TAKAblog

H&E染色とは？

H&E染色（Hematoxylin and Eosin stain）は、組織学や病理学で最も広く使われる染色法です。
細胞核を青紫に、細胞質や基質をピンクに染め分けることで、組織全体の形態を明確に観察できます。

病理診断ではまず必ずH&E染色が行われ、腫瘍の有無や組織構造の乱れを確認する基本的な手段となっています。

染色の仕組み

1. ヘマトキシリン（核を青紫に染める）

• 塩基性色素であり、DNAやRNAに豊富な核酸に結合
• 細胞核やリボソーム、粗面小胞体などを濃く染める

2. エオシン（細胞質をピンクに染める）

• 酸性色素であり、タンパク質に結合
• 細胞質、結合組織、赤血球、筋肉などが染まる

この 対比的な染色 によって、細胞核と細胞質の位置関係や組織の構築が一目でわかるようになります。

H&E染色の手順の流れ

1. 脱パラフィン・脱水：切片をキシレン・アルコールで処理
2. ヘマトキシリン染色：核を青紫に染色
3. 分別・青色化：不要な染色を除去し、核を明瞭にする
4. エオシン染色：細胞質や基質をピンクに染色
5. 脱水・封入：顕微鏡観察のためにプレパラートを完成

観察される組織像の特徴

• 核：青紫（腫大や分裂像の確認に有用）
• 細胞質：ピンク（組織構造や細胞形態を把握）
• 赤血球：鮮やかなピンク～赤色
• 結合組織：淡いピンク

このように、細胞と周囲の組織をコントラストよく可視化できるのがH&E染色の強みです。

H&E染色の役割

• 病理診断の第一歩：腫瘍の有無、炎症、壊死、線維化などを確認
• 研究：組織構造の変化を基盤として、特殊染色や免疫染色につなげる基礎データ
• 教育：組織学の入門として最初に学ぶ染色

まとめ

H&E染色は、もっとも基本的でありながら現在も病理診断・研究の中心的手法です。

• ヘマトキシリンで核を青紫に
• エオシンで細胞質をピンクに
• 組織全体の構造を鮮明に把握

この染色を基盤として、より詳細な特殊染色や免疫染色へと進んでいくことができます。

組織切片の染色の役割

顕微鏡で組織を観察する際、未処理の切片はほとんど透明で形態を識別できません。そのため「染色」を行い、細胞や組織を可視化します。染色法は目的に応じて選択され、形態観察から分子レベルの解析まで幅広く利用されます。

1. 一般染色（形態の全体像を把握するための染色）

• 代表例：ヘマトキシリン・エオシン（H&E染色）
• 仕組み：核酸に親和性を持つ塩基性色素（ヘマトキシリン）が「核」を青紫に、酸性のタンパク質に結合する酸性色素（エオシン）が「細胞質や基質」をピンクに染めます。
• 目的：細胞核と細胞質の対比を明確にし、組織構造の全体像を観察できる。

2. 特殊染色（特定の構造や物質を強調する染色）

• 代表例：PAS染色（多糖類）、Masson’s trichrome染色（膠原線維）、Elastica染色（弾性線維）など
• 仕組み：それぞれの染色液が特定の化学的性質を持つ分子（糖、繊維、脂質など）と結合し、異なる色に染め分ける。
• 目的：病理診断において、病変の背景にある組織変化（線維化、沈着物など）を把握する。

3. 免疫染色（分子レベルでの可視化）

• 代表例：免疫組織化学（IHC）、免疫蛍光染色（IF）
• 仕組み：特定のタンパク質に対する抗体を用いて標的を検出。抗体に結合した色素や酵素反応、蛍光で可視化する。
• 目的：特定の遺伝子産物（例：がんマーカー、分化マーカー）を組織レベルで確認できる。研究・診断の両面で必須。

4. 蛍光染色（複数の分子を同時に観察可能）

• 代表例：DAPI（核染色）、多重蛍光免疫染色
• 仕組み：蛍光色素が特定の分子や構造に結合し、特定の波長の光を当てると蛍光を発する。
• 目的：複数の標的を色分けして同時に可視化。細胞間相互作用やシグナル伝達を空間的に理解できる。

5. 分子レベルの可視化法との融合

• in situ hybridization（ISH）：特定のmRNAやDNA配列を可視化。がんや感染症の遺伝子発現解析に利用。
• 最新技術：RNAscopeやmultiplex系の染色法により、1枚の切片で数十遺伝子を同時に解析可能。

