乳がん再発に関わる遺伝子変異(11月9日号Nature Genetics)
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乳がん再発に関わる遺伝子変異(11月9日号Nature Genetics)

2013年11月13日

今日友人が訪ねて来て乳がんの再発のことを聞かれた。乳がんの増殖を抑制する薬剤としてエストロゲン受容体に作用するタモキシフェンやフルベストラントなどが広く使われている。とは言え、乳がんの患者さん達は、いつこれらの薬剤が効かなくなって再発するのか常に心配しながら生きている。友人もこの心配について質問しに来た。勿論私は専門家でないので、正確な方針を示すことは出来ない。代わりに、今ガンのゲノム研究は急速に進んでおり、薬が効かなくなったガンに対する治療が開発できる可能性は加速度的に上がってきていると励ました。友人が帰った後、Nature Geneticsを見ていたら、ドンピシャの論文が2報掲載されていて驚いた。一つはSloan-Ketteringがんセンターからの研究で「ESR1 ligand-binding domain mutations in hormone resistant breast cancer (ホルモン療法抵抗性の乳がん細胞にはエストロゲン受容体のホルモン結合部位の突然変異がある)」で、もう一報はミシガン大学医学部からの研究で「Activating ESR1 mutation in hormone-resistant metastatic breast cancer (ホルモン抵抗性の転移乳がんはエストロゲン受容体のホルモン結合部位を活性化させる突然変異を持つ)」だ。両論文とも、ホルモン抵抗性になった再発乳がんの遺伝子を調べ、タイトルにあるようにホルモン抵抗性の原因がエストロゲン受容体自体に起こる突然変異であるという結論に到達している。突然変異の場所も限定されているので、抵抗性獲得に直接関わっている可能性が高い。
   ここで調べられたほとんどの症例は平均5年ぐらいの経過をたどってきている。膵臓ガンのように急速に進展する場合も大変だが、乳がんの場合はまさに闘病という言葉以外に表しようのない長い戦いがある。この長い経過の中で、様々な遺伝子に2次、3次の突然変異があるが、最も高い確率で見られるのがこのエストロゲン受容体の突然変異であることが今回明らかになった。この突然変異がおこったエストロゲン受容体は、それ自身で高い発がん能力を持つ事も明らかになった。また、この突然変異が受容体分子のどのような構造変化につながるかも調べられている。これは新しい薬剤を開発するのに必須の情報だ。とは言え、今この新しい突然変異に対抗する手段があるわけではない。しかしいったん遺伝子が決まると、薬剤開発のスピードは確かに速まる。他のガンについては、私たちのホームページでも紹介してきた。今回見つかった突然変異がわからないときと比べると、新しい薬を見つける可能性は十分ある。希望のある仕事で是非友人に知らせようと今回取り上げた。
   一方、以外だったのは、この2つの論文が、再発乳がんの遺伝子を調べた研究の最初であるという事実だ。おそらく転移ガンのサンプルを患者さんから貰ったりするのが難しいのかもしれない。しかし、がんゲノム研究の進展を考えると、発症して手術を受けるときから長期間様々な資料を提供していただくことが、新しい治療開発の鍵になることは確かだ。このためには、患者さんを中心に、乳がん克服のため医師、創薬企業、研究者が集まるコミュニティーの形成が必要だ。我が国でこのようなコミュニティーをどのように作っていけばいいのか、考えていきたいと思った。

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RNAメチル化による細胞時計の制御(11月7日Cell誌掲載)。

