がんの生物学と病態生理学
がんの生物学と病態生理学は、正常細胞が、健康な組織を制御する機構を無視して増殖、生存、浸潤、転移を可能にする遺伝的およびエピジェネティックな変化をどのように獲得するかの研究です。これは腫瘍学の基礎科学的基盤であり、新生物がなぜ発生し、どのように進行し、共通の生物学的特性がどのように脆弱性と治療標的の両方を生み出すかを説明します。
Definition
がんの生物学と病態生理学は、細胞および分子レベルで新生物を記述する分野であり、体細胞における遺伝性の変化が、増殖し、増殖抑制と細胞死を回避し、進行的に浸潤・播種する細胞集団を生み出す疾患としてがんを扱います。
Scope
この分野は、悪性腫瘍を定義する中心的なプロセス、すなわち、がん細胞を正常な細胞と区別する獲得された能力、がんを誘発し維持する遺伝的および分子的な要因、初期段階から浸潤性疾患に至る多段階の進化、腫瘍微小環境と新生血管の支持的役割、そして腫瘍が転移するカスケードについて読者に理解を促します。これは、個々のトピックを網羅的に扱うというよりも、下位トピックの概念的な地図であり、臨床管理については腫瘍学の他の箇所で扱われます。
Sub-topics
Core questions
- がん細胞は、その起源となる正常組織の細胞と何が異なりますか？
- 悪性増殖を開始させ、維持する遺伝的および分子的な変化は何ですか？
- 腫瘍は、単一の変異細胞からどのようにして浸潤性、播種性の疾患へと進化するのですか？
- 周囲の非悪性細胞と血管系は、どのように腫瘍の増殖を支持するのですか？
- がん細胞は、どのような段階を経て原発部位を離れ、遠隔臓器に定着するのですか？
Key concepts
- 新生物と悪性腫瘍
- 癌遺伝子と腫瘍抑制遺伝子
- ドライバー変異とパッセンジャー変異
- 多段階発がん
- クローン進化と腫瘍の不均一性
- 腫瘍微小環境
- 血管新生
- 浸潤と転移
Key theories
- がんの特性（Hallmarks of cancer）
- がん細胞の多様な遺伝子型が、増殖シグナルの持続、増殖抑制因子の回避、細胞死への抵抗、複製不死化の獲得、血管新生の誘導、浸潤と転移の活性化といった、獲得された少数の生物学的能力に収束するという統一的な枠組みであり、後に促進特性と新たな特性が追加されました。
- 体細胞変異とクローン進化
- がんは体細胞における遺伝性の変化に由来し、変異と選択の連続的なサイクルを経て進行するという見方であり、現在では腫瘍ゲノムから直接読み取ることができる遺伝的に多様なサブクローンを生み出します。
Mechanisms
悪性腫瘍は、体細胞が増殖、分化、および細胞死の正常なバランスを崩す変化を蓄積したときに発生します。活性化された癌遺伝子と不活性化された腫瘍抑制遺伝子は、増殖シグナル伝達と細胞周期制御を脱制御し、DNA修復とゲノム維持の欠陥はさらなる変化を加速させます。これらの変化した細胞は選択圧の下で増殖し、不均一なクローンを生成し、栄養を供給し老廃物を除去する支持的な間質と新生血管を動員します。その後、浸潤および遊走能力の獲得により、細胞は基底膜を突破し、血流に入り、遠隔臓器に定着します。がんの特性（hallmark）フレームワークは、これらのプロセスを、がんの種類を超えて共有される一連の獲得された能力として整理しています。
Clinical relevance
がん生物学の理解は、腫瘍医が腫瘍病理、分子検査、および予後をどのように解釈するかを支え、なぜ治療法が特定のドライバーまたは共通の能力に向けられるのかを説明します。この分野は参照的かつ教育的な性質のものであり、分類と研究の基礎となる生物学を記述するものであり、個別化された診断や治療の推奨の源ではありません。
Epidemiology
新生物は世界中で主要な死因の一つであり、その起源組織と分子特性によって定義される数百の異なる疾患を含みます。詳細な発生率と死亡率のパターンは、がん疫学および疾患特異的な項目で扱われ、ここでは扱いません。
History
現代のがん生物学は、20世紀後半のウイルス腫瘍学、体細胞遺伝学、分子生物学の融合から発展しました。これにより、癌遺伝子と腫瘍抑制遺伝子が特定され、がんは体細胞の遺伝性疾患として位置づけられました。がんの特性（hallmark）フレームワークは、この理解を少数の共通の能力に統合し、その後の大規模ゲノムシーケンシングにより、腫瘍の種類を超えて繰り返し見られるドライバー変異がマッピングされました。
Key figures
- Douglas Hanahan
- Robert Weinberg
- Bert Vogelstein
- Kenneth Kinzler
Related topics
Seminal works
- hanahan-weinberg-2000
- hanahan-weinberg-2011
- vogelstein-2013
Frequently asked questions
- がんは一つの病気ですか、それとも複数ですか？
- がんは、起源組織や分子プロファイルによって異なる数百の異なる疾患の集合体ですが、悪性腫瘍を定義する一連の共通の獲得された生物学的特性を共有しています。
- がんを遺伝性疾患と呼ぶのはどういう意味ですか？
- それは、がんが体細胞のDNAにおける遺伝性の変化（通常は親から遺伝するものではない）に由来し、増殖、生存、ゲノム維持を脱制御することを意味します。