わが子の身長はどこまで伸びる?DNAでわかること・わからないこと

ある父親が、私の診察室で紙ナプキンに計算式を書いたことがあります。自分の身長と妻の身長を足して2で割り、男の子だからと数センチを加える——「じゃあ息子はぴったりこの身長になるんですね?」と、彼はその数字を指さして尋ねました。私は説明しなければなりませんでした。彼が今使った公式は本物で、50年以上前からある、今も小児科の現場で使われているものですが、その誤差の範囲は靴のサイズが一つ変わってしまうほど広く、そしてDNA検査を受けたとしても、多くの人が思うほどその誤差は縮まらないのです。

身長は、ヒトの遺伝学の中でも特に研究が進んでいる形質の一つです——複雑な形質としては、私たちが最もよく解明できているものと言ってよいでしょう。だからこそ、現代の遺伝学が子どもの成長について親に本当は何を教えてくれるのか、そして「正確にはわからない」というのが今も誠実な答えである部分はどこなのか——DNA検査を受けても受けなくても——を知るための、格好の事例研究になります。

ここでは、実際に科学が裏付けている内容を見ていきましょう。

身長の遺伝率は、実際どれくらい高いのか?

「身長は遺伝でおよそ8割決まる」という、よく耳にする数字は、根拠のある妥当な目安ではありますが、一つの研究から得られた正確な数値というより、ある幅を持つ範囲のおおよその中間値です。出生年が100年以上にわたる40件の双子コホート、合計14万3390組の双子を統合した2016年の学術誌『eLife』の解析では、遺伝率は男性でおよそ69~84%、女性でおよそ53~78%と推定されました。これに先立つ2003年の学術誌『Twin Research』掲載の8か国を対象とした双子研究では、男性の数値は87~93%にまで達するとされています。この傾向は世代を超えてほぼ一貫しており、生活水準が向上しても大きくは変化していません。この事実自体が重要な点を物語っています——遺伝率が表しているのは、ある集団内で人と人との間に見られる「差」のうち、遺伝によって説明できる割合であって、特定の一人の子どもの運命があらかじめ決まっているという意味ではないのです。

なぜ単一の「身長遺伝子」は存在しないのか

身長が目の色のように、1つか2つの遺伝子がほとんどの働きを担っている——そんなイメージを持っているなら、実際の生物学的な仕組みはほぼ正反対です。これまでで最大規模の身長研究(2022年、学術誌『Nature』、GIANTコンソーシアムによる、約540万人を対象とした解析)では、ゲノム上7,209か所、合わせて1万2111種類の遺伝子変異が特定され、これらを合わせるとヨーロッパ系祖先を持つ人々における身長のばらつきのおよそ40~45%を説明できることが分かりました——研究チームはこれを、身長に検出可能な影響を持つほぼすべての一般的な遺伝子変異を網羅した、ほぼ「完全な地図」であると表現しています。比較のために触れておくと、この種の最初期の身長研究は2008年に学術誌『Nature Genetics』で発表され、当時見つかった変異はわずか数十種類、説明できたばらつきもおよそ3~5%にとどまっていました——20年足らずの間に、この分野は驚くほど大きく前進したことになります。

ここで注目すべきギャップがあります。1万2111種類の変異で説明できるのは最大でも45%ですが、双子研究による遺伝率の総量は70~90%です。この差は遺伝学でよく知られた現象で、「消えた遺伝率(missing heritability)」と呼ばれます——2009年に学術誌『Nature』に発表されたマノリオ(Manolio)らの論文がこの問題を提起して以来知られているもので、大規模な研究では捉えきれないほど稀な変異、標準的な検査ではうまく検出できない構造的なDNAの変化、そして遺伝子同士や遺伝子と環境との相互作用——単純な足し算式のスコアでは完全には捉えきれない要因——の組み合わせによるものと考えられています。多因子リスクスコアは、遺伝的な潜在能力の「下限」を示す、実用的で意味のある指標ではありますが、遺伝情報のすべてを語るものではありません。

