情報は

is going to cause obesity,

そうする代わりに

cardiovascular problems and metabolic disease.

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

So this concept that genes could be marked by our experience,

特に人生の初期に 遺伝子に対して 経験の刻印が

and especially the early life experience,

刻まれるという考えにより

can provide us a unifying explanation

健康と疾病 両方についての

of both health and disease.

統合的な説明がつきます

But is true only for rats?

これはラットだけに 起こる現象でしょうか？

The problem is, we cannot test this in humans,

問題は こんな実験を 人間にはできないことです

because ethically, we cannot administer child adversity in a random way.

倫理的にも子供を 無作為に苦しめてはいけません

So if a poor child develops a certain property,

もし貧しい子供に ある特質が現れたとしても

we don't know whether this is caused by poverty

それは貧しさから来たものなのか

or whether poor people have bad genes.

貧しい人々は悪い遺伝子を持つのか はっきりしません

So geneticists will try to tell you that poor people are poor

遺伝子学者たちは 貧しい人々が貧しくなった―

because their genes make them poor.

遺伝的な要因を 挙げるでしょうが

Epigeneticists will tell you

エピジェネティクス学者は

poor people are in a bad environment or an impoverished environment

貧しい人々が 悪い環境や困窮した環境に住み

that creates that phenotype, that property.

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

So we moved to look into our cousins, the monkeys.

それで人間に近いサルを見てみました

My colleague, Stephen Suomi, has been rearing monkeys

私の同僚 スティーブン・スオミは ２種類の方法で

in two different ways:

サルを育てています

randomly separated the monkey from the mother

サルを無作為に母親から引き離し

and reared her with a nurse

他のメスに育てさせました

and surrogate motherhood conditions.

代理母というわけです

So these monkeys didn't have a mother; they had a nurse.

これらのサルは 母親ではなく乳母に育てられ

And other monkeys were reared with their normal, natural mothers.

他のサルは 自分の母親たちに育てられます

And when they were old, they were completely different animals.

そして育った時 彼らは全く違っていました

The monkeys that had a mother did not care about alcohol,

母親と育ったサルは アルコールに興味を示さず

they were not sexually aggressive.

性的に攻撃的ではありませんでした

The monkeys that didn't have a mother were aggressive, were stressed

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

and were alcoholics.

アルコール依存症になりました

So we looked at their DNA early after birth, to see:

我々は誕生直後の 彼らのDNAを観察しました

Is it possible that the mother is marking?

母親が刻印をしているのだろうか？

Is there a signature of the mother in the DNA of the offspring?

子供のDNAに母親の印があるだろうか？

These are Day-14 monkeys,

出生後14日目のサルです

and what you see here is the modern way by which we study epigenetics.

現在はこうして エピジェネティクスを研究します

We can now map those chemical marks, which we call methylation marks,

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分が特定でき

on DNA at a single nucleotide resolution.

単一ヌクレオチドの解像度で 全ゲノムにわたった地図が作れます

We can map the entire genome.

We can now compare the monkey that had a mother or not.

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

And here's a visual presentation of this.

これがその情報を チャートにしたものです

What you see is the genes that got more methylated are red.

よりメチル化された遺伝子は赤い色で

The genes that got less methylated are green.

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

You can see many genes are changing,

多くの遺伝子に 変化がおきている様子がわかります

because not having a mother is not just one thing --

母親がいないことは

it affects the whole way;

あらゆる点で影響を及ぼします

it sends signals about the whole way your world is going to look

その子が成人したとき 人生がどうなるかに

when you become an adult.

あらゆるシグナルを送ります

And you can see the two groups of monkeys

２種のサル群は

extremely well-separated from each other.

お互いに大きく違っています

How early does this develop?

どれくらい早期にこれが発達するか？

These monkeys already didn't see their mothers,

これらのサルは母親に会っていないという

so they had a social experience.

社会的体験をしています

Do we sense our social status, even at the moment of birth?

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？

So in this experiment, we took placentas of monkeys

この実験では 色々な社会的地位のサルの

that had different social status.

胎盤を採取しました

What's interesting about social rank is that across all living beings,

面白いことに あらゆる生物の社会的構造に

they will structure themselves by hierarchy.

社会的地位の階層が見られます

Monkey number one is the boss;

第１位のサルはボスです

monkey number four is the peon.

第４位のサルは下僕

You put four monkeys in a cage,

４匹のサルを一緒の檻に入れると

there will always be a boss and always be a peon.

いつもボスザルと下僕が決まります

And what's interesting is that the monkey number one

面白いのは第１位のサルは

is much healthier than monkey number four.

