がん検査は「線虫」にお任せ

（写真＝GUSTOIMAGES／SCIENCE PHOTO LIBRARY ／amanaimages ）

　虫に犬、そして人間。多くの生物が持つ「臭い」を感じる仕組みが、がん検査に革命を起こそうとしている。

　日立製作所は今年4月、新しい仕組みのがん検査装置を試作したと発表した。人間の尿をシャーレに載せると、その人ががんに罹患しているか、高い確率で判断できるようになる。

　この装置で尿を分析しているのはセンサーなどの機械類ではない。「シー・エレガンス」と呼ばれる体長1mm程度の「線虫」だ。取り扱いが容易で大量培養できることから、科学実験などに幅広く使われてきた。この線虫の特徴は、人間の100万倍ともいわれる犬と同等か、それ以上に優れた「嗅覚」を持つこと。目がない代わり、鋭敏な嗅覚で餌を判別して近づいていく習性がある。

　線虫を使ってがん検査する仕組みを考案したのは、九州大学助教でHIROTSUバイオサイエンス（東京・港）社長の広津崇亮氏。がん患者に特有の臭いがあることは関係者の間では知られており、その臭いを犬にかがせて、がんの有無を探る試みもあった。「ならば線虫にだって分かるはずだ」と、大学で嗅覚のメカニズムを研究していた広津社長は考えた。

　実験結果は予想通りだった。シャーレの左側に人間の尿を垂らし、真ん中に50～100匹の線虫を配置する。垂らした尿ががん患者のものだった場合、30分程度で線虫は左側に寄っていった。一方で健常者の尿からは、線虫が遠ざかっていったのだ。

　がん細胞が出す何らかの物質が尿に溶け込み「線虫がこれを餌と勘違いして近づいてくるのだろう」と広津社長は考えている。だが、その成分が何なのかはまだ解明できていない。「線虫がかぎ分けている臭い物質はごくわずかで、世界最高水準の分析機器でも捉えきれない」からだ。

　広津社長は線虫によるがん検査を「N-NOSE（エヌ・ノーズ）」と名付け、感度（がん患者をがんであると判断できる確率）を高める工夫を重ねてきた。現在では、胃がんや大腸がんなど10種類のがんについてその有無を判別でき、検査の精度を9割以上に高めることに成功したという。

線虫の反応で がんの有無が分かる
●線虫によるがん検査の基本的な仕組み

体長1mm程度の線虫「シー・エレガンス」（右）をシャーレの中心に配置し、人間の尿を垂らして検査開始
●がん患者の場合 がん患者の尿の場合、これに含まれる何らかの成分にひかれて線虫が近づいていく	●健常者の場合 健常者の尿からは離れていく。がん患者の尿を餌、健常者の尿を外敵と判断している可能性がある

がんの早期発見に光明

　N-NOSEの特徴は、早期のがんを、簡単かつ安価に検査できることだ。

　PET-CT（コンピューター断層撮影装置）やマンモグラフィーなどを使った従来の検査方法は精密である半面、高価な医療機器を使わざるを得ない。比較的手軽な診断方法としては、がんの増殖に伴って増える血液中の物質を測定する腫瘍マーカーがある。だが、こちらは感度が低いのが課題だ。

　一方、N-NOSEはがんの進行度合い（ステージ）によらず高い感度を示す。従来の検査では発見しにくかった早期のがんも見逃さない。さらに、検査に使う線虫は、寒天と食料の大腸菌があれば短期間で大量培養できる。尿を採取する手間も微々たるもの。高価で結果が見通せないという、従来のがん検査の課題を解消できる可能性を秘める。

　現状では、専門の研究者がいないと線虫による検査はできない。世界中でこの手法を活用できるようにするには、自動解析装置の開発が不可欠だった。そこで広津社長は医療機器の開発に強みを持つ日立製作所と手を組んだ。