今も通用する昔ながらの方法:両親身長予測法

DNA検査が登場するはるか以前から、小児科の研究者たちは、もっとシンプルな情報——両親自身の身長——から、優れた身長予測ができることを突き止めていました。この方法は1970年、タナー(Tanner)らによって学術誌『Archives of Disease in Childhood』で発表され、両親の身長の平均値を用いて標準的な発育曲線を調整するものです。一般的に使われているのは、次のような式です。

• 男の子の場合:(父親の身長+母親の身長+13cm)÷2

• 女の子の場合:(父親の身長+母親の身長−13cm)÷2

実際のところ、どれくらい正確なのでしょうか。1998年に学術誌『Pediatric Research』に発表された、集団を対象としたルオ(Luo)らの研究では、この方法で算出した目標身長の95%予測区間はおよそ±10cmとされました——つまり、実際の成人身長は、計算値を中心に20cmもの幅のどこに落ち着いても「正常」の範囲内ということになります。さらに近年、2024年に学術誌『Children』に発表されたゼエビ(Zeevi)らの分析では、この古典的な公式が子どもの最終的な成人身長のばらつきのうち説明できるのはわずか約36%にとどまり、しかも一定の系統的な偏り(子どもの実際の身長は、この公式の予測より平均で2.7cmほど高くなる傾向があり、これはおそらく公式が作られて以降の世代間の身長の伸びを反映していると考えられます)があることも分かりました——補正版の式を用いても、改善はわずかにとどまります。この公式にはもう一つ知られた弱点があります。2008年に学術誌『Journal of Paediatrics and Child Health』に発表されたヒューズ(Hughes)らの指摘によれば、「平均への回帰」(統計学的に、非常に背が低い、あるいは非常に背が高い両親の子どもは、両親自身よりも集団の平均値に近づく傾向があるという現象)を十分に補正できていないため、非常に背の低い両親の子どもについては目標身長を数センチ過小評価し、逆に非常に背の高い両親の子どもについては過大評価してしまうことがあります。

単なるばらつきではない場合:低身長症の本当の遺伝的原因

身長のばらつきのほとんどは、ここまで説明してきたような通常の多因子性のものであり、指させるような単一の遺伝子はなく、「治す」べき対象もありません。しかし、子どもの低身長症の一定の割合は、特定の識別可能な遺伝的原因にたどり着くことがあり、ここで遺伝学は統計的な説明から、臨床的に実際に行動を起こせる領域へと変わります。

最もよく知られている例はSHOX遺伝子欠損症です。骨の成長に直接関わる単一の遺伝子のコピーが欠けている、あるいは正常に機能していない状態を指します。原因不明の低身長で紹介された子どもたちのうち、SHOX遺伝子の異常が見つかるのはおよそ2~4%(2007年、学術誌『Journal of Medical Genetics』に発表されたラポルド(Rappold)らの報告による)で、一般人口では少なくとも1,000人に1人の割合でこの欠失が起きていると推定されています(米国国立衛生研究所のGeneReviewsによる)。ただし、SHOX欠失があるからといって必ず臨床的に低身長になるわけではなく、これは遺伝子がもたらすのはあくまで確率であって、確定した結果ではないことを改めて示しています。成長ホルモン分泌不全症もまた識別可能な原因の一つで、対象集団によって差はあるものの、およそ1,100人に1人から8,600人に1人の割合で見られます(2024年、学術誌『Endocrine』に発表されたマメリ(Mameli)らのレビューによる)。確定診断された症例のうち、特定の遺伝的原因が判明するのはわずか約10%程度にとどまり(2018年、学術誌『EBioMedicine』に発表されたブルム(Blum)らの報告による)、低身長症全般と同様に、成長ホルモン分泌不全症の大部分も、単一の明確な遺伝的答えには行き着かないのです。