2013年11月10日

私たちの細胞一つ一つが日周期を持っており、概日周期と呼ばれている。日本はこの分野もいい研究者が多い。京大の薬学部の岡村さんもその一人で、つい最近もScienceに論文を発表し、今回はCellに論文を発表している事は、今乗っていると言っていいだろう。ただ、多分プレス発表と言うのをしないのだろう。日本のマスメディアが、ほとんどプレス発表に依存している事から考えると、岡村さんの仕事が新聞に掲載される事はないだろう。しかし、今回の研究は新しい岡村さん独自のストーリーで面白い。
   概日時計が働くと言う事は、多くの遺伝子の発現が時間とともに増減する事を意味する。これまでこの調節には、もっぱら染色体上での遺伝子の発現の調節によると考えられて来た。事実、時計遺伝子と呼ばれるいくつかのセットのマスター遺伝子が多くの遺伝子を支配する構造が知られている。しかし、詳しく見てみると、この支配を受けている遺伝子の数はそれほど多い訳ではなく、実際には他のメカニズムが存在する事が想像されていた。この問題の一端を解いたのが今回の仕事ではまず、RNAのメチル化を阻害すると、概日リズムが遅れる事を発見した。この原因を調べて、この処理がMettl3と呼ばれる酵素によるメッセンジャーRNAメチル化を阻害し、この結果、RNAが処理され、核外に移行し、一定の期間細胞質にとどまり、蛋白へと翻訳される一連の過程にかかる時間が延びて概日リズムを壊れる事を示した。言い換えると、時計分子をコードするRNAが核内でメチル化される事により、RNA全体の代謝が調節される事で概日リズムの間隔が維持されている事を示したものだ。みなが同じスキームの中で時計を考えている中で、岡村さん達はしっかりと独自の道を切り開いている。

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神経再生誘導に必要な意外なシグナル(11月7日後Cell誌掲載、オリジナル)

2013年11月10日

11月7日号のCell誌には他にも再生医学関係の論文が掲載されていた。朝日新聞の大岩さんは、Daleyのグループがlin28遺伝子導入マウスで示した再生増強について紹介していた(http://www.asahi.com/articles/TKY201311080004.html)。ただ、私から見るとlin28はES/iPSでも働いており、あまり新鮮味の感じられない論文だった。多分、Daley以外の研究室からだと、なかなか論文は通らないだろう。一方、ここで紹介する仕事は、少なくとも私に取っては新鮮で、いろんな事を考えさせられた。ワシントン大学のグループの研究で、「Injury-induced HDAC5 nuclear export is essential for axon regeneration (障害によって誘導されるHDAC5の核外への移行は神経軸索再生に必須だ)」と言うタイトルがついている。神経が障害を受けた後どのように再生が促されるかを調べた研究だ。神経再生シグナルについては、神経切断面からカルシウム濃度の波が神経の細胞体へと伝わり、再生の引き金が引かれる事が知られている。この仕事でもこの点が確認されており、このカルシウムの変化がPKCμというシグナル伝達分子に媒介される事も調べられている(実際にはリン酸化される)。まあここまでは新鮮味はない。新鮮なのは、このシグナルによって、ヒストン脱アセチル化酵素のうちの一つ(HDAC5)が特異的に核外に追いやられ、その結果染色体の構造が遺伝子発現の方向へ傾き、多くの再生遺伝子が発現すると言う後半の結果だ。HDACとは染色体に結合しているヒストンのアセチル基を外して、ヒストンとDNAの結合を高め、結果として遺伝子の発現を押さえる分子で、このヒストンを介する遺伝子発現調節機構をエピジェネティックスと言って現在最もホットな分野だ。この研究では、末梢からのシグナルがHDAC5の核からの排除と言う形で直接エピジェネティック過程に影響出来る事を示した。外界からのシグナルにより、染色体構造をグローバルに変化させる事が出来ると言う新しいメカニズムだ。様々なストレスで、細胞は様々な大きな変化を来す事が知られている。形質転換と呼ばれたり、あるいはリプログラムもそのうちだ。この研究の示した可能性は、将来これらの不思議な現象を説明する所に発展する気がした。

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ガン・ゲノム研究から治療へ。(11月8日Nature掲載、オリジナル)

