がん治療後の安全な妊孕性温存：凍結卵巣組織を用いた新たなアプローチ

目次

• はじめに：卵巣組織凍結の可能性と課題
• 研究方法
• 5つの実験的安全性戦略
• 卵子の体外成熟法
• 人工卵巣の構築
• がん細胞除去のためのパージング技術
• 異種移植による卵子成熟
• 幹細胞を用いた卵子形成
• がん患者への臨床的意義
• 現時点での限界と課題
• 患者と医師への推奨事項
• 情報源

はじめに：卵巣組織凍結の可能性と課題

卵巣組織凍結保存は、確立された妊孕性温存技術であり、特に思春期前の少女や緊急にがん治療を必要とする患者にとって重要な選択肢です。この方法では、化学療法や放射線療法（妊孕性を損なう可能性がある治療）の前に卵巣組織を摘出し凍結します。この技術は高い成功を収めており、凍結した卵巣組織を融解・移植した後、世界中で200例以上の出産が報告されています。

主要な研究では、高い成功率が示されています。欧州5施設の詳細な報告によると、移植後に少なくとも1人の生児を得る確率は26%でした。別の多施設共同研究では、卵巣組織移植後の分娩成功率はさらに高い41.6%でした。これらの結果を受け、米国生殖医学会（ASRM）や欧州ヒト生殖胚学会（ESHRE）などの専門機関は、この技術を実験的ではなく、革新的かつ標準的な医療として位置づけています。

しかし、重大な安全性上の懸念が残っています。通常、がん治療前または寛解後に保存される凍結卵巣組織には、転移したがん細胞が含まれている可能性があります。融解と移植後、これらの微小ながん細胞が増殖し、がんを再発させるリスクがあります。このリスクは多くの固形がんでは比較的低いとされますが、白血病などの血液がん患者では、卵巣組織に最大50%の確率で悪性細胞が含まれる可能性があります。

がん再発のわずかなリスクでも懸念材料となるため、これを防ぐための革新的な技術の開発が進められています。本システマティックレビューでは、将来のがん患者に向けた安全な妊孕性回復の選択肢となり得る、5つの実験的戦略を検討します。

研究方法

本システマティックレビューは、PRISMA（システマティックレビューおよびメタアナリシスの優先報告項目）ガイドラインに従い、厳格な科学的基準で実施されました。研究プロトコルは事前に国際的なシステマティックレビュー事前登録制度（PROSPERO、登録ID CRD42020197284）に登録されました。

研究者は2021年7月8日、MEDLINE（PubMed）、EMBASE、コクランライブラリの3大医学データベースを包括的に検索しました。ナイメーヘンラドバウド大学図書館の情報専門家の協力を得て、卵巣組織凍結と妊孕性温存に関連する医学用語（MeSH）と自由記述語を組み合わせた詳細な検索戦略を策定しました。

研究チームは厳格な選定基準を設定し、凍結卵巣組織を用いたがん患者の安全な妊孕性回復を目的とする原著研究に限定しました。対象となる研究は、ヒト卵巣組織を用いた実験を含み、2000年1月1日から2021年7月8日までに英語で発表され、がん再発防止に焦点を当てたものでなければなりません。2000年が選ばれたのは、凍結融解卵巣組織の初のヒト移植が報告された年であるためです。

2名の著者が、システマティックレビュー用ウェブアプリケーション「Rayyan QCRI」を使用して、特定されたすべての研究を独立してレビューしました。タイトル、抄録、キーワードを関連性に基づいてスクリーニングした後、候補となる論文の全文を取得しました。意見の相違は議論または第3のレビューアによって解決され、選定された論文の参考文献リストも調査し、電子検索で見逃された可能性のある研究を追加で特定しました。

データベース検索で特定された12,722件の記録と参考文献からの追加18件から、重複を除去し、8,914件をタイトルと抄録に基づいてスクリーニングしました。このうち166件の全文論文が適格性について評価され、最終的に31件の研究が質的統合のためのすべての基準を満たしました。これらの研究は2004年から2021年にかけて発表され、調査された5つの安全性戦略に従ってグループ化されました。

5つの実験的安全性戦略

本システマティックレビューでは、がん治療後の妊孕性回復のために凍結卵巣組織を安全に使用する5つの実験的アプローチを特定しました。各戦略は、患者の凍結卵巣組織を利用しつつ、悪性細胞の再導入を防ぐことを目的としています。

