新しい研究により、腫瘍は端でより速く成長するのではなく、全体にわたって均一に成長することが明らかになり、数十年前の仮定に疑問が生じます。科学者らは、空間ゲノミクスとコンピューターシミュレーションを使用して、肝臓腫瘍に均一に分布した変異を発見し、均一な増殖パターンを確認した。この発見は、腫瘍の進化と治療抵抗性の複雑さを浮き彫りにしました。
新しい研究は、腫瘍が「2つの速度」の実体として機能するという概念に疑問を投げかけています。
ケルン大学とバルセロナのゲノム制御センター（CRG）の科学者らは、がんがその外縁に集中して増殖するのではなく、その塊全体にわたって一貫して増殖することを明らかにした。雑誌に掲載されました eライフこの研究は、がんの増殖と転移のメカニズムについての長年の考えに疑問を投げかけるものです。
「私たちは、腫瘍が表面の細胞分裂が速く、中心部の活動が遅いという「2つの速度」を持つ存在であるという考えに異議を唱えます。その代わりに、私たちはそれらが均一に増殖しており、どの領域も同様に活動しており、攻撃的な突然変異を保有する可能性があることを示しています」と、この研究の共同責任著者であり、バルセロナのゲノム規制センターの研究者であるドナート・ウェグホーン博士は述べています。
「私たちの発見は腫瘍の進化に影響を及ぼします。腫瘍体積全体にわたって細胞が絶えず死滅し、新しい細胞に置き換わることにより、免疫監視から逃れるなど、がんに進化の革新をもたらす多くの機会が与えられます」と、この研究の共同責任著者であり同大学の研究者であるヨハネス・バーグ教授は説明する。ケルンの。
腫瘍増殖に関する古い理論
過去50年間、研究者らは腫瘍はその外縁でより速く成長するという仮説を立ててきた。表面のがん細胞は、深部の細胞と比べて自然な利点があると考えられています。たとえば、末梢細胞は、周囲の健康な組織からの栄養素と酸素をよりよく利用できます。また、老廃物をより簡単に取り除くことができます。
腫瘍が成長するにつれて、その中心は成長している領域の血管からどんどん離れていきます。腫瘍の中心部にある細胞が受け取る酸素と栄養素はますます少なくなります。細胞はまた、より大きな機械的圧力を受けており、圧縮により細胞の分裂能力が制限されます。
同じ種類の突然変異を共有する細胞が、どのように腫瘍の 1 つの領域に密接にグループ化するか (青色で表示)、または腫瘍の異なる部分に分散する方法 (赤色で表示) を示すコンピューター シミュレーション。クレジット: Angagi et al. (2024) eLIFE
彼らは各サンプルの変異を調べ、これらの変異の方向と広がりを測定する方法を開発しました。これにより、研究者は親細胞と変異した子孫細胞の位置の間の角度を計算できるようになりました。表面成長モデルでは、これらの角度は外側を指します。
その代わりに、研究者らは、角度が全方向に均等に広がっており、腫瘍全体で均一な成長を示していることを発見しました。
突然変異と腫瘍の増殖
この研究では、腫瘍内で変異がどのように広がるかも調べた。がん細胞が主に端で増殖した場合、変異はさらに集中することになります。彼らは突然変異が広がっていることを発見し、細胞が腫瘍全体で分裂していることを示唆した。
研究結果をさらに検証するために、研究者らはコンピュータ シミュレーションを使用して、表面成長を伴うものと体積成長を伴うものなど、さまざまな仮想腫瘍を作成しました。研究者らは、シミュレーションで得られた突然変異のパターンを、実際の腫瘍データで見つかったパターンと比較しました。彼らは、実際の腫瘍の突然変異パターンは体積成長シミュレーションのパターンと一致するが、表面成長シミュレーションのパターンとは一致しないことを発見しました。
この研究の限界の 1 つは、肝臓がんに焦点を当てていたため、この研究結果がすべての種類のがんに普遍的に当てはまるわけではないことです。もう1つの限界は、この研究は主に腫瘍増殖の初期段階に関する洞察を提供するものであり、より大きな種類の癌や転移性の種類の癌の挙動を完全には捉えていない可能性があることです。
「治療に対する耐性を与える変異体の出現は、臨床的関連性の重要な側面です。私たちの研究は初期段階の腫瘍増殖に焦点を当てていますが、研究を晩発変異に拡張することで、それらの変異について、そしてなぜそれが最終的に多くの治療アプローチを妨げるのかをさらに知ることができます」とバーグ博士は結論づけています。
参考文献：「高密度サンプリングによりヒト腫瘍の体積増加が明らかになる」Arman Angaji、Michel Owusu、Christoph Velling、Nicola Dick、Donate Weghorn、Johannes Berg 著、2024 年 10 月 3 日、 eライフ。
DOI: 10.7554/eLife.95338.2
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2024-12-05 13:37:00