2013年11月8日

進化論が正しいかどうか、キリスト教原理主義の方々は信じないそうだが、ガンの進展過程を見ていると、ダーウィンの考えたのと同じ進化が起こっている事を実感する。最近特に、ガンのゲノムの研究が進展し、標的分子を抑制する治療が可能になっても、ガンが進化して新しい変異を発生させ薬が効かなくなると言った状況を目にすると、特にこの融通無碍なガンの進化能力に驚く。しかし驚いているだけでは、ガンと戦えない。ガンの進化はどんな遺伝子変異を原動力として進むのか、なんとか見つけて、先回りしてガンの進化を阻止できないか、今そんな研究が進んでいる。今日紹介するのは、最新号のNatureに掲載されたハーバード大学の研究で、「A melanocyte lineage program confers resistance to MAP kinase pathway inhibition(色素細胞分化のプログラムがMAPキナーゼ経路阻害の抵抗性を与える)」というタイトルがついている。少し説明がいるが、色素細胞が腫瘍化すると悪性黒色腫と呼ばれる。英国の研究により、悪性黒色腫の半分以上がB-RAFと呼ばれる遺伝子に突然変異を持つ事が明らかにされた。その後、変異遺伝子の機能を押さえる薬品が開発され、現在この病気の特効薬となっている。うれしい事に、日本の京都府立医大発の薬品も、B-RAFそのものではないが、同じシグナル経路を遮断する薬として利用されるようになっている(残念ながらイギリスの製薬会社が権利を買っているようだ)。
   この研究では、悪性黒色腫に15000以上の遺伝子を発現させ、B-RAFから下流のシグナルを遮断する薬品に対する耐性の原因になる分子をリストした。最終的に、100種類以上の分子がリストされて来たが、その中でこのグループが注目したのは、GPCRと総称される受容体(実際には数多くあり、メラノーマではどの分子かははっきりしない)からcAMPへと続くシグナル伝達系だ。実際この経路に位置する多くの分子がガン細胞を薬剤耐性にする。さらに、この経路を活性化する薬を細胞に加えると、薬剤耐性になる。この論文ではこれらの結果から、治療に抵抗性になった悪性黒色腫に対する次の一手についても幾つかの可能性を示唆している。例えば、HDACと言われる分子の阻害剤が効きそうだと予言している。勿論、実際の臨床例でこの一手が有効かどうか確かめなければならない。ただ悪性黒色種になった患者さんが是非注目して欲しいのは、研究のスピードだ。まず、悪性黒色腫の原因遺伝子としてB-RAF突然変異を特定した論文の発表が2002年、2012年にはB-raf及やそのシグナル経路のMek阻害剤が実用化され、2013年のこの研究で薬剤耐性を獲得したガンへの新しい対応が提案されている。楽観的に考えると、本気になれば今の医学は患者さんの期待に答えて、十分なスピードでガンを克服する方法が開発する力がある。勿論、ガンも進化するから、そう簡単に負けていないだろう。しかし、知恵競べを私たちが制するチャンスも十分ある事を実感した仕事だ。是非一刻も早く、医学が勝利した事を見せて欲しい。

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11月7日:自閉症の幼児期早期診断(Natureオンライン版掲載論文:オリジナル)

