メンフィスにて

主に生命科学と社会について考える

”神経芽種のメカニズムによる分類” 要約と雑感(自然退縮、スクリーニング、福島)【1】

先週号のScienceに”A mechanistic classification of clinical phenotypes in neuroblastomaと題する論文が出た。これはドイツのケルン大学を中心とした欧州のグループによるものだ。

 

まず神経芽腫の概観。

神経芽腫(neuroblastoma)は小児においては脳腫瘍を除くと最も頻度の高い固形腫瘍で、約半数の症例は予後不良である。これまでに様々な予後因子が報告されてきた。最も確定的なものは、”18ヶ月齢以上で発症し、MYCN遺伝子(N−MYCタンパクを発現する)の増幅の見られる症例は予後不良である”ということだ。

一方、MYCNの増幅はテロメラーゼの発現を促す。テロメラーゼの発現はTERT遺伝子のゲノム再構成によっても引き起こされる。これによって腫瘍細胞は無限増殖能を獲得する。さらにテロメラーゼ非依存性のテロメア維持機構(いわゆるALT)によるテロメア維持も見出され、これはATRX遺伝子の失活によって引きこされる(これについては以前の記事を参照されたい)。しかしこの神経芽腫におけるテロメア維持機構の存在は予後と強く関連していることはかなり以前から認識されてきた。

さらにちょうど10年前にALK遺伝子の変異(活性型変異と遺伝子増幅が見られる)が神経芽腫の進行に寄与していることが報告された。このときにはNatureの同じ号に同様の内容の論文が4報掲載され、高い関心を呼んだ。

 

今回の論文は以上に列挙したような個々の予後因子をトータルに見たときに、真に予後と関連するものは何かを明らかにしようとしたものだ。

手法的には特別なものはなく計416例の神経芽腫を対象として、ゲノム配列の決定を行っている。 これらはいずれも治療前に採られた検体である。がん治療ではいずれの治療法がとられても、新たなゲノムの変化や特定の細胞集団の選択的増殖を引き起すので、治療前検体を用いるのは鉄則だ。

まずこのうち218例について、神経芽種のゲノムの全般的な様子を把握するべくWES、またはWGSを行った。ここで目を引くのは、RASとp53経路に着目したことである。RASとp53は各々代表的ながん遺伝子(RAS)、およびがん抑制遺伝子(p53)であり、成人がんではこれら遺伝子の変異頻度はおしなべて高い。ところが神経芽種を含む幾つかの小児腫瘍ではこれら遺伝子の変異頻度が著しく低いことが知られてきた。p53については治療後の再発例について変異が認められることが知られている。本論文で著者らはこれら遺伝子の変異が神経芽種の予後と関連する可能性を考え、RAS経路に関与する17遺伝子とp53経路に関与する6遺伝子について、変異の頻度を精査した。治療前の多数の検体についてRASとp53の変異を調べたことが目新しい。(ここで行われたのは既得データの再評価であって新たなベンチ作業を行ったわけではない。)

興味深いことに、218例中46例にRAS、またはp53経路(あるいは両方)の遺伝子に変異が見出された。さらに198例の別の検体群(cohort)も加えると、76例(76/416、17.8%)にRASまたはp53経路の異常(前者では亢進、後者では失活)が認められた。

言うまでもなく、これらの遺伝子変異が患者の予後と関連していることが重要だ。しかし著者らはRASあるいはp53関連遺伝子の変異は、自然退縮するような予後良好なものにも、致死的となるような進行性の場合にも見られることを述べている。

そこで著者らはテロメア維持機構(TMM)の獲得に着目した。前述のとおり、これには(1)テロメーラーゼの(1)再活性化と、(2)ALTがある。

調べた208例のうち、52例がMYCN増幅を、21例がTERTの再構成を示した。さらにALTの存在をしめすAPB陽性検体は31例であった。単純にいうと、これらがTMMを持った腫瘍である。前述のRASあるいはp53関連遺伝子の変異を持った腫瘍について、TMMとの関連を見てみると、23例中TMM陽性は9例でこれらはすべて予後不良であった。一方残り14例では患者はすべて現在まで生存している。この傾向はさらに追加の症例でも確認された。

