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ガン細胞について考えてみました

    

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ガンは本当に遺伝子の異状?


娘がガンに冒され、私はガンに関係する、多くは治療法について書かれた本を、かなり読みました。それらの本のたいてい「まえがき」の部分に、ガンに対する説明として次のような文章がありました。
「ガンとは遺伝子の異状により、細胞が無限に増殖をしてしまう病気である。」
私も素人なりにだいたいそのようなものだろうと感じていました。しかし、本当にそうなのでしょうか?
遺伝子の異状とは、要するに遺伝子が書き変わったということです。これは、生物が進化をするための戦略として、日常良く行っていることだと思います。
もし、私が考えたようにガンは病気ではなく、生物が進化するための戦略だとしたら、遺伝子の変化により細胞がガン化するのではなく、ガン化する細胞は遺伝子が変化しなくては意味がない、というように考えられないでしょうか。
そもそも遺伝子とは、4種類の塩基を三つ組み合わせることにより、20種類のアミノ酸を指定し、それにより生物の身体に必要なタンパク質を作りだすためのものです。
ですから、遺伝子の変化により異状なタンパク質が作られ、それが原因で病気になることは考えられますが、遺伝子の変化自体が分裂、増殖の異状につながるとは考えにくいと思われます。分裂、増殖に関しては何か別の機構が存在するのではないでしょうか?
これが私、素人がガンと細胞の関係で最初に疑問に思ったことです。
いわれてみれば、何となくそんな気がしないこともないでしょう?
ところがその後いろいろ勉強するうちに、確かに遺伝子の異状でガンができる機構があることがわかりました。悔しさも半分ありましたが、細胞の凄さ、生命の偉大さに感動を覚えました。
それでも、考えてきた過程が全部間違いというのでもないし、素人流の考え方を少し書いても良いのではないかと勝手に決め、私の思考の順番に話を進めていこうと思います。
その都度、科学的な証拠によって傷つけられていきましたが……。
素人が次に考えたことは「DNAは生まれた時から死ぬまで」ということです。

DNAは生まれたときから死ぬまで


これはクローン生物のことから思いつきました。
「羊のドリー君」で有名なクローン生物はたった一つの体細胞から元の個体を作りあげるというもので、理論的にはもちろん技術的にも確立されたことです。
これから素人が考えたことは、最初の受精卵のDNAと、おじいさんの皮膚の細胞のDNAは基本的に同一であるということです。
これは結構正しい結論だと思います。そしてこれから導かれることは、細胞にはいろいろな種類の細胞がありますが、その分化を決定するのはmRNAがDNAのどの部分の情報を読むかということです。ここでは詳しい説明は省かせていただきます。ちなみに私は高校の参考書を読みました。
ところがこれにも細胞は答を用意していたのです。
それは、4種類の塩基で20種類のアミノ酸を指定するだけでなく、その並び方により、読み始めと読み終わりの暗号まで用意していたのです。たとえば、DNAのこの部分を読めば「胃」の細胞に、この部分を読めば「眼」の細胞にというように。
でも、実際どの段階でどの部分を読んでいるのかということは、素人にはさっぱりわかりません。
専門家の方はご存じなのでしょうか? 教えてください。

真核単細胞生物の情報はほとんどもっているか?


実際人間の遺伝子には、どんな情報が入っているのでしょうか?
基本的な部分は、真核単細胞生物の情報をそのまま使っていると思います。分裂の仕方は、真核単細胞生物も人間の体細胞もほぼ同じようです。
細胞の構造は白血球の細胞などは、アメーバとよく似た構造をもっているので、情報としては真核単細胞生物のそれとほとんど変わりないでしょう。
受精卵は1個の細胞ですが、その大きさは普通の体細胞と比べてケタ違いに大きいので、発生の初期は卵分割をします。これは簡単にいうと細胞が小さくなり数が増えるというものです。もちろんDNAとかミトコンドリアとか必要な部品は、細胞の数に比例して増えていくということはいうまでもありません。
そして細胞がある程度の数になると、1カ所がへこみ始めます。これは素人の想像ですが、その昔、共同生活を始めた細胞は、分裂して増えていきボールのような形になったのでしょう。ところが、中心付近の細胞には栄養が行き渡らないため死んでしまいます。
すると重力の作用で頂上がへこみ始めたのではないでしょうか。とりあえず、これに触手をつけたら「イソギンチャク」のような生物になります。このへんの生物を「原口動物」というらしいです。
そして、へこみは反対側まで突き抜け「筒状」になります。系統からすると違うみたいですが、イメージとしては「ナマコ」のような感じです。
この突き抜けた方が「口」になります。そして最初のへこみが「肛門」になります。これを「新口生物」と呼ぶらしいですが、まず消化器系から作られます。やはり栄養をとるということが最優先なのでしょう。
生殖細胞も発生の初期にできるそうです。人間にとって食事とSEXがもっとも大切なことなのでしょう。その後の発生については、それなりの本を読んでください。ちなみに私は高校の参考書を読みましたが、ほとんど理解していません。