5つの戦略は以下の通りです：

• 卵子の体外成熟（IVM）： 卵巣組織から卵子を分離し、実験室で成熟させ、体外受精（IVF）を行う。組織移植を必要としない。
• 人工卵巣構築： 生物学的足場を作成し、がん細胞を除去しながら前胞状卵胞を再播種する。
• パージング戦略： 卵巣皮質組織から悪性細胞を除去する技術。
• 異種移植： 免疫不全動物への卵巣組織移植により卵子を成熟させる。
• 幹細胞を用いた卵子形成： 幹細胞から新しい卵子を生成し、妊孕性を回復する。

これらの戦略はすべて実験段階にあり、臨床試験には至っていません。有望ではあるものの予備的なアプローチであり、安全性、有効性、潜在的なリスクを確立するためにはさらなる研究が必要です。特に異種移植と幹細胞アプローチに関連する倫理的側面も、臨床応用前に十分な議論が求められます。

実験的段階であるにもかかわらず、これらの革新的なアプローチは、特に卵巣転移リスクが高いがん患者に対して、将来的に安全な妊孕性回復の選択肢を提供する可能性があります。以下のセクションでは、各戦略の現状、技術的課題、臨床応用の見通しについて詳しく検討します。

卵子の体外成熟法

体外成熟（IVM）法は、卵巣組織から未成熟卵子を採取し、実験室で成熟させる手法です。得られた成熟卵子は体外受精（IVF）によって受精させ、胚を患者に移植することが可能で、汚染された卵巣組織の移植を回避できるため、がん再発のリスクを完全に排除します。

研究者は、3つの異なる方法で採取された卵子を用いるIVM技術を開発してきました。本レビューでは特に、卵巣摘出術で採取された卵巣組織からの卵子のIVMに焦点を当てています。これは、がん患者が既に凍結保存している卵巣組織に適用可能な技術であるためです。

分離された卵胞または未処理の卵巣組織片からの卵子のIVMのために、いくつかの高度な培養システムが開発されています。これらのシステムは、卵胞分離と体外増殖を含む多段階の工程を経て、最終的な卵子成熟に至ります。卵子の異なる発達段階は異なる成熟技術を必要とするため、複雑な多段階アプローチが採用されています。

Telferらは2008年、2段階培養システムを開発しました。彼らの研究では、ヒトの単層卵胞が断片化された新鮮皮質組織中で活性化できることが示され、第2段階では二次卵胞が組織から分離されました。アクチビンA（卵胞発達を刺激するタンパク質）存在下での培養により、これらの二次卵胞のさらなる成長が確認され、IVM技術の重要な進展となりました。

より最近では、McLaughlinらが2018年にさらに複雑な多段階培養システムを開発しました。このシステムでは、新鮮卵巣皮質組織を断片化し、原始卵胞と一次卵胞を組織内に保持したまま二次卵胞まで成長させました。二次卵胞は手動で解剖され、アクチビンAと卵胞刺激ホルモン（FSH）を含む培養液で成熟させ、減数第二分裂中期（MII）の卵子を含む卵丘卵子複合体が得られました。

しかし、体外成熟した卵子には自然成熟卵子と比較していくつかの異常が認められました。例えば、卵子サイズ対極体サイズの比が4:1から3:1となる非定型の大きな極体が観察され、卵丘拡張（成熟過程で通常見られる現象）の程度も体内成熟卵子より低いことが分かりました。

別のアプローチとして、3次元アルギン酸マトリックス中で分離された前胞状卵胞を培養する方法があります。これらのマトリックスは卵胞構造を維持する物理的支持を提供し、より良好な卵胞成長とMII段階への卵子成熟をもたらします。この手法を用いた研究では、17β-エストラジオール（エストロゲンの一種）の産生増加も確認され、成熟過程における卵胞機能の改善が示唆されています。

人工卵巣の構築

人工卵巣アプローチは、卵巣組織に存在する可能性のあるがん細胞を除去しつつ、卵胞の生存と発達を支援できる生物学的足場を作成することを目指します。この戦略は、患者に移植してもがん再発リスクなしに卵胞発達を可能とする安全な環境を提供することを目的としています。

研究者は、人工卵巣の最適な足場を作成するため、様々な天然および合成材料を試しています。これには、フィブリン（血液凝固に関与するタンパク質）、アガロース（海藻由来物質）、マトリゲル（ゼラチン状タンパク質混合物）、フィブリノゲン/トロンビン組み合わせなどが含まれ、各材料は卵胞生存と成長を支援する異なる利点を持ちます。