染色の基本的な仕組みの大枠

1. 組織の固定：ホルマリンなどで分解を防ぎ、構造を保持。
2. 包埋と切片化：パラフィンや凍結を利用して薄切。
3. 染色：色素・抗体・プローブなどを利用して標的を可視化。
4. 観察：光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、共焦点顕微鏡などを使用。

まとめ

組織染色の方法は「どのレベルで情報を得たいか」によって使い分けられます。

• H&E染色：全体像の把握
• 特殊染色：組織の構造や物質の検出
• 免疫染色：特定タンパク質の検出
• 蛍光・分子染色：多重解析や分子発現の可視化

このように段階的に精度を上げていくことで、病理診断や研究において必要な情報を得ることができます。

はじめに

がんは腫瘍細胞だけで成立するわけではなく、免疫細胞、線維芽細胞、血管内皮細胞、そして**細胞外マトリックス（extracellular matrix: ECM）から構成される「がん微小環境（tumor microenvironment: TME）」の中で成長・進展します。その中でも、ECMは物理的な支持体であると同時に、シグナル伝達を介して腫瘍の浸潤・転移を促進する重要な因子です。特に上皮間葉転換（epithelial-mesenchymal transition: EMT）**は、腫瘍細胞がECMからの刺激を受けて移動能や幹細胞性を獲得する代表的な現象です。

がん微小環境におけるECMの特徴

正常組織のECMと比較すると、腫瘍組織では以下の特徴が見られます。

• ECM成分の異常沈着：フィブロネクチンやコラーゲンIが過剰に蓄積。
• ECMの硬化（stiffness）：線維化により基質の硬さが増し、YAP/TAZ経路を活性化。
• リモデリングの亢進：がん関連線維芽細胞（CAF）がMMPを分泌し、ECMを動的に改変。
• シグナル伝達の強化：インテグリンやディスコイディン受容体（DDR）を介してEMT転写因子を誘導。

ECMとEMTのシグナル連関

がん微小環境でのECM変化は、以下の経路を通じて腫瘍細胞のEMTを促進します。

1. インテグリン–FAK–Src経路
   • ECM成分（フィブロネクチンやコラーゲン）とインテグリンが結合すると、FAKやSrcが活性化し、細胞骨格の再編成とEMT関連転写因子（Snail, Slug, ZEB1など）の発現を誘導します。
2. TGF-βとの相互作用
   • ECM分解産物やMMP活性によりTGF-βシグナルが増幅され、E-cadherinの抑制と間葉系マーカーの発現上昇を引き起こします。
3. ECM硬さによるYAP/TAZの活性化
   • がんの線維化によって硬くなった基質は、細胞に張力を与え、Hippo経路を介してYAP/TAZを核内に移行させ、EMT関連遺伝子群を誘導します。
4. 特定ECM分子の役割
   • フィブロネクチン：腫瘍細胞の足場として移動を助け、EMTマーカーとしても用いられる。
   • コラーゲンI：線維化腫瘍に多く存在し、腫瘍細胞の浸潤能を強化。
   • ラミニンの減少：上皮細胞の極性維持を失わせ、EMTを誘発。

EMTとがん進展の関わり

がん微小環境におけるECMとEMTの関係は、以下の病態に直結します。

• 転移の初期段階：ECM由来のシグナルで腫瘍細胞が極性を失い、遊走性を獲得。
• 血管侵入（intravasation）：MMPによる基底膜分解とEMTにより血管内皮を突破。
• 幹細胞性の獲得：EMTによってがん幹細胞様性質が誘導され、再発や薬剤耐性に寄与。

臨床応用の可能性

ECMとEMTの関係を理解することは、新たな治療戦略に直結します。

• MMP阻害薬：ECM分解とTGF-β活性化を抑制。
• インテグリン阻害薬：細胞–ECMシグナルを遮断。
• YAP/TAZ阻害薬：硬い基質由来の機械的シグナルを遮断。
• CAF標的療法：ECMリモデリングの主体であるがん関連線維芽細胞を制御。

これらのアプローチは、特に膵臓がんなど、強い線維化を伴う腫瘍で有効性が期待されています。

まとめ

がん微小環境におけるECMは、単なる足場ではなく**腫瘍進展を積極的に駆動する「情報ネットワーク」**です。ECMリモデリングや硬化が腫瘍細胞のEMTを促進し、浸潤・転移・再発へとつながります。この軸を標的とする治療法の開発は、難治性がんの克服において重要な鍵となるでしょう。

はじめに

細胞外マトリックス（extracellular matrix: ECM）は、細胞を取り囲む支持構造であると同時に、シグナル伝達を介して細胞の運命や性質を大きく規定します。特にがんや発生の文脈で注目されるのが、ECMと**上皮間葉転換（epithelial-mesenchymal transition: EMT）**との関わりです。EMTは細胞が上皮的性質を失い、間葉系細胞のような移動能や浸潤性を獲得する現象で、発生・創傷治癒・がん転移など多様な生物学的プロセスに関与します。