人間がどうしても「エラ」を作らねばならない理由


人間が発生の段階で「エラ」を作るのは良く知られていることだと思います。これには次のような意味があると思います。
まず、mRNAがDNAの情報を読む順番は決まっているということです。DNAの呼吸器系の情報が書かれている部分ではまず「エラ」の情報があり、そののちに「肺」の情報がでてくるのでしょう。どうしても「エラ」の部分を読まなければ次に行けないようになっているのでしょう。
これはカエルのような「両生類」がまずオタマジャクシとしてエラを作り、そののちにカエルとして肺を作る方法を人間もそのまま真似をしているのです。いきなり肺を作ることはできないのです。
そしてこれから生物にとって重要な遺伝情報は、書きかえられないということがわかります。というより一度確立された情報は二度と変化できないようなシステムがあるのでしょう。
だから、「エラと肺」という相反する新しい情報ができても、古い情報を書きかえるのではなく、それはそのままにして新しい情報をつけ足していくという方法です。そして古い情報によってできた「エラ」という不用な細胞は、「アポトーシス」によって消えていくのです。

分裂のパターン


細胞分裂をくり返し多細胞生物は成長していくのですが、その分裂のパターンは何通りか考えられます。可能性のあるすべてのパターンを考えてみましょう。



可能性としてはこれだけのパターンがあると思われますが、⑥と⑦はたぶんないでしょう。それと、文化の方向は一方向だと思います。一度AからBに分化した細胞は、たぶんAに戻ることはないでしょう。
さらにたとえば、一度「呼吸器系」に分化した細胞が急に気を変えて「消化器系」になるようなこともないでしょう。そして次にどのパターンでいくかの決定は分裂が終わってすぐの段階(周期の最初)に行われるそうです。
話がややこしくなってきたので、ここまでの話をまとめましょう。
まず、分裂に関する情報や細胞の基本構造の情報は、生まれてから死ぬまで読み続けると思います。一度読んでからあとはさすがに「以下同文」というような器用なことはできないでしょう。
そして次に、分化する前や、(卵分割は少しパターンが違うかもしれません)その細胞を増やしたいときは、①のパターンで分裂をするでしょう。
そして分化は②、③、④のいずれかで起こり、BからAに戻る変化や、CからBに(呼吸器から消化器に)というような変化は起こらないと思います。
そして細胞が増えすぎたので減らすときや「エラ」のような不用になった細胞をなくすとき、さらに完全に分化した細胞の寿命がきたときなどは、⑤によって、自殺していくのだと思います。
どのパターンでいくかの決定は、細胞分裂の終了後に決まり、次の分裂周期に入るそうですが、もう分裂せずにそのままいく(神経細胞や心筋細胞)パターンと、必要があるまで待つ(成長期が済んだ後の骨や筋肉の細胞)パターンもあると思います。

