がんを死滅させるがん温熱療法(ハイパーサーミア)

どのようにしてがん組織を加熱するのか？

がん温熱療法(ハイパーサーミア)が対象となる疾患

がん温熱療法(ハイパーサーミア)が受けられない方

標準治療との併用

がん温熱療法(ハイパーサーミア)の費用の目安

がん温熱療法(ハイパーサーミア)の注意事項

がん温熱療法(ハイパーサーミア)Q&A

温熱遺伝子複合治療

ゲノムの守護神p53遺伝子とは？

p53タンパク質は SV40 によってがん化した細胞から同定され(Lane and Crawford, 1979)、その遺伝子であるp53遺伝子はがん遺伝子の一つとして知られています。その産物であるp53タンパク質は腫瘍抑制因子と考えられており、細胞が遺伝的毒性を持つようなストレスにさらされた際に、

細胞周期を停止させたり、アポトーシスを誘導したりすると言われています。

ヒトの腫瘍において半数以上でp53遺伝子に変異が確認されており、転写活性を失った変異p53タンパク質が産生されています。また、正常なp53タンパク質は非常に不安定であるのに対し、変異p53タンパク質は安定で、腫瘍細胞内に大量に蓄積されます。
　がん治療でよく見られる放射線や抗癌剤などは細胞に対してストレスとなり、p53が活性化・蓄積することによりp53シグナリングが働くことで細胞が死滅します。しかしながら、p53に変異をもつ腫瘍細胞は、p53のシグナリングが正常に機能しないため、それらの治療に抵抗性を示します。そこで、変異p53が正常に機能するように操作することが、がん治療にとってかなり有効な手段であり、新しいがん治療戦略の一つであると言えます。
　p53は、がんの抑制に関わっている一方で、腫瘍細胞においてはp53の変異が多く見られ、p53経路が崩壊していることから、p53の機能を正常に回復させることが出来れば、がん治療(放射線治療や化学療法)への感受性を高められるであろうと考えられています。このような観点から、新たながん治療の戦略として、腫瘍細胞における変異p53の機能回復を目的とした研究が多数なされています。

しかしながら、がん細胞では、MDM2によって正常P53は急速に分解されることが知られ、また、変異 p53が存在することでドミナントネガティブ効果によりその機能が不活化されてしまうため、使用が制限されてしまう可能性もあります。

キョウチクトウなとどの植物に含まれるアルカロイドの一種であるellipticineは、古くからトポイソメラーゼⅡ阻害効果を持ち、抗腫瘍効果を有することが知られています。ellipticineとその誘導体数種は R175HやR248Wなどさまざまな変異p53の転写機能を回復します(Peng et al., 2003)。ellipticineは変異p53の構造を変え、DNA結合活性を回復させます。また、変異p53に依存してアポトーシスを誘導し、マウスへの移植腫瘍においても変異p53の活性化を引き起こします。ellipticineは contact mutant とstructural mutantの両方に作用し、また温度感受性変異においても効果が見られるようです。CP-31398 はp53の熱変性に対して防護するのに対して、ellipticineにそのような効果は見られず、CP-31398とは違った作用機序であるのかもしれません。いずれにしても、変異p53に対するellipticine の明確な作用機序は不明です。

変異p53の構造を正常なp53の構造に変える方法として、化学シャペロンを用いた方法も行われています。シャペロン (chaperone)とは、変性あるいは変異によって失活してしまったタンパク質の構造を元の構造に変化させ、活性を取り戻させる働きを持つ分子のことを言います。シャペロン機能を持つ低分子化合物は化学シャペロンと呼ばれ、glycerolやtrimethylamine N-oxideなどが知られています。1997 年、Brownらによって、温度感受性p53の機能が、これら2つの化合物のシャペロン機能を用いることで回復するという報告がなされました(Brown et al., 1997)。続いて、Ohnishiらは、変異p53を保持する T98G細胞やA7細胞においてglycerol処理と温熱処理の併用におけるp53下流遺伝子産物である P21/WAF1の誘導を確認しました(Ohnishietal.,1999a)。これは、併用処理によるp53のDNA結合活性の回復に伴うものであり、その結果、アポトーシスの誘導も観察されています(Ohnishi et al., 1999b)。この効果は、glycerolと温熱の併用のみではなく、glycerolとX線処理の併用や、glycerolと白金製剤であるCDDPの併用処理でも観察されます(Ohnishi et al., 2000; Yuki et al., 2004a; Yuki et al., 2004b)。このように、glycerolはp53の構造変化を誘導し、変異p53を正常な機能に回復すると言えます。

