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ライフハッカー編集部ライフハッカー編集部  - ,,,,,,,  10:00 PM

5万5000年分の計算を2年で実現した「つながる技術」とは?難治性小児がんに新薬を

5万5000年分の計算を2年で実現した「つながる技術」とは?難治性小児がんに新薬を

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佐賀に、日本で最初に西洋医学を導入した病院「好生館」があります。1834年に開設され、その歴史は180年以上。理事長の中川原章さんは、そこで小児がん研究に長年挑み続けてきました。

中川原さんが取り組むのは、治癒率の低い小児がんの1種「神経芽腫」。新薬候補の化合物を見出すために、世界20万人のボランティアに支えられる「ワールド・コミュニティ・グリッド(WCG)」を活用してきました。これは各ボランティアが、自分のPCの余剰能力を提供することで、仮想のスーパーコンピューターを作り出し、新しい発見に取り組む研究活動を支援するものです。このプロジェクトの活用により、7つの新薬候補の化合物を突き止めることができ、新薬創出への取り組みは、新たな段階に入りました。長い医学の伝統を誇る佐賀で、がんとの闘いに挑み続ける中川原さんに話をうかがいました。

ウェブメディア「Mugendai(無限大)」より抜粋してご紹介します。


小学生のとき、最愛の父を亡くし「がんに仇討ちをする」と心に決めた


151107mugendai2.jpg中川原 章さん。佐賀県医療センター好生館 理事長、佐賀県国際重粒子線がん治療財団「サガハイマット」理事長


好生館の歴史は180と余年。西洋医学を導入した日本最古の病院です。江戸の種痘所に端を発する東大医学部のルーツも、実はここなんです。まぁ、東大の人たちは誰も知らないでしょうけれどね。

今から181年前の1834(天保5)年、第10代佐賀藩主・鍋島直正が、藩の人々に医学・医療を学ばせるべく「医学館・医学寮」を開く。長崎に近いという地の利もあり、そこは漢方医学のみならず、オランダ語を通してドイツ医学をも導入する先駆的な医学教育機関でした。

中川原さんにとって、佐賀県は郷里。先祖は佐賀(鍋島)藩の武士ということもあり、「好生館」との縁も深いのです。

がんという病に対する思い入れも特別です。小学生のとき、歯科医をしていた最愛の父ががんを患ってしまいます。武道で鍛えていた体は痩せ細り、「もういいから殺してくれ」という悲痛な叫びの中で亡くなっていきました。そのとき、中川原さんは「がんに仇討ちをする」と誓ったと言います。

この誓いを果たすべく、中川原さんは九州大学医学部に入学し、医師を志します。専門に選んだのは小児がん。小児がん撲滅の研究を突き詰めていけば、最終的には大人のがんにも応用できるはずと考えたのです。そして、その後40年以上にわたり研究と治療薬開発に取り組むことになった「神経芽腫」という小児がんを知ることになります。


謎に満ちたがん「神経芽腫」の仕組みを探る


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神経芽腫は、不思議な生物学的特徴を持った小児がんです。発症年齢の違いで転移しても治るものと、治癒率が極めて低いものがあるのです。

神経芽腫は、神経細胞が分化していく途中段階で生じるがんです。病気の経過は、1歳未満で発症した場合と、1歳以降に発症した場合で大きく異なります。

発症が1歳未満の場合たとえ全身に転移しても、なぜかがん細胞の増殖が突然止まり、治療しなくても自然に治ってしまいます。ところが1歳以降に発症すると、自然治癒はほとんどなく、治療を施しても治りにくい難治性がんとなってしまう。日本を含む先進国では、小児がん全体の治癒率は7~8割にも達していますが、1歳以降に発症する神経芽腫については、治癒率はまだ3割止まり。小児がんでは、神経芽腫を何とかしないといけない、というのが世界的な課題になっています。

中川原さんはそんな"難敵"の神経芽腫と格闘してきたのです。外科医として小児がんの治療に従事する中、43歳のとき、「遺伝子の観点からメカニズムを解明しなければ、新しい治療法は開発できない」と決心し、米国ワシントン大学に留学しました。

ワシントン大学時代と、その後に籍を移したペンシルバニア大学時代、中川原さんは神経芽腫の遺伝子レベルでの仕組み解明に大きく寄与することになります。なぜ、発症が1歳未満だと治癒に向かい、発症が1歳以降になると悪化に向かうのか。その解明の手がかりを複数、発見することができたのです。

まず、「TrkA」(トラックA)と呼ばれる遺伝子を見出します。TrkAは、別の物質と結びついて、細胞機能に変化を生じさせる受容体の1つです。「神経成長因子」と呼ばれる物質がTrkAに結びつくと、ちょうど鍵穴に鍵がはまったようにスイッチが入り、神経細胞は分化・生存します。しかし、1歳未満の神経芽腫細胞はTrkAを過剰発現し、神経成長因子がないと生存できない細胞になっていました。ところが、腫瘍組織の中にはその因子がほとんどないので、がん化した神経細胞は飢え死にする形で自然に退縮していくことを発見し、これが1歳未満の発症においてがん細胞がなくなっていく仕組みだとわかりました。

