遺伝子環境相互作用：先天性欠損症研究を複雑な病因と整合させる

Gene-environment interactions: aligning birth defects research with complex etiology.

• Tyler G Beames
• Robert J Lipinski

抄録

発達生物学者は、先天的な異常の起源を理解するために、遺伝学に基づいたアプローチに頼っています。最近のゲノミクスの進歩により、遺伝子と疾患の関係を調べることがこれまで以上に容易になった。しかし、非症候群性先天性異常は、しばしば非メンデル遺伝、不完全な浸透性、または可変性の表現力を示す。遺伝子型と表現型の間の不一致は、外因性因子が遺伝性疾患の重症度に影響を与えることが多く、その逆もまた然りであることを示しています。先天性障害の病因における遺伝子と環境の相互作用を見落としていると、回避可能なリスクを特定して排除する能力が制限されてしまう。我々は、先天性欠損症における遺伝子環境相互作用の重要性と現在の課題の両方を説明するために、ソニックヘッジホッグシグナル伝達と頭蓋顔面奇形のマウスモデルを提示する。また、遺伝的に移植可能で環境応答性の高いシステムの使用を含め、これらの課題を克服するためのアプローチを提示しています。新たな技術と分子遺伝学や伝統的な動物モデルを組み合わせることで、先天性欠損症の病因の理解が進み、脆弱な集団の特定と保護が改善されることが期待されます。

Developmental biologists rely on genetics-based approaches to understand the origins of congenital abnormalities. Recent advancements in genomics have made it easier than ever to investigate the relationship between genes and disease. However, nonsyndromic birth defects often exhibit non-Mendelian inheritance, incomplete penetrance or variable expressivity. The discordance between genotype and phenotype indicates that extrinsic factors frequently impact the severity of genetic disorders and vice versa. Overlooking gene-environment interactions in birth defect etiology limits our ability to identify and eliminate avoidable risks. We present mouse models of sonic hedgehog signaling and craniofacial malformations to illustrate both the importance of and current challenges in resolving gene-environment interactions in birth defects. We then prescribe approaches for overcoming these challenges, including use of genetically tractable and environmentally responsive systems. Combining emerging technologies with molecular genetics and traditional animal models promises to advance our understanding of birth defect etiology and improve the identification and protection of vulnerable populations.

© 2020. Published by The Company of Biologists Ltd.