栄養・健康と、遺伝子だけでは決まらない「上限」

遺伝は生物学的な可能性の「幅」を決めるものであり、その幅の中のどこに子どもが実際に位置するかを決めるのは環境です——そしてこれを裏付ける証拠は、ヒトの生物学の中でも特に印象的なデータの一つです。200か国、1,860万人以上の成人を対象とした2016年の学術誌『eLife』の世界的な分析(NCD Risk Factor Collaboration、通称NCD-RisCによる)では、20世紀を通じて多くの集団で成人の平均身長が大幅に上昇したことが示されましたが、これは純粋に、子ども時代の栄養状態の改善、感染症の負担の軽減、そして母子の健康状態の向上によるものであり、遺伝的な変化は一切必要としません——なぜなら、ある集団の遺伝子プールはわずか1世紀程度では意味のある変化を起こさないからです。同じ研究グループによる追跡分析(2020年、学術誌『The Lancet』に発表、対象は200か国の学齢期の子どもと青少年、1985年から2019年までのデータ)でも、成人の最終身長だけでなく、子ども時代の成長の軌跡そのものにも同様の世代間の変化が現れていることが確認されました。DNAに基づく身長の推定は、子どもの遺伝的な「上限」をとらえることはできますが、将来の栄養状態や睡眠、健康全般——いずれもその上限の中でどこに位置するかを実際に左右する要因——をとらえることはできません。

なぜ小児科医は一つの数値ではなく発育曲線を重視するのか

身長の測定値を一回だけ、標準的な発育曲線と比べたとしても、多くの親が思うほど有益な情報は得られません。成長ホルモンの専門家による国際的なコンセンサス(2019年、学術誌『Hormone Research in Paediatrics』に発表されたコレット=ソルバーグ(Collett-Solberg)らによる見解)でも、この点は明確に示されています——臨床的に重要なのは、一時点のパーセンタイルの数値ではなく、時間の経過に伴う成長速度なのです。第10パーセンタイル付近を一貫して推移し、年々正常なペースで成長している子どもは、おそらく単に平均より小柄なだけの、健康な子どもである可能性が高く、おそらく両親も背が低いのでしょう。一方、第50パーセンタイルにいた子どもが1~2年のうちに第15パーセンタイルまで下がってきた場合、これは実際に精査が必要なパターンです。なぜなら、これは通常の遺伝的なばらつきの範囲を超えた何か——ホルモンの問題、栄養の不足、基礎疾患、あるいは前述したような特定の遺伝的原因——を示している可能性があるからです。成長評価を行う標準的な臨床基準としては、思春期に入っていない子どもで年間の成長速度がおよそ4~5cmを下回る場合や、身長が平均より標準偏差にしておよそ2つ分以上低い場合などが挙げられます。これらは小児科医が複数回の診察を通じて追跡していく基準であり、DNA検査一回や身長測定一回で代わりになるものではありません。

DNA検査は昔ながらの公式より子どもの身長をうまく予測できるのか

ここからが、科学的に本当に興味深く、そして本当に繊細な部分です。よく設計された2021年の研究(学術誌『Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism』に発表されたルー(Lu)らによるもの)では、約3万3000種類の遺伝子変異からDNAベースの身長スコアを構築し、同じ子どもたちを対象に、古典的な両親身長予測法と正面から比較しました。結果は、両者の予測精度がほぼ同じだったというものです。DNAスコアが将来の低身長と正常な身長を見分ける精度は、両親身長予測法とほぼ同程度でした(統計的な精度の指標では0.84対0.88、1.0が完璧な予測を意味します)。また平均予測誤差もほぼ同じで、いずれもおよそ5cmでした。両方の方法を組み合わせると、単独で使うよりもわずかに精度が向上しました——これは重要な発見です。というのも、これはDNA検査が最も大きな追加的価値を発揮するのは、信頼できる両親の身長データが手に入らない場合(たとえば、親自身が子ども時代の病気や栄養不足の影響を受け、成人身長が本来の遺伝的な潜在能力を過小評価している可能性がある場合など)であることを意味しているからです。

