医学のあゆみ

◎近年の分子生物学的解析技術の急速な発展はがん化に直接かかわる責任分子の同定へとつながり，その責任分子を標的にしたがん分子標的治療薬の開発と，その治療薬によるがん治療成績のめざましい向上へと展開されている．しかし，このような劇的な奏効率を示すがん分子標的治療薬をもってしても完治に至る症例はまれであり，わが国におけるがん死亡者数の増加は食い止められていない．死亡者数減少に転じない大きな理由として，がん分子標的治療薬による治療後に残存するがん（幹）細胞が数年以内に生じる再発や転移を起こすことがおもな要因と考えられている．こうしたがん分子標的治療薬への治療抵抗性には，腫瘍組織内がん細胞の多様性が関与する．さらに，宿主由来の線維芽細胞，免疫細胞，血管・リンパ管内皮細胞，血小板などとの相互作用を起点とした腫瘍組織内の多様な微小環境による影響も関与しており，こうしたがん微小環境の多様性はがん細胞の多様性をも生み出すことが示唆されている．よって，がん微小環境を構成する基礎的な分子機構に関する解明を進めることは，再発や転移につながるがん多様性創出の分子機構を標的にしたあらたながん分子標的薬が創成され，近い将来にがん死亡者数の減少につながるものと期待されている．

◎腫瘍組織において血管は，栄養や酸素の供給，転移の経路になるなど，がんの進展に重要な役割を果たしている．近年では，新しく増生される腫瘍血管を標的とした血管新生阻害療法ががん治療法のひとつとして広く行われているが，腫瘍血管新生制御には，腫瘍血管およびそれを構成する血管内皮細胞の性質を分子生物学的に理解する必要がある．腫瘍組織にわずかな割合しか存在しない腫瘍血管内皮細胞を分離・培養し，その性質を解析することにより，その異常性が明らかになってきた．さらに，がん微小環境のさまざまな因子が血管内皮細胞により多様で複雑な性質をもたらすことがわかってきた．がんを養う血管内皮細胞の特性解明ががん制御の一助になると期待される．

◎がん微小環境の構成因子である腫瘍リンパ管は，がん細胞のリンパ節転移の主要経路としてがん患者の予後不良因子となる．したがって，抗リンパ管新生療法に基づくリンパ節転移の抑制はきわめて重要な治療戦略である．近年の活発なリンパ管研究によりVEGF－C をはじめとしたさまざまなリンパ管新生因子が同定され，治療への期待が高まっている．本稿では腫瘍リンパ管の形成をつかさどるシグナル因子を概説するとともに，治療に向けた現状を紹介したい．

◎止血に重要な役割をもつ血小板はがんに対して促進的に働くことが示唆されている．がん細胞は血行性に転移する際，血小板に覆われることで，免疫からの攻撃を回避する．また，血小板が放出する増殖因子やサイトカインによって，がんの増殖・転移能の亢進，前転移ニッチの形成が誘導されることも示唆されている．よってがんと血小板の相互作用は新規転移抑制法の標的となる可能性がある．一方，エクソソームはさまざまな細胞から分泌される細胞外小胞でDNA，RNA，蛋白質を含む．生理的な機能の詳細は不明な点が多いが，がん細胞由来のエクソソームは血管新生，免疫，転移能の制御などを介してがんの促進に働くことが示唆されてきた．したがって，エクソソームもがん治療の標的として，また診断のためのバイオマーカー検出のツールとして期待されている．本稿ではがんに対する血小板およびエクソソームの作用について，臨床応用に向けて重要な知見を概説する．

◎がん関連線維芽細胞（CAFs）は，がん組織内における主たる非がん細胞である．CAFs はがん細胞との相互作用，たとえば直接接触を介して，あるいは液性因子分泌を介して，がん細胞の生存，増殖・浸潤および転移などに深く影響を与える．こうしたCAFs のがん進展にかかわる機能に関していままでに多数報告されてきた．一方，CAFs はがん細胞とのさまざまな相互作用を介してがん細胞の薬剤感受性に決定的な影響を与える．薬物療法の効果を最大限に活かすためには，がん細胞自身が有する遺伝的・生物学的因子（内因性因子）のみならず，CAFs ががん細胞に与える因子（外因性因子）についても考慮する必要がある．