2013年11月7日

ゲノム解析によって病気の理解がますます進んでいることを実感する今日この頃だが、そう簡単ではないケースが統合失調症や、自閉症だ。これまで関与が疑われる事を示唆する遺伝子の数は100を超えているのではないだろうか。それを報告する論文も数え切れない。自閉症ではなんと、23染色体のうち20染色体に自閉症と関わる遺伝子が存在すると報告されている。私たちの精神が、少数の遺伝子で決まるほど簡単ではない証拠だろう。ただ、統合失調症にしても自閉症にしても、疾患としては多くの共通症状を持つ比較的よく似た状態に落ち着く。だとすると、どの遺伝子異常からスタートするにせよ、一定の症状を持つよう脳が組織化されていく過程の存在が予想される。今日紹介する論文は、この過程を研究するために、先ず自閉症の早期発見が可能かどうかを調べたアトランタ自閉症研究センターの仕事だ。Natureオンライン版に発表されている。研究では、新生児期から2年間、女性の俳優が子供の注意を引くように振る舞うビデオを見せて、子供の視線を記録するテストを繰り返している。記録終了後、3才時点で自閉症かどうかの診断がおこなわれ、診断後データを整理するという一種の前向きコホート研究だ。自閉症リスクの高い家族から59人、リスクの低い家族から51人の新生児の参加を得て追いかけている。3年目、高リスクの家族から12人、低リスクの家族から1人が自閉症と診断されている。論文ではいろいろな解析結果が示されているが、結果は明瞭で、自閉症と診断された子供は、6ヶ月までにビデオの俳優の目に視線を止める時間が極端に低下する。一方他の身体の部分への視線については正常と特に差がないという結果だ。元々、自閉症児が他人の目を見ないことは指摘されており、診断にも使われる。ただ、今回の研究は、この異常が最初から存在しているわけではなく、2ヶ月前後では正常児と同じように、他人の目に視線を置くことが出来ている。正常児では、その後6ヶ月に例外なくこの視線を集中させる時間が上昇するが、自閉症と診断された子供では、成長するに応じて低下するという結果だ。この研究からは、ではなぜこのような現象が見られるのかはわからない。しかし、6ヶ月以内にこのようなテストで自閉症の早期診断が可能になるなら、様々な介入を行って発症を防ぐことが可能になるかもしれないと言う期待を持たせる研究だ。簡単なようで、本当は将来性のある重要な仕事だと感じた。
しかし、今日紹介したように、アメリカでは、発達についての研究が自由な発想で盛んに行われている。前に紹介したiPodで識字障害を治療すると言った仕事もその一つだ。一方、出生率の低い我が国にとっては発達障害は国を挙げて取り組むべき課題だ。実際のところ、我が国のこの分野の研究の現状はどうなのか、少し心配になっている。

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90歳以上の高齢者の健康は時代と共に増進している(Lancet今週号:オリジナル)

2013年11月6日

今日紹介するのは、今週号のLancetに掲載されていた、デンマークの老化研究所からの論文で、「Physical and cognitive functioning of people older than 90years:a comparison of two Danish cohorts born 10years apart (10年を隔てて生まれた90歳以上の高齢デンマーク人の比較)」というタイトルがついている。この研究では、1905年生まれ (1988年に調べている)と1915年生まれ(2010年に調査)のデンマーク人高齢者の身体機能と認知機能を調査し比べている。大変だが、極めて簡単な調査だ。調査が行われたとき、1905年生まれは92-93歳、1915年生まれは94-95歳。それぞれの調査で2年をかけ、生存している全ての人を調べている。調査に応じてくれたのは、それぞれ2262人、1584人で、かなりの数だ。生まれた年代は10年しか離れておらず、しかも1915年生まれの人の調査は94-95歳と年齢が進んでから調査が行われたにもかかわらず、1915年生まれの人の方が93歳以上長生きする確率は28%も高く、また認知機能も格段に点数がいいというのが結論だ。一方、身体機能にはそれほど大きな差はなかったと結論している。今後、1925,1935,1945年と続けられるのだろう。しかし、これまで2回の結果から、高齢社会到来と心配しても、どっこい高齢者もしっかり進歩していて、巷で心配されているよりずっと社会の負担は少なくて済むかもしれない事が予想できる。喜ばしい結果だ。

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大規模臨床治験の多くが論文にならない。(11月5日British J.Med論文)

2013年11月5日

日本は、臨床治験の結果についての論文が捏造だったかどうかで大揺れだ。これも困るが、10月29日号のBritish Medical Journalに載った論文を見て、逆の問題もあることを認識した。論文は、Non-publication of large randomized clinical trials: cross sectional analysis (無作為化した大規模臨床治験が論文発表されない問題:断面解析)という論文で、Cooper医科大学からの論文だ。2005年から臨床研究については、始める前に計画を登録することが要求されるようになっている。このおかげで、実際にどのような臨床治験が行われているかを把握できる。この研究は、登録された大規模治験で、計画が終了したと報告されている治験のうち、論文として発表されない場合がどの程度あるかを調べたものだ。結果は驚くべき物で、500人以上の参加者が得られた大規模治験で、結果をまとめればともかく論文にはなると思われる治験の内30%近くが全く論文として発表されないことがわかった。この論文にならなかった治験に参加した患者さん達はなんと30万人に及ぶ。更に論文として発表しなかった治験の内8割弱が、登録機関にも成績を発表していない。
  無作為化した大規模臨床治験は、自分に偽薬が来るかもしれない事をわかった上で、参加していいという人たちにより支えられている。多分思ったような結果が得られなかったので論文にしなかったと思われるが、うまく行かなかった治験も結果は結果だ。最近ネット上にあるデータを、違う視点で見直すことがよく行われる。その意味でも、人間が参加したトライアルは公共のデータであり、全て査読に回して論文にすることが重要だ。治験は科学だ。そして、科学はある結論について他の人とコンセンサスを形成する手続きだ。ことなめ、論文として発表するために厳しい査読が行われる。これにより、データの信頼性を科学界で保証する。だからこそ、捏造は許せないのだが、同様に尊い参加の上に得られた公共のデータは、科学の手続きを経た上で、残すのが筋だ。治験を行う限り社会の責任が優先すると覚悟すべきだろう。まさに製薬会社や医師の倫理が問われる。しかし、捏造で論文を取り下げたら、やはり参加者を裏切る事になる。悲しい事だ。

