今回の題材は、２０１７年１１月１６日付の The Economist 紙に掲載されたニューズレポート、Growing tiny tumours in the lab could help treat cancer  ”小さな悪性腫瘍を実験室で人工的に育てることはガン治療に役立ちます” です。サブタイトルに The “tumourroids” mimic real cancers much more closely than traditional cell cultures ”人工悪性腫瘍は従来の培養細胞よりも癌細胞を遥かに正確に再現します” とある様に、特定の患者の悪性腫瘍（癌）と全く同じものを実験室で作り出すことで、その患者に最適な治療法を選定することが容易になるという最新の研究成果を伝えるレポートです。全文の和訳はオリジナルの次にあります。

Personalised medicin

Growing tiny tumours in the lab could help treat cancer

The “tumouroids” mimic real cancers much more closely than traditional cell cultures

 

Print edition | Science and technology

Nov 16th 2017

ALMOST half a century after Richard Nixon declared war on cancer, there has been plenty of progress. But there is still no cure. One reason is that “cancer” is an umbrella term that covers many different diseases. Although the fundamental mechanism is always the same—the uncontrolled proliferation of cells—the details vary enormously. Leukaemia is not the same as colon cancer. Even within a particular type of cancer, one patient’s disease will differ from another’s. Different mutations, for instance, will affect different genes within a tumour. The result is that cancer can be frustratingly difficult to treat.

Medicine, though, is getting better at accounting for these differences. In a paper just published in Nature Medicine, a team led by Meritxell Huch, a biologist at the Gurdon Institute, a cancer-research centre at the University of Cambridge, describes a technique that could, one day, help doctors design bespoke treatments for their patients, tailored to the precise characteristics of the cancers they are suffering from.

Dr Huch and her colleagues work with “organoids”, tiny replicas of full-sized organs that can be grown in the lab. The ability to build organ-like structures outside a living body, from retinas to kidneys and even brain tissue, holds a great deal of promise for medical research. But Dr Huch’s twist was to grow not organs, but the tumours that afflict them.

She and her team took cancerous cells from eight patients suffering from liver cancer. That is the fifth most frequent cancer in men around the world and the eighth most frequent in women. But its high mortality rate makes it the second most common cause of cancer deaths worldwide, behind only lung cancer. By immersing the cells in a specially developed culture medium designed to promote the survival of cancerous cells but not healthy ones, the researchers were able to persuade their samples to grow into tiny “tumouroids” about 0.5mm across.

Cancerous cells can already be cultured in test tubes, where they are available for poking and prodding by researchers. But, says Dr Huch, when researchers extract such tissue they often bring healthy cells along with it. That can complicate genetic analysis of the tumours, by mixing healthy DNA with the mutated sort. Because tumouroids contain only cancerous cells, analysing them should be easier.

A more significant benefit is that tumouroids replicate the structure of the tumours from which they are derived in a way that ordinary cell cultures do not. Cells in a living organism are often not symmetrical. The cells that make the intestines, for instance, need to know which side faces into the intestine and which side faces the rest of the body. That, in turn, means different genes are expressed in different parts of a cell. In a conventional cell culture, much of this structure is lost. But Dr Huch’s tumouroids preserve it, making them a much more faithful reproduction of the cancer from which they are derived.

Having copies of a tumour in a dish makes it easier to conduct experiments on them. By comparing the genomes of their tumouroids to those of healthy tissue, the team discovered unusually high levels of activity among some genes in the tumour cells. Nineteen of the 30 most over-active genes were already associated with a poor prognosis, but 11 were new genes for which such a link had not been suspected. They also used the tumouroids to test 29 sorts of anti-cancer drugs, some of which are still in development. For one, an inhibitor of a type of protein vital for tumour growth, the researchers have managed to publish the first evidence suggesting that it might indeed be effective.

The ability to grow accurate replicas of real tumours should help the hunt for better cancer drugs more generally. Compared with treatments for other diseases, many cancer drugs fail to make it past even the early stages of clinical trials, partly because of the difficulty of producing accurate models of the disease on which to do preliminary testing. Dr Huch hopes her tumouroids might have direct clinical applications, too. The goal, she says, would be to take a patient with liver cancer, grow copies of his tumour in a lab, and then test several different drug candidates at once to find the most effective. Because tumouroids faithfully replicate the cancers from which they are derived, a drug that works in the test tube should work in the patient as well. As any general will tell you, knowing your enemy is half the battle.

