がん選択

がんの選択は、自然選択というレンズを通して見ることができます。動物宿主の体は、がん細胞に選択圧をかける環境です。最も適応力の高いがん細胞は、遺伝的に異なるものの近縁の他のがん細胞に打ち勝つ形質を持っています。腫瘍内の細胞のこの遺伝的多様性は、腫瘍を抑制し破壊する宿主の能力に対して、がんに進化上の優位性を与えます。したがって、腫瘍内の大量の遺伝的に多様ながん細胞を破壊するためには、臨床治療や医薬品による治療などの他の選択圧が必要です。腫瘍内のがん細胞間の遺伝的多様性が高いため、がんは動物宿主の生存にとって手強い敵となります。また、がんの選択は動物の進化を促進した選択力であるという説もあります。したがって、がんと動物は古来より共進化の競争者として対になってきました。

自然選択

自然選択によって駆動される進化は、がん生物学を含むほぼすべての生物学分野の基礎となっています。[ 1 ] 1859年、 チャールズ・ダーウィンの著書「種の起源」が出版され、ダーウィンは自然選択による進化の理論を提唱しました。自然選択は、時間の経過とともに集団に観察される表現型の変化を推進する力であり、したがって、すべての生物の多様性の原因です。自然選択が個体に加える圧力を通じて、時間の経過とともに進化的変化がもたらされます。自然選択とは、単に環境の変化によって集団内の個体に作用する選択圧であり、選択的変化に最も適した形質が選択されます。

選択と癌

ダーウィンがあらゆる生物の表現型の多様性について提唱したのと同じ観察は、がん生物学にも応用でき、腫瘍内の細胞集団における選択がどのように時間とともに変化を促していくのかを説明することができます。したがって、がんの進化においては、生物の体は環境であり、自然過程によるものであれ臨床治療によるものであれ、環境の変化はがんに選択圧をかけ、がん細胞の選択的適応を促すのです。[ 2 ]

宿主の進化の産物としての癌

がんは多細胞生物の進化とともに出現した非常に古い病理です。そのため、宿主は数十億年にわたりがんと共進化してきました。進化の過程で、宿主はがん抑制因子（例えば、細胞傷害性リンパ球、ナチュラルキラー細胞、 p53などの抑制遺伝子）をますます多く発現させ、それらの遺伝子のコピー数も増加させます。[ 3 ]がんは、これらの進化した抑制機構から逃れた細胞によって発生します。

多様性は選択的優位性である

がんは、病理だけでなく、非がん性組織から悪性腫瘍組織への発生と進行においても非常に多様な疾患です。がんは、細胞や組織が非がん性状態からがん性状態へ、そして最終的には転移へとどのように進行するかに寄与する多くの変数と確率が存在するという点で、本質的に確率的であると考えられています。[ 4 ] がんは、その独特の長い寿命によって、腫瘍内および宿主内の関連腫瘍間の両方でがん細胞の多様性に寄与しているため、他の多くの疾患とは異なります。

腫瘍の異質性

癌性腫瘍は、時間の経過とともに変化を蓄積する能力により、クローン細胞間の遺伝的多様性が進み、腫瘍が恒常性に達して宿主の体全体に病気が広がる可能性があります。この経路を、転移という同じ結果につながる可能性のある他のすべての発生経路および可能性のあるイベントと重ね合わせると、癌が癌性の表現型に進行する方法を見つける独自の能力を持っていることが明らかになります。したがって、細胞または組織を転移への経路に置いた瞬間から、腫瘍細胞の大部分は、腫瘍内の遺伝的多様性を高める変異を蓄積します（腫瘍内遺伝的異質性）。[ 5 ] 腫瘍は遺伝的に多様な細胞で構成されるだけでなく、腫瘍間異質性につながることもあり、つまり同じ宿主内の関連する腫瘍が遺伝的に異なることになります。この腫瘍異質性は、腫瘍の最も適合性の高いクローン細胞とサブクローン細胞に選択的利点を与えます。腫瘍細胞の異質性と無制限な増殖により、癌は非癌細胞に対して選択的優位性を持つだけでなく、薬物療法や臨床治療、宿主の免疫システムなど、癌を選択的に阻害する圧力に対しても選択的優位性を持つ。[ 6 ]

抵抗

がんはその多様な性質ゆえに、選択圧に抵抗するための非常に明確かつ特異的なメカニズムを進化させてきました。がんに対する選択圧の目的は、がんから多様性を取り除き、それによって、がんを初期の、より害が少なく、より治療が容易で、多様性が少なく、致命的ではないと考えられる非がん性の腫瘍状態に戻すことです。[ 6 ] 腫瘍状態または新生物とは、単に組織の異常な増殖であり、無害な非がん性のほくろからがん性の腫瘍まで、様々なものがあります。がんは、細胞が増殖するにつれて腫瘍細胞に遺伝的多様性をもたらす変異を蓄積する能力により、負の選択圧を回避することができます 。がんは、適応度を選択する性向、あるいは少なくとも適応度を選択する能力を進化させてきたようです。これは、大量の変異を起こしている腫瘍が、腫瘍を構成する細胞が生き残る方法を見つけ、より生存に適した細胞の子孫を生み出す能力に表れています。したがって、癌の発生と進行は進化的に高度に保存されている必要がある。そうでなければ、腫瘍は単に内部で起こる過剰な量の変異によって分離してしまうだろう。[ 5 ]

