この動画は、がん細胞の特異な代謝特性を利用した革新的な治療法について解説している。1900年代初頭にOtto Warburgが発見したがん細胞の異常なグルコース消費パターン（ワールブルク効果）から始まり、現代の褐色脂肪研究、そして最新のUCP1遺伝子を改変したベージュ脂肪細胞による「がんを飢餓状態にする」治療法まで、科学の発展の軌跡を辿る内容である。カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究チームがNature Biotechnologyに発表した、遺伝子改変脂肪細胞を用いてがん細胞と栄養素を競合させることで腫瘍成長を抑制する画期的な手法が紹介されている。
がん治療への新たなアプローチ
この動画の一部はRadio Codeによってスポンサーされています。何世紀もの間、がんは陰険な病気、体の内側から消費し尽くす飽くなき力として考えられてきました。1600年代には、医師たちは文字通りがんに餌を与えようと試みました。腫瘍部分に生肉を当てて、がんが患者ではなくステーキを選んでくれることを必死に願ったのです。
病的な魅力を持って、がんの飢餓をどうにかコントロールするという考えは、断食を推奨する古い言い伝えから、現代版の親しみやすい近所のウェルネスグルのようなものまで、あらゆるものに浸透してきました。そして、いわゆるウェルネス戦士だったベル・ギブソンは、話全体を作り上げたことを認めています。
しかし、この考えに何か実質的なものはあるのでしょうか？実は、あるかもしれません。そしてそれは意外な場所から来ています。脂肪です。あの余分なホリデー脂肪が、カリフォルニア大学サンフランシスコ校のチームにインスピレーションを与えたかもしれません。彼らは脂肪がいかにがんを飢餓状態にできる最初の武器になり得るかについて、Nature Biotechnologyに最新の研究結果を発表したばかりです。
放射線もなし、化学療法もなし、ただ脂肪が脂肪の得意とすることをするだけです。私が「巨人の肩の上に」と呼んでいるシリーズへようこそ。なぜなら私にとって、遠くを見渡して可能性の未来を理解したいとき、時には下を見て、実際にどの肩の上に立っているのかを確認する必要があるからです。では、脂肪を削ぎ落とし、もう一枚ドリトスに手を伸ばして、始まりから始めましょう。
ワールブルクの発見：がん細胞の異常な代謝
私たちは初めて、がんの飢餓をどのように理解したのでしょうか？1900年代初頭、ドイツの生理学者Otto Warburgは細胞がどのようにエネルギーを生成するかに魅力を感じていました。特に、正常細胞とがん細胞の違い、そしてがんをそれほど急速に成長させる要因に興味を持っていました。当時、科学者たちは細胞が生存するためにグルコースと酸素を必要とすることを知っていました。
しかし、解糖、TCA回路、または高校生物の授業で私たちを悩ませたその他の過程のような正確なプロセスは、まだ相当に謎めいていました。Warburgはがん細胞がどの程度の酸素を消費するかを測定することにしました。ペトリ皿の中で、彼は健康な細胞と腫瘍の切片を注意深く準備した栄養溶液に置き、カスタム製作した圧力計に接続して酸素使用量を追跡しました。
結果は彼を驚愕させました。健康な細胞は何度も見てきた通りの速度で酸素を消費していました。しかし腫瘍細胞はほとんど酸素を使っていませんでした。これが溶液中の栄養不足による間違いかもしれないと考えて、彼はペトリ皿のグルコースレベルを補充し、実験を再び行いました。
今度の結果はさらに驚くべきものでした。過剰なグルコースの存在下で、がん細胞は全く酸素を使わなくなったのです。しかし、これはどうしてでしょうか？困惑したWarburgは溶液に様々なテスト試薬を加え始めました。フェノールレッドを加えたとき、彼は即座に明るい黄色の色合いがペトリ皿を満たすのを見ました。急速に成長するがん細胞が酸のプールの中で繁栄していたのです。
化学分析により、それは乳酸であることが判明しました。これは極度の運動状態の筋肉細胞によっても産生される化合物です。しかしこれは単なる軽微な増加ではありませんでした。場合によっては、Warburgは正常細胞と比較して乳酸産生の70倍の増加を記録しました。そして真の発見が続きました。彼は両方の細胞タイプでグルコース取り込みを測定しました。
