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癌の遺伝子治療

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癌の遺伝子治療

NCI原文ページへ 原文更新:2006年8月31日

キーポイント

・遺伝子治療は人の細胞の中へ遺伝子物質を導入し病気と闘う、あるいは予防する試験的な治療(Question2参照)です。

・研究者は多くの異なった試みで癌の遺伝子治療を研究しています(Question3参照)。

・「ベクター」として知られている運搬体を利用し、遺伝子を細胞に運ぶことができます。 遺伝子治療で使用される最も一般的なタイプのベクターはウイルス(Question4参照)です。

・遺伝子治療で使用されるウイルスは安全であるように変更されます。 しかしながら、いくつかのリスクが遺伝子治療でまだ存在しています(Questions56参照)。

・遺伝子治療を使用する臨床試験は、米国食品医薬品局と国立衛生研究所組み換えDNA諮問委員会の承認を得ると共にその科学者の所属している施設の少なくとも2つの審査委員会で承認されなければなりません、(Questions910参照)。

・Ethical、Legal、and Social Implications(ELSI) Programは、1990年にヒト遺伝子学研究の持つ意味を同定し、分析し、対処するために設立されました(Questions1112参照)。


1. 遺伝子とは何ですか?

遺伝子とは遺伝の生物学的単位です。遺伝子は髪や目の色のような明白な特徴と同様に血液が酸素を運ぶ能力などのようなもっと微妙な特徴を決定します。体力などのような複雑な特性は環境の作用に伴う多くの異なった遺伝子の相互作用によって形成されています。

遺伝子は細胞中の染色体にあり、生体分子の一種であるデオキシリボ核酸(DNA)からできています。 人間は、3万から4万の遺伝子を持っています。 遺伝子は細胞が酵素などの特定のタンパク質を作り出す情報を持っています。タンパク質の生産のため、細胞はまず、遺伝子に格納された遺伝情報を別の分子、リボ核酸(RNA)にコピーします。次に細胞のタンパク質合成組織は、RNA内の情報を翻訳し、特定のタンパク質を作り出します。

細胞中の一部の遺伝子だけがある特定の時間に活性を示します。細胞が成熟するに従って、多くの遺伝子が永久に活性を失います。細胞中の活性を持つ遺伝子と活性を持たない遺伝子のパターンと、結果として起こるタンパク質構成は、それがどんな細胞で、何ができて何が出来ないかを決定します。 遺伝子の欠陥は病気を起こします。

2.遺伝子治療とは何ですか?

遺伝子を理解して操作する技術の進歩により、科学者が患者の遺伝子物質を変更し、病気と戦ったり、予防したりすることができるようになりました。遺伝子治療は、病気と戦うために、遺伝子物質(DNA又はリボ核酸)を人の細胞に注入する試験的な治療です。遺伝子治療は多くの異なったタイプの癌と他の病気で臨床試験中です。 現在、臨床試験以外では利用できません。

3.癌の治療でどのように遺伝子治療は研究されていますか?

研究者は遺伝子療法を使用することで癌を治療する数々の方法を研究しています。

ある試みは正常細胞を対象とし、正常細胞の癌と戦う能力を高めます。 他の試みは癌細胞を対象とし、癌細胞を破壊したり増殖を防いだりします。 現在試験が行われているいくつかの遺伝子治療技術は以下を参照ください。

◆1つの試みでは、研究者は欠損又は異常のある遺伝子を健康な遺伝子に取り替えます。 いくつかの欠損又は異常のある遺伝子(例えばp53)が癌を起こすかもしれないので、これらの遺伝子を「機能する」遺伝子と取り替えることで、癌治療に使用できる可能性があります。

◆また、研究者は患者の癌に対する免疫反応を改善する方法を研究しています。 この試みでは、遺伝子療法は身体の持つ、癌細胞を攻撃する生まれながらの能力を刺激するのに使用されます。研究中の1つの方法では、研究者は患者から少量の血液サンプルを採取して、遺伝子を注入し、それぞれの細胞でT細胞受容体(TCR)とよばれるタンパク質が生産されるようにします。遺伝子が患者の白血球(Tリンパ球)に注入されたら、患者の体内に戻します。体内では、白血球からTCRが作られ、白血球の外表面に付着します。TCRは癌細胞の表面にある特定の分子を認識して、付着します。最終的に、TCRは白血球を活性化して、癌細胞を攻撃し、破壊します。

◆いくつかの研究では、科学者は癌細胞に、化学療法、放射線治療、または他の治療に対してより鋭敏になるような遺伝子を注入します。他の研究では、研究者は、遺伝子を健康な血液を形成する幹細胞の中に入れ、これらの細胞が大量の制癌剤の副作用に対しもっと強い抵抗力があるようにします。

◆別の試みでは、研究者は細胞を破壊することに使える遺伝子を癌細胞に注入します。 この方法では、癌細胞に「自殺遺伝子」を持ち込みます。 その後、プロドラッグ(活性を示す前の段階の医薬)を患者に与えます。これらの「自殺遺伝子」を持つ癌細胞の中でプロドラッグは活性化し、その癌細胞の破壊を起こします。

◆他の研究では、癌細胞が新しい血管を形成(血管新生)するのを防ぐのに遺伝子療法が使用されます。

4.どのように遺伝子を細胞の中に移し遺伝子治療が行われるのですか?

