双子研究が科学とNASAにとってなぜ重要なのか

スコット・ケリーは、軌道上で連続 340 日を過ごした後 (米国人最長記録)、本日遅くに地球に帰還します。今後数か月にわたり、NASA の科学者は、ケリーと双子の兄弟マークがこの 1 年間に提供した無数の血液の小瓶、DNA のスワブ、さまざまな身体スキャンの分析を継続します。ケリーの宇宙滞在期間は、彼の体の各器官の生理学的機能の研究を正当化するのに十分なものですが、NASA が同時に彼の双子の兄弟の研究も行えたという事実は、この研究をさらに強力なものにしています。

双子は科学者にとって特別な機会です。実際、科学者の間で双子の需要が非常に高いため、オハイオ州ツインズバーグでは毎年双子フェアが開催され、科学者たちは研究に双子を引き付けようとブースを設置しています。

科学者が初めて双子の研究を始めたとき、彼らは双子は一部または全部の遺伝子を共有し、同じような環境で育ったという基本的前提に頼っていました。彼らはしばしば、喫煙や食習慣などの特定の習慣の健康への影響を研究したり、特定の治療法が有効かどうかを調べたりするために双子を使用しました。たとえば、1970年代にライナス・ポーリングは、ビタミンCが風邪を効果的に治すことができるという理論を立てました。この考えをテストするために、研究者は一卵性双生児を集め、100日間、片方の双子にビタミンCのサプリメントを、もう片方にプラセボを摂取してもらいました。結局、二人とも風邪をひくか、どちらも病気にならないかのどちらかとなり、ポーリングの理論は反証されました。

一卵性双生児を研究することで、特定の特性、病気、または障害が遺伝の影響を受けているのか、それとも環境の影響を受けているのかをより正確に判断できるようになります。

しかし近年、双子はさらに強力なデータを提供している。一卵性双生児は、一卵性双生児とも呼ばれ、全く同じ遺伝子を持っている。しかし成長するにつれ、一卵性双生児は、多くの場合驚くほど同じに見えても、微妙な違いが現れることがある。片方の身長がもう片方より数インチ高くなったり、体重や顔の特徴が明らかに異なり、簡単に見分けがつくようになる。しかし、彼らは全く同じゲノムを共有しているため、科学者はこれらの違いは環境によるものだと考えている。そのため、一卵性双生児を研究することで、研究者は環境が遺伝子とどのように相互作用し、健康や外見に影響を与えるかをより確実に知ることができる。これはエピジェネティクスと呼ばれる概念である。一卵性双生児を研究する基本的な考え方は、特定の形質、病気、または障害が遺伝と環境のどちらにより大きく影響されているかをより適切に判断できるということである。

環境は身長などの特定の特性にはほとんど影響を及ぼさないが、エピジェネティクスは多くの種類の癌、自己免疫疾患、精神疾患に強い影響を与えることがわかっている。一卵性双生児を長期間にわたって追跡調査することで、研究者はどの遺伝子とどの環境要因が組み合わさって特定の疾患を引き起こすのかを突き止めることができる。

NASA にとって、この環境の変化は極めて重要です。一卵性双生児のスコットとマーク・ケリーは遺伝子がまったく同じですが、過去 1 年間、彼らの環境はまったく異なっていました。スコットは過去 1 年間、非常に非典型的な微小重力環境で過ごし、一方マークは地球上のより自然な環境で過ごしました。その間、NASA は 2 人に可能な限りのあらゆる医療検査を実施してきました。そのため、結果を分析することで、長期間の宇宙旅行が人体に与える影響をより深く理解しようとします。

結果を比較するための正確な遺伝子レプリカがあれば、研究者はこれらの違いを引き起こしているのが環境なのか遺伝子なのかをより確信できるようになります。

二卵性双生児としても知られる二卵性双生児も重要です。他の兄弟姉妹と同様に、二卵性双生児も同じ遺伝子を 50 パーセント共有していますが、年齢もまったく同じです。そのため、年齢を考慮に入れずに研究できるため、二卵性双生児を研究する方が、兄弟姉妹を研究するよりも適しています。ただし、最も有力な双子研究のいくつかは、同じ状況で一卵性双生児と二卵性双生児の両方を研究しています。一卵性双生児と二卵性双生児の両方が特定の特性や病気を持つ可能性が同じであれば、その特性が遺伝のみによって影響される可能性ははるかに低くなります。

NASA の場合、研究規模は双子研究としては最小で、対象は 1 組のみであり、比較対象となる一卵性双生児はいない。さらに、考慮する必要がある他の変数もいくつかある。ケリー双子は 1 年を通して同じ食べ物を食べていたわけではなく、食べ物は NASA が研究している腸内細菌叢に影響を与えることが知られている。

しかし、NASAの双子研究はこの種の研究としては初めてのものであり、科学者らがスコット・ケリー氏の遺伝子が宇宙での1年間でどのように影響を受けたかを解明し、最終的には宇宙飛行をより安全にするのに役立つことが期待される。