研究により、足場材料の機械的特性が卵胞生存と発達に大きく影響することが明らかになっています。理想的なマトリックスは、適切な物理的支持を提供しつつ、必要な栄養交換と卵胞成長を可能とするものでなければなりません。特にフィブリンマトリックスは、その微細構造と硬さがヒト卵巣皮質組織に類似しているため、有望であることが示されています。

完全に人工的なマトリックスに加え、科学者たちは脱細胞化したヒト卵巣皮質の利用可能性も探求しています。このプロセスでは、提供された卵巣組織からすべての細胞成分を除去し、細胞外マトリックスの枠組みのみを残します。この天然の足場は、がん細胞を除去して精製された患者自身の卵胞を再播種するために使用できる可能性があります。

人工卵巣アプローチにはいくつかの利点があります。移植前に足場のがん細胞をスクリーニングして完全な安全性を確保できるほか、従来の移植法と比べて卵胞発育環境を最適化する機会が得られ、成功率向上が期待されます。しかし、完全な卵胞発育と正常なホルモン機能を支える機能的な人工卵巣を作成するには、依然として技術的課題が残っています。

現在の研究は、最適な足場材料の特定、効果的な再播種技術の開発、移植された卵胞の長期的生存と機能の確保に焦点が当てられています。有望ではあるものの、人工卵巣アプローチはまだ初期の実験段階にあり、臨床応用にはさらなる研究が必要です。

がん細胞除去のためのパージング戦略

パージング戦略は、健康な卵胞の生存性を維持しながら、移植前に卵巣組織から悪性細胞を除去することを目的としています。このアプローチにより、患者は自身の凍結保存組織を安全に使用でき、自然な卵巣環境を利用した最適な卵胞発育が可能となります。

卵巣組織からがん細胞を除去するため、いくつかの技術が検討されています。これには物理的分離法、化学的処理、免疫学的アプローチ、光線力学療法などが含まれ、各方法は貴重な卵胞を温存しつつ、選択的にがん細胞を標的とし破壊することを目指しています。

物理的分離技術は、がん細胞と卵胞のサイズ、密度、その他の物理的特性の差異を利用します。例えば、密度勾配遠心分離法を用いて、小さながん細胞を大きな卵胞構造から分離する方法があります。これらの方法は有望ですが、特に卵胞細胞とサイズが類似している場合、すべてのがん細胞を除去できない可能性があります。

化学的パージングアプローチでは、選択的に悪性細胞を標的とする抗がん剤で卵巣組織を処理します。課題は、敏感な卵胞を損傷したり将来の妊孕性を損なうことなく、効果的にがん細胞を殺す薬剤を見つけることにあります。研究者は最適なパージングプロトコルを特定するため、様々な濃度と曝露時間で種々の化学療法剤を調査中です。

免疫学的方法は、特異的にがん細胞マーカーを標的とする抗体を使用します。これらの抗体は毒素と結合させ（免疫毒素）、または免疫系による破壊のためにがん細胞に目印を付けるために使用できます。このアプローチは高い特異性を提供しますが、卵胞細胞に存在しない信頼性のあるがん特異的マーカーの同定が必要です。

光線力学療法は、がん細胞によって優先的に取り込まれる光感受性化合物を使用します。特定の波長の光で活性化されると、これらの化合物は毒性酸素種を生成してがん細胞を殺します。この方法は表面の汚染除去には有望ですが、組織断片深部のがん細胞には効果が低い可能性があります。

すべてのパージング戦略における主要な課題は、卵胞の生存性と機能を維持しながら、がん細胞の完全な除去を確保することです。残存するわずかながん細胞でも疾患の再発を引き起こす可能性があり、研究者は移植前に完全ながん細胞除去を確認する高感度検出法の開発を進めていますが、技術的に困難な状況が続いています。

異種移植による卵母細胞成熟

異種移植は、免疫不全動物へのヒト卵巣組織の移植を含み、卵胞発育と卵母細胞成熟を支援します。成熟卵母細胞はその後動物宿主から回収され、体外受精（IVF）に使用できるため、組織をヒト患者に再移植する必要がなく、がん再発リスクを排除します。

このアプローチは、動物宿主が提供する自然な卵巣環境を利用して、完全な卵胞発育を支援します。動物の循環系は必要なホルモンと栄養素を提供し、完全な体外システムと比べて高品質の卵母細胞を得られる可能性があります。

