喫煙とエピジェネティクス：タバコがDNAを変える仕組み
かんたんな答え： 喫煙は、遺伝子のスイッチを入れたり切ったりするのを助ける化学的な目印、DNAメチル化を数千か所で変えます。約1万6000人を対象にした最大の研究では、血液中のこうした変化の多くが禁煙後5年以内に一度も吸ったことのない人の水準へ戻っていきました。一方で、AHRR遺伝子を含むごく一部は、30年たってもまだ違いが残っていました。
タバコの煙の発がん物質がDNAを傷つけ、変異を起こすことは、多くの人が知っています。喫煙は、DNAの配列を変えることなく、遺伝子の調節のしかたも変えます。こうした変化が健康にとって何を意味するのかはまだ研究の途中ですが、変化がどれだけ多く、どこまで回復するのかについては、かなりのことがわかってきました。
エピジェネティクスとは
ゲノム（DNAの配列）は、体のどの細胞でもほぼ同じです。肺の細胞と肝臓の細胞を違うものにしているのはDNAではなく、どの遺伝子のスイッチが入っているか切れているか、そしてどれだけ活発に働いているかです。この調節の一部を担っているのがエピジェネティックな目印、つまりDNAや、DNAが巻きついているヒストンたんぱく質への化学的な修飾です。
最もよく研究されているエピジェネティックな仕組みはDNAメチル化です。DNAのシトシン塩基にメチル基（CH3）が付くことで、ふつうはCpG部位（シトシンの次にグアニンが並ぶ場所）で起きます。メチル化は一般に、遺伝子の働きを弱めます。
主なポイントは次のとおりです。
- エピジェネティックな目印は受け継がれます（細胞分裂のときに娘細胞へ渡されます）
- 環境、食事、化学物質への曝露、生活習慣によって変わることがあります
- 目印によって、元に戻りやすいものとそうでないものがあります
喫煙がDNAメチル化を変える仕組み
研究者は、タールの化合物（PAH）や活性酸素種などの煙の化学物質が、DNAを傷つけることと、それらの化学物質に対する細胞の防御を引き起こすことの両方で、メチル化を変えると考えています。正確な経路はまだ解明の途中です。
これまでで最大の研究は、16のコホートの15,907人から血液サンプルを集めました。現在の喫煙者と一度も吸ったことのない人を比べると、1,405の遺伝子に関連する2,623のCpG部位でメチル化に違いがありました。これらの遺伝子には、肺機能、がん、炎症性の病気、心臓病とすでに関連づけられている遺伝子が多く含まれていました。ただし、これは血液のサンプルであり、肺やほかの組織では違う可能性があります。
影響を受ける主な遺伝子
AHRR（アリール炭化水素受容体リプレッサー）は、最も一貫して見つかる遺伝子です。この遺伝子のある部位は、多くの研究で喫煙の最も強い信号の一つになっており、そのメチル化はタバコへの曝露の指標として研究されています。AHRRは、煙に含まれるタールの化合物であるPAHへの細胞の反応を調節するのを助けています。
繰り返し見つかるほかの遺伝子には、F2RL3（血小板の受容体）、GPR15（免疫細胞の受容体）、LRRN3があります。これらの遺伝子のほとんどについて、メチル化の変化が健康に何をもたらすのかはまだわかっていません。肺の腫瘍の研究でも、がんに関連する遺伝子がメチル化によって働かなくなっていることが見つかっていますが、腫瘍で見つかったことを、健康な喫煙者の血液への影響として読むことはできません。
禁煙後に回復するもの、しないもの
これは元喫煙者にとって最も大事な部分です。同じ大規模な研究で、研究者は最大30年分の喫煙の記録があるフラミンガム心臓研究（Framingham Heart Study）の参加者を追跡しました。
- ほとんどの部位は回復します。 喫煙に関連する部位のほとんどで、メチル化は禁煙後5年以内に一度も吸ったことのない人の水準へ戻っていきました。
- 残るものもあります。 AHRRやF2RL3を含む19の遺伝子の36か所は、禁煙後30年たっても、一度も吸ったことのない人の水準に戻っていませんでした。
著者らは、ほとんどの部位が速く回復することは、喫煙に関連する多くの病気のリスクが禁煙後すぐに下がることと合っており、残り続ける部位は、なかなか消えないリスクを説明する手がかりになるかもしれないと指摘しています。この結びつきは仮説です。病気のデータからはっきりしているのは、何歳でやめてもリスクは下がり、早くやめるほど積み重なるものが少なくて済むということです。さまざまなダメージがどう回復するかは、喫煙のダメージが回復するタイムラインをご覧ください。
喫煙者の子どもへの影響
13のコホートと新生児6,685人を対象にしたメタ分析では、妊娠中の喫煙が、赤ちゃんの血液の6,000か所以上でのメチル化の違いと関連していました。その一部は、口唇口蓋裂やぜんそくなど、母親の喫煙が引き起こしうる病気に関係する遺伝子にありました。年齢の上の子どもでも、同じ部位にまだ違いが見られました。これらの目印が健康上の問題を引き起こすのか、それとも曝露を記録しているだけなのかは、まだ研究されているところです。
実際的な要点は、NHSが述べているのと同じです。妊娠中に禁煙すれば赤ちゃんを守ることができ、禁煙の支援については助産師、医師、妊婦健診の担当者が教えてくれます。
参考文献
- Joehanes R et al. "Epigenetic signatures of cigarette smoking." Circ Cardiovasc Genet, 2016. PubMed · Full text
- Zeilinger S et al. "Tobacco smoking leads to extensive genome-wide changes in DNA methylation." PLoS One, 2013. PubMed
- Joubert BR et al. "DNA methylation in newborns and maternal smoking in pregnancy: genome-wide consortium meta-analysis." Am J Hum Genet, 2016. PubMed
よくある質問
喫煙はDNAを永久に変えてしまいますか？
タバコの煙の発がん物質は、DNAの配列を変える変異を起こし、それは何年もかけて積み重なることがあります。メチル化の変化はそれとは違います。大規模な研究では、血液中の喫煙に関連するメチル化部位のほとんどが禁煙後5年以内に一度も吸ったことのない人の水準へ戻っていきましたが、AHRRを含むいくつかは30年後もまだ違いが残っていました。
喫煙によるエピジェネティックな変化は子どもに影響しますか？
妊娠中の喫煙は、新生児の血液の数千か所でのメチル化の違いと関連しており、その一部は年齢の上の子どもでもまだ見られます。精子や卵子を通じて目印が受け継がれることは、人ではそれほど確かめられていません。妊娠中に禁煙することは、赤ちゃんのためにできる最もよいことの一つです。助産師、医師、妊婦健診の担当者に禁煙の支援について相談してください。
禁煙後、エピジェネティックな指標が正常に戻るまでどのくらいかかりますか？
これまでで最大の研究では、血液中の喫煙に関連する部位のほとんどが、約5年以内に一度も吸ったことのない人の水準へ戻っていきました。AHRRやF2RL3の部位を含む一部は、30年たっても戻っていませんでした。
喫煙によるエピジェネティックなダメージを元に戻す方法はありますか？
喫煙に関連するメチル化の変化を元に戻す治療は知られていません。そのほとんどを回復させるのは禁煙であり、早くやめるほどよいということです。