がん細胞の特徴の 1 つは、タンパク質発現の変化を通じてアポトーシス、つまりプログラムされた細胞死を回避する能力です。がん細胞におけるアポトーシスの誘導は、これらのアプローチが従来の化学療法や放射線よりも健康な組織に対する毒性が低い可能性があるため、新しいがん治療の主要な焦点となっています。現在、多くの化学物質がアポトーシスを引き起こす能力について試験されており、研究者は周囲の健康な組織を温存しながら、レーザーを使用して腫瘍部位を正確に標的化できる光活性化分子の探索を進めています。
がん細胞は、急速な成長と分裂のためのエネルギーを供給するミトコンドリアを持っていますが、過度にアルカリ性の環境はミトコンドリアの機能を破壊し、アポトーシスを引き起こすと考えられています。
アーキエロドプシン-3 (AR3) と呼ばれる微生物のタンパク質が、アルカリ性誘導性アポトーシスの鍵を握っている可能性があります。緑色の光にさらされると、AR3 は細胞から水素イオンを排出し、アルカリ度を高め、細胞機能を破壊し、最終的にはアポトーシスを誘導します。 AR3 ががん特異的細胞株でアポトーシスを誘導する能力は、岡山大学大学院医歯薬学総合研究科の須藤有紀教授、小島啓一博士、中尾伸博士と彼らのチームによる最近の論文で説明された。彼らの発見は、 Journal of the American Chemical Society にオンラインで掲載 2025 年 11 月 4 日。
著者らは最初に遺伝子組み換えウイルスを使用して、AR3遺伝子をマウス結腸直腸癌細胞株(MC38)と黒色腫細胞株(B16F10)に挿入した。 AR3 発現のない細胞は、緑色光にさらされても正常に生存しました。対照的に、AR3 発現細胞は、アポトーシスの原因としてミトコンドリア破壊の明らかな兆候とともに、高い細胞死率 (MC38 では 40% 以上、B16F10 では 60% 以上) を示しました。緑色の光がなければアポトーシスは起こらず、AR3 活性が特異的に光によって誘導されることが確認されました。
これらの発見に勇気づけられて、研究チームはこれらの細胞株を使用して健康なマウスで腫瘍の形成を誘導しました。 6 日後にこれらの腫瘍を緑色レーザー光に曝露すると、AR3 発現腫瘍は顕著な細胞死を示し、腫瘍の外層で細胞の増殖が減少しました。さらに重要なことは、腫瘍移植後 13 日の時点で、AR3 発現腫瘍は非 AR3 腫瘍より 65% ～ 75% 小さかったことです。
「特に、MC38細胞由来の腫瘍では、細胞移植後10日から13日の間に腫瘍体積の減少が観察されました。この遅延した退縮は、アポトーシスの誘導と細胞増殖の阻害の直接的な効果だけでなく、抗腫瘍免疫応答の関与も反映している可能性があります」と須藤教授は付け加えた。
これらの発見は非常に有望ですが、この研究では移植前に遺伝子改変されたがん細胞が使用されており、既存の腫瘍にAR3を効果的に発現させることができるかどうかを判断するにはさらなる研究が必要です。著者らはまた、緑色レーザー光は約1mmの深さまでしかアポトーシスを誘導できないため、光の透過には依然として限界があることにも言及している。
「MC38 と B16F10 という 2 つの異なるがんモデルにおいて光誘発性アポトーシスと顕著な腫瘍増殖抑制を実証することで、我々はこのアプローチの一般化可能性と有効性を強調します」と須藤教授は述べ、これらの発見の重要性を強調した。著者らは、AR3ベースの光遺伝学療法は、最終的には他のがん治療と組み合わせて有効性を高め、より広範囲の腫瘍を標的にすることができる可能性があると示唆している。
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岡山大学 須藤有紀教授について
須藤有紀は、岡山大学大学院医歯薬学総合研究科の教授です。須藤教授は 2005 年に北海道大学で博士号を取得し、130 を超える学術出版物を出版しています。彼の研究は、光感受性タンパク質ロドプシンとその潜在的な応用に焦点を当てています。文部科学省賞、日本生物物理学会賞などを受賞。研究に加えて、須藤教授は、『Biophysics and Physicobiology』や『Journal of Biological Chemistry』などの著名な生物物理学雑誌の編集委員を務めてきました。
岡山大学の小島恵一博士について
小島 圭一は、岡山大学大学院医歯薬学総合研究科の講師です。小島博士は 2005 年に京都大学で博士号を取得し、50 以上の研究論文を執筆しています。彼の研究は生化学、特にオプシンに焦点を当てています。彼は、文部科学省および日本のいくつかの研究会から若手科学者に対する賞を受賞しています。小島博士は、Scientific Reports および Biophysical Society Journal の編集委員を務めています。
岡山大学の中尾伸博士について
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#光感受性タンパク質が新たながん治療への期待を呼び起こす
2025-12-02 14:52:00