化学シャペロンは、リン酸化をうけた変異p53に対して、構造変化を促し、p53下流遺伝子の発現が誘導できるようにします(Ohnishi et al., 2001; Ohnishi et al., 2002 を引用)。
熱など、タンパク質の構造を変化させる要因によって誘導されてくる熱ショックタンパク質(heat shock proteins,HSPsと略)は、分子シャペロンとして細胞を環境ストレスから防護するように働いています(HSPs と分子シャペロンはほぼ同義)。このHSPsは特異的な転写因子であるHSF1(heat shock transcription factor 1)によって発現が制御されています。HSF1および分子シャペロンはまた、タンパク質凝集が原因となる神経変性疾患などの症状改善にも役立つことが示されています。したがって、HSF1および分子シャペロンは生体にとって有益な防御機能を持つと長らく考えられてきました。しかし 2007年に、HSF1はがんの発生や増殖を促進するという、衝撃的な論文が報告されました。それと相前後してHsp90やHsp70など、個々の分子シャペロンも、がんの発生、増殖、浸潤、転移などに関わる因子の機能を制御することにより、がんの進展を助けているという結果が多く報告されてきています。このように生体を防御するために働く因子が、逆にその生体に発生したがん細胞の増殖を助けて、その生体を苦しめることになるという、一見矛盾した皮肉とも見える機能を持っています。

国立研究開発法人国立がん研究センター（理事長：堀田知光、東京都中央区、略称：国がん）は、これまでがん化との関連が解明されていなかったIER5（転写因子）遺伝子が、がん細胞の増殖に関与していることを世界に先駆け発見しました。また、IER5遺伝子は、腎がん、大腸がん、膵がんなど様々ながんで発現上昇することも示され、IER5を分子標的として阻害することで、がんを抑制できる可能性が示唆されました。

本研究成果は、国立がん研究センター研究所（所長：中釜斉）希少がん研究分野主任研究員 大木理恵子の研究グループが行ったもので、英科学誌ネイチャー（Nature）系オンライン科学誌「サイエンティフィック・リポーツ（Scientific Reports）」に1月12日午後7時（英国時間同日午前10時）付けで掲載されました。

正常細胞では、HSF1 (Heat Shock Factor 1)という転写活性化因子の活性が低く保たれていますが、HSF1は熱ストレスなどにより活性化し、ヒートショックプロテイン（Heat shock protein: HSP）を誘導することで、ストレスから回復することが分かっています。近年、HSF1は、がんの発生や悪性化にも関わっていることが報告されましたが、そのメカニズムは明らかとなっていませんでしたが、2016年のIER5遺伝子の解明により温熱療法機器の使い方に関して単なる温熱療法という考え方だけでは、がんの治療としては十分な効果は得らないという重要事項が示唆されたと言えます。
本研究会が推奨している温熱療法用の機器は、サーモトロンRF8です。これは、人体加温に最適な８MHｚ波（高周波）が採用されており、身体の表裏一対の電極をセットして８ＭＨｚの高周波を与えるキャパシティブ方式により身体内部に高周波電流が流れそのジュール熱により幹部の温度を上昇させる仕組みで、深部加熱を目的とした温熱療法機器です。

4種複合遺伝子製剤と温熱治療

研究開発支援プログラムで使用されている非ウィルス型ベクターＲＮ‐Ｐ５３、ＰＴＥＮ、Ｐ１６、Ｃｄｃ６ｓｈＲＮＡ（特許公開技術）：開発名ecm-RV2022M4は、glycerolを素材にがん抑制遺伝子をカプセル化した遺伝子治療用4種のエンコードＲＮＡナノ粒子材料です。
ＩＲＥ５遺伝子の発現はＳｒｃファミリーキナーゼのＬｙｎがこのＩＲＥ５の活性を阻害することが知られていることから、私たちは、ＰＴＥＮ、ｐ16を使いチロシンキナーゼの受容体の活性シグナルを阻害すること。また、Ｐ５３の活性のためにもＭＤＭ２の阻害をブロックするためにＡＫＴを阻害することが重要であることから温熱治療に4種混合遺伝子を併用して温熱治療の効果のアジュバンド（アジュバンド＝主剤に対する補助剤）として使用しています。

