腫瘍

腫瘍
その他の名前腫瘍、腫瘍、癌細胞
悪性腫瘍、すなわち大腸癌浸潤例を含む結腸切除標本(中央上部のクレーター状の赤みがかった不規則な形状の腫瘍)
専門腫瘍学
症状
合併症
原因放射線環境要因特定の感染症

生物/ ˈ n p l æ z əm , ˈ n ə -/[ 1 ] [ 2 ]は、組織の異常かつ過剰な増殖の一種です。新生物を形成または生成する過程は、新形成と呼ばれます。新生物の増殖は周囲の正常な組織の成長と協調せず、最初の誘因が除去されても異常な成長が持続します。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]この異常な増殖は通常、腫瘤を形成し、腫瘍または腫瘤と呼ばれることがあります。[ 6 ]

ICD-10は腫瘍を良性腫瘍原位腫瘍悪性腫瘍、および挙動が不明な腫瘍の4つの主要なグループに分類しています。[ 7 ]悪性腫瘍は単に癌とも呼ばれ、腫瘍学の焦点となっています。

腫瘍形成などの組織の異常な成長に先立って、細胞は化生異形成などの異常な成長パターンを経ることがよくあります。[ 8 ]しかし、化生や異形成は必ずしも腫瘍形成に進行するわけではなく、他の病状でも発生する可能性があります。[ 3 ]腫瘍形成という言葉は、古代ギリシャ語のνέος- neo「新しい」とπλάσμα plasma「形成、創造」に由来しています。

種類

腫瘍は良性、潜在的に悪性、または悪性()のいずれかである。[ 9 ]

  • 良性腫瘍には、子宮筋腫骨棘色素細胞性母斑(皮膚のほくろ)などがあります。これらは限局性で局所的な腫瘍であり、癌化することはありません。[ 8 ]
  • 潜在的に悪性な腫瘍には、上皮内癌が含まれます。これらは局所的なものであり、浸潤して破壊することはありませんが、時間の経過とともに癌に変化する可能性があります。
  • 悪性腫瘍は一般的に癌と呼ばれます。悪性腫瘍は周囲の組織を侵襲し破壊し、転移を起こす可能性があり、治療を行わない場合、または治療に反応しない場合は、一般的に致命的となります。
  • 二次性腫瘍とは、原発性腫瘍の転移による派生腫瘍、または化学療法放射線療法などの特定の癌治療後に発生頻度が増加する、一見無関係の腫瘍である癌性腫瘍のクラスのいずれかを指します 。
  • まれに、原発がんの発生部位が不明な転移性腫瘍が存在する場合があり、これは原発不明がんとして分類されます。

クローン性

腫瘍はしばしば不均一で、複数の種類の細胞を含みますが、その発生と継続的な成長は通常、単一の腫瘍細胞集団に依存しています。これらの細胞はモノクローナルであると推定されます。つまり、同じ細胞に由来し、[ 10 ]すべてが同じ遺伝的またはエピジェネティックな異常(クローン性の証拠)を有しています。リンパ系腫瘍(例えば、リンパ腫白血病)の場合、クローン性は免疫グロブリン遺伝子(B細胞病変の場合)またはT細胞受容体遺伝子(T細胞病変の場合)の単一の再構成の増幅によって証明されます。クローン性の証明は、リンパ系細胞の増殖を腫瘍性として特定するために現在必要であると考えられています。[ 11 ]

腫瘍と腫瘍

腫瘍または腫瘍という語は、炎症の主要徴候の 1 つである腫れを意味するラテン語から来ている。この語はもともと、腫瘍性かどうかにかかわらず、あらゆる形態の腫れを指していた。現代英語では、腫瘍(米国以外の綴りでは tumour)は、サイズが拡大した新生物(腫瘍細胞の異常な増殖によって形成される場合とされない場合がある、 固形または液体で満たされた嚢胞性病変)の同義語として使用されている。 [ 12 ] [ 13 ]一部の新生物は腫瘍を形成しない。これには白血病およびほとんどの形態の上皮内癌が含まれる。腫瘍はと同義ではない。癌は定義上悪性であるが、腫瘍は良性前癌性、または悪性である。