正常組織は培地100cc当たり約16mgのグルコースを消費しました。腫瘍は70mg以上、4倍の増加でした。Warburgは初めて、がんが真に貪欲な食欲の病気であることを証明したのです。しかし中核の謎は残っていました。がん細胞がグルコースを酸化していないなら、何をしているのでしょうか？
健康な細胞では、グルコースは解糖によって分解され、その後細胞のパワーハウスであるミトコンドリアに運ばれて酸化的リン酸化が行われます。これは非常に効率的な過程で、グルコース分子1個につき30個以上のATP分子、つまり細胞が使用するエネルギーを産生します。しかしがん細胞では、Warburgは全く異なるものを見ました。原始的で非効率的な経路への逆行です。
彼らは解糖で止まり、グルコース1個につきわずか2個のATPを産生し、残りを乳酸として排出していたのです。Warburgは急進的なことを提案しました。この切り替えはがんの症状ではなく、原因だということです。Warburgは呼吸の損傷、ミトコンドリア機能の欠陥が細胞に解糖をデフォルトとして採用することを強い、この移行が制御不能な細胞成長を引き起こすものだと信じていました。
この考えはワールブルク効果として知られるようになりました。がんが効率を投げ捨てて、あらゆるコストでの成長アプローチを取るということです。完全に普遍的ではありませんが、このグルコース消費の増加は70から80%のがんで様々な程度に見られます。
私たちは実際に陽電子放出断層撮影、いわゆるPETイメージングという技術のおかげで、がんの飢餓をリアルタイムで見ることができます。これは患者に放射性標識されたグルコース、本質的に光る砂糖を注射し、体のどこでそのグルコースが最も急速に消費されるかを追跡することで機能します。
膵臓のあの明るいスポットは、グルコース使用量において脳や心臓に匹敵するほど代謝的に活発な腫瘍です。ただ成長しているだけでなく、食べまくっているのです。数回の化学療法後に撮影されたこの2番目の画像では、その明るいスポットは消えています。腫瘍の代謝シグナルが消失しました。願わくは治療が効果を上げた兆候です。
食事療法への挑戦と限界
Warburgは死ぬまで一つのことを確信していました。がんの飢餓がその最大の弱点になり得るということです。そしてそれは非常に魅力的な考えとなりました。がんの治療は単純にエネルギー供給を制限するだけでよいのでしょうか？その質問に答えましょうが、まず最も関連性の高いスポンサーに感謝しなければなりません。Radio Codeです。
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Warburgの研究は科学に影響を与えただけでなく、一般の想像力に火を灯しました。燃料供給を断つことでがんを飢餓状態にできるという考えは、特に主流医学の代替手段を求める人々にとって深く魅力的になりました。最初のアプローチは驚くほど単純でした。がん細胞がグルコースで繁栄するなら、食事から砂糖と炭水化物を除去することで供給を断つことができるでしょうか？
ケトジェニックダイエットの登場です。元々1920年代にてんかん治療のために開発されたケトは、がん食事療法支持者の間で新しい生命を得ました。炭水化物を除去して脂肪とタンパク質に置き換えることで、血糖を下げて腫瘍を飢餓状態にできるという理論でした。表面的には、完全に科学的に可能に聞こえました。
しかし試行錯誤の後、一貫した利益を示すことはできませんでした。腫瘍縮小にも、生存率にも。そしてそれはケトだけの問題ではありませんでした。いわゆる抗がん食事療法は全て同じパターンを辿りました。大きな約束、失望する結果。
最も著名な例の一つであるBudwig食事療法は、Warburgの理論に深く影響を受けていました。ヨハンナ・Budwig博士は、がんは細胞呼吸の欠陥、特に細胞が必須脂肪酸の不足により酸素を適切に吸収していないことが原因だと信じていました。彼女の解決策は、亜麻仁油とカッテージチーズのブレンドで、美味しさと全く効果がなさそうさが同程度でした。
彼女はこれが健康な脂肪代謝と細胞での酸素取り込みを回復できると主張しました。しかし彼女のレシピが見出しを飾ったかもしれませんが、それががんの結果に影響を与えることができるという科学的研究は一度もありませんでした。それは科学的言語に包まれた希望的観測でした。