研究者は通常、免疫不全マウスを異種移植の宿主として使用します。これらの動物は機能的な免疫系を欠いており、ヒト組織の拒絶を防ぎます。卵巣組織は通常、腎被膜下や卵巣嚢内など、モニタリングと回収が容易な部位に移植されます。

研究により、ヒト卵巣組織がマウス宿主内で生存し機能し、卵胞が様々な発達段階を進むことが実証されています。しかし、成熟した受精可能な卵母細胞を産生する完全な卵胞発育の効率は依然として低く、研究者は転帰を改善するため移植技術と宿主条件の最適化に取り組んでいます。

倫理的考慮事項は、異種移植アプローチにおける重要な懸念材料です。ヒト組織の宿主としての動物の使用は、様々な倫理的疑問を提起し、慎重な対応が求められます。さらに、動物とヒトの組み合わせを含む技術に対する規制上の障壁は大きく、国によって異なります。

安全上の懸念には、回収された卵母細胞を通じた動物病原体のヒトへの伝播の可能性、またはヒト細胞が動物宿主を汚染する遠隔可能性が含まれます。ヒトと動物の生物学的システム間の完全な分離と、あらゆる種間汚染を防ぐための厳格なプロトコルが必要です。

これらの課題にもかかわらず、異種移植はヒト卵胞発育の研究と安全戦略のテストに貴重な研究ツールを提供します。また、さらなる研究と規制開発を通じて倫理的および安全上の懸念が適切に対処されれば、一部の患者にとっての妊孕性回復への実行可能な経路となる可能性もあります。

幹細胞に基づく卵形成

幹細胞ベースのアプローチは、様々な種類の幹細胞から新しい卵母細胞を生成することを目指し、卵巣組織移植を必要とせずに妊孕性回復のための無限の卵源を提供する可能性があります。この画期的なアプローチは、潜在的に汚染された卵巣組織を使用しないため、がん再発リスクを完全に回避できます。

研究者は、卵形成（卵の形成）のためにいくつかの種類の幹細胞を探求しています。これには胚性幹細胞、誘導多能性幹細胞（iPS細胞）、および卵巣幹細胞が含まれ、各細胞タイプは機能的なヒト卵母細胞を生成する上で異なる利点と課題を提供します。

胚性幹細胞は、卵母細胞を含むあらゆる細胞型に分化する可能性を有します。しかし、その使用には重要な倫理的考慮事項が伴い、得られる卵子は治療的クローニング技術を用いない限り、患者ではなく胚提供者の遺伝物質を持つことになります。

誘導多能性幹細胞（iPS細胞）は、より受容可能な選択肢を提供する可能性があります。これらは患者自身の成人細胞（例えば皮膚細胞）を胚様状態に再プログラムすることで作成され、患者の遺伝物質を持つ卵母細胞に分化させることができます。このアプローチは胚性幹細胞に関連する倫理的懸念を回避し、遺伝的互換性を確保します。

一部の研究は、卵巣自体が生涯を通じて新しい卵母細胞を生成できる幹細胞を含む可能性を示唆しており、女性が生涯に持つすべての卵子を持って生まれるという従来の考えに挑戦しています。確認されれば、これらの卵巣幹細胞は採取され、培養で増殖され、成熟卵母細胞に分化させられる可能性があります。

幹細胞から機能的な卵母細胞を生成するプロセスは極めて複雑で、まだ完全には理解されていません。研究者は、通常は胎児発育中に起こる複雑な遺伝的およびエピジェネティックなプログラミングを含む卵形成プロセスを再現しなければなりません。現在の技術はマウスで卵母細胞様細胞の産生に成功していますが、正常な受精と発育が可能な完全に機能的なヒト卵母細胞の生成は依然として大きな課題です。

幹細胞ベースのアプローチにおける安全上の懸念には、結果として生じる胚の発育異常を引き起こす可能性のある異常な遺伝的またはエピジェネティックなプログラミングの可能性が含まれます。幹細胞由来の卵母細胞が正常な減数分裂を経て、正しい染色体構成とエピジェネティックなマーキングを持つことを確保するための広範な研究が必要です。

幹細胞ベースの卵形成は、安全な妊孕性回復への最も画期的なアプローチの一つですが、研究はまだ初期段階にあります。臨床応用のためには重要な基礎科学の進展が必要ですが、妊孕性温存の未来に大きな可能性を秘めています。

