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Apr 29, 2023

腫瘍を発見するための新しいアプローチ: 腫瘍の微生物を探す

Una nuova ricerca rivela che il cancro è diffuso

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新しい研究により、がんには細菌や真菌、つまり科学者が腫瘍マイクロバイオームと呼ぶ豊かな生態系が蔓延していることが明らかになりました。

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カール・ジマー著

カール・ジマーは科学コラムニストです。 彼のへそには少なくとも 53 種の細菌が生息しています。

Google で腫瘍の画像を検索すると、おそらく、健康な組織のくすんだ背景に、明るい色の癌細胞の塊が表示されることになるでしょう。 しかし、イスラエルのワイツマン科学研究所のがん生物学者リアン・ナルンスキー・ハジザ氏にとって、状況は大きく異なっているようだ。 腫瘍には、数十の種に相当する数百万の微生物が含まれる場合もあります。

「これは一つの生態系だと思います」と彼女は言う。 「それは、がん細胞だけが存在するわけではないということです。」

科学者たちは私たちの体に微生物が生息していることを長い間知っていましたが、腫瘍を無菌であるかのように扱う傾向がありました。 しかし近年、研究者らはその概念を覆し、腫瘍には微生物が蔓延していることを実証した。

2020年、いくつかの研究チームは、腫瘍にはさまざまな細菌が混在していることを示した。 そして木曜日には、雑誌「Cell」に掲載された2つの研究で、腫瘍には多くの種類の真菌が生息していることが判明した。

このいわゆる腫瘍マイクロバイオームは、各種類のがんにおいて非常に特徴的であることが判明しており、一部の科学者は、血液中に流出する微生物の DNA を測定することによって、隠れた腫瘍の初期兆候を発見したいと考えています。 また、微生物が腫瘍の攻撃性を高めたり、治療に対する耐性を高めたりする可能性があることを示唆する研究もあります。 それが事実であることが証明されれば、腫瘍自体とともに腫瘍のマイクロバイオームを攻撃することでがんと戦うことが可能になるかもしれません。

「腫瘍マイクロバイオームというレンズを通して、がんについてわかっているほぼすべてのことを再評価する必要がある」と、新しい研究の1つでナルンスキー・ハジザ博士と共同研究したワイツマン大学のがん生物学者ラビッド・ストラウスマン氏は語った。

過去 20 年にわたり、科学者たちは口の綿棒、皮膚の掻き取り物、便の中から DNA を探し出し、人体の微生物をグラフ化してきました。 これらの調査により、健康な人の体内で無害に生息する数千の種、合計約 38 兆個の細胞が特定されました。 かつては無菌だと考えられていた多くの臓器が、独自のマイクロバイオームを持っていることが判明しました。

研究者らが健康なマイクロバイオームを調査している間、がんはほとんど未知の状態のままでした。 腫瘍を構成する何百万もの細胞が、微生物が生息できる別の生息地を提供しているかどうかは誰も知りませんでした。

2017 年、ストラウスマン博士と彼の同僚は、膵臓腫瘍内に生息する細菌を偶然発見しました。 彼らは、一部の腫瘍がどのようにして化学療法薬に抵抗するのかを困惑していたときにこの発見をした。 その結果、薬の作用を阻害する細菌の一種が体内に生息していることが判明した。

この発見を受けて、ストラウスマン博士と彼の同僚は、7 種類の癌の 1,000 以上の腫瘍内の細菌の大規模調査を行うことになりました。 2020年には7種類すべてに潜む細菌を発見したと報告した。

同じ頃、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究チームは、2000 年代初頭にさまざまな種類のがんから収集された DNA の巨大なデータベースを使用して独自の検索を実行しました。

「Cancer Genome Atlas」と呼ばれるこのプロジェクトは、がん細胞を制御不能に増殖させる腫瘍遺伝子の変異を科学者が発見できるようにすることを目的としている。 しかし、サンディエゴのチームは、生データには腫瘍内の細菌の DNA も含まれている可能性があることを認識しました。

残念なことに、これはアトラスにある 6 兆個の遺伝子断片をふるいにかけて細菌 DNA の断片を探すことを意味しました。

「天の川銀河には星の数よりも干し草のわらの方が多いのに、干し草の山から針を見つけ出そうとするようなものです」と研究チームのメンバー、グレゴリー・セピッチ・プア氏は語った。

探索には何年もかかりましたが、その成果はありました。 セピッチ・プーア博士と彼の同僚は、32 種類の癌の DNA 断片のごく一部が人間ではなく細菌に属していることを発見しました。