アルカリ性食事療法も似たような道を辿りました。特定の食品が体のpHをシフトさせ、腫瘍周辺の乳酸蓄積を中和できると主張しましたが、酸性度はがん代謝の副産物であり原因ではないという基本的なことを誤解していました。そしてより重要なことに、体は何を食べても関係なくpHを厳密に調節しています。再び、利益の証拠はありませんでした。
そしてベル・ギブソンのホールフードムーブメントのような、さらに危険な例に入りました。彼女は食事とライフスタイルの変更でがんを治したという主張で、ウェルネス帝国全体を築きました。しかし結局、それについて「ホール」だったのは、彼女がどれだけ作り上げたかだけでした。彼女は後に、そもそもがんになったことがなかったことを認めました。
何度も何度も、これらの奇跡の食事療法は科学的証拠のテストに失敗しました。一部は真の科学的質問に根ざしていました。他は純粋な疑似科学でした。しかしどれもがんの核心にある問題を出し抜くことはできませんでした。それは必要なものを見つけることが非常に得意なのです。
腫瘍が成長するにつれて、周囲が提供できるよりも速く栄養素を燃焼します。局所組織は低酸素状態、酸素不足になり、腫瘍は分子の遭難信号、VEGF、つまり血管内皮成長因子を送り出すことで応答します。これは近くの血管が新しい枝を伸ばすことを引き起こし、血管新生と呼ばれる過程で、新鮮な血液、酸素、栄養素を腫瘍の玄関先まで直接届けます。
そしてこれが残酷な真実をもたらします。これは、食事、断食、またはその他のものを通じた、がんを飢餓状態にする全身的アプローチの根本的な欠陥です。体全体を栄養やエネルギー不足状態にしても、がん細胞は自らを保護するように進化しており、周囲の健康な組織よりも苦痛を感じません。
もっと単純に言えば、がんより先にあなたが飢餓状態になるのです。明確にしておくと、これは代替医学だけの問題ではありません。これは従来の臨床的にテストされた療法にとっても課題です。
メトホルミンの発見
この分野で最も偶然に魅力的な発見の一つは、あなたがおそらく聞いたことがある薬から来ています。糖尿病患者の血糖を下げるために処方されるメトホルミンです。メトホルミンは世界で最も広く使用されている薬の一つです。2022年だけでアメリカでは8600万以上の処方箋が調剤されました。
研究者が糖尿病患者のがん率を調べたとき、彼らは驚くべきことに気づきました。メトホルミンを服用している人々は、薬を服用していない糖尿病患者と比較して、30から50%もがんを発症する可能性が著しく低かったのです。しかし患者ががんを発症した場合、その利益は消失しました。メトホルミンは生存率を改善せず、既に定着した腫瘍を止めることはできませんでした。
そこで問題となったのは、全身レベルでの供給遮断が機能しないなら、問題を逆転させたらどうでしょうか？システム全体を飢餓状態にするのではなく、栄養素が到着する直前に腫瘍の玄関先で奪ったらどうでしょうか？
褐色脂肪の再発見
2002年、チューリッヒ大学病院とオタワ大学に分かれた放射線科医と研究者のグループが予期せぬ観察をしました。PETスキャンを分析している間、彼らは一部の成人の首と脊椎周辺で一貫した強いシグナルが光っていることに気づきました。
最初、彼らはそれが単なる筋肉活動だと想定しました。活発なときにより多くのグルコースを取り込むからです。しかし何かが合いませんでした。被験者が低温にさらされたとき、シグナルはさらに強くなりました。好奇心を持って、彼らはPET画像をCTスキャンと比較し、この組織が全く筋肉ではないことに気づきました。それは褐色脂肪組織、いわゆる褐色脂肪でした。
褐色脂肪は私たちの多くが馴染みのある白色脂肪、単純にエネルギーを貯蔵する種類とは大きく異なります。褐色脂肪はエネルギーを燃焼します。熱を生成し、体温を安定に保ち、まだ効果的に震えることができない新生児にとって重要です。しかし当時の科学的コンセンサスは、褐色脂肪は幼児期後に事実上消失するというものでした。
成人にはそれがあるはずではありませんでした。それなのに、そこにあって、スキャンで明るく光っていたのです。特に日本の研究者グループによる後続の研究がそれを確認しました。健康な成人が19℃の部屋、熱産生を引き起こすのに十分涼しいが震えを起こすほど寒くない部屋に保たれたとき、彼らの褐色脂肪がPETスキャンで光りました。存在していただけでなく、代謝的に活性でした。
