この記事の概要
  • がん細胞には自己複製能力をもつがん幹細胞が存在する
  • がん幹細胞の一部には、抗がん剤に対して抵抗性を持つ細胞が存在する
  • がん幹細胞は、がんの再発、転移という問題を解決する糸口が見つかる可能性が高いと考えられ、盛んに研究が行われている分野の1つ

がんにも幹細胞が存在し、自己複製能力を有していることが近年わかってきました。

この記事では、がん幹細胞の性質、影響、今後の治療への可能性について解説します。

1. がん細胞の性質

がん細胞の性質は、体細胞(健常な細胞)よりも高い増殖能力、細胞分裂に回数制限がない(細胞の不死化)、周辺組織に入り込んだり(浸潤)、血管などを使って離れた部位に移る(転移)が挙げられます。

1つの細胞が「がん化」し、がん細胞になると、そのがん細胞は高い増殖能力でどんどん増殖します。健常細胞のように分裂回数に制限がないので、状況が許せば延々と分裂し、がん細胞の塊を体内に作ります。こうしてできたがんの細胞の塊は、1つのがん細胞からは増えたものなので、最初にがんになった細胞の「クローン」であると考えることができます。

クローン、つまり、最初にがんになった細胞の完全な複製、コピーであるならば、性質も同じであるはずです。

しかし、実際のがん細胞の塊は、全く同じ性質のがん細胞だけではなく、性質の異なったがん細胞も存在しています。

がん細胞の高い増殖能力でどんどん増殖しただけで、なぜ性質の違うがん細胞が1つの塊の中に存在するのかは、長い間謎でした。それを解く糸口になったのが「がん幹細胞仮説」です。

2. がん幹細胞の発見

がん細胞の高い増殖能力は、そのまま「自己複製能力」と言い換えることができます。

これは、自分と全く同じ細胞を作り出す能力です。がん幹細胞仮説では、がん幹細胞はこの自己複製能力と共に、異なるタイプの細胞に分化することができる「多分化能」を持つと述べています。この多分化能は、胚性幹細胞、体性幹細胞、iPS細胞などが持っている多分化能と同様の能力です。

この2つの性質によって、自己複製を行いながら分化によって性質の異なるがん細胞を生み出していると考えられています。この2つの能力を持つがん幹細胞が、がん細胞の塊の中にはある程度の割合で存在しているため、1つのがん細胞の塊を構成するがん細胞にも、性質の多様性があるのではないかと考えられています。

このがん幹細胞は、1997年に急性骨髄性白血病で初めて同定されました。その後、様々ながん細胞においてがん幹細胞が特定され、現在ではがん細胞とがん幹細胞を区別するためのタンパク質、遺伝子発現の解析方法はいくつか確立されているものがあります。

実はがん幹細胞仮説の歴史は意外に古く、1970年代にはこの仮説が提唱されていました。しかし、その頃の技術では、実験的に証明する方法が困難でした。しかし、分子生物学的な実験手法の発展、測定機器の発展により、がん幹細胞を細胞塊を構成するがん細胞群から単離することが可能となりました。

こうした技術の進歩によって、がん幹細胞の存在が証明され、2000年代の相次ぐ各種がん幹細胞の発見につながったのです。

3. がん幹細胞による影響

がん幹細胞の一部には、薬剤耐性を獲得している細胞が存在します。つまり、「抗がん剤に対して抵抗性を持つ細胞」が存在するということになります。

この薬剤耐性を持つがん細胞が存在するがん細胞塊があったとすると、このがんに対して抗がん剤治療を行ったとしても、薬剤耐性を持つがん幹細胞は生き残ることになります。

がんの検査でがんを見つけるためには、がん細胞の塊がある程度大きくないと見つからない検査がほとんどです。もし検診でがんが見つかり、抗がん剤治療を受けたとしましょう。検査をすると、がんの細胞塊はどんどん小さくなり、検査で検出できないレベルになります。

この状態は「がん細胞がなくなった」ではなく「がん細胞が検査で検出されなくなった」です。がん細胞が検査で検出されなくなったことがそのままがん細胞がなくなったということであるケースもありますが、そうでないケースもあります。

もし、がん細胞塊の中に薬剤耐性を持つがん幹細胞が数個混じっていて、がん幹細胞化していないがん細胞が抗がん剤によって死んでいく中、ひっそりと生き残っていたらどうなるでしょうか?