生物の特長


一つの受精卵がいろいろなパターンの分裂をくり返し生物は成長していきます。
ところでその生物の特長はどのようにしてでてくるのでしょうか?
それは、「どのような細胞?」を「いつ?」、「どこへ?」、「どのくらい作るか?」で決まると思います。具体的に考えましょう。
「どのような細胞?」というのは遺伝子にインプットされていると思います。たとえば、人間の「脳細胞」になる情報と、カエルの「舌」の細胞になる情報とでは明らかに違いがあるはずです。
「いつ?」は、人間が「エラ」を作ることから明らかなようにmRNAがDNAの情報を読む順番は決まっているということです。できれば染色体ごとに組織や器官が決まっていてそれを順番に読んでいくのであれば少しは考えやすいと思うのですが? 実際にはどうなのでしょう。
「どこへ?」は、卵分割の最初の時点で、どのあたりがどの組織になるかは決まっているそうです。それでも「胃」の細胞、「肝臓」の細胞、「腸」の細胞が、それぞれの場所に当然のようにできてくるのも不思議なことです。ある一つの細胞が決まれば、次からはそれを真似して同じ場所に同じ細胞が集まる機構は考えやすいのですが、最初の1個は、「なぜ自分がここで腸の細胞になるんだ」ということがわかるのでしょうか?
「どのくらい作るか?」は、生物は戦略としてまず必要以上に作るようです。これは、情報は後戻りできないので、あとで足りなくて困るということのないように、これでもかこれでもかというくらい大量に作って、そのあとに不必要なものを「アポトーシス」で消していくという方法をとっているようです。
それにしても「マギー審司」のような極端に耳の大きな人間もいないので、最終的には決められた数に落ち着くのでしょう。細胞には密度を感じる能力があると思われるので、そのあたりが関係しているのでしょうか? どうでしょう? 
これらのことをすべて遺伝子の中の情報だけでできるのでしょうか?
高等な生物がある程度分化が進むと「中枢神経」ができて、それが現場監督をするということもありますが、それにしても60兆もの細胞すべてを面倒見るというのはかなり無理があるでしょう。
やはり個々の細胞にこれだけの調整能力があると考えられます。

「働く細胞」と「補充する細胞」


私の妻も娘も「抗ガン剤治療」を経験し、その副作用では大変な苦しみを味わいました。副作用には、「吐き気」、「白血球の減少」、「脱毛」などがありますが、その症状が現れるのにはある程度の時間差がありました。これは何を意味するのでしょう。
まず、最初に襲ってくるのは激しい「吐き気」です。薬を入れて4〜12時間後には吐き気が始まり、想像を絶する苦しみが2〜3日間続くのです。
抗ガン剤はガン細胞をはじめ、分裂するすべての体細胞に作用します。胃の粘膜の細胞は「強塩酸」にさらされているので、身体の中でもっとも激しく「新陳代謝」をする細胞です。ですから一番始めに症状がでるのですが、それにしてもある程度の時間はかかります。私などのんきにも、妻の時も娘の時も、「あ〜、副作用は大したことなさそうだ」と思った時間がありました。
これを説明するには、抗ガン剤を打ったときに実際に胃の粘膜の細胞として働いている細胞には影響が出ず、次に、「新陳代謝」をして現場に出るべく、分裂をしていた細胞にダメージを与えたのです。ですから、働いている細胞に寿命がきても補充する細胞がないので胃の粘膜の細胞が減り、激しい吐き気に襲われたのでしょう。
吐き気が納まるには2〜3日かかりましたが、これはさらに次の細胞が分裂して胃の粘膜の細胞として働きだすまでの時間と考えられます。
白血球の減少は、2週間後くらいがピークになっていたようですがこれも同じ現象でしょう。ただ、白血球細胞の寿命の方が、胃の粘膜細胞の寿命よりは長いということです。
これから考えられることは、実際に働いている細胞の後には補充専門の細胞がいて、働いている細胞に寿命がきてアポトーシスを起こしたら、それに反応して細胞分裂をして新たに元気な細胞を補充するのでしょう。
分裂のパターンでいえば、②のパターンで分裂後、「母細胞」は変化がなく、また補充専門の細胞となり、「娘細胞」は「働く細胞」として元気に現場に出ていくのでしょう。
この機構が常に正常に作用すれば「働く細胞」の数も密度も一定で、常々新鮮な細胞が身体の機能を正常に保ち、健康は保たれていることでしょう。
ちなみに、老化の原因はこの細胞の密度がいろいろな原因の蓄積で、減少していくことではないでしょうか。女子高生のピチピチとした肌に比べると、私の母親の肌などは明らかに「細胞密度が低いなぁ」と感じますが、どうでしょうか?