腫瘤結節という用語は、しばしば腫瘍と同義語として用いられます。しかし、一般的には、腫瘍という用語は病変の物理的な大きさとは関係なく、一般的な意味で用いられます。[ 3 ]より具体的には、腫という用語は、病変の最大径が最大方向で少なくとも20ミリメートル(mm)の場合に用いられることが多く、結節という用語は、病変の最大径が20mm(25.4mm = 1インチ)未満の場合に用いられることが多いです。[ 3 ]

原因

頬の皮膚の腫瘍。汗腺腫と呼ばれる汗腺良性腫瘍で、固形ではなく液体で満たされています。
良性腫瘍、すなわち子宮筋腫を示す図

ヒトの腫瘍は、単一細胞内の遺伝的およびエピジェネティックな変化の蓄積の結果として発生し、その結果、細胞は制御不能に分裂し、増殖します。[ 14 ]腫瘍は、遺伝子変異によって引き起こされる組織の異常な増殖によって引き起こされることがあります。すべての種類の腫瘍が組織の腫瘍性過増殖(白血病上皮内癌など)を引き起こすわけではありませんが、腫瘍の成長と再生過程(例えば、脱分化と急速な細胞増殖)の間には類似点があることが指摘されています。[ 15 ]

腫瘍の成長は、数学と連続体力学を用いて研究されてきました。血管腫リンパ管腫(血管やリンパ管から形成される)などの血管腫瘍は、粘着性のある細胞で形成された固体骨格と、細胞が成長できる空間を満たす有機液体の複合体として考えられています。[ 16 ]このようなモデルでは、機械的な応力やひずみを扱い、それらが腫瘍の成長や周囲の組織、血管系に及ぼす影響を解明することができます。このモデルを用いた実験による最近の知見では、腫瘍の活発な成長は腫瘍の外縁に限定され、その下にある正常組織の硬化も腫瘍の成長を抑制することが示されています。[ 17 ]

組織の異常な増殖を伴わない良性疾患(例えば、脂腺嚢胞)も腫瘍として現れることがありますが、悪性化の可能性はありません。乳房嚢胞(妊娠中などによく見られます)や、その他の腺の腫脹(甲状腺、副腎、膵臓)も、この好例です。

被包性血腫、被包性壊死組織(虫刺され、異物、またはその他の有害なメカニズムによる)、ケロイド(瘢痕組織の個別の過剰増殖)、肉芽腫も腫瘍として現れることがあります。

流出路の閉塞や狭窄、あるいは異常な連結により、正常構造(尿管、血管、肝内胆管または肝外胆管、肺封入体、または消化管重複)が局所的に肥大し、腫瘍として現れることもあります。例としては、動静脈瘻または動脈瘤(血栓症の有無を問わず)、胆道瘻または動脈瘤、硬化性胆管炎、嚢虫症または包虫嚢胞、腸重複、嚢胞性線維症にみられる肺封入体などが挙げられます。内容物の漏出が壊滅的な結果をもたらす可能性のある腫瘍の種類によっては、生検を行うことが危険な場合があります。このような種類の腫瘍に遭遇した場合、重篤な合併症を回避するために、生検または外科的探索/切除の前(または最中)に超音波、CT スキャン、MRI、血管造影、核医学スキャンなどの診断手段が使用されます。