一般に、遺伝子を人の細胞の中に直接挿入することはできません。 運搬体、または「ベクター」を使用し遺伝子を細胞に運ばなければなりません。 遺伝子治療で最も一般的に使用されるベクターはウイルスです。 ウイルスには、ある細胞を認識して、ウイルスのDNAを細胞の中に挿入する特異な才能があります。

いくつかの遺伝子治療臨床試験では、患者の血液や骨髄から細胞を取り出し、実験室で増殖します。 細胞は必要な遺伝子を運ぶウイルスに暴露されます。ウイルスは、細胞に入り、細胞のDNAに必要な遺伝子を挿入します。 細胞は実験室で増殖したあと、静注により患者に返されます。 このタイプの遺伝子治療は細胞が体外で育てられるのでex vivo (エックスビボ)と呼ばれます。細胞が患者の体外に存在するときに、遺伝子は患者の細胞の中に運ばれます。

他の研究では、ベクター(ウイルスの場合が多い)又はリポソーム (脂肪性粒子)は、必要な遺伝子を患者の体内の細胞に運ぶのに使われます。 この形態の遺伝子療法は、遺伝子を患者の体内で細胞に移すので、in vivo と呼ばれます。

5.遺伝子治療でどのようなタイプのウイルスが使われていますか、それらは、どのように安全に使用されていますか?

多くの遺伝子治療臨床試験は、必要な遺伝子を運ぶのをレトロウイルスに依存しています。 ベクターとして使用される他のウイルスはアデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス、ポックスウイルス、およびヘルペス・ウイルスがあります。 これらのウイルスが遺伝子をどの位細胞に運べるか、どの細胞を認識でき、又感染できるか、そして、細胞のDNAの変更が永久か又は一時的かどうかなどは、これらのウイルスにより異なります。 したがって、試験の特性と必要性によって、研究者は異なったベクターを使用します。

科学者は遺伝子治療で使用されるウイルスを、人間にとって安全で、特定の遺伝子を患者の細胞に運ぶウイルスの能力を増加させるように変更します。ウイルスのタイプと研究の目的によって、科学者は、ウイルスの増殖やウイルスによる病気の発現を防ぐために、ウイルス中の特定の遺伝子を不活性にしてしまいます。また、ウイルスを変異させ、対象の細胞を認識し易く、遺伝子を挿入し易くしています。

6.どんなリスクが現在の遺伝子治療試験で起こりますか?

通常、ウイルスは1つ以上のタイプの細胞を感染させることができます。 したがって、ウイルス性のベクターが体内に遺伝子を運ぶために使用された場合、それらは癌細胞と同様に正常細胞をも感染させるかもしれません。別の危険は新しい遺伝子がDNAの間違った位置に挿入され、もしかすると癌や他の有害な変異を引き起こす恐れがあるということです。

加えて、ウイルス又はリポソーム がDNAを患者の体内の細胞に運ぶのに使用されるとき、患者の生殖細胞にこのDNAを無意識に挿入するかもしれないというごくわずかな危険性があります。もしこれが起こり、患者がこの治療後に子供を作った場合、変えられた遺伝子が子供に遺伝する恐れがあります。

他の可能性は、運ばれた遺伝子が「過剰発現」、つまり欠損しているタンパクを害になるほど生産することです。ウイルス性のベクターは炎症や免疫反応を引き起こすかもしれないし、ウイルスが患者から他の人や環境中に広まるかもしれません。

科学者は、人でのすべての臨床試験を行う前に、安全性のために動物試験などを実施して、これらの危険を見つけて回避します。

7.遺伝子治療が病気の一般的な治療法になる前に科学者はどんな重大な問題を克服しなければなりませんか?

科学者は、遺伝子を体内に運ぶもっと効率的な方法を確認する必要があります。遺伝子療法を使い癌や他の病気を効果的に治療するためには、患者に注入でき、そして全身に存在する目的の細胞のみ対象とするベクターを開発しなければなりません。またベクターが必要な遺伝子を目的の細胞の中にうまく挿入するために多くの試みが必要となります。

研究者は、また、一貫して遺伝子を患者のDNAの正確な場所に運ぶことができなければなりませんし、移植された遺伝子が体内の正常な生理学的信号によって正確に制御されるのを保証できなければなりません。

科学者は懸命にこれらの問題に取り組んでいますが、いつ、効果的な解決ができるのかを予測するのは未だ不可能です。

8.遺伝子治療を使った治療のために承認された最初の疾患はアデノシン・デアミナーゼ(ADA)欠乏でした。これは何の病気ですか?なぜその病気が選択されたのですか?