ECMの構成と機能

ECMはコラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、エラスチン、プロテオグリカンなどで構成され、以下の役割を担います。

• 構造的支持：細胞に足場を提供する。
• シグナル制御：インテグリンや受容体型チロシンキナーゼを介して細胞内経路を活性化する。
• 組織の機械的特性：硬さ・弾性が細胞分化や運命決定に影響を与える。

EMTの分子機構

EMTでは、細胞は以下のような変化を示します。

• 上皮性マーカーの低下：E-cadherinの発現抑制。
• 間葉系マーカーの増加：N-cadherin、ビメンチンの発現上昇。
• 転写因子の活性化：Snail, Slug, Twist, ZEB1/2 などが中心的役割を果たす。

これらの変化は、TGF-β、Wnt、Notch、Hippo-YAP/TAZなどのシグナル経路と密接に結びついています。

ECMとEMTのクロストーク

1. インテグリンシグナル
   • ECM成分とインテグリンの結合がFAK（focal adhesion kinase）やSrcを介して細胞骨格を再編成し、EMTを促進します。
2. ECMの硬さと力学的刺激
   • 硬い基質はYAP/TAZ経路を活性化し、EMT関連遺伝子を誘導します。がんの線維化微小環境はこのメカニズムで浸潤性を高めます。
3. ECMリモデリング
   • MMP（マトリックスメタロプロテアーゼ）による分解産物がTGF-βシグナルを増幅し、EMTを強化します。
4. 特定ECM分子の役割
   • フィブロネクチン：細胞移動を促進し、EMTのマーカーとしても利用される。
   • ラミニン：細胞の極性維持に関与し、その減少はEMTを誘導する。
   • コラーゲンI：線維化組織に多く、がん細胞のEMTを誘発する。

生理・病理における意義

• 発生：神経堤細胞の移動や心臓発生における必須プロセス。
• 創傷治癒：線維芽細胞への移行を介して組織修復に寄与。
• がん：腫瘍細胞がECMシグナルを利用してEMTを起こし、浸潤・転移能を獲得。特に肝臓、膵臓、胆道がんではECMリモデリングとEMTの結びつきが予後不良と相関する。

まとめ

ECMは単なる細胞の足場ではなく、細胞の表現型を積極的に制御する「情報場」として機能します。EMTはその代表的な例であり、ECMの種類・硬さ・リモデリングの状態が、細胞の浸潤性や幹細胞性を左右します。今後は、ECM-EMT軸を標的とした新しい抗がん治療や線維化抑制療法の開発が期待されます。

腸管神経系とは？

消化管には「腸管神経系（enteric nervous system）」と呼ばれる独自の神経ネットワークが存在します。これは「第二の脳」とも呼ばれ、自律的に消化管の運動や分泌を調節する仕組みです。その中核をなすのが、アウエルバッハ神経叢とマイスナー神経叢の二つです。

アウエルバッハ神経叢（Auerbach plexus）

• 位置：消化管の縦走筋層と輪走筋層の間（筋層間神経叢とも呼ばれる）
• 主な役割：
  • 蠕動運動の調節（消化管の収縮と弛緩のリズムを制御）
  • 筋層間での信号伝達を担い、食物を肛門方向へ送る「ぜん動運動」を作り出す
• 特徴：運動機能を中心に調節するため、「運動神経叢」としての性格が強い

マイスナー神経叢（Meissner plexus）

• 位置：消化管の粘膜下層（粘膜下神経叢）
• 主な役割：
  • 腸腺や粘液分泌の調節
  • 粘膜血流の制御
  • 感覚情報（腸内容物の性状や伸展の感覚）の受容
• 特徴：主に分泌と局所的な血流調整を担い、「分泌神経叢」としての性格が強い

両者の違いをまとめると

臨床との関連

• ヒルシュスプルング病：先天的にアウエルバッハ神経叢やマイスナー神経叢が欠損すると、腸の運動が障害され、便秘や腸閉塞の原因になります。
• 過敏性腸症候群（IBS）：腸管神経系の過敏性が関与していると考えられています。

まとめ

• アウエルバッハ神経叢は「運動調節」、マイスナー神経叢は「分泌・血流調節」と覚えると整理しやすいです。
• 腸管神経系は自律的に働きつつ、迷走神経や交感神経とも連携しながら消化管の機能を統合しています。