悪性腫瘍

DNA損傷

悪性腫瘍におけるDNA損傷とDNA修復遺伝子のエピジェネティック欠陥の中心的な役割

DNA損傷は、がんと呼ばれる悪性腫瘍の主な根本原因であると考えられています。[ 18 ]がんへの進行におけるDNA損傷の中心的な役割は、このセクションの図の上部近くのボックスで示されています。(がんの進行におけるDNA損傷、エピジェネティックな変化、およびDNA修復不全の中心的特徴は赤で示されています。)DNA損傷は非常に一般的です。自然に発生するDNA損傷(主に細胞代謝と体温の水中におけるDNAの特性による)は、平均して1日あたり1人の細胞あたり10,000を超える新しい損傷の割合で発生します。[ 19 ]外因性物質への曝露によって追加のDNA損傷が発生する可能性があります。タバコの煙は外因性DNA損傷を増加させ、これらのDNA損傷は喫煙による肺がんの原因である可能性があります。 [ 20 ]太陽放射の紫外線は、黒色腫で重要なDNA損傷を引き起こします。[ 21 ]ヘリコバクター・ピロリ感染は、DNAを損傷し胃がんの一因となる活性酸素種を大量に生成する。 [ 22 ] 高脂肪食を摂取しているヒトの大腸では胆汁酸が高濃度で存在し、これもDNA損傷を引き起こし大腸がんの一因となる。[ 23 ]葛野らは、炎症を起こした大腸上皮のマクロファージ好中球が、大腸腫瘍形成(大腸での腫瘍の形成)を開始するDNA損傷を引き起こす活性酸素種の発生源であると指摘した。[ 24 ] DNA損傷の原因のいくつかは、このセクションの図の上部にあるボックスに示されている。

34種類のDNA修復遺伝子のいずれかに欠損を引き起こす生殖細胞系列変異( DNA修復不全症の記事参照)を持つ人は、がん発症リスクが高くなります。DNA修復遺伝子の生殖細胞系列変異の中には、生涯におけるがん発症率が最大100%に達するものもあります(例:p53変異)。[ 25 ]これらの生殖細胞系列変異は、図の左側の枠内に示されており、矢印はDNA修復不全への寄与を示しています。

悪性腫瘍(癌性腫瘍)の約70%は遺伝的要素を持たず、「散発性癌」と呼ばれています。[ 26 ]散発性癌のうち、DNA修復遺伝子の変異によるDNA修復不全はごく一部です。しかし、散発性癌の大部分は、 DNA修復遺伝子の発現を低下または抑制するエピジェネティックな変化によるDNA修復不全です。例えば、113例の連続大腸癌のうち、DNA修復遺伝子MGMTにミスセンス変異が認められたのはわずか4例で、大多数はMGMTプロモーター領域のメチル化(エピジェネティックな変化)によるMGMT発現の低下でした。[ 27 ] 5つの報告では、大腸癌の40%から90%がMGMTプロモーター領域のメチル化によるMGMT発現の低下を示している。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]

同様に、DNA修復遺伝子PMS2の発現を欠くミスマッチ修復欠損大腸癌119例のうち、6例ではPMS2遺伝子の変異によりPMS2が欠損していたが、103例では対合パートナーであるMLH1がプロモーターメチル化により抑制されていたためPMS2の発現が欠損していた(PMS2タンパク質はMLH1がないと不安定である)。[ 33 ]他の10例では、PMS2発現の喪失は、MLH1をダウンレギュレーションするマイクロRNAであるmiR-155のエピジェネティック過剰発現によるものと考えられる。 [ 34 ]

さらなる例では、DNA修復遺伝子BRCA1WRNFANCBFANCF、 MGMT 、MLH1MSH2MSH4ERCC1XPF 、 NEIL1およびATMで、エピジェネティック欠陥が13% ~100%の頻度で発見された。これらのエピジェネティック欠陥は、乳がん、卵巣がん、結腸直腸がん、頭頸部がんなど、さまざまながんにおいて発生した。Facistaらが評価した49例の大腸がんの大部分では、 ERCC1、XPF、またはPMS2の発現における2つまたは3つの欠陥が同時に発生している。 [ 35 ] DNA修復遺伝子の発現低下を引き起こすエピジェネティック変化は、このセクションの図の上から3番目のレベルの中央のボックスに示され、結果として生じるDNA修復欠陥は4番目のレベルに示されている。

DNA修復遺伝子の発現が低下すると、細胞内のDNA損傷が通常よりも高いレベルで蓄積し、これらの過剰な損傷が突然変異またはエピミューテーションの頻度の増加を引き起こします。DNAミスマッチ修復[ 36 ] [ 37 ]または相同組換え修復(HRR)に欠陥のある細胞では、突然変異率が著しく増加します。[ 38 ]