論文ではさらにALKの変異の意義についても記載しているが、ここでは省略する。

結論として、この論文では予後判定にヒエラルキーを設けて、最初にTMMの有無によってリスク判定を行う。ここでTMMがない腫瘍は低リスクで、腫瘍は分化に向かうか自然退縮する。現行分類ではステージ1、2、3、および4aがここに含まれる。一方TMMありの場合は多かれ多かれ少なかれ高リスクで、ステージ4が含まれる。

この高リスクグループはさらにRASとp53経路の異常の有無により、高リスク群と超高リスク群に分けられる。

TMMのうちテロメラーゼの発現有無と予後との関係は広島大の檜山らによっ早くも1995年には明らかにされており、今更の感がある。しかしこのNature論文の新規性は、これまで神経芽腫ではあまりにも頻度が低く、その意義が長らく精査されてこなかったRASおよびp53経路の異常のリスク判定における意味を明らかにしたことである。

 

(続く)

 

 

モンサント襲撃

サイエンス誌のニュース記事によると、先週初めイースターの夜(16日)にイタリア(Olmeneta, Italy)にあるモンサントの研究施設が襲撃された。この場所は北イタリアのクレモナの近く。

襲撃は火炎瓶によるもので、試験用の種子が貯蔵されている低温施設が狙われた。火炎瓶4本のうち2本は不発だったらしいが消火作業は数時間にわたったという(注1)。これは単独犯によるものらしいが、”バイエルの犯罪的結婚、No GMO”と壁にスプレーした後に逃走したという。バイエルは昨年モンサントを買収している。

被害額は数十万ユーロに上る。この研究施設は常勤職員が12名というから小さな施設だ。しかもここではGMOの研究は行われておらず、従来法によるトウモロコシの品種の改良を行っているという。反GMO活動家も従来法による品種改良には賛成しているので、この襲撃は全く効果的とはいえず、むしろ彼らの好む従来法による品種改良を阻害したといえる。

EU28カ国中19カ国は、域内でのGMOの商業的栽培は元よりその研究目的での栽培も禁止している。イタリアもそれらの国に含まれる。したがって今回襲撃された研究施設でもGMOは栽培されていない。しかしGMダイズは一日一万トンの勢いで輸入されている。

この構造はクリーンエネルギーを標榜するドイツが、原発で作られた電気をフランスから購入していることに似ている。

 

(注1)原文では"Molotov cocktails"となっているが、これは火炎瓶のこと。

”画期的な”研究費配分新方式?

米国と欧州の二人の研究者が研究費配分の新方式を提唱している

今や欧州でも米国でも、研究者にとって研究費獲得はたいへんな重荷だ。米NIHグラントの採択率は、2,003年の30%から2,016年の19.1%にまで低下している。欧州でも若手研究者の研究開始のためのグラント(European Council Starting Grants)の採択率はわずか11.3%だ。オランダ国内の若手研究者へのグラントも14%まで低下している。

このためグラントを獲得できない研究者は申請作業を延々と続ける羽目になる。一方、この状況のためにトータルの申請件数が増えることになり、当局の審査の手間、人手、費用もばかにならない。欧州の試算では4,000万ユーロのグラントを審査・交付するための費用が950万ユーロに上るとなっている。審査に動員される研究者の時間コストも無視できない。

こうした状況を打破するために、SOFAと称される研究費配分法が2,014年に提案された。これは"Self-organized fund allocation"の略だが、最初に提唱したのはインディアナ大学Johan Bollenというコンピュータ科学者で、その後オランダのMarten Schefferがこれを支持している。その配分方法はシンプルで、すべての研究者は一律の分配金を受けとる。そしてそのうちの一定割合をその研究者が重要視、ないしは尊重している研究者に”寄付”するというものだ。