研究者らは2020年に研究を発表した後、ストラウスマン博士のチームと協力して腫瘍に真菌も含まれているかどうかを調べた。

菌類は進化の歴史の中で大きな成功例の 1 つであり、その種は推定 620 万種あります。 それらには、森で育つキノコ、パンやビールを発酵させる酵母、ペニシリンをもたらしたカビなどが含まれます。

すべての菌類に共通する特徴の 1 つは、菌類が食べる方法です。 菌類は酵素を噴出して近くの有機物を分解し、それを吸収します。また、菌類は膨大な数の胞子を生成し、あらゆる種類の極限状態でも何年にもわたって生き残ることができます。

私たちは、皮膚に胞子を付着したり、菌類がヒッチハイクしている食べ物を食べたりすることによって、常に菌類にさらされています。 それらのほとんどは私たちの体内に住み着くことはありません。

「多くのことが通過しているだけだ」とニューヨークのワイル・コーネル医学の免疫学者イリヤン・イリエフ氏は言う。

しかし、いくつかの種は私たちの体内に適応して生きています。 皮膚真菌は私たちが作った油を分解します。 私たちの口や消化管内の糖分を食べる人もいます。 科学者たちはまた、私たちの体内でその生態が謎のままである他の真菌も発見しました。 「私たちは実際のところ、そこまでは知りません」とイリエフ博士は語った。

サンディエゴとワイツマンの研究者らは、細菌を探すのとほぼ同じ方法で腫瘍内の真菌を探し、がんゲノムアトラスにある DNA 断片の銀河系に戻りました。 今回のみ、彼らは真菌の遺伝子を探しました。 そして、彼らはストラウスマン博士の腫瘍のコレクションも検査しました。

木曜日に発表された研究の1つで科学者らが報告したように、科学者らが調べた35種類の異なるがんの腫瘍にはすべて真菌が含まれており、それぞれの種類に特有の真菌種の組み合わせがあった。

もう一つの新しい報告では、イリエフ博士と彼の同僚は、口、食道、胃、結腸、直腸、乳房、肺という体の7つの部分の腫瘍から真菌を独自に発見した。

どちらの研究にも関与していないニューヨーク大学の微生物生態学者ディーパック・サクセナ氏は、発見の規模の大きさに驚いた。 「これほど多くのがん菌が存在するとは予想していませんでした」と彼は語った。 「これは私たちの考え方を変えるでしょう。」

セピッチ・プール博士とサンディエゴの同僚数名は、研究をがんの血液検査に応用するためにミクロノーマという会社を設立しました。 腫瘍内の真菌や細菌が放出する DNA を調べることで、その微生物がどのような種類の癌に由来するかを正確に予測できると研究者らは言う。

彼らはなぜテストが機能するのかを知りません。 地理がその答えの一部である可能性があります。肺腫瘍は、すでに肺に存在する微生物を引き寄せる傾向があります。 しかし、一部の微生物は腫瘍の内部に侵入するために新しい器官に移動することができます。 酸素レベルなど、腫瘍内部の特定の化学的性質が、そこでどの微生物が繁殖するかを決定するのに役立つ可能性があります。

どちらの新しい研究でも、がんの悪化と関連があると思われる微生物が発見されました。 たとえば、イリエフ博士と彼の同僚は、腫瘍にカンジダ・トロピカリスと呼ばれる真菌の一種が含まれている場合、胃がんで死亡する可能性がより高いことを発見しました。

一部の微生物は腫瘍に住み着くだけでなく、腫瘍の増殖を助ける可能性があります。 それらは免疫系から腫瘍を隠したり、薬物を中和したり、腫瘍が体内に広がるのを助けたりする可能性があります。

テキサスA&M大学の微生物学者ジェシカ・ギャロウェイ・ペーニャ氏は、今回の新たな研究には関与していないが、この研究だけでは微生物にそのような影響があるかどうかを立証することはできないと警告した。 科学者は、皿や動物の中でがん細胞の実験を行う必要があります。

「わかりました、それは特定の種類の腫瘍に関連していますが、それは単に腫瘍と共存しているということを意味するのでしょうか、それとも実際に腫瘍が大きくなり進行する原因になっているのでしょうか？」 ギャロウェイ・ペーニャ博士は尋ねた。 「現時点ではあなたにはわかりません。」

カール・ジマーは「Matter」コラムを執筆しています。 彼は、『Life's Edge: The Search For What It Means To Be Alive』を含む 14 冊の本の著者です。 @carlzimmer • Facebook

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