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ヒトiPS細胞の基底状態維持培養。培養の標準化:10月30日Nature online(オリジナル記事)

2013年11月4日

ついこの前、Jacob Hanaの論文を、「完全なリプログラミング」として紹介したばかりだ。2週間もしないうちに、今度はヒトiPSの基礎状態を簡単に維持できる培養法を開発してしまった。彼の仕事を紹介する前に、ちょっと難しくなるが、一般的な解説をしておこう。山中さんが体細胞リプログラミングの話を報告して以来、最も重要な問題は、
1)リプログラミングがランダムに起こるため、この過程をコントロールすることは困難で、出来てくるiPSにどうしてもばらつきが出ていた。これを解決するためには、全ての細胞が短期間でリプログラムされる条件を決める必要がある。これについては、NurDと言う抑制分子を取り除いてやる事で達成する事が出来る事をJacobは報告した。この結果、全ての細胞を7日以内でiPSへと誘導する完全リプログラミング法が完成した。
2)次の問題は、未分化状態の安定な培養法だ。現在の培養方法では、どうしてもばらつきが出る事がわかっている。そのため、どれが標準の培養になるかは哲学問答のようになってしまっていた。しかしマウスについては、英国のSmith達が、培養されているほとんどの細胞が一定の未分化状態に安定に維持できる培養法を開発して、この状態を「基底状態」と呼んだ。ただこれまでマウス以外の動物で、基底状態を安定に実現する事は出来なかった。ヒトiPSの基底状態での培養は可能か?これが重要な問題だった。
  iPS細胞培養にとって一番重要な2つの課題を、Jacob達は一連の論文で全て解決した事になる。即ち今回は、ヒトiPSの基底状態を維持する培養法を開発してしまった。論文では、基底状態で培養するための条件と、こうして維持されるiPSがマウスと同じ基底状態にある事を証明するデータがこれでもかこれでもかと示されている。詳しい解説は必要がない。ヒトiPSの完全なリプログラムと、基底状態での維持が可能になった事を高らかに宣言する論文だ。そして私が最も驚いたデータは、こうして維持されている基底状態のヒトES細胞をマウスの胚盤胞に注射すると、マウスの発生とともに胎児内で分化して、身体の様々な所で正常の細胞になる事だ。この実験は、まだ我が国では法律で禁止されているが、しかし驚くべき結果で、これまで知る事がかなわなかった新しい事がわかってくる予感がある。JacobはJaenisch研にいるときから、流行りにとらわれず、最も重要な問題を選んで、手間を惜しまない研究を行っていた。イスラエルに帰ってから短期間で、iPS分野の最も重要な問題を全て解決した事に本当に拍手を送りたい。実を言うと、先週Jacobに会う機会があった。仕事の事を褒めたら、これで済まないそうだ。今度は、思った通りに分化を誘導できる様々な方法を開発しており、論文が続々出てくるそうだ。iPSの臨床応用が急速に進むことが予感できる。同時に、この分野では、当分Jacob Hana時代が続く事も予感した。

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パーキンソン病:神経細胞死を抑える薬の開発。(11月4日)