はじめに

がん研究はこれまで、がん細胞そのものを標的にする治療が中心でした。しかし近年、がんは 「単独の細胞」ではなく、「腫瘍微小環境（TME）」の中で生きる存在であることが明らかになっています。
特に「前転移ニッチ」「免疫ニッチ」「がん幹細胞ニッチ」といった特殊な環境は、がんの進展・転移・再発において重要な役割を担っています。

そのため、がんニッチを標的とする治療は、次世代のがん治療戦略として大きな注目を集めています。

がんニッチ標的療法のアプローチ

がんニッチを標的にするには、大きく分けて以下の戦略があります。

1. 前転移ニッチを防ぐ

• エクソソーム阻害薬：がん由来小胞の放出や取り込みをブロック
• ECM改変阻害：LOX阻害薬などで臓器のリモデリングを抑制
• 炎症シグナル遮断：VEGFやTGF-βを標的に転移準備を阻害

2. 免疫ニッチを解除する

• 免疫チェックポイント阻害薬（ICI）：PD-1/PD-L1やCTLA-4シグナルを解除
• 免疫抑制細胞の除去：MDSCやTregを抑えるCSF1R阻害薬、IDO阻害薬
• サイトカイン環境の改変：TGF-β阻害で免疫抑制性環境をリセット

3. がん幹細胞ニッチを壊す

• シグナル阻害：Wnt/Hedgehog, Notch経路の阻害薬
• 低酸素環境の標的化：HIF阻害薬によるCSC維持シグナルの阻止
• CAFや血管新生の制御：CSCニッチの物理的基盤を崩壊させる

複合的アプローチの重要性

がんニッチは多層的で相互に関連しています。
例えば、前転移ニッチが形成されると免疫ニッチが強化され、CSCが生着しやすくなる、といった連鎖があります。

そのため、複合療法が今後の鍵となります。

• ICI + 抗TGF-β抗体
• CSC標的薬 + 化学療法
• エクソソーム阻害薬 + ワクチン療法

臨床試験レベルでも、これらの組み合わせ戦略が進行中です。

今後の課題

がんニッチ標的療法の実用化には、いくつかの課題があります。

• バイオマーカーの確立：ニッチ形成をリアルタイムで検出する指標が必要
• 副作用の回避：正常幹細胞ニッチや免疫系への影響を最小化する工夫
• 個別化医療：がん種や患者ごとのニッチ特性に応じた治療選択

まとめ

がんニッチを標的とする治療は、

• 転移の予防（前転移ニッチ阻害）
• 免疫療法の強化（免疫ニッチ解除）
• 再発防止（がん幹細胞ニッチ破壊）

という3つの柱でがん制御に新しい地平を切り開きつつあります。

大学院生や研究者にとって重要なのは、がんを「細胞の病気」としてだけでなく、**「環境との相互作用の病気」**として捉える視点を持つことです。ニッチを理解することは、基礎研究から臨床応用まで、今後のがん研究の核心となるでしょう。

はじめに

がん研究において注目されているのが がん幹細胞（cancer stem cell, CSC） です。CSCは自己複製能と分化能を持ち、腫瘍の再生・進展・再発に深く関与すると考えられています。
しかし、CSCが単独で存在できるわけではありません。CSCがその性質を保つためには、「がん幹細胞ニッチ（cancer stem cell niche）」 という特殊な環境が必要です。

がん幹細胞ニッチの概念

幹細胞研究の分野では、正常幹細胞の性質を支える環境を「ニッチ」と呼びます。例えば造血幹細胞ニッチや毛包幹細胞ニッチです。
同じく、がん幹細胞も腫瘍微小環境の中で「ニッチ」によって自己複製や分化のバランスを調節されています。

つまり、がん幹細胞ニッチとはCSCを守り、維持し、腫瘍の持続的成長や治療抵抗性を支える場といえます。

がん幹細胞ニッチを構成する要素

CSCニッチは多様な要素が組み合わさって形成されます。

1. 細胞成分

• がん関連線維芽細胞（CAF）：WntやHedgehogシグナルを介してCSC性を強化
• 免疫細胞：M2型マクロファージや制御性T細胞がCSCの生存を支援
• 血管内皮細胞：血管周囲ニッチを形成し、低酸素環境と相まってCSC維持に寄与

2. 非細胞成分

• 細胞外基質（ECM）：ラミニンやフィブロネクチンがCSCにシグナルを伝達
• サイトカイン・成長因子：IL-6, TGF-β, HGF などがCSCを増殖方向へ導く