◎多くのがん組織は慢性炎症反応を伴っている．がんにおける炎症の誘導および遷延化機構として，浸潤したマクロファージにおけるToll 様受容体（TLR）を介した自然免疫反応が重要な役割を果たしていると考えられる．微小環境に由来するサイトカインの刺激は，腫瘍細胞におけるTLR2 発現を誘導し，腫瘍細胞で活性化する自然免疫反応が，幹細胞性の維持に作用して発がんを促進する可能性が示された．また，腫瘍細胞では炎症反応依存的にNoxo1 遺伝子が発現し，それによりNOX1 複合体が活性化して活性酸素（ROS）が産生する．ROS は腫瘍の促進にも抑制にも作用するが，すくなくとも発がん初期過程では促進性に働くと考えられた．また，マクロファージが産生するMT1－MMP が腫瘍組織のMMP2 を活性化させて粘膜下浸潤を誘導していることも明らかにされ，マクロファージはがんの発生と悪性化のそれぞれの過程で重要な役割を果たしている．

◎乳がんをはじめとする固形がん組織は，がん幹細胞様の細胞と，その娘細胞が分化増殖したがん細胞からなる不均一な細胞集団からなることが広く受け入れつつある．がん幹細胞は従来型の抗がん剤や放射線治療の標的にはなりにくいため，治療後も組織内に残存し，再発の温床になるとも考えられている．しかし，がん幹細胞やその周囲の微小環境である“がん幹細胞ニッチ”に対する分子標的薬はアンメットニーズである．現在，がん幹細胞がどのように維持されるのか，正常では組織幹細胞を支持する微小環境であるニッチが，がんになるとどのように変容しているのか，世界中で研究が進行中である．著者らは，がん幹細胞ニッチの構成成分であるがん細胞内で増殖因子のシグナルが活性化することに注目して解析した結果，多くのサイトカインやケモカインなどの細胞外因子がニッチとがん幹細胞の相互作用を介し，“がん幹細胞性維持シグナル”として働いていることを明らかにしてきた．がん幹細胞性維持シグナルのいくつかの鍵分子は，がん根治をめざせる分子標的である．

◎古くから，がんはその原発部位により転移しやすい臓器が異なることが知られていたが，がん転移の臓器特異性を決定する因子やそのメカニズムは不明であった．近年，がんの転移と再発には，がん細胞と宿主由来細胞との細胞間相互作用とそれによって形成されるがん転移微小環境（転移ニッチ）の重要性が明らかになってきた．本稿ではがんの肺と骨における転移ニッチに焦点を絞り，臓器特異性を決定する転移ニッチ調節因子について紹介する．がん細胞が転移するのに先立って，原発巣の腫瘍から転移前ニッチ調節因子（S100A8，SAA3，CCL2，LOX など）が産生され，これら因子によりあらかじめ転移予定先の肺などにCD11b＋骨髄由来細胞が動員され，がん細胞の転移と増殖を支持する転移前ニッチが形成される．一方，少数のがん幹細胞が肺や骨などの標的臓器に到達後，転移後ニッチ調節因子（VCAM－1，TGF－β，PGE2，ペリオスチンなど）が産生され，がん細胞の休眠状態での生存や再発ならびに骨においては骨病変形成に適した転移後ニッチが形成される．がんの転移の臓器特異性はこれら転移ニッチ調節因子によって決定されることが解明されつつある．今後はこれら転移ニッチ調節因子を標的とする分子標的薬の開発を行い，転移ニッチを阻害してがんの転移と再発を防ぐ治療薬の臨床応用が望まれる．

◎がんはわが国において罹患率・致死率ともに増加しているが，難治である主要因のひとつは腫瘍内不均一性・多様性にあることは論をまたない．がん症例の生命予後延長のためには，がん細胞自身の進化機構に加えて，その方向性を決める宿主側の微小環境の応答についても俯瞰的かつ経時的に理解することが必要である．ひとことでがん微小環境と言っても“低酸素，pH，間質圧，myofibroblast，ニッチ，血管新生，ケモカイン，血小板，炎症，膜型プロテアーゼ，低酸素／低栄養，マクロファージ”などとさまざまである．本稿ではとくに，原発巣がん組織におけるがんゲノム変異が起点となり，がん微小環境（とくに腫瘍免疫）に影響を及ぼしがん進展に寄与する機構について紹介をする．