スウェーデンのカロリンスカ研究所で、研究者たちはこの発見をさらに一歩進めることにしました。彼らは褐色脂肪ががんとどのように相互作用するかを理解したいと思いました。彼らは単純な実験を設計しました。マウスに腫瘍細胞を移植し、2つのグループに分けました。
一つのグループは30℃で居心地よく過ごし、体が余分な熱を生成する必要がない温度でした。もう一つのグループは4℃の肌寒い環境に移されました。熱産生を活性化するのに十分寒いが、絶え間ない震えを起こすほど寒くない温度でした。
その後数週間にわたって、研究者たちはPETスキャンを使って腫瘍成長とグルコース取り込みを注意深く追跡しました。結果は説得力がありました。温暖環境では、腫瘍は予想通り放射性グルコースの強い取り込みを示しました。しかし寒冷暴露マウスでは、話が違いました。
熱産生のために褐色脂肪が活性化され、グルコースを激しく競合しました。その結果、腫瘍は主要燃料で飢餓状態になりました。その影響は劇的でした。腫瘍のグルコース取り込みは著しく低下しました。腫瘍移植後20日目までに、研究者たちは温暖グループと比較して80%の腫瘍成長阻害を観察しました。
さらに印象的だったのは、寒冷暴露マウスの全体的な生存率が温暖グループの2倍だったことです。しかし、この寒冷誘発効果は実際に人間で機能するのでしょうか？
人間での初期研究
2021年、研究者たちは非常に限られているが興味深い人間研究でこの考えをテストしました。彼らはホジキンリンパ腫と診断された患者と協力し、軽い寒冷、わずか16℃に4日間暴露しました。PETスキャンは褐色脂肪の明確な活性化と、より重要なことに腫瘍部位でのグルコース取り込みの顕著な減少を示しました。
治癒ではなく、包括的でもありませんでしたが、褐色脂肪が燃料をがんと競合し、効果的に腫瘍を飢餓状態にできるという人間での最初の真の証拠でした。希望の光でした。もしかしたら、Warburgの1世紀前の発見がまだ現代のがん治療を形作ることができるかもしれません。
しかし明らかに問題がありました。効果を維持するために、患者は数週間、おそらく数か月間、本質的にウォークイン冷蔵庫に立っている必要があるでしょう。砂糖や過剰なグルコースを避けながら、がんとの闘いで既に弱っている体には完璧なレシピではありません。
そこで問題となったのは、これらの考えを実用的なものに変えることができるでしょうか？標的化され、制御され、治療的で、冷凍庫での生活を必要としないものに。
遺伝子工学による革新
Nature Biotechnologyに発表されたばかりの研究で、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の科学者たちは大胆な質問をしました。凍えるような寒さをスキップして、それでも褐色脂肪の代謝力を利用できるでしょうか？もっと単純に言えば、飢餓を維持し、震えを失くすことができるでしょうか？
CRISPRを使って、彼らは白色脂肪細胞が褐色脂肪のように振る舞うよう遺伝子改変を始めました。褐色脂肪細胞の特定の遺伝子を上方制御することで挿入することで、彼らは新しい種類の細胞を作ることを目指しました。寒冷活性化を必要とせずにがんと栄養素を競合できる細胞です。
彼らはこれらのハイブリッド細胞を、やや魅力的でないベージュ脂肪と呼びました。どの遺伝子が最も効果的かを確認するために、彼らはトランズウェル実験を行いました。ここでは2つの異なる細胞集団が同じ栄養プールを共有しますが、物理的に分離されています。
特に一つの遺伝子が際立ちました。UCP1、熱産生の重要な役割を担うものです。UCP-1改変脂肪細胞をがん細胞に対してテストしたとき、結果は衝撃的でした。実験の終わりに、ほとんどがん細胞は残っていませんでした。一方、ベージュ脂肪細胞は繁栄していました。
これが間違いかもしれないと心配して、彼らは試行を何度も何度も繰り返し、毎回同じ結果を得ました。彼らは褐色脂肪の競争的な燃料消費代謝を取り、それを超充填し、寒冷への依存を断ち切りました。脂肪から、彼らは武器を作ったのです。