さらにその直後、中川原さんは「TrkB」(トラックB)と呼ばれる遺伝子を発見します。

TrkBはTrkAとは逆に、脳由来の神経栄養因子と結びつくと、神経細胞を増殖させていきます。つまり、神経芽腫が治るほうに働くのがTrkAで、神経芽腫が悪くなるほうに働くのがTrkBです。発症が1歳未満のときはTrkAが優勢のため神経芽腫が治るほうへ向かうのですが、発症が1歳以降になると、TrkBが優勢になり神経芽腫が悪化するという仕組みが見えてきました。


"つながる技術"を駆使して、創薬を前進させる


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がんに"仇討ち"を果たすには、敵の正体を知るとともに、敵の倒し方も心得なければなりません。中川原さんは、ペンシルバニア大学での留学時代、そして帰国後の千葉県がんセンターでの勤務時代、神経芽腫を悪化に向かわせるTrkBの働きを阻害する新薬にも取り組みました。

しかし、新薬が誕生するまでには、スクリーニングといって、何百万種類もの化合物から、ひとつひとつ有効かどうか、また安全かどうかという観点で、最適な候補の化合物を絞り込んでいかなければなりません。それに取り組むには、途方もない時間と莫大な資金が必要になります。

そうした大きな課題を抱えていた2007年、中川原さんは予想もしなかった新展開に直面します。IBMの「ワールド・コミュニティ・グリッド」(WCG)プロジェクトとの出会ったのです。

中川原さんが抱えていた課題に対する解決策として、「世界中の個人や企業が所有するPCの余剰能力を利用し、非使用時にスクリーニングのための計算処理をさせ、その結果をまとめ役のコンピューターが束ねていく」というWCGの発想がありました。この概念は「グリッド・コンピューティング」と呼ばれています。IBMは2004年より、社会貢献の一環として創薬を含むさまざまな人道的な目的のために、自分のPCの空き時間の活用に協力してくれる世界中のボランティアを集め、各種プロジェクトを支援してきましたが、そのプロジェクトの総称が、WCGなのです。

WCGのプロジェクトにアジアで初めて採択され、2009年、中川原さんがリーダーとなり、千葉県がんセンターと千葉大学の連携のもと「ファイト!小児がんプロジェクト」が発足します。連携体制としては、千葉大学のチームがWCGを駆使し、計算結果から化合物を実際の形状に可視化するコンピューター・イメージングを行って、候補の化合物の順位付けをし、千葉県がんセンターがその結果を受け、候補の化合物を実際に入手し動物実験で生物学的な活性などを調べていきました。

我々の戦略は、がん細胞上のTrkB 受容体と結合し阻害する小さな分子を見つけることでした。正直、最初は300万個もの化合物から本当に目的とする阻害分子の候補が見つかるのか、半信半疑でした。

成果はそんな疑いを消し飛ばしてしまいました。

世界20万人にのぼるボランティアの、「電源が入っていても使用していないPC」の能力を1つにまとめたことにより、300万個の化合物から上位60候補が絞り込まれたのです。その60候補の化合物を使って培養皿で実験をすると、7つの化合物が、がん細胞を殺したのでした。

増殖を抑えるぐらいかなと思っていたところ、がん細胞を殺したので本当に驚きました。このとき、WCGの威力を実感しました。


もし、標準的な性能のコンピューター単体で、同様な成果を得ようとしたら、5万5000年もかかる計算になります。それを、2年以内で導き出すことができたのです。夢のようなコンピューター解析を国際ボランティア・プロジェクトとして行っていただけたことに、感謝の言葉もありません。


TrkBは、乳がん、肺がん、すい臓がん、前立腺がん、大腸がんといった多くの成人がんにおいても転移を推進することが知られています。今回の発見は、こうした成人がんの転移抑制にもつながる可能性があると期待しています。

中川原さんの研究グループは、7つの新薬候補が比較的低濃度の投薬でマウスの神経芽腫・腫瘍の増殖を抑制することを見出しました。周辺組織にダメージを与えることもありません。このことは、WCGを駆使した「ファイト!小児がんプロジェクト」の成果として、米国の医学誌『Cancer Medicine』の2014年1月号に報告されました。

現在はさらに、7つの候補の化合物から選別をかけています。7つのうち、2つの候補がとても有望なのです。低濃度で効果を得られ、しかも副作用が少ない。その構造を基に、新たな化合物を作ろうと、千葉大学と研究を進めているところです。

こうなると、いよいよTrkBによるがん細胞の増殖を抑える薬、つまり神経芽腫の治療薬の誕生なるかと期待が高まります。しかし、その目標達成に向けてはまだ高い"壁"があるようです。その詳細については以下のリンクよりご覧ください。


難治性小児がんに新薬を ―「5万5000年」分の計算を「2年」で実現し、新薬候補の発見を支援した"つながる"技術とは? | Mugendai(無限大)

(ライフハッカー[日本版]編集部)

  • ,,,,,,,, - By 香川博人LIKE

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