◎がん微小環境，なかでもTGF－βによるがん細胞側の変化を中心に，がんの悪性化機構について議論する．TGF－βは多様な機能をもつサイトカインであるが，がんではとくに進行期において腫瘍促進的な働きを示すと考えられている．注目されているTGF－βの腫瘍促進的な働きのなかには，上皮間葉移行（EMT）の誘導や，細胞外マトリックスの産生調節・線維化，免疫監視機構からの回避などがあげられる．EMT を経て間葉系細胞の形質を有したがん細胞は，転移能が亢進することにとどまらず，薬剤抵抗性や幹細胞形質の獲得へも寄与していると考えられている．TGF－βの阻害剤を用いることで，EMT を通した浸潤・転移を抑制することや，線維化によるドラックデリバリーの阻害を減弱させることがわかっている．さらに近年では，他の抗がん剤とTGF-β阻害剤を併用することで薬剤抵抗性を減弱させ，抗がん剤の効果を向上させることも試みられている．

◎がんのオーミクス解析においては，これまでは腫瘍を構成する細胞全体を集団として解析する，いわゆるバルク解析が主流であった．しかし，がんを取り巻く微小環境を構成しているのは不均一な細胞種やその分泌成分が織りなす多様な因子である．さらに，その環境下にあるがん細胞そのものもゲノム不安定性により一様でない．このがん不均一性（cancer heterogeneity）は，がん抗治療性や免疫回避機構など，がん細胞の本質的な生物学的特性とも強い結びつきがあると考えられている．そのため，微小環境中でのがん細胞の生物学的振舞いを，ゲノム，エピゲノム，トランスクリプトームの状態として記載するには，個々のがん細胞について一細胞でのオーミクス解析を行うことが求められる．本稿では，2009 年にTang らによってはじめて発表され，近年急速な発展を遂げている次世代シークエンサーを利用した一細胞解析に関して，とくにがん微小環境の解析に着目し，その現状と課題，今後の展望について概説する．

◎腫瘍組織にはがん細胞に加えて，線維芽細胞，免疫細胞，血管やリンパ管を構成している細胞，コラーゲンなどの結合組織が存在し，これらは“がん微小環境”とよばれる特異な社会をつくりだしている．腫瘍組織を構成する細胞によってもたらされる外来性シグナル（オートクリン作用あるいはパラクリン作用）は，がん細胞の増殖・生存や悪性化進展などに重要な役割を果たすことが知られている．そのため，がん微小環境は革新的ながん治療法の開発につながる標的として大きな注目を集めている．そこで本稿では，がん微小環境からの外来性シグナルが造腫瘍性を制御する機構について，近年の興味深い知見を著者らの研究成果や展望も交えて述べてみたい．

◎EGFR－TKI はEGFR 変異肺がんに著効を示すが，ほぼ全例で獲得耐性により再発することや，一部の症例においては初期耐性を示すことが次なる問題となっている．EGFR－TKI に対する耐性機構としてはがん細胞に起こるメカニズムが多く報告されており，もっとも代表的なものはEGFR エクソン20 のT790M 変異で，EGFR－TKI の獲得耐性症例の約60％に検出される．T790M により耐性化した症例には第三世代のEGFRTK（I オシメルチニブ）が認可された．一方，微小環境が産生する肝細胞増殖因子（HGF）が第三世代を含むEGFR－TKI 耐性を誘導する．HGF による耐性はHGF／MET 阻害薬とEGFR－TKI の併用により克服しうるが，その毒性には注意が必要で，今後の臨床試験のなかで慎重に検討する必要がある．

◎ALK 遺伝子は受容体型チロシンキナーゼをコードし，さまざまながん腫においてALK 融合遺伝子が発見されている．通常，成体ではほとんど発現のみられないALK であるが，ALK 融合遺伝子形成により恒常的に発現し，リガンド非依存的にチロシンキナーゼの異常活性化を起こし，強いがん化能を示す．現在までにさまざまなALK 阻害薬の開発が進み，とくにALK 陽性肺がんの治療は劇的な変化を遂げてきた．現在では複数のALK 阻害薬が承認され，ALK 陽性肺がんの治療に使用され，顕著な腫瘍縮小効果がみられている．しかし，1年～数年以内にほとんどの症例において耐性腫瘍が生じ再発してしまうことが大きな問題となっている．本稿では，ALK 融合遺伝子陽性がんの治療法と耐性について，がん細胞自身に加えて腫瘍組織に存在するがん間質細胞の関与についても概説する．

