酸素不足がマウスの腫瘍の成長を遅くするという素晴らしい論文の詳細をいくつかご紹介します: 通常、がん細胞は健康な細胞よりも速く増殖します。1920年代にオットー・ヴァルブルクは腫瘍が大量のグルコースを消費することを発見し、医師たちは長らく腫瘍の成長を遅らせるためにこれらの栄養素を「飢えさせ」ようとしてきました。 同時に、酸素が不足すると腫瘍の成長が速くなるようです。少なくとも地域レベルでは。低酸素環境で成長する腫瘍は成長が速くなり、同時にグルコース消費も増加します。これは驚くべきことです。なぜなら疫学的研究では、同時に*全身性*低酸素症(高地都市のリビンGのような)ががん死亡率の低下と関連していることが示されているからです。 ですから、局所的な低酸素とシステムレベルの低酸素の間には明らかに乖離があります。前者は悪いことであり、後者は良いことかもしれません。何が起きているの? Jain研究室のこの論文では、研究者たちはマウスでPanc02細胞(膵臓がん細胞株の一種)を培養しました。マウスはグループに分けられ、一部は正常酸素濃度(21%)、または低酸素ケージ(酸素濃度11%または8%)で飼育されていました。 低酸素室のマウスでは「腫瘍の成長が有意に減少した」とされています。同じ発見は、マウス乳がん細胞株の一種であるE0771細胞でも観察されました。しかし、SH4(メラノーマ)やCaki1(腎細胞癌)など、他の種類のがん細胞は、低酸素状態で異常に増殖が増加しました。 低酸素症で増殖が遅くなったがん細胞では、それは期待されるメカニズムによるものではありませんでした。これまでの研究では、全身性低酸素症が血糖値を低下させることが示されており、それが腫瘍に食物を与えなくなる可能性があることが示されていました。それでも研究者たちは「ほとんどのがん細胞はグルコースの取り込みを増やすことで補償している」ことを発見しました。また、ジャインのグループが低酸素マウスに砂糖入りの水を与えたとき、血糖値は上昇しましたが、腫瘍の成長は加速しませんでした。言い換えれば、全身性低酸素症は血糖値にもかかわらず腫瘍の成長を遅らせます。 そのメカニズムはむしろプリンヌクレオチド合成です。著者らは「低酸素腫瘍では測定されたほぼすべてのジヌクレオチドおよびトリヌクレオチドが枯渇している」と記しており、アデニン、アデノシン、AMPも含まれます。がん細胞はプリンの合成を停止し、ゲノムをコピーして複製できなくなります。このメカニズムは、多くのプリン合成遺伝子を調節する転写因子であるMycを介して媒介されているようです。 しかし、この研究で最も興味深いのは、これらすべてが小さな分子を使って「シミュレート」可能であるという事実でしょう。昨年、ジェインのグループは、ヘモグロビンの酸素親和性を高めることで、低酸素空気を呼吸する効果を模倣する分子HypoxyStatを報告しました。基本的には酸素原子が組織に移動する可能性を低くし、マウス(あるいはおそらく人間)が普通の空気を吸っても低酸素状態をシミュレートします。 HypoxyStatで処理したマウスでPanc02がん細胞を培養したところ、マウスの腫瘍増殖は車両に対してより遅い 制御力があり、吸入した低酸素症と同等の程度で。」以下のチャートをご覧ください。 明らかに、なぜ一部のがん細胞が全身性低酸素症に反応し、他細胞が反応しないのかを解明するにはさらなる研究が必要ですが、この論文は大きな研究分野を切り開くものの一つです。まだまだ基礎科学の課題がたくさんあります。この本を読むことをおすすめします。