がんは複雑なエコシステムである: シングルセル解析が威力を発揮する「腫瘍内不均一性」という課題

シングルセル解析は、あらゆる生物学分野において威力を発揮するツールですが、目的を持たずに手段を有効活用することはできません。今日はシングルセル解析が極めて役にたつ研究分野である、がんの複雑性=腫瘍内不均一性について解説します。

腫瘍内不均一性とは？

腫瘍内不均一性とは、一言で言えば「がん細胞の多様性」です。がん腫瘍は、同じ種類のがん細胞だけで構成されているわけではありません。実際には、遺伝子の変異、細胞の特性、特徴が異なる多くのがん細胞が混在しています。この多様性が、がんの診断や治療において大きな課題となっています。

なぜ不均一性が問題なのか？

腫瘍内不均一性の最大の問題点は、治療への影響です。例えば、ある治療法が腫瘍内の一部の細胞には効果的でも、他の細胞には効かない可能性があります。その結果、完全にがんを排除することが難しくなります。生き残ったがん細胞は長い時間をかけて潜み、そして再び増殖を始めます。その時にはもはや最初の治療が効かない細胞が大多数であるので、治療がとても難しくなります。

不均一性の原因

がん細胞は、正常な細胞と比べて非常に早く分裂します。この過程で、遺伝子の突然変異が起こりやすくなります。これらの突然変異が、細胞の多様性を生み出す原因となります。また、最近では、単純なゲノムの突然変異だけでなく、遺伝子の発現を調節するタンパク質である転写因子の量的・質的異常や、種々のエピゲノム修飾因子の異常も腫瘍内不均一性の原因となることがわかっています。以上のように、腫瘍内不均一性の原因はいくつか明らかとなっていますが、まだわかっていないことが多いのが現状です。

診断と治療への影響

腫瘍内不均一性は、がんの診断や治療計画に大きく影響します。患者に最も適した治療法を選ぶためには、腫瘍の全体像を理解する必要があります。これには、複数のバイオマーカーの分析や、複数の治療法の組み合わせが必要となることもあります。例えば、Aという治療が効くがん細胞だけで構成されている腫瘍であればAだけで治療できますが、A治療は効かないがB治療が効くという細胞集団が混じっていた場合、AとBを合わせる治療が必要と考えられます。しかしまだまだこの「がん細胞の多様性」の理解は不十分であり、今のところ、腫瘍内不均一性を理解した治療の最適化はできていません。

シングルセル解析と腫瘍内不均一性

腫瘍内不均一性を理解する上でで重要な役割を果たすのが、シングルセル解析です。この技術により、個々のがん細胞レベルでの遺伝子の変異、遺伝子の発現、エピゲノムの状態などを詳細に調べることができるようになりました。これによって、がんにはどのような細胞の多様性が存在するのかを明らかにすることで、どの細胞が治療に耐性を持ち、どの細胞が攻撃可能かを特定することができると期待されています。

この解析は、腫瘍の「個別化医療」への道を開きます。例えば、患者特有の腫瘍プロファイルを作成し、最適な治療法を選択することができるようになるかもしれません。また、新しい治療標的の発見にもつながります。

しかし、技術的な課題もあります。大量のデータを解析し、有用な情報を抽出するには高度な計算能力が必要です。また、腫瘍内不均一性自体が非常に複雑で、全ての細胞を完全に理解することは現在のところ困難です。

まとめ

腫瘍内不均一性は、がん治療の複雑さを増す要因の一つであり、現在最も重要ながんの研究テーマのひとつであると言えるでしょう。そしてシングルセル解析が威力を発揮する分野でもあります。しかし、解析手法や結果の解釈が難しく、まだまだ分野としては未熟であり、これからの発展が期待されます。