DNA二本鎖切断の修復、またはその他のDNA損傷の修復中に、修復部位が完全に除去されないと、エピジェネティックな遺伝子サイレンシングを引き起こす可能性があります。[ 39 ] [ 40 ] DNA修復不全(図のレベル4)はDNA損傷(図のレベル5)の増加を引き起こし、その結果、体細胞変異とエピジェネティックな変化(図のレベル6)が増加します。

視野欠損とは、一見正常に見える組織に複数の変化(後述)を伴うものであり、悪性腫瘍において無秩序かつ不適切に増殖する組織クローンの形成に共通する前兆です。このような視野欠損(図の下から2番目のレベル)は、複数の変異やエピジェネティックな変化を伴う可能性があります。

がんが形成されると、通常はゲノム不安定性が生じます。この不安定性は、DNA修復の低下または過剰なDNA損傷に起因すると考えられます。このような不安定性のために、がんは進化を続け、サブクローンを生成します。例えば、9つの領域から採取した腎臓がんでは、腫瘍の不均一性(つまり、がんのすべての領域に存在する)を示す普遍的な変異が40個、一部の領域(すべての領域ではない)で共有されている変異が59個、そしてがんの1つの領域にのみ存在する「プライベート」な変異が29個ありました。[ 41 ]

フィールド欠陥

縦方向に切開したばかりの結腸切片。癌と4つのポリープが認められる。また、この結腸切片における視野欠損(癌の発生に先行し、癌の発生を促す組織領域)の可能性を示す模式図も示されている。この図には、腫瘍の前駆細胞であるサブクローンとサブサブクローンが示されている。

この現象を説明するために、フィールド効果フィールド癌化フィールド発癌など、様々な用語が用いられてきました。フィールド癌化という用語は、1953年に初めて使用され、当時はほとんど知られていなかったプロセスによって癌の発生を促すように前処理された上皮の領域または「フィールド」を説明するために使用されました。[ 42 ]それ以来、フィールド癌化フィールド欠陥という用語は、新たな癌が発生する可能性のある前癌組織を説明するために使用されてきました。

領域欠損は癌の進行に重要である。[ 43 ] [ 44 ]しかし、ほとんどの癌研究では、ルビンが指摘しているように[ 45 ]、「癌研究の大部分は、生体内で明確に定義された腫瘍、または生体外で個別の腫瘍性病巣に対して行われてきた。しかし、ミューテーター表現型のヒト大腸腫瘍で見つかった体細胞変異の80%以上が、末期のクローン増殖の開始前に起こるという証拠がある。[ 46 ]同様に、Vogelsteinら[ 47 ]は、腫瘍で特定された体細胞変異の半分以上が、明らかに正常な細胞の成長中の前癌段階(領域欠損)で起こったと指摘している。同様に、腫瘍に存在するエピジェネティックな変化は、前癌性の領域欠損で起こった可能性がある。

場効果の拡大された見方は「病因場効果」と呼ばれ、前腫瘍細胞の分子的および病理学的変化だけでなく、腫瘍の発生から患者の死亡までの腫瘍の進化に対する外因性環境因子および局所微小環境の分子的変化の影響も包含している。[ 48 ]