具体的にBollenはこの一律の金額を米国で10万ドル、欧州で3万ユーロに設定している。Bollenはこの”寄付”の部分を50%とした条件でシミュレーションを試みている。”寄付”する際の基準として、個々の研究者が書いた論文の巻末で引用した回数に応じて寄付を受け取る研究者とその金額を決定した。結果は面白いことに、現行審査システムでグラント配分を受けている研究者が多額の”寄付金”を受け取るという結果となった。したがって、この方式でも研究費配分における不都合は基本的に生じない。

この方式だと研究者は申請書を書く必要がなく、また審査に投じてきた膨大な労力と費用も大幅に削減できる。まさに”画期的な”研究費配分法で、どこから見ても万々歳ではないか、といいたいところだがこの方法にも大きな欠点がある。その第一は、この寄付の受け取り者として友人をリストアップするケースが頻発するというものだ。これは大いにあり得る。特に研究者コミュニティーが小さいときには大きな問題となる。日本では学閥などが問題となると思う。これについてBollenは、アルゴリズムを作ることでこの”友達関係”に基づいた指名をある程度避けることができると主張している。もうひとつはこの方式だとどうしても過去の実績がものをいう。新規に始めるプロジェクトの評価が困難だ。

 

最近研究費を巡る話題を書く頻度が高くなっているが、これは理由のないことではない。研究費の総額もさることながら、その審査、配分方法がその国(地域)の研究の活力を決定づけるからだ。NIHグラントの審査方式は世界の研究における米国の主導的地位の確立に大きく寄与してきたと評価されている。しかし研究総予算の頭打ちの状況が続く中で、この方式の欠点も顕在化してきたように思う。

NIHグラントのうち特に標準的な種目であるR01グラントについて少し考察してみたい。これは全米の大学や研究機関(アカデミア)の教員、研究者が独立した研究室を運営するために獲得することが要求されるグラントだ。その規模は30−40万ドルで4年ないし5年間支給される。アカデミアに研究職員(faculty)として採用されたら、この後4年間程度(機関により異なる)の間にR01を獲得することが要求される。これに失敗するといずれそのポジションから去らねばならない。このR01グラントを獲得することによって一人前の代表研究者(principal investigator、PI)として扱われる。

R01グラントの規模は複数のスタッフを雇うのに十分な金額で、さらに”間接経費”があるので研究機関の意向から独立した研究が営める。そのためR01を持っている研究者は別の研究機関に移ることも比較的容易だ。

一方、審査の方式もかなりの程度に公平性が図られている。グラント審査にはNIH外部の相当な数の研究者が審査員として動員され、いわゆる”縁故”による審査が極力排除されるようになっている。

こうしたグラントシステムが米国の医学生物学研究を強くしたことは多くの人々の認めるところだ。

ここであえてこの米国方式をグラント/PIシステムと呼ぶと、正にこのグラント/PIシステムこそが20世紀後半の米国の一強状態を作り出した源だといえる。しかし現在ではどうか? 論文一報当たりの引用件数では米国は英国についで二位となっている。このシステムは絶対ではないのだ。

NIH予算は予期しない経済効果をもたらす?

しばらく前に2,018年度のトランプ科学予算について書いた。その際NIHグラントが経済に及ぼす”多少の”寄与について私見を述べた。基礎研究に対する公的資金の投入はどの程度の経済効果をもたらすのだろうか? 昨年ノーベル医学生理学賞を受けた大隅良典のオートファジーの研究のような、きわめて萌芽的研究についてその経済への影響を分析することは大変困難だと思う。私が最近述べたような要素もおそらくある程度正しいと思う。しかしこういう経済効果を数値として分析することは可能なのだろうか?

