がんの共通特性 | Assay Genie

シェーン・ヒューストン、クイーンズ大学ベルファスト校博士候補

がんは人類にとって古くからの敵です。異常細胞の制御不能な増殖は、歴史を通じて人間の健康に影を落としてきました。がんの最も古い証拠のいくつかは、エジプトとファラオの時代にまで遡ります [1]。

時が経つにつれ、がんに対する私たちの理解も深まり、腫瘍学として知られるようになった分野になりました [1]。がんを治療するための初期の試みは、ほとんどの場合、外科的切除と、その後の再発しないという希望でした [1]。しかし、必ず再発しました。がん治療の研究の現在の傾向は、各患者の個々のがんの遺伝子プロファイルに基づく治療アプローチである個別化医療に傾いています [2]。その結果、すべてのがんに共通する特徴が比喩的に「棚上げ」されています。この記事は、すでに刺激的な分野で新たな研究を刺激することを願って、これらの特徴を再検討することを目的としています。

奇妙な代謝

1930 年代、ドイツの生理学者で医師のオットー・ハインリッヒ・ワールブルクは、がん細胞の奇妙な特徴に気づきました。多くのがん細胞は、酸素を使ってブドウ糖を代謝する (好気呼吸) のをやめ、酸素が存在する場合でもブドウ糖の嫌気的代謝 (発酵とも呼ばれる) に切り替えることに気付きました。

また、このブドウ糖の嫌気的代謝に関連して、がん細胞は大量の乳酸を生成することにも気付きました [3]。ワールブルクは、がんは何らかの形でこの奇妙な代謝によって引き起こされると示唆しました。さらに、低酸素状態では、本質的に強い発酵能力を持つ細胞に有利な選択圧が明らかに働いていることを観察しました [3]。これは、多かれ少なかれすべてのがんに共通する特徴であると、ワールブルクは仮定しました。この現象は「ワールブルク効果」と名付けられ、その生化学と分子メカニズムは過去10年ほどの間に研究上の関心が再び高まっています[4]。

ふわふわした膜

すべての細胞は細胞膜を持っています。細胞は外部環境に対して二重の二重層バリアを形成し、イオン、代謝物、H2O、CO2の適切な細胞内バランスを維持します[5]。これらの細胞膜には、微絨毛と呼ばれる多数の指のような突起があり、図1に示すように、腸管上皮細胞の吸収表面積の増加、細胞間接着、細胞分裂前の細胞膜の保管などの機能的役割を果たします[5,6]。

ただし、これらの「ふわふわした細胞フェンス」は、さまざまながんのサブタイプと研究で、がん細胞の増殖とともに数と長さが増加することが示されています[7, 8, 9]。この2番目の共通のがん特性は、さまざまな機能を果たしているようです。最近の研究では、脳腫瘍の一種である神経膠腫細胞が、過剰発現した微絨毛を利用して、免疫システムの重要な哨兵である細胞傷害性T細胞を致死的ではない距離に保つことができることが示されています[10]。これにより、神経膠腫細胞の継続的な生存と、転移と呼ばれる現象による他の組織や臓器への潜在的な拡散が促進されます[11]。

奇妙な糖

前述の細胞膜と微絨毛は、細胞の外側にある不毛の荒野ではありません。

哺乳類細胞の外膜全体に点在しているのは、グリコカリックスと呼ばれる構造です[12,13]。これは、さまざまな糖残基に結合したタンパク質と脂質の複合集合体で、グリカンとも呼ばれます[6,14]。この分子の森の中で最も多く見られる糖残基はシアリン酸で、通常は図2に示すように最後から2番目のガラクトース残基に結合しています[14, 15]。これらの9炭素の負に帯電した（単糖）糖は、糖-糖グリコシド結合を介してさまざまな異なる結合構成で、ほぼすべての細胞表面グリカンの末端に結合しています[16]。

これらは、免疫システムから病原性毒性、および癌に至るまでの抗原として重要です[6]。

これらの単糖類は、他の単糖類と同様に、レクチンとして知られる「犯罪のパートナー」を参照して議論するのが最も適切であり、「糖脂質および糖タンパク質から突出している炭水化物複合体を優先的に認識して結合するタンパク質」と定義されています[17]。癌細胞表面のシアリン酸の過剰発現とそれらの特定のレクチンとの間の有害なダイナミクスは、癌細胞が利用する正常な細胞機能の輸送と反転の主な分子経路の1つです[17]。

レーダーの下

シアリン酸はすべての細胞に存在し、免疫システムにとって「自己」のマーカーです [14]。したがって、ほとんどの癌細胞におけるシアリン酸産生の上方制御は、さまざまな手段による免疫エフェクター細胞の免疫回避と抑制をもたらします [15]。

シアル酸と転移能 - 移動するバンド

シアル酸レベルは、さまざまな研究で癌細胞の移動性の増加にも関連しています。Oncology Reports 誌の最近の研究では、乳癌における α2,3 結合構造のシアル酸残基の増加が転移能の増加と関連していることが示されました[20]。別の最近の研究では、腸上皮細胞表面のシアル酸発現レベルもそれらの細胞の転移能と関連していることが示されました! [21]

その結果、高度にグリコシル化された癌細胞は組織を優先的に侵襲し、体全体に潜行性に広がり続けることができます。

今後の展望

これらの共通の癌特性を再検討することは、新たな共通特性を特定できる可能性を秘めた、刺激的な展望です。この分野における、歴史的に長いが断片的な「パンくず」の痕跡から、明確な結論が導き出されます。つまり、これらの共通の脆弱性を治療的に調査するには、さらなる研究が必要です。これらのメカニズムの 1 つ以上を通じて、いわゆる癌の「黄金の弾丸」を見つけることができれば、現在この病気で失われている数千、あるいは数百万人の命とお金が救われる可能性があります。

参考文献

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11th Mar 2025 Sana Riaz

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