では、DNA検査は1970年の無料の公式に勝るのでしょうか。研究がこれまでに実際に検証した最良のケースで見る限り、ほぼ引き分けと言えるでしょう。

マーケティングが科学を先取りしている部分

身長は人類の遺伝学の中でも特に完全にマッピングされた形質の一つであり、だからこそ、一般消費者向けのDNAベース身長予測全般に対する、有効な「ストレステスト」になります——そして遺伝学が最も得意とするこの領域でさえ、実際にはいくつかの明確な限界が見えてきます。

• 祖先集団による格差は現実に存在し、十分に認識されていません。 身長研究を含め、市販のスコアの多くを支える大規模な遺伝学研究は、依然としてヨーロッパ系祖先の人々に偏って基づいています。2019年に学術誌『Nature Genetics』に発表されたマーティン(Martin)らの研究によれば、同じスコアをアフリカ系祖先の人々に適用すると、予測精度は相対的におよそ20~40%低下することが確認されています。また、2019年に学術誌『Nature Communications』に発表されたダンカン(Duncan)らのレビューでは、公表されている遺伝子スコア研究のうち、アフリカ系、ヒスパニック系、先住民族の集団を対象に含んでいたものはわずか約4%にとどまることも分かりました。ある祖先集団を中心に検証された身長予測が、それを利用するすべての家庭に必ずしも当てはまるとは限りません。

• 「お子さまの身長を正確に予測」という謳い文句は、正直な誤差の幅を過大に見せています。 ここで取り上げてきたすべての方法——両親身長予測法、DNAスコア、あるいはその両方を組み合わせたもの——には、数センチ単位の現実的な不確実性が伴います。そのいずれも、親に対して「正確な一つの数字」であるかのように提示されるべきではありません。

• 胚選別を前提とした宣伝は、エビデンスの先を行っています。 身長の遺伝的な「上限」は、思いのままにダイヤルを回せる固定された運命ではありません。前述の栄養に関するデータが示す通り、集団の平均身長は、環境要因だけで、進化的な変化にして10年分をはるかに超えるほど、わずか1世紀のうちに変動してきました。遺伝的な身長スコアをもとに胚を選別した場合に期待できる身長の伸びはごくわずかで、よく見積もっても数センチ程度にすぎず、個々の予測は依然として大きな不確実性を伴います——きょうだいの中で最も高い「スコア」を持つ子どもが、必ずしも実際に一番背が高くなるとは限らないのです。

実践への活かし方

• お子さまのおおよその身長の範囲を知りたい場合、上記の無料の両親身長予測法は、市販されている多くのDNAベースの身長予測と、実は同程度に参考になります——どちらも一つの数字としてではなく、幅のある範囲として捉えてください。

• お子さまがこれまでずっと低めのパーセンタイルを推移しているものの、着実に成長している場合、特にご自身やパートナーの身長が低めであれば、それはたいてい本人にとって正常なパターンであり、遺伝子検査で説明を求める必要があるものではありません。

• お子さまの発育曲線が目に見えて曲がっている場合——特に下向きにパーセンタイルの線を横切っている場合——それこそが、DNA検査の結果がどうであれ、小児科を受診する価値のある本当のサインです。

• 家族内に低身長が見られ、はっきりした説明がつかない場合、一般的な消費者向けの身長スコアではなく、小児科医または遺伝カウンセラーに、(たとえばSHOX関連疾患などの)個別の検査について相談してください——臨床的な遺伝子検査と消費者向けの多因子リスクスコアは、そもそも目的が異なります。

• 遺伝的な範囲の中で、お子さまが実際にどこまで身長を伸ばせるかに測定可能な影響を与える要素を優先しましょう。十分な栄養、十分な睡眠、そして慢性疾患があればその管理です——これらが重要であるというエビデンスは、どのDNAベースの予測が正確であるかというエビデンスよりも、はるかに確かなものです。