◎2010年に抗CTLA－4 抗体であるイピリムマブの第Ⅲ相臨床試験結果が報告されて以来，抗PD－1 抗体とともに免疫チェックポイント阻害剤の革新的な臨床効果の報告があいついでいる．しかし，臨床効果が得られる患者は単剤では2～3 割で，併用療法によっても約5 割にとどまることが明らかとなってきた．このことから，治療に反応する患者を層別化するバイオマーカーの同定，および治療効果を向上させるような新規がん免疫療法の開発は，基礎，トランスレーショナルおよび臨床研究が一体となって解決すべき課題であるといえる．本稿では，免疫チェックポイント製剤と総称される免疫細胞膜上の免疫刺激分子および免疫抑制分子を，モノクローナル抗体を用いてそれぞれ刺激・阻害することによってT 細胞による抗腫瘍免疫応答を賦活化させ，臨床効果をめざす治療法について解説する．

◎マトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）は，コラーゲンなどの細胞外基質（ECM）を分解する酵素である．MMP はECM 分解に加え，分泌蛋白や他の膜蛋白の切断を介して，がんの悪性化に関与する．MMP に作用するMMP 阻害剤ががん転移を抑制する薬として過去に多く開発されたが，思うような結果が得られなかった．その後の研究で，MMP のなかにはがんに促進的に働くものだけでなく抑制的に働くものもあることがわかった．この反省を生かし，現在ではがんに特異的に働くMMP のみを抑制する化合物・抗体の開発が進んでいる．また，MMP はプロテアーゼ活性とは別のメカニズムによってもがんの悪性化を制御していることが明らかとなった．これらMMP のプロテアーゼ活性・非プロテアーゼ活性によるがん悪性化を標的とすることでがん微小環境の制御が可能になるかもしれない．

◎がん治療の進歩によりがん患者の生存期間が延長した結果，がん患者の管理，quality of life（QOL）の維持が重要な課題となっている．骨転移は直接がん患者の生命を脅かすことはまれであるが，耐えがたい骨痛や病的骨折によりがん患者のQOL を著しく低下させ，運動，あるいは機能障害により生存期間を二次的に短縮させる．また，がん細胞はしばしば骨髄中で長期間潜伏・休眠した後に，何らかのきっかけでめざめ，遠隔臓器に二次転移し，がん患者の生存率を直接大きく低下させる．骨は本来の機能である骨リモデリングにより骨髄を増殖因子に富む肥沃な状況にし，がん細胞が定着・生存・増殖しやすい環境をはからずもつくりあげている．このようながん骨転移の機序に立脚し，骨髄の肥沃性を失わせ，がん細胞の定着・生存・増殖，骨からの二次転移を抑制する薬剤（骨微小環境修飾薬剤：BMA）として，破骨細胞を選択的に阻害して骨リモデリングを抑制するビスホスホネートとデノスマブが，骨転移を有するがん患者に広くかつ安全に使用されている．

◎がん組織の微小環境の特徴を低酸素・低栄養ととらえると，新しい治療薬開発の視点が出てくる．がん細胞は低酸素・低栄養の“悪条件”のなかでも不断の増殖圧力のなかで生存し進化を続けている．この過程で，栄養飢餓状態に耐えるようなエネルギー産生，細胞生存・増殖戦略を獲得している．低酸素・低栄養状態ではエネルギー産生はもとより細胞死のプログラムも細胞生存のプログラムも変化し，多くの抗腫瘍薬が効果を失う．栄養飢餓状態で選択毒性を示す化合物をスクリーニングした結果，ゼノグラフトで抗腫瘍性を示す化合物を数多く手に入れることができた．そのうちのひとつ，アルクチゲニンはミトコンドリア複合体Ⅰの阻害活性があり，グルコース欠乏時には酸素ラジカルを産生し毒性を示す．アルクチゲニンはゼノグラフトモデルでは腫瘍血管網の再構築・正常化作用を示し，微小環境を正常化する活性のあることがわかった．