先週出たサイエンスの論文(report)では、NIHグラントの持つ経済に対する正の効果について分析がなされている。ここでは特許出願件数を客観的な指標として用いている。これについては同じ週のネイチャーに短い紹介記事が載っていて、私もこちらのほうにに先に気がついた。あまり時間のない人はこちらの記事で十分である。

これはハーバード、MIT、コロンビアの各大学に所属する研究者計3名によって行われた研究だ。このうち2名は全米経済研究所(National Bureau of Economic Research, NBER)という組織にも所属している(注1)。所属機関から考えて、この研究はレッキとした経済学分野の研究だと思われる。

1,980年から2,007年にかけて交付されたNIHグラント、365,000件について調査したところ、交付を受けた研究が直接特許出願に結びついたのは8.4%であった。これはたいした率ではないように思える。しかし特許申請全体で引用されている文献のうちNIHグラントによって実施されたものは約30%に上る。これらの引用は当該特許の理論的根拠を示すためになされたものと思われる。したがって、NIHグラントに援助された研究の特許への寄与率はかなり高い。興味深いことに、この特許への寄与率においては”基礎研究”と”応用研究”に差は見出されなかった。

以上の結果から、NIHグラントは事実上経済を押し上げる効果を持っていると考えられる。要するにNIHグラントは”公共事業”の性格を持っているというわけだ。

ただし、グラントの承認から特許申請までにはタイムラグがある。これは一概に何年というわけにはゆかないが、特許件数で見る限り、トランプ氏が在任中(4年間)には予算の(負の)効果が明瞭にならないだろう。トランプの目標は再選なので、この選択は合理的である。

 

(注1)NBERというのは民間の非営利シンクタンクだが、何と全米の大学教員の1,000人以上が所属している。この中には米国のノーベル経済学賞受賞者20名が含まれている。本部はマサチューセッツ州ケンブリッジ、すなわちハーバードやMITのキャンパスがあるボストンの隣街にある。

免疫チェックポイント療法ががんを増悪させるケース

最新号ネイチャーに抗PD−1療法ががんの進行を速めるケースのあることが紹介されている。これでは最近Clinical Caner Researchに発表された二つの論文の内容が述べられる[1, 2]。

免疫チェックポイント療法は全体の20%程の患者に対して著効を示し、がんを"治癒させる”療法として確立した感がある。しかし最近になって、逆に抗PD−1治療によってがんの進行が速まるような患者が見出されたというのだ。

フランスのグループの報告では、131例患者中12例(9%)にhyperprogressive disease(HPD)が認められた。HPDは65歳以上で有意に高く出現した。

もう一つのUC San Diegoのグループの報告では、MDM2やMDM4遺伝子のコピー数の増加がこの抗PD−1療法によるがんの増悪と相関があるという結果が出た。このグループの報告では高齢患者に特別高い頻度は見出されなかった。

これまで免疫チェックポイント療法に関しては、”効く”か”効かない”のいずれかと思われていた。だから特定の患者にとっては、文字通り”夢の薬”だったのだ。しかしこれが患者によってはむしろ逆効果であることがわかってきたわけで、こうなると話は全く違う。

免疫チェックポイント療法に関しては、その著効のために誰もが投薬を望むような状況が生まれつつあった。しかし今回の報告によりこうしたブームはひとまず沈静化してゆくものと思われる。我が国ではこの薬のせいで国民健康保険が破綻するとまで言われていたが、それも回避できそうだ。

より本質的な問題は、一体どのような性質のがんに対して効き、逆にどのような性質のがんではそれを悪化させるのかということだ。これらは精力的な研究によって明らかにされなければならない。