2013年11月4日

パーキンソン病の原因として、アルファシヌクレインと言う分子の異常蓄積が注目されている。この分子が神経細胞死を誘導するメカニズムについては諸説あるが、本年のノーベル賞分野となった、細胞内での物質輸送に関わる小胞体の移動抑制はその中でも重要な物だ。今日紹介するのは、サイエンスオンライン版にマサチューセッツ工科大学のグループによって発表された研究で、このシヌクレインの作用と拮抗するNABと言う化合物を発見したと言う報告だ。このグループはまず、シヌクレインを大量に発現させた酵母菌を作成し、これによる細胞死を防ぐ化学化合物をスクリーニングしてNAB2と言う分子を発見した。酵母を使う理由は、安価で迅速にスクリーニングが可能な点で、もしヒトの細胞のモデルとして酵母が使える場合は大変役に立つ。更に酵母では遺伝子操作が簡単なため、この化合物の効果のメカニズムの解明も簡単な事が多い。事実酵母を用いた研究でこのグループは、この化合物が直接作用する分子を明らかにし、化合物が小胞体輸送を促進する事で、シヌクレインの阻害活性と拮抗する事を明らかにした。次の問題は、酵母で明らかになった事が、ヒトの細胞にも適用できるかどうかだ。当然ここで患者さん由来のiPSが登場する。この論文は同時にオンライン出版されたもう一つの論文とセットになっている。第2の論文では、シヌクレイン遺伝子に突然変異のある患者さんからiPSを作成し、次に脳皮質の神経細胞を誘導する。酵母を用いた研究から、シヌクレインの異常を早期に検出できるマーカーも前の仕事で明らかになっている。パーキンソン病のような長期の経過をとる病態を細胞レベルで調べるためには、この様な早期に異常を検出する系が必須だ。そして、この検出系を使うと、NAB2は確かに神経細胞でのシヌクレイン毒性に拮抗する事が明らかになった。酵母からiPSにまで拡がる総合的で美しい仕事だ。iPSが薬剤開発に変革をもたらしている事を実感する報告だった。この化合物やそれ由来の化合物が実際の臨床に使われるなどの新しい進展があればまた報告する。

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脊髄損傷:脊髄の神経幹細胞は障害部位の拡大を抑制する(サイエンス誌掲載論文)

2013年11月3日

脊髄損傷の細胞治療を考えるとき、損傷を受けた後様々な段階での神経幹細胞の機能を調べる事は、治療戦略を考えるためには重要だ。今回紹介する論文は、11月1日号のサイエンス誌に掲載された、スウェーデンカロリンスカ大学、Jonas Frissenのグループの仕事だ。Jonasはスウェーデン幹細胞研究のエースで、山中さんのノーベル賞の受賞理由を書いた3人のうちの一人だ。
  この仕事は、神経幹細胞の増殖がうまく起こらないマウスを作って、この細胞の機能を調べている。幹細胞だけで、rasと言う遺伝子をノックアウトする事でこれを実現している。このマウスでは神経幹細胞が不足状態にあるので、正常のマウスを比べると、神経幹細胞が何をしているかよくわかる。答えは明瞭で、神経幹細胞は損傷刺激により増殖、移動を始め、損傷部位に集まり、アストロサイトに分化して、損傷が拡がらない様にしていると言う結果だ。実際、幹細胞が増殖できないマウスでは、損傷部位に幹細胞は集まらず、アストロサイトの数が少ないため、傷口は深くなる。さらに、幹細胞がないと組織修復に必要なサイトカインも分泌されない。脊髄損傷からの修復過程を調節する最も重要な細胞は脊髄に存在する神経幹細胞だという結論だ。ただ、もし幹細胞がアストロサイトにしかならないとすると、傷口が拡がらない以上の効果を期待できない。おそらく、更にオリゴデンドロサイトに分化できる細胞などを追加して、ミエリン形成が促進すると、更なる効果が得られるのではと想像できる。これは、シュワン細胞、嗅神経鞘細胞の効果を裏付ける物かもしれない。いずれにせよ、地道な基礎研究もまだまだ重要である事を示す研究だ。

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