研究プロジェクト

研究プロジェクト

1 線虫によるがん検査

線虫は嗅覚システムのメカニズムを解析するための実験動物だと考えられてきました。その優れた嗅覚を社会に役立てようという、これまでになかった新しい発想に基づいて私たちが発明したのが「線虫によるがん検査」です。

がんによる死亡者数は全世界で年間820万人(2012年)、2030年には1300万人に増加すると言われています。また、がん治療にかかる医療費、早期死亡、障害による社会的損失を含む経済的影響は100兆円にも上ると報告されています。

我が国ではがんの影響はより深刻であり、1981年から死因第1 位で、2人に1人ががんを経験し、3人に1人が、がんにより死亡すると言われています。
がんの医療費は年間3.6兆円(2011年)にも上り、がんによる経 済的損失、社会的損失は莫大です。がんによる死亡を防ぐ最も有効な手段は、早期発見・早期治療です。しかし、我が国のがん検診受診率は約30%にとどまっています。この受診率は他の先進国と比較しても低く、我が国でがん死亡率が高い大きな要因となっています。

低受診率の理由としては「面倒である(医療機関に行く必要がある)」「費用が高い」「痛みを伴う」「診断まで時間がかかる」「がん種ごとに異なる検査を受ける必要がある」などが挙げられます。

そこで私たちは、手軽に安価に高精度に、全てのがんを早期に診断できるがんスクリーニング技術の開発を目指しました。
私たちはまず、がん細胞の培養液に対する線虫の反応を調べました。その結果、野生型線虫は、がん細胞の培養液に誘引行動を示すことがわかりました。この誘 引行動は、正常細胞の培養液に対しては見られないこと、嗅覚異常の変異体では見られないことから、がん細胞に特有の分泌物の匂いに対して線虫が反応していると考えられました。

では、人間由来の試料に対して線虫は反応するのでしょうか?血液等に比べ、尿で診断することができれば最も簡便であることから、我々は尿に注目することに しました。
がん患者の尿20検体、健常者の尿10検体について線虫の反応を調べたところ、全てのがん患者の尿には誘引行動を、反対に全ての健常者の尿には忌避行動を示しました。​

がん患者の尿に対する誘引行動は、嗅覚神経を破壊した線虫では起こらないこと、線虫の嗅覚神経は、がん患者の尿に有意に強く反応した ことから、線虫は尿中におけるがんの匂いを感じていると考えられます。​

次に、線虫の嗅覚を用いたがん診断テスト(n-nose)の精度を調べるために、242検体(がん患者:24、健常者:218)の尿を用いて実験を行いました。その結果、がん患者24例中23例が陽性、健常者218例中207例が陰性を示しました。
すなわち感度(がん患者をがんと診断できる確率)は 95.8%、特異度(健常者を健常者と診断できる確率)は95.0%であり、同じ被験者について同時に検査した他の腫瘍マーカーに比べ、感度は圧倒的でした。さらにn-noseは早期がんでも感度が低下しないという特徴も持っていました。(Hirotsu et al, PLOS ONE, 2015)

n-nose検査結果

n-noseは、以下の優れた利点を全て合わせ持った、従来にない画期的な技術です。

①苦痛がない 尿サンプルを解析します。必要な尿はわずか1滴です。
②簡便 尿の採取に食事などの特別な条件は定めておらず、通常の健康診断などで採取した尿を使うことができます。また医療機関に行く必要がないため地域間格差がありません。
③早い 診断結果が出るまで約1時間半。
④安価 検査システムのコストも安価であり、開発途上国での導入も期待できます。
⑤がんスクリーニング これまでに調べた10種類程度のがんについて全て検出可能。その中には早期発見が難しい膵臓がんも含まれています。
⑥早期発見 ステージ0、1の早期がんでも高感度でした。
⑦高感度 感度95.8%

このn-noseが社会実装されれば、がん検診受診率の飛躍的向上とそれによる早期がん発見率の上昇、がんの死亡者数の激減、医療費の大幅な削減が見込まれます。さらに、がんは“治る病気”であると認識されるようになり、人類社会全体の変革につながると期待されます。私たちは一刻も早い実用化に向けて開発をすすめるとともに、より良い検査を目指して基礎研究も並行して行っています。

2. 日本発「生物診断」を世界へ

日本発「生物診断」を世界へ

がんを含む病気の早期診断には、主にマーカーによる診断、画像診断がありますが、既存の技術はほとんど全て人工機器
(センサー、キット)による検知を主としています。そのため、微量の病気特有物質、小さい病変(早期の場合特に)を
検知するのに、感度を優先すると高額機器による高コストな検査となり、低コストを優先すると精度が保てないという問題点がありました。

そのジレンマを打破するのが、新しいコンセプト「生物診断」です。人工機器の感度を大きく凌駕する生物の能力を生かし、また飼育コストがかからない生物を選択利用することで低コスト化を実現できます。

さらに、病気を特徴づける物質は複数存在する場合が多く、それらを同時に検出しないと感度が保てませんが、人工機器は単一物質の検知に向いています。一方、生物の場合、複数シグナルを検知、統合して判断することを最も得意としており
(嗅覚では複数種の匂いを同時に感じることで、匂いを判断しています)、その点でも優れています。
これは、低分子医薬品から、細胞(生物)の能力を生かした再生医療、細胞治療へと変化しつつある治療分野の流れと一致しており、診断分野でもパラダイムシフトが起こると予想されます。

2015年に弊社代表の広津崇亮らが発表した「線虫によるがん検査(n-nose)」は、実用化が可能な生物診断の世界初の報告です。嗅覚の優れた線虫をがんの匂いの検知に用いることにより、高精度と低コストを同時に満たしているだけでなく、様々なメリットを併せ持つ技術です。

がんに限らず病気には特有の匂いがあると言われており、匂いを検知することで病気を早期に診断する技術の開発が期待されます。人間を除く動物のほとんどは嗅覚を鋭敏にすることを生存戦略として用いており、線虫以外の昆虫など他の動物の活用も可能です。また他の感覚では、人間より視覚の優れたハトを用いた病理診断の報告もあります生物診断は今後の発展が大いに見込まれます。

医療の両輪である診断、治療のうち、iPS細胞の発明により国産技術として細胞治療の道を切り開いた我が国としては、診療分野でも日本発の技術として生物診断を世界に広めていくことが期待されています。

PAGE TOP