がんは本当に治る病になったのか?

一昔前は「不治の病」とされていた「がん」。近年は、医療技術の向上や、がんについての研究が進み、治る病気という認識に変わりつつある。しかし、それでもまだまだ5年相対生存率(がんと診断された人のうち、5年後に生存している人の割合)が低いがんも多く残されているのが実情だ。

そうしたいわゆるたちの悪いがんの1つに、脳にできる悪性腫瘍(悪性脳腫瘍)の中でも悪性度がもっとも高い4と位置づけられる「神経膠芽腫(グリオブラストーマ)」がある。

その治療の基本は、手術で腫瘍を摘出した後、抗がん剤と放射線治療を行うというものであるが、多くの患者で、放射線治療を終えた後、しばらくするとがんの再燃(再発)が確認されることから、治癒が難しく、その治療法の確立が求められている。

なぜ腫瘍を摘出し、抗がん剤と放射線を用いてもがんが再燃してしまうのか。慶応義塾大学医学部の佐谷秀行 教授(慶応義塾大学病院・副院長)は、「手術を行うと、一見すると、ほとんどの目に見えるだけの腫瘍を摘出することができるが、それでもがん細胞を生み出すがん幹細胞が体内に残ってしまう。その結果、再燃や治療抵抗性を持つがん細胞が生み出されている可能性が見えてきた」と、がん幹細胞の存在を指摘する。

  • がん組織はがん幹細胞を起源とする

    がん幹細胞がさまざまながん細胞を生み出し、がんを組織化する (C)慶応大 佐谷秀行教授

すべての細胞は幹細胞から生み出されることは現代では良く知られていることだが、がんも同様で、がん幹細胞から、さまざまながん細胞が作り出されることが分かってきた。佐谷教授は、「がん幹細胞が女王蜂とすると、さまざまな役割を担う働き蜂ががん細胞」といったイメージで説明するが、近年の研究から、このがん幹細胞には、さまざまな治療に対する抵抗性があることが分かってきたという。

  • がん幹細胞は、さまざまな治療手段に対して高い抵抗性を示す

    がん幹細胞は、さまざまな治療手段に対して高い抵抗性を示すため、治療が難しい (C)慶応大 佐谷秀行教授

もちろん、こうしたがん幹細胞を特異的に駆除する薬剤の開発なども進められている。佐谷教授の研究チームも、そうした薬剤を用いて2013年より治験を進めている。しかし、そこで問題となってきたのは、「腫瘍の中におけるがん幹細胞の数は少なく、薬剤が本当にがん幹細胞に効いているのか、効いているのであれば、どの程度の効果を発揮しているのかが見えない」(同)、といったがん幹細胞の検出が既存技術では難しいという技術的な壁であった。

  • 将来のがん治療はがん幹細胞をターゲットにしたものとなる

    がん幹細胞をターゲットとした治療を行うことで、再発を防ぐ治療が可能となる (C)慶応大 佐谷秀行教授

基礎科学は役に立つ

がん幹細胞にどの程度の薬剤が到達し、どれだけの効果を発揮しているかを身体の外から評価できるシステム。こうしたがん治療に向けたシステムの開発に、宇宙科学の分野で生み出されたテクノロジーが役に立つ可能性がでてきた。具体的には、宇宙を飛び交うX線やガンマ線を測定するイメージング技術の活用だ。

基礎科学の分野である宇宙科学のテクノロジーを医療という社会に直接関わる分野に展開することを目指す組織が、2018年4月1日付けで東京大学 国際高等研究所 カブリ数物連携宇宙研究機構(Kavli IPMU)内に設立される。宇宙航空研究開発機構(JAXA)の大学共同利用連携拠点として稼動するその拠点の名を「JAXA - Kavli IPMU/東京大学 硬X線・ガンマ線イメージング連携拠点」という。 3月26日に開催された拠点の本格始動に向けた説明会においてKavli IPMUの村山斉 機構長は、「実は真に破壊的なイノベーションは基礎科学発のものが多い。世界で誰もやってこなかった観測や実験を行う必要があるのが基礎科学であり、それに対応する極限的な技術を生み出していく必要があるためだ。また、研究者の好奇心にもとづいて、誰もやらなかったことをやってみるのが基礎科学の性質であり、これをやればこれができる、というものではない点から、結果としてとんでもないものが生み出される可能性がある」と、基礎科学の重要性を強調するほか、Kavli IPMUの設立に向けた提案書にも、「(数学、理論物理、実験物理、天文学を融合する純粋基礎科学の国際拠点である)本拠点の研究で得られた手法やテクノロジーは間接的に社会に役立っていくに違いない」と記載されていることに触れ、その応用先として、「診察やレーザー医療等の医学分野で役立つ可能性がある」とも記載されていることを紹介。今回の連携拠点の設立により、初めて、この提案書に記載した取り組みが実現できる段階に到達したとする。

また村山機構長は、「(宇宙を飛び交う)ガンマ線やX線を検出するイメージングデバイスが医療に役立つ可能性がでてきたということで、我々の研究が医学の発展に役立つ。(この連携拠点の活動を通して)基礎科学が社会の役に立つということを証明したい」とも述べ、今回の連携拠点の稼動により、基礎科学が社会の役に立つ準備が整ったとした。