このカプセルは、200ナノメーター以下のサイズのナノパーティクルでEPR効果が期待できるものです。これをがん病巣付近で効率的に内包された遺伝子を放出する為のヒーティングを主目的として、細胞に過剰な温熱ストレスを与えるのではなく、EPR効果により、がん組織に集まるナノパーティクルの内包分子を温熱効果で放出させることがその最大の目的になります。
正常p53遺伝子をユビキチン化し分解するMDM2は、AKTに、依存的にリン酸化する為に、AKTを抑制する遺伝子とp53を安定化する遺伝子を内包したglycerolナノカプセルを複合的に投与します。これらを病巣付近で効率的にリリース(放出)させる為に極超短波によるエネルギーを病巣付近に照射する治療法です。

EPR(Enhanced permeation and retention)効果は1986年にDDS研究所前田浩教授が提唱した理論で、固型がん細胞に対してピンポイントでミサイル療法を行なうターゲティング療法の基本概念のことです。
固型がんつまり腫瘍細胞の周囲の新生血管は非常に不完全で、血管内皮細胞の間には空間が存在してしまいます。正常の血管には透過しない数百nmの高分子薬剤を腫瘍細胞の周囲の新生血管では血管壁を透過します。その結果、透過した高分子薬剤は腫瘍組織中に集積します。その透過特性と腫瘍組織にターゲティングした効果をEPR効果と呼んでいます。
EPR効果は、分子量40kDa以上の生体親和性のある高分子にみられます。EPR効果の重要な点は、腫瘍に対する単なるパッシブターゲティングだけでなく、腫瘍組織へひとたびデリバリーされた高分子型薬剤が長期(数週間)にわたり、その局所に留まること(retention)を意味しています。正常組織では、これら高分子や油滴はリンパ系により回収されます。これに対して腫瘍組織では、それらは長期にわたり滞留します。その理由は、固型腫瘍組織においてはリンパ系による高分子物質の回収が機能不全になっていることを示します。このことは、腫瘍に選択的なデリバリーと同様に重要です。

 

P16タンパク質の役割　CDKI（サイクリンの阻害）

P16とPTENがん抑制遺伝子はここで働く

Rbがん抑制遺伝子のリン酸化

Rbがん抑制遺伝子産生タンパク質がリン酸化されることで、増殖因子のE2Fたんぱくが活性化し細胞分裂の周期が時計が動き出す。

Rbがん抑制遺伝子のリン酸化の脱リン酸化の条件として、Cdc6タンパク質の産生を阻害するCdc6shRNAによるRNA干渉でCdc6たんぱく質の発現を抑制する。このことでP16 は活性化してサイクリンを不活化します。Cdc6たんぱく質の発現量とp53の発現量は反比例しますので、Cdc6のノックダウンはｐ53の活性化、ｐ16がん抑制遺伝子、Ｒｂがん抑制遺伝子の活性化、チロシンキナーゼ受容体の増殖シグナルの不活化といった効果をもたらします。

注目されるハイパーサーミアがん治療―そのしくみを科学する

細胞に温熱処理を施すと X 線の場合と同様に，生体内では細胞の運命を決定するキータンパク質であるがん抑制遺伝子産物 p53 を中心としたシグナルトランスダクションが誘導されることを我々が世界に先駆けて発見した．正常型 p53 遺伝子をもつがん細胞は変異型 p53 がん細胞に比べて温熱で Bax, Caspase-3 を経たアポトーシスが誘導されやすく，温熱に感受性であり，ハイパーサーミア治療に適している．しかし， 変異型 p53 がん細胞に対してもグリセロールや p53C 末端ペプチドを利用した分子シャペロン治療，アポトーシス促進・細胞分裂抑制を標的とした化学物質や siRNA を利用した標的がん治療，p53 遺伝子を利用した遺伝子治療などで有効な治療開発に成功してきており，臨床への応用が期待されている．現在のハイパーサーミア治療においても放射線療法，化学療法，外科療法との併用を行うことによって，より効率的ながん治療を工夫することもできる．いま，その治療増進のしくみを分子生物学的手法で科学している．