結腸においては、結腸内面の腸陰窩の一つの基部にある幹細胞の中から、突然変異細胞またはエピジェネティックに変化した細胞が自然選択を受けることで、視野欠損が生じると考えられます。突然変異細胞またはエピジェネティックに変化した幹細胞は、自然選択によって他の近傍の幹細胞と置き換わる可能性があります。その結果、異常な組織片が生じる可能性があります。このセクションの図には、結腸を切除し、縦に切開したばかりの写真が含まれており、結腸がんと4つのポリープが見られます。写真の下には、突然変異細胞またはエピジェネティックに変化した細胞の大きなパッチがどのように形成されたかを示す模式図があり、図中の黄色の大きな領域で示されています。図中のこの最初の大きなパッチ(細胞の大きなクローン)内で、2つ目の突然変異またはエピジェネティックな変化が発生し、特定の幹細胞がパッチ内の他の幹細胞と比較して優位性を獲得する可能性があります。そして、この変化した幹細胞はクローン状に増殖し、元のパッチ内に二次パッチ、つまりサブクローンを形成する可能性があります。これは、図の中で、元の大きな黄色の領域内に異なる色の4つの小さなパッチとして示されています。これらの新しいパッチ(サブクローン)内では、このプロセスが複数回繰り返される可能性があり、4つの二次パッチ(図ではさらに異なる色で示されています)内のさらに小さなパッチによって示されます。二次パッチはクローン的に拡大し、小さなポリープまたは悪性腫瘍(がん)を形成する幹細胞が発生します。

写真では、この結腸部分の明らかな視野欠損により、4 つのポリープ(ポリープのサイズがラベル付けされており、それぞれ 6 mm、5 mm、3 mm が 2 つ、および最長径が約 3 cm の癌が 1 つ)が発生しています。これらの腫瘍は、写真の下の図でも、4 つの小さな黄褐色の円(ポリープ)と、より大きな赤い領域(癌)で示されています。写真の癌は、結腸の盲腸領域、つまり結腸が小腸(ラベル付け)と結合し、虫垂(ラベル付け)が存在する場所で発生しました。写真の脂肪は、結腸の外壁の外側にあります。ここに示す結腸の部分では、結腸を縦に切開して、結腸の内面を露出させ、結腸の内側上皮層に発生している癌とポリープを表示しています。

散発性大腸がんの発生過程が、自然淘汰によって広がる前癌性クローンの形成、それに続く初期クローン内部のサブクローンの形成、そしてさらにその内部にサブクローンの形成という一般的なプロセスであるとすれば、大腸がんは一般的に、前癌性の一連の出来事を反映する異常性の増大する領域と関連し、あるいは先行するはずである。最も広範囲にわたる異常領域(図の最も外側の黄色の不規則な領域)は、悪性腫瘍の形成における最も初期の出来事を反映していると考えられる。

がんにおける特定のDNA修復不全に関する実験的評価において、多くの特定のDNA修復不全が、それらのがんを取り囲む領域欠損においても発生することが示されました。以下の表は、がんにおけるDNA修復不全がエピジェネティックな変化によって引き起こされたことが示された例と、エピジェネティックな変化によって引き起こされた同様のDNA修復不全が周囲の領域欠損においても、やや低い頻度で認められたことを示しています。

散発性癌および隣接領域欠損におけるDNA修復遺伝子のエピジェネティック変化の頻度
遺伝子がんにおける頻度フィールド欠陥の頻度参照
大腸 マネジメント46%34%[ 28 ]
大腸 マネジメント47%11%[ 30 ]
大腸 マネジメント70%60%[ 49 ]
大腸 MSH213%5%[ 30 ]
大腸 ERCC1100%40%[ 35 ]
大腸 月経前症候群288%50%[ 35 ]
大腸 XPF55%40%[ 35 ]
頭と首 マネジメント54%38%[ 50 ]
頭と首 MLH133%25%[ 51 ]
頭と首 MLH131%20%[ 52 ]
マネジメント88%78%[ 53 ]
MLH173%20%[ 54 ]
食道 MLH177%~100%23%~79%[ 55 ]

開腹結腸部分の写真に示されている視野欠損部の小さなポリープの中には、比較的良性の腫瘍であるものもあります。大腸内視鏡検査で発見され、その後3年間にわたり繰り返し大腸内視鏡検査を受けた10mm未満のポリープのうち、25%は大きさが変化しず、35%は退縮または縮小し、40%は大きさが増大しました。[ 56 ]