This article appeared in the Science and technology section of the print edition under the headline “Test-tube tumours”

< 全文和訳例 >

リチャード・ニクソン大統領が癌との戦いを宣言してからほぼ半世紀が経過し、これまでに多くの進展がありました。しかし、現在でもこれといった治療法はありません。その理由の一つは、”癌”とは非常に多数の疾病を含む包括的な言葉であるからです。ガン発生の仕組みは常に一定であるものの － 統制のきかない細胞分裂 － その細部についてはあまりにも多種多様なのです。白血病は結腸癌とは異なります。ある特定の癌に関する場合でさえ、一人の患者の悪性腫瘍は別の患者の悪性腫瘍と異なるはずです。例えば、異なる突然変異は一つの悪性腫瘍内部の異なった遺伝子に影響を与えることになります。その結果として、癌は絶望的なまでに治療が困難になってしまいます。

もつとも、医学は悪性腫瘍に関する多種多様な差異を説明することに活路を見出しつつあります。つい最近、医療専門誌 Nature Medicine に発表された研究論文において、ケンブリッジ大学の癌研究センターであるゴードン研究所の生物学者である Meritxell Hush に率いられた研究ティームは、いつの日にか個々の患者が苦しんでいる癌の正確な性質に即した個別具体的な治療法を医師がデザインすることを支援するテクニックを紹介しています。

Huch 博士と彼女の同僚の研究者は、研究室で培養可能な普通サイズの臓器の小型複製版である ”人工臓器（organoids）”の研究に取り組んでいます。網膜、肝臓そして脳組織に至るまで生物の体外で臓器に似た構造を生成する能力は、医療研究の分野で大いなる可能性を秘めています。しかし、Hush 博士の真の目的は臓器を体外で生成することではなく、臓器に影響を与える悪性腫瘍を培養することでした。

彼女の研究ティームは、肝臓癌で苦しんでいる８人の患者から悪性腫瘍化した細胞（癌細胞）を抽出しました。肝臓癌は、世界で男性では５番目に、女性では８番目に多く発生する癌です。しかし、肝臓癌は死亡率が高いので、肺癌に次ぐ癌死亡の原因となっています。癌化した細胞は生存するものの正常な細胞は死滅する様に設計された特別に開発した培養媒体液に悪性腫瘍を浸すことで、彼らは、その採取した悪性腫瘍の一部を０．５ミリ四方の ”人工癌” に発展させることに成功しました。

癌細胞は既に試験管内で培養可能であり、研究者はその癌細胞を様々な研究実験に利用できます。しかし Hush 博士が言うには、研究者がその生体組織を抽出する際、しばしば健康な細胞も混合してしまいます。その結果、その悪性腫瘍の遺伝子解析は、正常な DNA と腫瘍化した DNA とが混ざり合うことで複雑なものになり得るのです。先述した人工癌は悪性腫瘍化した細胞しか含んでいない為、その遺伝子解析はより簡明になると期待されています。

更に重要な利点は、従来の細胞培養では不可能だった悪性腫瘍が発生する原因となった細胞の構造を再現できることです。生命体内部の細胞はしばしば非対称的構造をもっています。例えば、腸を構成している細胞はどの側面が腸に面している、あるいは腸以外の部分に面しているのかを認識している必要があります。それは、一つの細胞の異なった部分が別々の遺伝子を発現することを意味しています。これまでの細胞培養の方法では、この構造の大半は失われてしまいます。しかし、Huch 博士の研究ティームが考案した人工腫瘍はこの欠点を克服し、悪性腫瘍が発生した細胞を非常に忠実に再現しているのです。

実験用容器内に悪性腫瘍の正確な複製があることは、それを使った研究実験をより容易にします。その人工悪性腫瘍と正常な体組織のゲノムを比較することで、この研究ティームは悪性腫瘍化した細胞の内部でいくつかの遺伝子が異常に高いレベルで活動していることを発見しました。その３０の遺伝子の内、１９は癌治療が成功しなかった場合に高いレベルで活動することが既に知られていましたが、新たに確認された１１の遺伝子はこれまで悪性腫瘍化と関係があるとは想定されていませんでした。更に彼らは、開発中のものを含む２９の抗癌剤を人工悪性腫瘍を使いその効果を試してみました。その開発中の抗癌剤の一つは、悪性腫瘍の発生に必須となる一つの蛋白質の活動を抑制するものであり、癌治療に非常に効果的となる可能性があることを示唆する研究成果の発表に至りました。

個々の癌患者の悪性腫瘍を人工的に再現出来ることは、一般論としてより優れた抗癌剤の開発を助けることになるはずです。他の病気の治療法と比較して、多くの抗癌剤は臨床試験の第１段階を通過することにさえ失敗してしまいますが、その理由の一部は、臨床試験の前哨となるテストにおいて対象となる疾病（癌）のモデルを忠実に再現することが困難であることです。Hush 博士は、この人工悪性腫瘍は臨床試験にも直接応用できる可能性があると期待しています。彼女が言うには、最終的な目標は、ある肝臓癌の患者の悪性腫瘍を研究室で人工的に複製し、最も効果的な治療薬を見つける為に候補となる抗癌剤を同時に幾つも試すことです。人工悪性腫瘍は個別の癌患者の癌を忠実に複製している為、研究室の環境で効果のあった抗癌剤は当該患者に対しても効果を発揮するはずです。将軍であれば誰もが言うように、敵を知ることは半ば戦いに勝利したも同然なのです。

To be continued.