放射線治療で心筋細胞を若返らせることに成功

放射線治療で心筋細胞を若返らせることに成功健康

放射線治療は、患者の生命を脅かす不整脈を修復する

ワシントン大学医学部(セントルイス)の新しい研究によると、放射線治療によって心筋細胞を若返らせ、生命を脅かす不整脈の原因となる電気的問題を、長年使用されてきた侵襲的な処置を必要とせずに修復できることが示唆されました。

カテーテルアブレーションでは、心臓にカテーテルを挿入し、生命を脅かす不整脈(心室頻拍)の原因となる組織を焼いて傷跡を作り、異常な電気信号を遮断し、正常な心拍を回復させるものです。

しかし、今回の研究では、通常はがんの治療に用いられる非侵襲的な放射線療法によって、心筋細胞をより若く、おそらくより健康な状態に再プログラムすることが可能であることがわかりました。

また、この研究では、より低線量の放射線でも同じ細胞初期化効果が得られることが示唆されており、さまざまな種類の不整脈に対して放射線治療をより広く利用できる可能性があると考えられます。

この研究成果は、2021年9月24日発行の学術雑誌「Nature Communications」に掲載されました。

ワシントン大学の医師と科学者は2017年、通常はがん治療に用いられる放射線治療を、心室性頻拍の治療のために心臓に照射できることを示しました。

理論的には、放射線治療は、通常、カテーテルアブレーションで作られる瘢痕組織を再現することができますが、はるかに短く、完全に非侵襲的な手順で行うことができるため、より重症の患者が治療を受けられるようになります。

驚くべきことに、医師たちは、放射線治療後に瘢痕組織が形成されるのにかかる数ヶ月よりもはるかに早く、放射線治療後数日から数週間で患者の不整脈が大きく改善したことを発見し、1回の放射線照射で瘢痕組織を形成することなく不整脈を軽減できることを示唆しました。

このデータは、特定の心室性頻拍患者に対して、放射線治療がカテーテルアブレーションと同等、あるいはそれ以上に効果的であることを示していますが、その方法は異なるものであり、未知数です。

「心室性頻拍の原因となっている電気回路を遮断するために、従来はカテーテルによるアブレーションで瘢痕組織を形成していました。放射線治療でも同じことが起こるかどうかを理解するために、この新しい治療法を受けた最初の患者の何人かが、心臓移植後や他の理由で亡くなった場合などに、心臓組織の研究を許可してくれました。瘢痕組織だけでは顕著な臨床効果を説明できないことがわかり、放射線が何らかの方法で不整脈を改善していることが示唆されたので、その詳細を調べました。」と、上席著者で心臓内科医のStacey L. Rentschler医学博士(医学、発生生物学、生物医学工学の各准教授)は述べています。

生命を脅かす不整脈である心室頻拍に対する放射線治療

生命を脅かす不整脈である心室頻拍に対する放射線治療は、心筋細胞を若い状態に戻し、不整脈を抑える効果があると考えられることが、ワシントン大学医学部(セントルイス)の新しい研究で明らかになりました。

科学者たちは、放射線治療によって心筋細胞が異なる遺伝子を発現し始めることを発見しました。

その中で、ノッチと呼ばれるシグナル伝達経路の活性化が確認されました。

ノッチは、心臓の電気伝導系の形成など、初期発生に重要な役割を果たすことで知られています。

ノッチは通常、成人の心筋細胞ではスイッチが切られています。

しかし、研究チームは、1回の放射線照射で一時的にNotch(ノッチ)シグナルが活性化され、心筋のナトリウムイオンチャネルが長期的に増加することを発見しました。

これは、不整脈を抑制する重要な生理的変化です。

「不整脈は、電気伝導速度が遅いことに関連しています。放射線治療は、心臓組織を健康な状態に戻す初期の発生経路を活性化することで、速度を速くするようです。」とRentschler氏は述べています。

研究者たちは、この効果をマウスと、提供されたヒトの心臓で調べました。

ヒトの心臓では、心筋細胞のこのような変化は、目標とする放射線量を受けた心臓の部分でのみ見られました。

共著者である放射線腫瘍学者のJulie K. Schwarz医学博士(放射線腫瘍学教授、放射線腫瘍学科がん生物学部門長)は、「放射線は一種の損傷をもたらしますが、カテーテルアブレーションとは異なります。損傷に対する身体の反応の一環として、心臓の損傷部分の細胞は、自己修復のためにこれらの初期発生プログラムの一部を起動するようです。この仕組みを理解することは、患者の治療方法を改善し、他の病気にも応用できるので重要です。」と述べています。

また、生存している患者さんでは、放射線の有益な効果が少なくとも2年間は継続することがわかりました。

さらに重要なことは、低線量の放射線でも同じ効果が得られることをマウスで実証できたことです。

低線量の放射線は、長期的な副作用を最小限に抑えることができ、他の種類の不整脈にもこの種の治療法を適用できる可能性があります。

また、今回の効果にはノッチが大きく関与しているますが、Schwarz氏によると、ノッチが唯一の経路ではないといいます。

研究チームは、放射線がどのようにして心臓細胞を健康な状態に戻すきっかけとなるのか、引き続き調査を続けています。

Rentschler氏の研究室のMD/PhD学生である筆頭著者David M. Zhang氏は、次のように述べています。

「今回の研究は、基礎科学者と臨床医だけでなく、心臓専門医と放射線腫瘍医の間でも行われたエキサイティングなコラボレーションでした。歴史的に見て、放射線腫瘍医はがんに焦点を当てており、心臓への照射を避けようとしています。この研究は、この2つの分野の研究とコラボレーションの全く新しい分野を切り開くものです。」

Published by Washington University School of Medicine. Zhang, D.M. et al. Cardiac radiotherapy induces electrical conduction reprogramming in the absence of transmural fibrosis, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25730-0
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