ゲノム不安定性

がんはゲノム不安定性、すなわちミューテーター表現型を示すことが知られています。 [ 57 ]核内のタンパク質コードDNAは、全ゲノムDNAの約1.5%です。[ 58 ]このタンパク質コードDNA(エクソームと呼ばれる)内には、平均的な乳がんや大腸がんに約60~70個のタンパク質を変化させる変異があり、そのうち約3~4個は「ドライバー」変異、残りは「パッセンジャー」変異である可能性があります。[ 47 ]しかし、乳がん組織サンプル内のゲノム全体(タンパク質非コード領域を含む)のDNA配列変異の平均数は約20,000です。 [ 59 ]平均的な黒色腫組織サンプル(黒色腫ではエクソーム変異の頻度が高い[ 47 ])では、DNA配列変異の総数は約80,000です。[ 60 ]これに対し、ヒトでは世代間(親から子へ)でゲノム全体で約70件の新たな突然変異が起こるという非常に低い突然変異頻度が見られます。[ 61 ] [ 62 ]

がんにおける全ヌクレオチド配列の突然変異の頻度が高いことから、がんを引き起こす領域欠陥の早期の変化(このセクションの図の黄色の部分など)は、DNA修復の欠陥であることが多いことが示唆される。大腸がんを囲む大きな領域欠陥(がんの両側に約10cmに広がる)は、Facistaら[ 35 ]によって、領域欠陥の全領域で2つまたは3つのDNA修復タンパク質(ERCC1、XPF、またはPMS2)のエピジェネティックな欠陥を有することが多いことが示された。DNA修復の欠陥は、突然変異率の増加を引き起こす。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] DNA修復の欠陥自体が、DNA損傷の蓄積を招き、それらの損傷のいくつかを過ぎたエラーを起こしやすいトランスレジョン合成が突然変異を引き起こす可能性がある。さらに、これらの蓄積したDNA損傷の不完全な修復がエピ突然変異を引き起こすこともある。これらの新たな変異またはエピ変異は、増殖上の利点をもたらし、視野欠損を引き起こす可能性があります。DNA修復遺伝子の変異/エピ変異自体は選択的利点をもたらしませんが、細胞が増殖上の利点をもたらすさらなる変異/エピ変異を獲得する際に、細胞内で移動して利用される可能性があります。

語源

新生物(neoplasm)という用語は、腫瘍(tumor)の同義語です。新形成(neoplasia)は新生物/腫瘍の形成過程を指し、この過程は腫瘍性過程と呼ばれます。「 neoplastic 」という単語自体は、ギリシャ語の「neo」(新しい)と「plastic」(形成された、成形された)に由来します。

腫瘍(tumor )という用語は、ラテン語の名詞「 tumor 」(腫れ物)に由来し、最終的には動詞「tumēre」(腫れる)に由来します。イギリス連邦ではtumourという綴りが一般的ですが、アメリカ合衆国では通常tumorと綴られます。

医学的な意味では、腫瘍は伝統的に肉の異常な腫れを意味してきました。ローマの医学百科事典学者ケルスス紀元前30年頃~紀元後38年)は、急性炎症の4つの主要な徴候を​​、腫瘍疼痛熱感発赤(腫れ、痛み、熱の上昇、発赤)と記述しました。(彼の著書『医学論』は、活版印刷機の発明後、1478年に印刷された最初の医学書でした。)

現代英語では、「腫瘍」という言葉は、嚢胞性(液体で満たされた)腫瘍や固形腫瘍(癌性または非癌性)の同義語としてよく使われており、[ 63 ]他の種類の腫れは「腫れ物」と呼ばれることが多い。[ 64 ]

関連用語は医学文献によく見られ、名詞「tumefaction (腫脹)」と「tumescence (腫脹)」 (形容詞「tumescent」に由来)[ 65 ]は、非腫瘍性腫脹を表す現在の医学用語です。このタイプの腫脹は、外傷、感染症、その他の要因による炎症によって引き起こされることが最も多いです。

しかし、腫瘍は腫瘍細胞の過剰増殖以外の原因によっても発生する可能性があります。嚢胞(脂腺嚢胞など)は、腫瘍細胞が存在しないにもかかわらず、腫瘍と呼ばれます。これは医療請求用語では標準的な用語です(特に病理がまだ確定していない腫瘍の請求時に使用されます)。

参照

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