検査で見つからないレベルまで小さくなったがん細胞塊が生き残り、再度増殖して大きながん細胞塊に成長してしまいます。

これはがんの再発の原因の1つではないかと考えられています。こういったリスクを考えて、がんの患者には治療した後も定期的に検査を行っています。薬剤耐性によって生き残ったがん幹細胞から再びがん細胞塊が成長し始めたら、すぐに対処できるように準備しているわけです。

再発したがんでは、最初の治療で使われた抗がん剤が効かなくなるというケースが時折見られます。そういった再発がんは、ここで述べた「がん幹細胞が生き残り、そのがん幹細胞から増殖、成長した」のではないかと予想されています。

4. なぜがん幹細胞ができるのか?

では、このがん幹細胞はどうして存在するのでしょうか?ここでは2つの仮説を解説します。

まず1つ目は、「がんはがん幹細胞から始まる」という考え方です。これは、個体の発生とほぼ同じ考え方です。

健康な細胞ががん化するとき、最初のがん細胞は幹細胞の性質を持つがん幹細胞であり、細胞分裂によって増殖していくうちに分化していく、という考え方です。この考え方ですと、がんの細胞塊には必ず1つ以上のがん幹細胞が存在する、という考え方が出てきます。もしがん幹細胞がなければがん細胞は増殖することができず、がん細胞塊も成長することができないからです。

一方で、がん細胞増殖には、最初にがん幹細胞の存在が必要なだけで、増殖によって次々に増えていく状況では必ずしもがん幹細胞は必要ない、という考え方もあります。

これは、分化しきっているがん細胞にも無限増殖能力があることからきています。がん細胞塊の先祖であるがん幹細胞は分裂、増殖を繰り返すうちに自らも分化することもあるので、必ずしも細胞塊中にがん幹細胞が存在するわけではないという考え方です。

そして2つ目の考え方は、iPS細胞の作製成功によって仮説が補強された、分化の逆行説です。iPS細胞は、分化した細胞を遺伝子操作することによって幹細胞に「戻す」ことによって作製されます。

この現象と同様に、最初のがん細胞は「分化したがん細胞」としてがん化し、その後の細胞環境などによって遺伝子変異を経由して幹細胞化するのではないか、という考えです。

実際に、がん細胞を3次元培養して、体内のがん細胞塊に似た3次元がん細胞塊を作製すると、1,000個から10,000個の塊の中に、幹細胞でしか発現しない遺伝子、タンパク質を発現する細胞が出現することが報告されています。

5. がん幹細胞研究の可能性

2000年代に実験研究の技術発展によって、実際の研究が行われるようになったがん幹細胞は、がんの再発、転移という問題を解決する糸口が見つかる可能性が高いと考えられ、盛んに研究が行われている分野の1つです。

また、現在は薬物耐性を持つがん細胞を人工的に作製するには、遺伝子の改変など煩雑な手法を必要としています。しかし、がん幹細胞をiPS細胞、ES細胞のように、培養条件によって様々なタイプのがん細胞に分化させることができれば、がんの研究が飛躍的に進歩することが考えられます。

また、薬剤耐性の性質を持つがん細胞に分化させることによって、製薬会社が抗がん剤のテストをする際に、どういった場合に効果があるのか、どういう場合に効果が期待できないのか、抗がん剤の併用は効果があるのかなど、臨床で使用する前に重要なデータを得ることができます。

さらに、新薬開発だけでなく、既存の抗がん剤についても、効果が期待できる場合、どのレベルで効果が期待できるのかという予測をするためのデータが収集できます。抗がん剤治療は強い副作用があるため、患者の体に大きな負担をかける治療になります。もし、投与前に最も効率のよい抗がん剤、投与方法が絞り込めれば、患者の身体への負担を最小限にしてがんの治療ができます

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