分裂の回数券


ガンに関連した本を読んでいると良くこんな文章が出てきます。
「正常な細胞は分裂する回数が決まっていて、決められた回数だけ分裂するとアポトーシスを起こして死んでいく。ガン細胞は遺伝子の異状により無制限に分裂する細胞である。」
私はこれを読んで疑問に感じたことがありました。それは一体誰が、分裂した回数を数えているのだろうということです。
遺伝子はそもそもタンパク質の設計図なのですから、これに分裂の回数をカウントする能力はないであろうと考えたのです。
そして分裂に関することには、何か遺伝子以外の他の機構があるのではないかと思っていました。たとえば、ホルモンとか電子です。そして遺伝子の異状により、細胞が無制限に分裂するというのもあまり考えられないことだと思っていました。
ところが遺伝子が分裂の回数を数えたり、遺伝子の異状により細胞が無制限に分裂したりしてガンになるような機構があったのです。
それは「テロメア」といって、染色体の終わりに「お数珠」のようにくっついているものだそうです。細胞分裂をするたびに「テロメア」は少しずつ短くなりそれがなくなると細胞は分裂する能力を失い、アポトーシスを起こして死んでいくのだそうです。まるで細胞分裂の「回数券」のようなものです。
さらに血液や胃の粘膜細胞のように、激しく新陳代謝をする細胞には「テロメラーゼ」という酵素があり、これが「テロメア」を再生し細胞はいつまでも分裂できる能力をもつのだそうです。そしてこの「テロメラーゼ」はガン細胞にもあるのだそうです。

素人の想像


これから先のことは、もちろん書いてある文献を私が読んでいないだけのことでしょうが、実際に本で読んだわけではないので、私の想像を書いてみます。
イメージとしては、成長期がすんだあとの骨や筋肉の「働く細胞」と「補充する細胞」を考えてみました。
これらの細胞があまり分裂をしないことは、抗ガン剤があまり作用しないことからも明らかであり、「働く細胞」としての寿命は長いのでしょう。それでもゆっくりとですが新陳代謝はします。ところがその回数には制限があり、年をとるにつれて細胞の数が減り、密度が減少するので衰えが出てくるのでしょう。
60回という回数は少なすぎるような気もしますが、「働く細胞」の寿命が仮に1年だとすれば60年もつのですからそんなものなのでしょう。
ところが白血球の寿命は5日くらいなので、もしテロメラーゼがなければ白血球は300日くらいでなくなってしまいます。
私はテロメラーゼのことを知るまでは「補充する細胞を補充する細胞」があれば、60×60=3、600となり、約50年もちます。さらにそれを「補充する細胞」があれば、3、600×60=216、000となり、なんと3、000年近くもつ計算になります……。こんなことを考えていました。
そして仮に、最初の受精卵も60回しか分裂できないのかと心配していましたが、テロメラーゼの存在を知って安心しました。でも2の60乗は約100京になり、人間の細胞の2万倍にもなるので、それはそれで大丈夫なのか? とも思っていました。
なんと指数の恐ろしいことでしょう。ですから、単細胞生物にまともに分裂されたらすぐにとんでもないことになってしますのです。