生きているシステムでそれをテストするために、彼らは最も効率的なUCP-1改変細胞を脂肪オルガノイド、ミニチュア脂肪器官のように機能する実験室で育てられた小さな組織の塊に変え、腫瘍部位の隣に移植しました。栄養素が腫瘍に到達する前に吸い上げる準備ができた代謝的なラブハンドルのセットのようなものです。
3週間後、彼らは腫瘍成長をコントロールグループと比較しました。さて、少し敏感な方は目を逸らした方がよいかもしれませんが、これが彼らが発見したことです。ベージュ脂肪オルガノイドに隣接する腫瘍は50%以上縮小していました。
そして彼らは一つのタイプのがんだけを打ち負かしていたのではありません。乳がん、膵臓がん、結腸がん、前立腺がんの攻撃的な細胞系統を競合で打ち負かしました。化学療法なし、放射線なし、単純にグルコースを消費するのがより上手だったのです。体自身の代謝ツールの一つを、その最大の欠陥に対する精密兵器に変えました。
研究者たちはそれを生細胞療法と呼びました。そして脂肪は、それにとって完璧な媒体であることが判明しました。脂肪細胞は抽出が容易です。数十年間脂肪吸引を通じて行ってきました。実験室でよく成長し、精密に遺伝子改変でき、そして重要なことに、地球上にパレードしている多数の増強されたお尻が証明するように、確立された医学技術を使って再移植が容易です。
このビデオで扱うと思っていなかった話題です。最も重要なことに、脂肪は免疫システムとうまく付き合います。これは数十年の美容外科から知っています。再移植された脂肪は一般的に深刻な免疫拒絶を引き起こすことなくスムーズに統合します。それは細胞ベースの治療薬の理想的な候補となります。
もちろん、まだやるべき作業があります。方法を洗練し、スケールアップし、最終的に厳格な安全性と有効性試験を通過することです。そして「腫瘍が血管新生を促進することで応答したらどうするか？」や「少し飢餓状態にすることができれば、多くのがんはグルコースではなく脂肪を燃焼する代謝ギアを切り替えるかもしれない」といった疑問を抱くのは非常に合理的です。
これらの問題への取り組みは、おそらく次世代の科学者が解決すべきことでしょう。しかし今、少なくともあなたはどの肩の上に立っているかを知っています。私たちはまだそこに到達していませんが、コンセプトはここにあり、生物学は大まかには健全です。
未来への展望
放射線や化学療法で体を満たすのではなく、がんを直接攻撃するのではなく飢餓状態にするよう設計された増強細胞でそれを播種し、体の最も柔らかい組織の一つを最も鋭い医療ツールの一つに変える、そう遠くない未来を想像してください。そうすれば将来のある日、がんは飢餓状態に置かれることになるかもしれません。
巨人の肩の上に立つことについて私がよく立ち戻る引用があります。それは私が科学について考える方法の大部分であり、私にとって常に興味深い部分でもあります。それは好奇心の途切れない連鎖で、しばしば地球上で最も賢い人々の世代を跨いで広がっています。
誰かが質問し、誰かがツールを作り、誰か他の人が実験を行います。常に間違ったスタートがありますが、誰かが実際にそれを行うまで、すべてが不可能に見えます。それが常に私を引き付けてきた部分です。画期的発見だけでなく、実際にどのようにそこに到達するか、一歩一歩、私たちの前に来たものの上に立ちながら。
YouTubeでも日々の仕事でも、何が可能かの未来を理解し、それを実際に実現するためにそれらの科学者と並んで働くことが私の仕事の一部であることを非常に幸運だと感じています。小さな役割を果たすことができ、ここでその旅の一端を皆さんと共有できることに非常に感謝しています。それが私がこれで最も愛している部分です。
少なくとも前回の長編動画以来、チャンネルに最近参加した新しい人たちがたくさんいます。皆さんが実際に何を求めてここにいるかを知っています。今後数か月で本当にクールなものがいくつか来ます。皆さんと共有することを楽しみにしています。
アルゴリズムは次にこの動画を気に入るかもしれないと考えているので、ぜひチェックしてみてください。ご視聴いただきありがとうございました。また次回お会いしましょう。さようなら。
まるで新しい人間になったような気分です。ドリトスじゃなくて、オフブランドのドリトスじゃなくて。
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