  • 宇宙を観測する技術を医学に応用

    宇宙を観測する技術を医学分野での測定器へと応用展開を図ることができるようになった (C)Kavli IPMU/相原博昭

宇宙科学でがん幹細胞の場所や数を特定

では、この連携拠点でどのような取り組みが行われていくのか。4月1日時点の同拠点の主な構成メンバーは、Kavli IPMUから5名(うち1名は国立がん研究センターから異動される医師で、Kavli IPMU初の医師となるという)、JAXA宇宙科学研究所(ISAS)から4名。そして、慶応義塾大の佐谷教授、ならびに東大薬学部の浦野泰照 教授の合計11名となっているが、Kavli IPMUからは加速器で粒子をぶつけて得られる光をイメージング解析する技術を、JAXA/ISASからはX線天文衛星「ひとみ(ASTRO-H)」で培った硬X線・ガンマ線検出のためのイメージングデバイス技術をそれぞれ持ち寄り、佐谷教授や浦野教授といった医学側のニーズに対応する体内から放出される硬X線・ガンマ線を検出するシステムの開発が行われていくこととなる。

具体的なシステムの仕様としては、「最先端の硬X線ならびにガンマ線に対応する宇宙観測センサ技術を、生体内に投与した放射性同位体(RI)の100μm以下の精度で3Dイメージングすることを可能とするシステム」(同連携拠点の指揮を執る予定のKavli IPMUの相原博昭 主任研究員)とのことで、これと、佐谷教授らが開発するがん幹細胞に効果を発揮する薬剤の一部の分子を半減期の短い放射性同位体(RI)に置き換えた抗がん剤を組み合わせることで、RIから放射される硬X線やガンマ線を測定。これにより、どこの部位(がん幹細胞)に、どの程度の薬剤が届いて、どの程度の効果を発揮しているのかが分かるようになる。

  • RIでラベリングした薬剤から放射されるX線やガンマ線を体外の測定器で測定する

    生体内のRIを100μmの精度で体外から3Dイメージングすることができれば、手軽にどこにどの程度のがん幹細胞があるのかがわかるようになり、治療計画の策定に役立てることができるようになる (C)Kavli IPMU/相原博昭

とはいえ、研究段階からいきなり人で試すわけには行かないため、初めは小動物を用いた研究として進められる予定だという。そのための計測システムとして、ASTRO-Hの開発の際に生み出されたCdTe素子を用いた高性能な硬X線・ガンマ線検出技術を用いたおよそ30cm角の「高分解能3Dマルチピンホール型SPECT(Single photon emission computed tomography:単一光子放射断層撮影)装置」ならびにおよそ10cm角の「高分解能Si/CdTeコンプトンカメラ」が開発され、この結果が良好であれば、人での治験に向けたシステムの大型化などが行われていくロードマップとなっている。すでに個別の基礎技術は揃っていることから、「システムの開発は2年程度をめどに終える計画で、3年目あたりから、実際のデモを見せることを可能にしたい」と相原氏は述べており、すでに最終的なゴールも見えているようだ。

  • 生体内部の様子を観測できることが、医学の発展につながる

    宇宙を飛び交うX線やガンマ線を観測するセンサ技術が、医学・薬学の研究機器として活用されることで、医学分野の基礎研究を次のステージに引き上げることを可能とする (C)Kavli IPMU/相原博昭

  • 体内から放出されるX線・ガンマ線測定のために2つの装置を開発する

    開発が予定されているのは、高分解能3Dマルチピンホール型SPECT装置と、高分解能Si/CdTeコンプトンカメラ。マウスなどの小動物サイズのものを開発するが、技術ができれば、それを大型化することで人間にも適用することが可能となる (C)Kavli IPMU/相原博昭

また、佐谷教授も、「がん幹細胞から生み出されるがん細胞も多種多様。1つの腫瘍の中でも異なった細胞で構成されていることが知られているが、それらを識別できるようになれば(従来のPETでは1種類のみの特定、CTにいたっては形状の測定)、これまでの診断装置と比較して、すごい装置になることが期待される」と期待を述べており、実用化を進め、多くのがん患者の治療につなげることができればと期待を述べている。

なお、相原氏は、「基礎科学と社会が結びつき、社会が何を求めているかを基礎科学側が理解して、その解決策を提供することを最初から行おうというのが今回の研究の目的。JAXAの技術が社会に広がるための支援を行っていくことに加え、社会からの要請もこの連携拠点で吸収して、それをJAXAに還元していく、という双方向の連携が実現されることを期待する」とも述べており、その最初の取り組みとして、今回の研究の成果をある程度の時期をめどに披露することで、基礎科学が重要であることを広く社会に示していきたいともしていた。

  • 連携拠点の枠組みと、そこからの発展イメージ

    連携拠点の枠組みと、そこからの発展イメージ (C)Kavli IPMU/相原博昭

  • ここに画像の説明が入ります

    JAXA - Kavli IPMU/東京大学 硬X線・ガンマ線イメージング連携拠点のキーマンの面々。左から、Kavli IPMUの相原 主任研究員、慶応大の佐谷 教授、JAXA/ISASの常田佐久 所長、Kavili IPMUの村山 機構長