3. 物理的・代謝的要素

• 低酸素環境：HIF-1αを介して幹細胞性を強化
• 代謝環境：乳酸やグルコース枯渇による選択圧がCSC性を高める

がん幹細胞ニッチの機能

CSCニッチは腫瘍にとって戦略的な利点をもたらします。

• 自己複製の維持：CSCが腫瘍を長期にわたり支える基盤
• 治療抵抗性：CSCは化学療法・放射線療法に強い抵抗性を持ち、ニッチがこれを増強
• 再発・転移の起点：治療後に残存したCSCが再発巣や転移を形成

臨床応用と治療戦略

CSCニッチの理解は、新しいがん治療法の開発につながります。

• CSCニッチを直接標的化
  • Wnt/Hedgehog阻害薬、TGF-β阻害薬
• ニッチ破壊療法
  • CAFや血管新生を抑制してCSC維持環境を壊す
• 免疫療法との併用
  • CSCを免疫回避から守るニッチを解除し、免疫チェックポイント阻害薬の効果を高める

まとめ

がん幹細胞ニッチは、腫瘍の「根源的な持続性」を保証する環境です。

• CSCの自己複製能と治療抵抗性を維持
• 再発や転移の起点を提供
• 細胞・サイトカイン・代謝的要素が複雑に関与

大学院生や若手研究者にとって、がんを「がん細胞そのもの」としてではなく、CSCとそのニッチとの相互作用として理解することが、今後の研究や治療戦略に直結します。

はじめに

免疫系は本来、がん細胞を排除する強力な防御システムを持っています。しかし、がんは進化の過程でこの免疫系を巧妙に回避する仕組みを獲得します。その中心的な役割を担うのが 免疫ニッチ（immune niche） です。

免疫ニッチとは、がんが自らに有利な免疫抑制環境を局所的に構築した領域を指し、腫瘍の持続的成長や免疫療法抵抗性の大きな要因となっています。

免疫ニッチの形成要因

免疫ニッチは、腫瘍微小環境（TME）の中で特に免疫機能を抑制する方向に働く因子の集積によって形成されます。

1. 免疫抑制性細胞の集積

• 制御性T細胞（Treg）：CD4⁺FoxP3⁺T細胞。IL-10やTGF-βを分泌し、エフェクターT細胞を抑制。
• 骨髄由来抑制細胞（MDSC）：アルギナーゼやROSを産生し、T細胞機能を阻害。
• M2型マクロファージ（TAM）：抗炎症性サイトカインを放出し、がんの進展を促進。

2. サイトカイン・ケモカインのネットワーク

• IL-10, TGF-β, VEGF などが免疫抑制作用を発揮。
• CCL2, CXCL12 などのケモカインが免疫抑制細胞を腫瘍局所にリクルート。

3. チェックポイント分子の発現

• PD-L1, CTLA-4 などの免疫チェックポイント分子が過剰に発現し、T細胞の攻撃を遮断。
• これが免疫チェックポイント阻害薬（ICI）の標的となる。

4. 代謝的免疫抑制

• 腫瘍はグルコースやアミノ酸（トリプトファンなど）を消費し、T細胞を「栄養飢餓状態」に追い込む。
• 乳酸蓄積や低酸素状態も免疫細胞の働きを低下させる。

免疫ニッチの機能

免疫ニッチはがんにとって多方面で利益をもたらします。

• 免疫逃避：T細胞やNK細胞による攻撃をかわす
• 治療抵抗性：ICIやワクチン療法の効果を低下させる
• 転移促進：免疫抑制環境が循環腫瘍細胞の定着を助ける

臨床応用の視点

免疫ニッチの理解は、がん免疫療法の効果を最大化するために不可欠です。

• 免疫チェックポイント阻害薬（ICI）
  → PD-1/PD-L1やCTLA-4シグナルを解除し、免疫ニッチを打破。
• TME修飾療法
  → TGF-β阻害薬、CSF1R阻害薬で免疫抑制細胞を減少。
• 代謝標的療法
  → IDO阻害薬などで腫瘍による栄養剥奪を解除。
• 複合免疫療法
  → ICIと低分子阻害薬、放射線療法を組み合わせて免疫ニッチを崩壊させる戦略が試みられている。

まとめ

免疫ニッチは、がんが宿主免疫から逃れ、長期にわたり生存・進展するための「隠れ家」です。

• 免疫抑制性細胞の集積
• サイトカイン・ケモカインによるネットワーク
• チェックポイント分子や代謝環境の改変

これらが一体となって免疫抑制の場をつくります。

大学院生や研究者にとって、がん免疫研究を進めるうえで「免疫細胞の機能不全」だけでなく、それを支える 免疫ニッチという空間的・環境的な要素に注目することが、次世代の治療開発につながる視点となります。