がんによって引き起こされた動物の進化

がんの進化を考察するもう一つの興味深い方法は、選択圧が生物体内でどのようにがんを形作るかというレンズを通して見るのではなく、がん自体を動物宿主の集団の進化を形作る選択力として捉えることです。このアプローチをとると、がんの選択は自然選択や人為選択と同じ用語で定義されます。つまり、自然選択や人為選択と同様に、がんの選択も集団の多様性を促進し、時間の経過とともに進化につながる選択力として定義されるということです。

がんは利己的である

がんはしばしば利己的であると定義される。つまり、がんは親細胞よりも適応度と生殖成功度の高い子孫を生み出す利己的な細胞株で構成され、他のクローン細胞との競争に勝つことができる。この適応度の増加（がんの進行）は、もちろん、がんが存在する宿主にとって有害で​​ある。[ 7 ]そのため、がんと動物宿主は、生物学者が共進化 と呼ぶ複雑なダンスに絡み合っていると考えることもできる。[ 7 ] この理論では、動物が新しい形態学的特徴や生活史行動を進化させるにつれて、がんを発症しやすくなると提唱されている。したがって、がんは、自身の生存のために選択または排除できる新しく進化した動物の特徴により、動物に対して進化上の優位性を獲得する。次に、動物種に進化するか、がんの選択圧に永遠に屈するかの選択圧が再びかかる。[ 7 ] 最近では、今日の動物に見られる形態学的および生涯的多様性のすべては、祖先の動物系統における癌による無数の死の結果であるという理論が出てきました。[ 8 ]

例

がんは長寿の病気です。そのため、動物がより大きく複雑な生物へと進化し、寿命も長くなるにつれて、がんによる負の選択圧への抵抗力を適応させる必要性から、その形態は大きく制限されるようになりました。[ 9 ] がん細胞が増殖するには、宿主である動物の組織内で抑制も制御もされずに増殖できる必要があります。そのため、動物は腫瘍抑制遺伝子を進化させることで、がんによる選択に適応してきました。[ 9 ] これらの遺伝子は、がん細胞の発生と進行を抑制するのに役立ちます。

参考文献

  1. ^ Fortunato A, Boddy A, Mallo D, Aktipis A, Maley CC, Pepper JW (2017年2月). 「がん生物学における自然選択：分子スノーフレークから形質ホールマークまで」 . Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine . 7 (2) a029652. doi : 10.1101/cshperspect.a029652 . PMC  5287060. PMID  28148564 .
  2. ^ Goymer P (2008年8月). 「自然選択：がんの進化」 . Nature . 454 (7208): 1046–8 . doi : 10.1038/4541046a . PMID 18756229 . 
  3. ^アルエボ、マヌエル;ビラボア、ヌリア。サエス・グティエレス、ベルタ;ランベア、フリオ。トレス、アレハンドロ。バリダレス、モニカ。ゴンサレス・フェルナンデス、アフリカ (2011)。「がん治療法の進化の評価」。がん。3 (3): 3279–3330 .土井: 10.3390/cancers3033279。ISSN 2072-6694。PMC 3759197。PMID 24212956。   
  4. ^ Loeb LA, Bielas JH, Beckman RA (2008年5月). 「がんはミューテーター表現型を示す：臨床的意義」 . Cancer Research . 68 (10): 3551–7 , discussion 3557. doi : 10.1158/0008-5472.CAN-07-5835 . PMID 18483233 . 
  5. ^ a b Abu-Asab MS, Abu-Asab N, Loffredo CA, Clarke R, Amri H (2013). 「システム生物学系統学を用いた乳がんにおける遺伝子発現の早期段階の特定」 .細胞遺伝学およびゲノム研究. 139 (3): 206–14 . doi : 10.1159/000348433 . PMC 3671766. PMID 23548567 .  
  6. ^ a b Dagogo-Jack I, Shaw AT (2018年2月). 「腫瘍の不均一性と癌治療への抵抗性」. Nature Reviews. Clinical Oncology . 15 (2): 81– 94. doi : 10.1038/nrclinonc.2017.166 . PMID 29115304. S2CID 2194691 .  
  7. ^ a b c Leroi AM, Koufopanou V, Burt A (2003年3月). 「癌の選択」. Nature Reviews. Cancer . 3 (3): 226–31 . doi : 10.1038/nrc1016 . PMID 12612657. S2CID 28814223 .  
  8. ^ Graham J (1992). 『癌選択：進化の新理論』 レキシントン、バージニア州：Aculeus Press. ISBN 978-0-9630242-0-6. OCLC  28427432 .
  9. ^ a b Casás-Selves M, Degregori J (2011年12月). 「がんはどのように進化を形作り、進化はどのようにがんを形作るか」 . Evolution . 4 ( 4): 624– 634. doi : 10.1007/s12052-011-0373-y . PMC 3660034. PMID 23705033 .  
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