ADA欠乏はまれな遺伝病です。 通常のADA遺伝子は体の免疫システムに不可欠なアデノシン・デアミナーゼと呼ばれる酵素を作り出します。この症状のある患者は、通常のADAの遺伝子を持たないので機能のあるADA酵素を作り出しません。ADA欠乏の子供は、重度の免疫不全で生まれ、生命に危険を及ぼす重篤な感染症を繰り返す傾向があります。PEG-ADAと呼ばれている薬剤で、ADA欠乏の治療ができますが、この薬剤は高価であり(1年あたり10万ドル以上)、一生静脈内への注射を続けなければなりません。

ADA欠乏は複数の理由でヒト遺伝子療法試験を最初に行うことが承認されました。

 ◆この病気は単一の遺伝子の欠陥によって起こるので遺伝子療法が成功する可能性が高い。

 ◆制御が複雑である多くの遺伝子と異なり、この遺伝子は、「いつもオン」状態で簡単に制御できます。

 ◆ADAの量は正確に制御される必要はありません。少量の酵素でさえ有効であることが知られており、また、酵素が多量に存在してもあまり問題ありません。

9.遺伝子治療試験はどのように承認を受けますか?

科学者の所属する施設の少なくとも2つの審査委員会が、提案された遺伝子療法試験またはプロトコルを承認しなければなりません。また、遺伝子療法プロトコルはすべての遺伝子療法製品を規制する米国食品医薬品局(FDA)からも承認を受けなければなりません。 さらに、米国国立衛生研究所(NIH)によって資金を供給される試験ではNIH組み換えDNA諮問委員会(RAC)に登録しなければなりません。27以上の研究所とセンターを持つNIHは米国での生物医学研究のための連邦政府の中心的研究機関です。

10.なぜこの過程はこんなに多くの段階があるのですか?

人間にかかわるどんな研究も細心の注意を払って審査しなければなりません。 特に遺伝子療法は、潜在的に非常に強力な方法であり、比較的新しく、重大な意味を持っているかもしれません。これらの要素のため、科学者は特別な注意を遺伝子療法に払う必要があります。

11.人間の遺伝子治療にまつわる社会的および倫理的な問題は何ですか?

大きく見ると、強力な新技術が開発される時にいつも直面している問題と同じです。そのような技術は大きな利益をもたらす可能性がありますが、使い方を間違うと、重大な害をもたらす結果にもなります。

遺伝子療法は現在遺伝子欠陥を修正して生命に危険を及ぼす病気を治療することが中心で、これらのタイプの研究を行うために規制が設けられています。しかし、今後、遺伝子療法の技術が、より簡単でより使いやすくなった時、社会はもっと複雑な問題と取り組む必要が出てくるでしょう。

そのような問題の1つは、遺伝子を次世代に伝える生殖細胞である人の卵細胞や精子を遺伝学的に変更する可能性に関連しています。(生殖細胞と呼ばれているので、このタイプの遺伝子治療は生殖細胞系療法と呼ばれます。) 別の問題は例えば、遺伝子への介入により記憶や知性を良くしたりするような、人間の能力を高める可能性に関連します。 生殖細胞系遺伝子治療と遺伝子の改良の両方には、利益を生む可能性がありますが、多くの科学者はこれらの過程の中で起こりうる問題に懸念を抱いています。

生殖細胞系遺伝子治療が行われると、永久に人の子孫の遺伝子構造を変えます。 したがって、人間の遺伝子プールは永久に影響を受けるでしょう。これらの変化はおそらく良い方向へのものでしょうが、技術や決断の誤りには、思いもよらない結果があるかもしれません。NIHは人における生殖細胞系遺伝子療法を承認しません。

遺伝子改良の場合には、そのような操作が、富と権力のある人たちのみ利用可能なぜいたくな治療法となるという不安があります。また、ある人は、この技術の普及使用が「正常」の定義を変えることになり、例えば、ただ平均の知性を持つ個人を除外するかもしれないと恐れます。 そして、正しい、正しくないにかかわらず、すべての遺伝子の操作を、過去に乱用された「優生学」の概念、つまり血統を選択することで遺伝子の品質を改良する方法の研究と関連づける人々もいます。

12.これらの社会的および倫理的な問題に対処するために何をしていますか?

ヒトゲノム計画(HGP)の研究をしている科学者は、人間の遺伝子すべての解析と配列を完了し、この結果得られた情報が個人、家族、および社会に重大な意味を持つと認めました。Ethical、Legal、and Social Implications(ELSI)プログラムは、1990年にこれらの問題を解決するために、HGPの一環として設立されました。ELSI Programは、個人、家族、およびコミュニティにおける、遺伝子とゲノム学研究が持つ倫理的、法的、社会的影響に関する基礎および応用研究を促進するものです。ELSI Programは、これらの問題に関する研究を後援・運営し、ワークショップ、研究機構、政策会議をサポートします。米国国立ヒトゲノム研究所(NHGRI)ウェブサイトhttp://www.genome.gov でHGPとELSI Programに関する詳しい情報を参照できます。

 

野中 希 訳
森島 由希 訳更新
辻村 信一(獣医学/農学博士) 監修

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