ガンの本質


それはともかく、ここまで考えてきてガンの本質がうっすらと見えてきたような気がします。
それは、「働く細胞が何らかの原因でテロメラーゼをもち、無制限に分裂してしまうこと」ではないでしょうか? ただしこれには「幹細胞のガン」、「白血病」などは除きます。
なんか簡単すぎるような気もしますが……。
よく本に書いてある、「決められた回数以上に分裂をする細胞がガン細胞である。」というのは少しおかしいと思います。「決められた回数以上に分裂をする細胞」とは「補充する細胞」のことですよね。それが分裂してできた「働く細胞」は最前線の現場に出て寿命が来たら死んで、もう分裂することはないと思われます。
ですから「母細胞」と「娘細胞」では明らかに性質が違いますので分裂パターンでいうと、②のパターンになると思います。これで仮に「母細胞」が無制限に分裂しても、その都度「娘細胞」がきっちりとアポトーシスしてくれれば、細胞はガン化することはないと思います。
しいていえば「娘細胞」が死ぬより早く「母細胞」がどんどん分裂すれば、これはガンになるのかもしれません。逆に考えると「娘細胞(働く細胞)」の寿命が必要以上に長くなるのもガンの原因かもしれません。
本に書いてあることと似ていますが、少し違うと思います。
本に書いてあることを字句通りに解釈すると「決められた回数までは正常で、それ以後がガン細胞になる」ようなイメージです。
これでは決められた回数分裂するにはかなり年をとってしまい、ガンの性質である「若いうちに発生して、発病するには長い時間がかかる」というのと矛盾すると思います。
ガンになるにはもう一つパターンがありそうです。
それは何らかの原因で分裂③のパターンになってしまい、「母細胞」も「働く細胞」となり「母細胞」はテロメアをもっているのでそこで分裂してしまうことです。
ここで一つ大事なことがあります。「働く細胞」がテロメアを得て無制限に分裂してもガンにはならないということです。テロメア自体が「娘細胞」に受け継がれることはないと思うので、たった一つの「働く細胞」が増殖してもそれほどのことではないでしょう。
ガン化するのはさらに遺伝子の異状でテロメラーゼを作る情報ができてしまい、それが「娘細胞」にも遺伝してしまうことではないでしょうか。
つまり二つの条件をクリアすることが必要で、これはいわゆるガン誘発物質がプロモーターとイニシエーターの2種類あることにも矛盾しないと思います。

テロメアとテロメラーゼ


テロメアとテロメラーゼの関係についてもう少し突っ込んで考えてみましょう。
テロメアはいつからあるのでしょうか。
テロメアの本来の目的は、大切な遺伝情報本体を守るために、染色体の両端についているものでしょうから、受精卵の段階からあると思われます。
胎児期の激しく分裂、分化する時期のことは良くわかりませんが、すべての染色体にテロメアはついていると想像できます。ただし、エラなど不用な細胞にアポトーシスが起きるときには、テロメアはなくなっている可能性は強いと思います。
そして、赤ちゃんとして母親の胎内から出てくるときには、受精卵から数えて少なくとも40回は分裂している計算になりますので、テロメアが1回の分裂で一つずつ減り再生しないと仮定すると、残りは約20回ということになります。
60兆すべての細胞が20回分裂すれば100京以上になり、数だけは足りるのですが、個々で見ると白血球などは、5日×20回で100日くらいしかもたないことになり、必ずどこかでテロメラーゼにより、テロメアの再生は行われると思います。
テロメラーゼは酵素でタンパク質なので、これを作る時期は、生まれつき遺伝子にインプットされていると思います。すると遺伝子の異状によりテロメラーゼができるのではなく、mRNAが必要以外の時にその情報を読むことが、ガンの原因になるとは考えられます。
テロメアの再生にも大きく二通りの方法が考えられます。
一つは1個減るごとに1個新しいものを再生するやり方、もう一つはある程度減ってからまとめて再生するやり方です。
仮に後者だとすると、多くとも2回テロメアの再生を行えば、一生大丈夫ということになります。白血球で2、500年くらいはもつ計算です。
そして分化がだいたいすみ「働く細胞」と「補充する細胞」の関係になった時には、「補充する細胞」にはテロメアがありますが、「働く細胞」にはそれを伝えないこと、つまり「働く細胞」にはテロメアがないというのが正常なパターンだと思います。
するとガンとはまず、「働く細胞」にテロメラーゼを作る酵素の情報が発現し、テロメアを作り、無限に増殖する能力をもつことだと思います。
しかし仮にこの細胞が「娘細胞」にテロメアを伝えなければ、たとえ無限に増殖したとしてもガンが発生する1億個になるには、1日に1回分裂するとすると1億日かかることになり、これはほとんど問題ないでしょう。もしかするとこれがいわゆる「良性腫瘍」かもしれません。
しかしこの細胞が「娘細胞」にもテロメアを伝えてしまうと、1億個になるには25回分裂すれば良いことになってしまいます。これがいわゆる「悪性腫瘍」、ガンなのではないでしょうか。
つまり二段階のアクシデントが必要であり、これは発ガン物質にプロモーターとイニシエーターの2種類であることとも矛盾しません。
そして当然このアクシデントをおさえる機構も細胞にはあると思います。これが「ガン抑制遺伝子」と呼ばれるものでしょう。