第４位のサルよりもずっと健康なことです

And if you put them in a cage,

そして彼らを一緒の檻に入れると

monkey number one will not eat as much.

第１位のサルは それほど餌を食べず

Monkey number four will eat [a lot].

第４位のサルが たくさん食べます

And what you see here in this methylation mapping,

このメチル化マッピングに 現れているのは

a dramatic separation at birth

生まれながらに驚く程顕著な

of the animals that had a high social status

社会的地位の高いサルと

versus the animals that did not have a high status.

そうでないサルとの違いです

So we are born already knowing the social information,

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

and that social information is not bad or good,

その情報は良い悪いとか そう言うものではなく

it just prepares us for life,

単に私たちがそれぞれ生物的に

because we have to program our biology differently

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

if we are in the high or the low social status.

社会的に高い地位にいるか 低い地位にいるか

But how can you study this in humans?

でも人間についてはどう研究すれば？

We can't do experiments, we can't administer adversity to humans.

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

But God does experiments with humans,

しかし神が人間に行う実験があります

and it's called natural disasters.

天災というものです

One of the hardest natural disasters in Canadian history

カナダの史上最も熾烈な自然災害は

happened in my province of Quebec.

ケベックの

It's the ice storm of 1998.

1998年の大吹雪です

We lost our entire electrical grid because of an ice storm

大吹雪で電力網が 停まってしまいました

when the temperatures were, in the dead of winter in Quebec,

ケベックの気温は -30℃ から -35℃ 程度まで

minus 20 to minus 30.

下がりました

And there were pregnant mothers during that time.

その当時妊娠していた 母親たちがいましたが

And my colleague Suzanne King followed the children of these mothers

同僚のスザンヌ・キングが その子供たちの成長を

for 15 years.

15年にわたり追跡しました

And what happened was, that as the stress increased --

ストレスが大きかった場合に 何が起きたか

and here we had objective measures of stress:

以下が客観的なストレス尺度です

How long were you without power? Where did you spend your time?

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？

Was it in your mother-in-law's apartment or in some posh country home?

義母のアパートだったか 郊外の立派なお屋敷か？

So all of these added up to a social stress scale,

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

and you can ask the question:

こんな質問をします

How did the children look?

子供たちはどうなったか？

And it appears that as stress increases,

ストレスが大きくなるほど

the children develop more autism,

子供達の自閉症率は高く

they develop more metabolic diseases

代謝疾患の率も高く

and they develop more autoimmune diseases.

自己免疫疾患の発症の割合も 高かったのです

We would map the methylation state,

メチル化状態をマッピングすると

and again, you see the green genes becoming red as stress increases,

緑だった部分がストレスの 増大と共に赤くなり

the red genes becoming green as stress increases,

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

an entire rearrangement of the genome in response to stress.

ゲノムの再配列がストレスに 反応して起こっています

So if we can program genes,

もし遺伝子をプログラムできるなら

if we are not just the slaves of the history of our genes,

― 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？

that they could be programmed, can we deprogram them?

Because epigenetic causes can cause diseases like cancer,

なぜならエピジェネティクスが誘因となって

metabolic disease

代謝疾患や

and mental health diseases.

精神疾患が引き起されるからです

Let's talk about cocaine addiction.

コカイン中毒の話をしましょう

Cocaine addiction is a terrible situation

コカイン中毒は

that can lead to death and to loss of human life.

人の命を奪うこともある恐ろしいものです

We asked the question:

私たちの考えは

Can we reprogram the addicted brain

依存症になった脳を再プログラムして

to make that animal not addicted anymore?

依存症を消し去れないものだろうか というものでした

We used a cocaine addiction model

人間の症状を再現できる

that recapitulates what happens in humans.

コカイン中毒モデルを使いました

In humans, you're in high school,

人間だと 高校生が

some friends suggest you use some cocaine,

友達にコカインを勧められ

you take cocaine, nothing happens.

それを吸っても何も起きませんが

Months pass by, something reminds you of what happened the first time,

数ヶ月経って 何かのきっかけで 最初の快感を思い出し

a pusher pushes cocaine,

コカイン売人の誘惑に負け

and you become addicted and your life has changed.

ついには薬物依存症となり 人生は変わってしまいます

In rats, we do the same thing.

ラットを使ってこの実験をします

My colleague, Gal Yadid,

同僚のガル・ヤディドは

he trains the animals to get used to cocaine,

ラットにコカインを与え

then for one month, no cocaine.