　日立の試作機で核となるのは「自動撮像・画像解析システム」だ。強い光を当ててシャーレを撮影し、反射の度合いで線虫の分布を計測する。反射が強く、輝度が高い部分には線虫が密集している。その場所が尿に近ければ、がんの可能性が高いと判断できるわけだ。これにより、手作業で線虫の数を数える手間を省ける。

　HIROTSUバイオサイエンスは今後、日立と実用化に向けた共同研究を開始する。「装置は改良の余地がまだ多くある。2020年までに装置の完成と量産化を完了させ、世界中にN-NOSEを普及させたい」と広津社長は意気込む。

　臭いによるがん検査で、線虫の先輩に当たるのが犬だ。その歴史は古く、日本医科大学千葉北総病院の宮下正夫副院長によれば1989年には英国で最初の報告があったという。

　7年前からこの方法に着目してきた宮下副院長は、がん探知犬を育成するセントシュガージャパン（千葉県館山市）に委託し、9割以上の確率でがん患者の尿を識別できる5頭の探知犬を育成。今年5月から大規模な検証に乗り出した。山形県金山町と協力し、検査に同意した40歳以上の町民約1000人の尿を犬に識別させる試みだ。既に100人を超える尿サンプルが集まっている。自治体と組んで大掛かりに検証する試みは「おそらく世界初」だと宮下副院長は胸を張る。

　10人分の尿のサンプルを入れた箱を用意し、がん患者の呼気を嗅がせた探知犬がチェックする。尿と同様、呼気にもがん特有の臭い物質は含まれているため、これが手掛かりとなる。犬が立ち止まった箱にはがん患者の尿が含まれている。これを繰り返すことで患者を特定していく。実用化に向けて、より広範な検証を進める考えだ。

線虫によるがん検査を効率化 ●日立製作所が試作したシステム [画像のクリックで拡大表示]
[画像のクリックで拡大表示]	[画像のクリックで拡大表示]
早期のがん発見に有効 ●がんのステージごとの腫瘍マーカーの感度 （がんと判定されるべきものを正しく判定する確率） 出所：HIROTSUバイオサイエンス [画像のクリックで拡大表示]

「嗅球」が難病診断の鍵

　臭いを突破口に難病を早期発見しようとする試みは、がん検査以外にも広がる。人間が臭いを感じる能力を分析することで「目に見える症状が出る前にパーキンソン病を診断できるかもしれない」と話すのは、東京都健康長寿医療センターの仙石錬平・神経内科医長だ。

顔断面を撮影したMRI画像。パーキンソン病患者の嗅球（右）は健常者（左）よりも小さい。 出所：東京都健康長寿医療センター

[画像のクリックで拡大表示]

　パーキンソン病の患者は臭いを感じにくくなるという。そこで仙石医長が注目したのは「嗅球」という組織。鼻腔上部にあり、嗅細胞で得た情報を脳に伝達している。この組織の大きさが、パーキンソン病患者と健常者とでは異なるのではないかと考えた。

　MRI（磁気共鳴画像装置）を使って細かく嗅球を撮影。その体積を導き出したところ、パーキンソン病患者の嗅球は健常者のそれよりも明らかに小さいことが分かった。12種類の臭いを当てる嗅覚検査と組み合わせてみると、嗅覚障害があり、かつ嗅球の体積が小さい人とパーキンソン病との相関関係もはっきりと出た。

　従来のパーキンソン病の診断は、「静止時にもふるえが起きる」とか「顔の表情が硬くなる」といった運動症状を手掛かりにしていた。つまり、こうした症状が出ないと識別できないわけだ。嗅覚検査と嗅球の体積を求める方法は、運動症状が出ていなくても診断できる可能性がある。

　仙石医長はソフトウエア会社と協力して、嗅球測定を簡略化できるシステムの開発を進める。「今年度中には完成させ、無料配布したい」と意気込む。

　千葉北総病院の宮下副院長によれば、古代医学において臭いは病気を判断する重要な手掛かりだった。現代医学では触診や視診にその座を譲ったが、臭いの可能性は改めて認知されつつある。人類を苦しめる様々な病気と戦ううえで、臭いを使った新手法が強い武器になりそうだ。