塩基のくり返し


このテロメアという物質は何も特別な物質ではありません。
遺伝子を作る4種類の塩基のくり返し構造だそうです。
そしてこのくり返し構造は「ゲノム」の中に何回も出現します。
また、素人の勝手な想像なのですが、このくり返し構造もその昔テロメアとして働いていたことがあったのではないでしょうか?
遺伝子本来の目的と思われるタンパク質を指定する情報の制限に「調整区域」みたいなものがあるそうです。ちなみに、このタンパク質を指定する遺伝子は、全ゲノム中の5%くらいしかないと本には書いてありました。
人間がいまだかつてエラを作ることからしても、生物はどうも、古い情報を思いきりよく捨てるのが苦手な性質があるようです。ですから生物の進化の過程で新しい情報を取り入れたときは、それまでのDNAテープの末尾につけ加える形でくっついていくのではないでしょうか。
それまで使っていたテロメアの後に、新しいタンパク質を作る情報がつき、そしてそれを保護するためのくり返し構造、つまり新しいテロメアがつくというふうにです。
こう考えると遺伝情報とは、頭から古い順に並んでいる可能性があります。
さらにいうと、たとえば人間では染色体は23対、46本ありますがこれが分化の過程で生じる組織系、器官系ごとの情報を、整理してもっていてくれれば、話はさらにうまいのですが、実際には、一つの遺伝子情報の間にいくつも不用な部分が入っていることもあり、一筋縄ではいかないようです。
たとえば、一つのDNAテープを考えてみると、頭の部分は基本的な情報、つまり単細胞生物の情報が入っていて、この頭の部分のテロメアは減っていくことはないでしょう。そして、できれば組織系ごとに生物の進化の歴史の順番に情報が刻まれていくのです。
そしてその情報と情報の間には、かつてのテロメア、塩基のくり返し構造が入ります。
たとえば、呼吸器系ですと、エラを作る情報のあとに肺を作る情報があり、どうしても一度エラを作らなければ、肺を作る情報にいかないのでしょう。
そしてさらに、哺乳類共通の情報、霊長類共通の情報、人類共通の情報などと続いていくのでしょう。
そして日本人としての情報、家族としての情報、最後に私個人の情報があり、その後にいわゆる「テロメア」があるとすると、話はうまくいくような気がするのですが、どうでしょう?
こうして「私」としての個性が出てくるのでしょうが、よく考えてみると細胞レベルでは私の細胞もサルの細胞も質的にはそんなに変わらないでしょう。それより実際に個性が出るにはどの細胞を、どこに、どのくらい作るか、ということが重要な意味をもつのではないでしょうか。
塩基のくり返しというのはこの、「どのくらい作るか?」という部分を担当しているのではないでしょうか。

生命の本質?


塩基は通常「リン酸」と結合します。
ところがこのテロメアの部分は塩基同士の結合で、その結合力は弱いのではないでしょうか?
というか、結合するためには何らかの酵素が必要であるとさえ考えられます。この酵素が通常、細胞分裂のたびに減っていき、テロメアの長さもそれに連れて短くなるのではないでしょうか?
いずれにしてもこの染色体の末尾の部分、つまり個の情報の部分は非常に不安定で、遺伝子の書きかえや酵素の異状などが頻繁に起こっていると思われます。そしてこの不安定さが細胞のガン化につながり、しいては進化の原動力になると思います。
そもそもこの不安定こそが生物の生物たるゆえんで、安定して変化のないものは生物と呼ぶに値しないでしょう。
何億年もあまり変化がなく、ゆっくりと増えていくなんてことは生物のもっとも苦手とするところで、なかでも一番性格の激しい原核単細胞生物には、とても無理な相談だと思うのですが、どうでしょうか?
結局生命の本質に迫ることはできませんでした。
素人に簡単に見破られるほど生命は甘くありませんでした。
それでも、負け惜しみ的に少しつけ加えておきます。
3個1組の塩基で一つのアミノ酸を指定する。そして偶数回のくり返しでテロメアは構成されている。
この奇数と偶数の塩基が、エネルギーの源である電子の流れに、大きく関わっているのではないでしょうか? どうでしょうか?