Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

翻訳: Akiko Kawagoe 校正: Masaki Yanagishita

In 1884, a patient’s luck seemed to go from bad to worse.

1884年 ある患者は 運に見放されたように思われました

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

頸部に 急速に成長するがんができ

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

さらに がんと無関係な 細菌性皮膚感染症を発症したのです

But soon, something unexpected happened:

しかしすぐに 予期せぬコトが起きました

as he recovered from the infection, the cancer also began to recede.

感染症から回復するにつれて がんも退縮し始めたのです

When a physician named William Coley tracked the patient down 7 years later,

ウィリアム・コーリーという医師が ７年後にその患者を診察したところ

no visible signs of the cancer remained.

がんの形跡は見当たりませんでした

Coley believed something remarkable was happening:

驚くべきコトが起きていると コーリー医師は確信しました

that the bacterial infection had stimulated the patient’s immune system

細菌性感染症が 患者の免疫系を刺激し

to fight off the cancer.

がんを撃退したに違いない

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

コーリー医師の この幸運な発見によって

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

細菌の意図的な注射による がん治療の道が開けました

Over a century later, synthetic biologists have found an even better way

１世紀以上を経て 合成生物学者が さらに優れた方法を発見しました

to use these once unlikely allies—

かつては味方とは思えなかった細菌を

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

プログラムし 薬を安全に 直接腫瘍に届ける方法です

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

がんは 細胞の正常機能が 変化することで発生し

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

細胞が急速に増殖し 腫瘍を形成したものです

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

放射線治療、化学療法、免疫療法などの 治療法は

attempt to kill malignant cells, but can affect the entire body

悪性細胞を死滅させることが狙いですが 全身に影響を及ぼし

and disrupt healthy tissues in the process.

その過程で 健康な組織も破壊してしまいます

However, some bacteria like E. coli

しかし 大腸菌のような細菌は

have the unique advantage of being able to selectively grow inside tumors.

腫瘍の中で選択的に育つという ユニークな特性を持ちます

In fact, the core of a tumor forms an ideal environment

実際 腫瘍の中心部は 細菌にとって理想的な環境であり

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

そこで免疫細胞から隠れて 安心して増殖できるのです

Instead of causing infection,

感染症を引き起こす代わりに

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

腫瘍に抗がん剤を運ぶよう 細菌を再プログラムし

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

トロイの木馬のように 内部から腫瘍を狙えます

This idea of programming bacteria to sense and respond in novel ways

細菌をプログラムし 新たな方法で 周囲を感知し反応させるという発想は

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

合成生物学と呼ばれる分野の中で 最も注目されています

But how can bacteria be programmed?

では どうすれば 細菌をプログラムできるのでしょうか

The key lies in manipulating their DNA.

その鍵は 細菌の遺伝子操作にあります

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

細菌に特定の遺伝子塩基配列を挿入すると

they can be instructed to synthesize different molecules,

様々な分子を合成するよう 指示できます

including those that disrupt cancer growth.

がんの成長を阻害する分子も 合成させられます

They can also be made to behave in very specific ways

また 生物学的回路のおかげで　 非常に特異的な行動も

with the help of biological circuits.

とれるようになります

These program different behaviors depending on the presence, absence,

特定の因子の有無や組合せによって 異なった行動をとるようプログラムします

or combination of certain factors.

特定の因子の有無や組合せによって 異なった行動をとるようプログラムします

For example, tumors have low oxygen and pH levels

例えば 腫瘍は 低酸素でpH値が低く

and over-produce specific molecules.

特定の分子を過剰に産生します

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

合成生物学者は 細菌をプログラムし これらの状態を感知させることが可能です

and by doing so, respond to tumors while avoiding healthy tissue.

そうすることで 健康な組織を避けながらも 腫瘍に応答できるようになります

One type of biological circuit,

生物学的回路の１つである

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

「同期溶解回路」 いわゆる「SLC」では

allows bacteria to not only deliver medicine,

細菌による薬物輸送が 可能となるだけでなく

but to do so on a set schedule.

スケジュールに沿った輸送も可能となります

First, to avoid harming healthy tissue,

まず 健康な組織を傷つけないために

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

抗がん物質の産生が 細菌の成長とともに

which only happens within the tumor itself.

腫瘍の中だけで起こります

Next, after they’ve produced the drugs,

抗がん物質が産生された後

a kill-switch causes the bacteria to burst

菌体密度が閾値に達すると

when they reach a critical population threshold.

自滅スイッチが作動し 細菌が破裂します

これにより 抗がん物質が放出され 細菌の数は減少します

This both releases the medicine and decreases the bacteria’s population.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

しかし 一定数の細菌は生き残り

to replenish the colony.

コロニーを再構築します

Eventually their numbers grow large enough to trigger the kill switch again,

やがてまた細菌が増殖すると 自滅スイッチが作動します

and the cycle continues.

このサイクルが繰り返されます

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

この回路は 微調整が可能で

がんとの闘いに最も適した 周期的なスケジュールで薬物を輸送できます

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

このアプローチは マウスを用いた実験で 有望であると科学的に証明されています

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

科学者たちは 細菌を直接腫瘍内に注射することで

リンパ腫の除去に成功しただけでなく

injected with bacteria,

but the injection also stimulated the immune system,

免疫系を刺激し

マウスの全身に転移した 未治療のリンパ腫を検知し攻撃するよう

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

免疫細胞に能力を与えました

elsewhere in the mouse.

Unlike many other therapies,

他の多くの治療法とは異なり

bacteria don’t target a specific type of cancer,

細菌は 特定のがんを 標的にするというよりは

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

むしろ 全ての固形腫瘍に共通する 一般的な特徴を標的とします

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

さらに プログラム可能な細菌は 単にがんと闘うだけではありません

Instead, they can serve as sophisticated sensors

それどころか 洗練されたセンサーとして

that monitor sites of future disease.

将来起こりうる病気を監視できるのです

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

安全な腸内細菌は恐らく 私たちの腸内で休眠しています

where they’d detect, prevent, and treat disorders

そして 症状が起きる前に

病気を検知、予防、治療します

before they have the chance to cause symptoms.

Advances in technology have created excitement around a future

技術が進歩し 機械的なナノボットによる

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

個別化医療の未来に 希望がもたらされていますが

But thanks to billions of years of evolution

数十億年にわたる進化のおかげで

we may already have a starting point

私たちはすでに

細菌という意外な生物学的形態を スタート地点として持っているかもしれません

in the unexpectedly biological form of bacteria.

Add synthetic biology to the mix,

これに合成生物学が加わることで

and who knows what might soon be possible.

これから何が可能になるかが 大いに期待されるところです