ジカとデング、交叉免疫

フラビウイルス属ウイルスによる感染症は潜行と浮上を繰り返してきた。ごく最近の大きな問題はジカ熱だ。さらに少し前に日本で問題となったのはデング熱だ。

このウイルス群の研究は黄熱以来の長い歴史があって、感染様式、病理発生、免疫・感染防御など、重要な問題への答えの多くが既に出されている。各ウイルスの抗原変異のスピードも特別に速いわけではないので、ワクチンの作成も科学的には大きな問題ではない。

しかし最近紹介した通り、ウイルス間の交叉免疫によって引き起こされる劇症型(致死率の高い)の感染の可能性が課題として浮上してきた。これは既に一つの血清型のデングウイルスに感染した患者は別の型のデングウイルスに再感染した際に、劇症型の症状を示し高頻度の致死率を示すという現象(デング出血熱、デングショック症候群)だ。

この現象がどのようにして引き起こされるかは解明されている。簡単にいうとウイルスに対する抗体がウイルス粒子に結合した後に、宿主細胞への感染を促すということだ。これをAntibody-dependent enhancement(ADE)と呼んでいる。これは1,988年頃に既に明らかにされている。

最近浮上してきたジカウイルス(ZIKV)との関連で言うと、ZIKVと共通抗原を持つ他のフラビウイルス、特にデングウイルス(DENV)と西ナイル熱ウイルス(WNV)を考慮する必要がある。これらはZIKVと共通抗原を持っている。だからこうしたウイルスが自然感染した後にZIKVの感染が起これば、ジカ熱版のデング出血熱が起こると考えても不思議ではない。具合の悪いことに、これらのウイルスは同じ媒介昆虫(ネッタイシマカAedes aegypti)によって媒介される。だからブラジルのような熱帯地域では、双方のウイルスが相前後して同じヒトに感染することがある。ブラジル人の90%以上がDENVに感染したことがあるというので、その確率はきわめて高い。

 

こうした問題意識のものとに、DENV、あるいはWNVに対する抗体がZIKVの感染性を増強するかどうかが調べられた。これはGavin Screatonら(Imperial College London)の2,016年9月の仕事だ。そこではDENVに対する抗体を含んだ血漿存在下では、ZIKVのヒト培養細胞に対する感染性が増強された。DENVに反応するヒトモノクローナル抗体の大多数はZIKVとも結合し、かつ培養細胞での感染増強も見られた。したがって抗DENV抗体はZIKVを中和することなく、逆にZIKVの感染性を増強することがわかった。

この仕事が発表された直後にDavide Cortiのグループ(Humabs BioMed、Bellinzona)がこのin vitroの結果を確認した。しかし彼らはこのDENV抗体によるZIKV感染増強を、マウスを用いた実験で確認することができなかった。

次いで、マウスにおけるADEの有無については、Icahn Scool of Mediceine at Mount Sinal(NY)のグループによって実験が試みられた。しかしマウスは通常ZIKVに抵抗性だ。詳しい理屈を書くのは避けるが、感染実験を可能にするためにSTAT2ノックアウトマウスを用いて感染実験をおこなった。これによりマウスはZIKV感染後、重篤な症状を呈する。しかし感染直前にDENVに対する抗体を投与しておくと、さらに劇症となりかつウイルス増殖も著しく促進されることがわかった。ZIKVとは近縁性の低いWNVに対する抗体でも同様の感染増強効果が見られたが、その程度はより軽度であった。

こうしたデータは人でも同様の現象、すなわちDENV→ZIKVの順での多重回感染(広義の再感染)が起こったときに重症となる可能性を示している。 

しかし同様の現象がヒトでも起こるかどうかは最重要な疑問である。Stephen Thoma (State University of New York Upstate Medical University)は、サルを用いた実験でDENV→ZIKV、またはWNV→ZIKVの多重回感染でADEを再現することができなかったことをインターネット上で述べている(未だ論文としては公表されていない)。

 