この研究がまだ答えられないこと

身長は、複雑なヒトの形質としては遺伝学的にかなりよく解明されている部類に入ります——それでもなお、正直な実態は、幅の広い誤差、個人にはそのまま当てはまらない集団レベルの平均値、そして大規模な研究コホートが示せることと、一つの家庭のDNA検査が約束できることとの間にある、確かなギャップです。だからといって、遺伝学が興味深くない、あるいは役に立たないというわけではありません——うまく設計された身長スコアは、両親の身長という情報を意味のある形で補完することができますし、実際に稀な遺伝的な低身長の原因を特定できれば、その家族のケアの方針を変えることにもつながります。ただし、どんな消費者向けの身長予測であっても、たとえ非常に優れたものであっても、それは確定的な予測ではなく、緩やかに保持しておくべき確率の範囲として扱ってください。

よくある質問

DNAに基づく身長予測は、小児科医の発育曲線よりも正確ですか? いいえ——両者は異なる問いに答えるものです。DNAスコアが推定するのは長期的な遺伝的可能性であり、発育曲線が追跡するのは、お子さまの実際の成長が今現在、健康で期待通りのパターンに沿っているかどうかです。どちらか一方がもう一方の代わりになるわけではありません。

うちの子はクラスメートの多くより身長が低いのですが、心配すべきでしょうか? 成長のペースが安定しており、体重や発達に他に問題がなければ、たいていの場合心配はいりません——特にご両親の身長が低めであれば、低めではあっても安定したパーセンタイルは正常なパターンです。時間の経過に伴う成長速度を追跡する小児科医の診察こそが、通常のばらつきなのか、精査が必要な何かなのかを見分ける、信頼できる方法です。

栄養状態を良くすれば、遺伝的に決まっている以上に子どもの身長を伸ばせますか? 遺伝的な上限を超えることはできませんが、栄養不足や睡眠不足、未治療の病気などが原因で、本来の遺伝的な潜在能力に到達できない子どもは少なくありません——国全体を対象とした過去の身長データは、この影響を集団レベルで示しています。

子どもの成人身長を予測するために、遺伝子検査を受けるべきでしょうか? 現時点でのエビデンスによれば、ほとんどの家庭にとって、遺伝子検査の精度は無料の両親身長予測法とほぼ同程度であり、祖先集団による精度の格差も現実に存在します。信頼できる両親の身長データが得られない場合や、(SHOX欠損が疑われる場合など)特定の医学的な理由がある場合には、より明確に有用と言えるでしょう。

まとめ

• 身長は集団レベルではおよそ70~90%が遺伝によるものですが、これは多くの人の間に見られるばらつきを説明するものであり、特定の一人の子どもへの保証ではありません。

• 身長に影響を与える遺伝子変異は1万2000種類以上見つかっていますが、単一の「高身長遺伝子」は存在せず、現時点で最も優れた遺伝子スコアでさえ、身長の総ばらつきの半分にも満たない部分しか説明できません。

• 1970年代の両親身長予測法と、現代のDNAベースのスコアは、成人身長の予測精度がほぼ互角です——どちらにも、およそ±5~10cmという現実的な誤差があります。

• 栄養状態や健康状態は、遺伝的な範囲の中で子どもが実際にどこに位置するかを測定可能なレベルで左右します——ときにはわずか一世代のうちに、遺伝的進化にして10年分を超える影響を及ぼすこともあります。

• 小児科医が注視しているもの——一時点の身長ではなく、時間の経過に伴う成長速度——は、DNA検査では代替できない、臨床的に最も有用な指標であり続けています。

免責事項:本記事は教育を目的として、遺伝学および臨床研究の内容を紹介するものです。小児科医、遺伝専門医、または遺伝カウンセラーによる個別の医学的助言に代わるものではありません。特に、お子さま個別の成長パターン、成長障害が疑われる場合、または遺伝子検査に関する判断については、必ず専門家にご相談ください。