それから１ヶ月コカイン投与を中断します

Then he reminds them of the party when they saw the cocaine the first time

それから最初のコカインの味と快感を

by cue, the colors of the cage when they saw cocaine.

その時のケージの色で思い出させると

And they go crazy.

ラットたちは狂ったようになり

They will press the lever to get cocaine

コカインを手に入れる為 死ぬまで

until they die.

レバーを押し続けます

We first determined that the difference between these animals

まず 確認された これらのラットの変化は

is that during that time when nothing happens,

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

there's no cocaine around,

エピゲノムが再配列されていたことです

their epigenome is rearranged.

Their genes are re-marked in a different way,

彼らの遺伝子は ある方法で修飾され

and when the cue comes, their genome is ready

何かがトリガーとなり

to develop this addictive phenotype.

この中毒性の表現型が 発現するようになります

So we treated these animals with drugs that either increase DNA methylation,

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

which was the epigenetic marker to look at,

DNAメチル化を促進する薬や

or decrease epigenetic markings.

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

And we found that if we increased methylation,

それで わかったことは DNAメチル化を促進させると

these animals go even crazier.

ラットは より必死に

They become more craving for cocaine.

コカインをもっと求めるのです

But if we reduce the DNA methylation,

しかしメチル化されたDNAを減らすと

the animals are not addicted anymore.

ラットの中毒症状は無くなりました

We have reprogrammed them.

彼らを再プログラム化できたのです

And a fundamental difference between an epigenetic drug

エピジェネティック薬とその他の薬の

and any other drug

根本的な違いは

is that with epigenetic drugs,

エピジェネティック薬は

we essentially remove the signs of experience,

経験の刻印を取り除き

and once they're gone,

それ以降は

they will not come back unless you have the same experience.

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

The animal now is reprogrammed.

ラットはリプログラムされたのです

So when we visited the animals 30 days, 60 days later,

30日後 あるいは60日後に 動物を再度見てみると

which is in human terms many years of life,

これは人間の時間では 何年も後ということですが

they were still not addicted -- by a single epigenetic treatment.

一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

So what did we learn about DNA?

では DNAについて 何が分かったのでしょう

DNA is not just a sequence of letters;

DNAは単なる文字の羅列ではありません

it's not just a script.

単なるシナリオでもありません

DNA is a dynamic movie.

DNAはダイナミックな映画です

Our experiences are being written into this movie, which is interactive.

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

You're, like, watching a movie of your life, with the DNA,

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

with your remote control.

観ているようなものです

You can remove an actor and add an actor.

俳優を退場させたり 出演させたりできて

And so you have, in spite of the deterministic nature of genetics,

遺伝子は決定論的な性質を 持っているにもかかわらず

you have control of the way your genes look,

遺伝による表現型を コントロールできます

and this has a tremendous optimistic message

これはがんや精神疾患などの深刻な疾患を

for the ability to now encounter some of the deadly diseases

不適応だと捉えて 新たなアプローチで取り組めるという

like cancer, mental health,

不適応だと捉えて 新たなアプローチで取り組めるという

with a new approach,

非常に楽観的なメッセージだと言えます

looking at them as maladaptation.

非常に楽観的なメッセージだと言えます

And if we can epigenetically intervene,

もしエピジェネティクス的に介入できれば

[we can] reverse the movie by removing an actor

映画から俳優を退場させ

and setting up a new narrative.

新たな物語を始めさせることができます

So what I told you today is,

今日のお話は

our DNA is really combined of two components,

私たちのDNAが２つの要素で 構成されているということでした

two layers of information.

２層の情報

One layer of information is old,

古い情報の層は

evolved from millions of years of evolution.

何百万年もかかり進化して来ました

It is fixed and very hard to change.

それは固定化していて 変わるのは難しく

The other layer of information is the epigenetic layer,

もう一方は エピジェネティック層で

which is open and dynamic

柔軟にダイナミックに変化します

and sets up a narrative that is interactive,

それがインタラクティブな物語を展開し

that allows us to control, to a large extent, our destiny,

私たちに運命をかなり コントロールさせてくれ

to help the destiny of our children

子供達の運命を助け

and to hopefully conquer disease

願わくば人類を長らく苦しめて来た

and serious health challenges

病気や深刻な健康問題を

that have plagued humankind for a long time.

克服させてくれるかもしれません

So even though we are determined

私たちが遺伝子によって形作られていても

by our genes,

私たちが遺伝子によって形作られていても

we have a degree of freedom

自分の責任で生きる人生になるよう―

that can set up our life to a life of responsibility.

方向付ける自由の余地はあるのです

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）