先に私はZIKVのmRNAワクチンの話を書いた。このうちのMichael Diamondグループ(Wash U)が試みたものは、ZIKVとDENVの共通抗原をコードしている領域に変異を挿入して、交叉免疫が起こらなくなるような工夫をしていた。今後はZIKVのみならず、DENVのワクチンについても、このような交叉免疫が成立しなくなるような工夫が必要になるかもしれない。

 

追記 4/15/17

サイエンス4月14日号に、フラビウルスルに対する既存免疫がZIKV感染時の重篤化に関与しているとする論文が出された。これはマウントサイナイ医科大学(Icahn School of Medicine at Mount Sinai、NY)のグループによるもので、細胞培養でのヒトDENVおよびWNV抗体によるウイルス増殖の増強、およびマウス感染実験での症状の重篤化がデータとして示されている。

NIH予算の削減

トランプが科学予算の原案を出してきたが、今のところは大統領が勝手に提案しているところで、これからの議会とのやり取りの後に最終的な形をとることになる。

NIH予算について3月29日に、議会公聴会でトム・プライス(Tom Price)保健福祉長官が議員らの質問に対して答弁した【12】(注1)。今回の予算削減案は、要するにNIHグラントのうち無駄の多い(と思われている)”間接経費”をまるまる削減しようとするものだ。

今回の公聴会ではNIH今年度予算から約18%(58億ドル)を削減して総額317億ドルとすること、およびこの削減はNIHグラントの間接経費の分(今年度64億ドル)をほぼ全額削除で当てる案が示された。

”間接経費”とは各研究者に交付される研究費である”直接経費”の他に、その研究者が所属している研究機関に別建で支払われる予算だ。これは大学などの運営費や設備費にあてられる。おもしろいことに、その額は当該機関とNIHとの交渉によって決定される。間接経費についてはかねてから議論があり、グラントに記載されている研究とは無関係の使途に使われているという批判があった。例えばキャンパスにおしゃれな建物を建てるために使われたといったことだ(注2)。

間接経費の割合は平均して約30%であり、今年度は64億ドルが総計169億ドルの直接経費に上乗せされている。こうした状況はNIHからのグラントだけであり、民間財団が出しているグラントでは間接経費は全くないか、せいぜい10%程度である。

総予算削減のために間接経費に目をつけたのはうまい(狡い)やり方だ。この方式だと、交付されるグラント件数を減らす必要がなく、研究現場の疲弊を”ある程度”かわすことができる。おそらくトランプの意向を受けて(忖度して)、健康保健省かNIHの幹部が入れ知恵したのだろう。このやり方だとNIHの内部予算を削る必要もない。

さらに重要な追加発表は、既に執行中の今年度NIH予算から12億ドルを削減しようという提案だ。米国連邦政府の予算年度は10月始まりなので、残る半年間の予算からこの額を削ろうというものだ。

しかし当然のことながら、医学研究の重要性を認識している議員たちからは疑問の声が上がっている。元々科学研究をサポートする傾向の強い民主党の議員はもとより、共和党議員からも疑問の声が出ている。(米国議会はロビーを制する者が勝利する。その結果が20年にわたるグローバリスムの席巻だが、これは本日の主題ではないのこれ以上はふれない。)重要なことは、科学研究には強力なロビーがついていないことだ。だから予算削減の対象としてはやりやすい領域だ。これは日本でも同じで、科学者達が政権与党に陳情して回ることなどまず考えられない。

うまい仕組みはないものだろうか?

 

(注1)米国の報道記事では議員は通常"lawmaker(s)"と表記されているが、上院議員(Senator、100名)と下院議員(House Representative、435名)を区別しないときの呼び方だ。文字通り”法律作成者”の意味だ。日本でも本来の議員の役割はlawmakingのはずだが、どうでもいいことばかりやっているように思える。

(注2)間接経費があることにより当該研究機関にも研究者本人にもメリットがある。これによりグラント保持中の研究者はその独立性が保証されて、むやみに解雇されたりしなくなる。