アリゾナ州立大学の研究者カルロ・マレー氏とパリ・パンテオン・ソルボンヌ大学のルーシー・ラプレーン氏による最近のレビューでは、がんの進化に関する支配的な理論が批判されている。著者らは、がんの進化に関するクローンモデルの実際的および理論的な限界について議論し、その妥当性と正確性を高める方法を提案している。クレジット: ジェイソン・ドリースによるグラフィック
新たな研究では、がんの理解と治療を改善するために遺伝的要因と非遺伝的要因を取り入れたがんのクローン進化モデルの改訂を主張している。
すべての生物と同様に、がん細胞は成長し、生き残り、そして繁殖するという基本的な欲求によって動かされています。がんの進化の基盤は1950年代から認識されていましたが、臨床医は進化の教訓をこの致命的な病気との戦いに適用するのに時間がかかりました。 2022年に世界で970万人が死亡 そして依然として死亡原因の第2位となっています。
Nature Reviews Cancer 誌に掲載された新しい研究で、アリゾナ州立大学の研究者 Carlo Maley 氏とパリ大学パンテオン・ソルボンヌ校の Lucie Laplane 氏が、がんの進化に関する一般的な理論をレビューしています。著者らは、がんの進化に関するクローン モデルの実際的および理論的な限界を特定し、モデルの精度と妥当性を改善できる修正を提案しています。
この研究は、がん細胞が遺伝子変異だけでなく、遺伝子改変がなくても環境に素早く適応できる他の特性も受け継いでいることを認めることで、モデルを改善できる可能性があることを示唆している。がん細胞は周囲の環境に非常に敏感で、それが成長を促進したり抑制したりする。さらに、がんの進化は複雑なダイナミクスに従うことが多く、複雑で予測不可能な成長パターンにつながる。
カルロ・マレー。写真提供：アリゾナ州立大学バイオデザイン研究所 クローン進化モデルの再考
がん生物学者は伝統的に「クローン」を単一の祖先細胞から派生し、同じ遺伝子構成を共有する細胞群と定義してきた。しかし、がん細胞は変異が速いため、2 つの細胞が同じ遺伝子構成を持つことはない。この研究では、クローンの概念を、腫瘍内の細胞の歴史を記録し構造を定義する細胞系譜に焦点を当てることに置き換えることを提案している。
効果的なモデルの価値は、がんがどのように、そしてなぜ進化し、治療に反応するかを説明できる能力にあります。クローン進化モデルを改良することで、この研究は、がん細胞の進化の複雑さを完全に考慮した、より効果的ながん治療への道を開きます。
リュシー・ラプラン。写真提供：パリ・パンテオン・ソルボンヌ大学
「進化論は非常に強力な概念で、それを体内の細胞に当てはめると、がんの発生の仕組みや、がんを治すのがなぜ難しいのかが説明できます。しかし、現実世界のあらゆることと同様に、進化論は複雑です」とマリー氏は言う。「私たちは、人々が指摘する複雑さに対処し、がんの仕組みに関する私たちの理論にそれをどのように組み込むことができるかを示すことを目指しました。」
マレー氏はバイオコンピューティング、セキュリティ、社会のためのバイオデザインセンターの研究者であり、アリゾナがん進化センターの所長、そしてアリゾナ州立大学生命科学部の教授です。
彼の協力者であるルーシー・ルプレーンは、生物学と社会センターの寛大な支援とマクドネル財団からの助成金のおかげで、研究プロジェクトのために ASU を訪れました。
進化的癌理論の拡大
がんのクローン進化理論は、がんは突然変異を起こして通常の細胞よりも速く成長し分裂する単一の細胞から始まると示唆しています。この細胞が分裂すると、その子孫の一部は生存と成長にさらに大きな利点をもたらす追加の突然変異を獲得する可能性があります。時間の経過とともに、このプロセスにより、非常に多様でありながら、その環境での生存と繁殖に最も適した細胞によって駆動されるがん細胞の集団が生まれます。この理論は、がんが治療が非常に難しい理由を説明するのに役立ちます。がんは絶えず進化し、さまざまな治療法や環境に適応できるからです。
これらの問題に対処するため、研究者らは現在の癌の進化理論の限界を探っています。重要な課題は、この理論を拡張して、細胞分裂時の遺伝子以外の継承や細胞間の遺伝物質の交換など、癌の進化のあらゆる方法を網羅すること、および癌細胞の変異を特定して追跡するためのより優れた方法を開発することです。
従来、がん細胞の DNA が、その行動と進行を主に決定すると考えられてきました。これには、がん細胞の成長、拡散、治療への反応が含まれます。この研究は、この見解に異を唱え、細胞の周囲環境の影響やエピジェネティックな変化 (遺伝子配列を変えずに遺伝子発現を変える化学修飾) などの他の要因を強調しています。
もう 1 つの仮説は、がんの発生は樹木のようにたどることができ、1 つの主要な祖先細胞から分岐して腫瘍内のすべてのがん細胞に広がるというものです。このモデルは、がんの成長のパターンが明確で予測可能であることを示唆しています。しかし、この研究は、これが常に当てはまるわけではないことを示唆しています。がん細胞は (細胞融合によって) 融合したり、他の細胞から特性を獲得したりすることがあります。これにより、がんの成長パターンはより複雑になり、複数の影響と経路を持つネットワークに似たものになる可能性があります。
さらに、クローン進化は当初は継続的かつ段階的なプロセスであると考えられていましたが、静止状態、段階的な変化、または突然の断続的な爆発の間に発生することが示されています。
結論と治療の意義
クローン進化モデルはすでに、がんに対する私たちの見方に大きな変化をもたらし、がんの極めて動的な性質を浮き彫りにしています。この視点の変化は、単一の「魔法の弾丸」治療法の探求を信用できないものにし、研究と治療の両方のアプローチの変化を促しました。
進化論の臨床的影響は今のところ限られているが、治療のためのさまざまな進化戦略は、次のような有望な結果を示している。 適応療法これにより、時間の経過と全体的な生存率の劇的な改善がもたらされます。
がんの進化の多面的な性質を理解することは、より効果的な治療法を開発するために重要です。この研究は、遺伝子変異だけでなく、エピジェネティックな変化や周囲の細胞環境との相互作用も標的にすることで、治療結果を改善できる可能性があることを示唆しています。
この研究は、クローン進化モデルを改良することで、がん細胞の進化の複雑さを完全に考慮した、より効果的ながん治療への道を開きます。
参考文献: Lucie Laplane と Carlo C. Maley 著「がんの進化理論: 課題と潜在的な解決策」、2024 年 9 月 10 日、Nature Reviews Cancer。
DOI: 10.1038/s41568-024-00734-2
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#新しい研究が古い理論に異議を唱える
2024-09-22 15:35:30