がん患者にとっての意味

この研究は、卵巣組織移植における最も重要な安全上の懸念—がんの再導入の可能性—に対処するための重要な進歩を表しています。がん生存者、特に卵巣関与リスクが50%に達する白血病などの血液がん患者にとって、これらの実験的アプローチは最終的に生物学的な親になる安全な経路を提供する可能性があります。

現在、卵巣組織移植を検討している患者は、厳格な安全スクリーニングを受ける必要があります。医師は、免疫組織化学（がん特異的マーカーに対する染色）、腫瘍特異的転写産物の分子分析、および場合によっては免疫不全マウスへの異種移植を含む様々な方法を使用して、保存組織中のがん細胞を検出し、転移細胞の不在を確認します。しかし、これらの検査はすべて分析される組織を破壊するため、実際に移植される断片には適用できません。

検査された断片にがん細胞が示されない場合でも、サンプリングの限界により残存組織が微小転移を含んでいる可能性があります。この不確実性は、移植を検討している患者と医師に大きな不安をもたらします。ここでレビューされた実験的战略は、組織移植を完全に回避する（体外成熟培養（IVM）、幹細胞アプローチ）か、移植前のがん細胞完全除去を確保する（パージング、人工卵巣）ことによって、この不確実性を排除することを目的としています。

現時点では、卵巣組織移植は、多職種チームによる徹底的な症例レビューの後、豊富な経験を有する不妊クリニックでのみ行われるべきです。この手順は、卵巣関与が限られているほとんどの固形腫瘍では一般的に安全と考えられていますが、転移リスクの高い血液がんでは依然として議論の的です。

卵巣組織を保存している患者は、これらの新興オプションについて不妊専門医と議論すべきです。どれも臨床的に利用可能ではありませんが、研究の状況を理解することは、将来の妊孕性回復の可能性について情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。患者はまた、これらのアプローチがヒト試験段階に進んだら臨床試験に参加することを検討するかもしれません。

これらの安全性戦略の開発は特に、卵子凍結が不可能な思春期前の生殖機能温存処置を受ける若年がん患者に利益をもたらします。これらの患者は卵巣組織凍結以外の選択肢が限られており、安全な移植技術が将来の生殖機能回復において特に重要です。

現状の限界と課題

5つの戦略はいずれも実験段階にあり、臨床応用前に解決すべき重大な限界があります。体外成熟法は効率性の課題に直面しており、現行技術では卵巣組織内に当初存在する卵胞数に比べ成熟卵子の収穫数が比較的少ないです。体外成熟卵子の品質も懸念材料であり、自然成熟卵子と比較して極体サイズの異常や顆粒膜細胞の拡張異常を示すことが多いです。

人工卵巣開発では、自然卵巣環境を完全に模倣する足場構築が困難です。フィブリン基質はヒト卵巣皮質の微細構造に類似する可能性を示すものの、人工環境下での長期卵胞生存と機能維持は依然として課題です。研究者はまた、脆弱な構造を損傷することなく精製卵胞を足場に再播種する信頼性の高い技術の開発が必要とされています。

がん細胞除去戦略は、卵胞生存性を維持しながらがん細胞を完全に除去するという根本的課題に直面します。現行の検出法は微小残存病変を検出できない可能性があり、偽陰性結果のリスクを生じます。がん細胞を死滅させるために必要な強力な処理は、多くの場合健康な卵胞も損傷し、移植可能な卵胞プールを減少させます。

異種移植アプローチには重大な倫理的配慮と規制上の障壁が伴います。動物宿主の使用は、動物福祉、異種間疾病伝播の可能性、人獣生物学的結合体に対する倫理的受容性に関する懸念を引き起こします。これらの懸念が研究進展を制限しており、技術的成功が達成された場合でも臨床応用を遅らせる可能性が高いです。

幹細胞由来卵子形成はおそらく最も根本的な生物学的課題に直面しています。科学者は依然としてヒト卵子発生の複雑な過程を完全には理解しておらず、実験室内での再現が困難です。幹細胞由来卵子におけるエピジェネティック異常と染色体異常のリスクは、臨床応用前に徹底的に解決すべき重大な安全性懸念を提起します。

これらのアプローチ全てに、現在の研究における小規模サンプル数、患者間変動、長期追跡データの不足といった共通の限界があります。ほとんどの研究はがん患者ではなく良性疾患患者からの組織を使用しており、対象集団への適用可能性が制限される可能性があります。凍結融解過程そのものが組織を損傷し、凍結保存検体にこれらの技術を適用した際の有効性を低下させる恐れがあります。

資金調達と規制上の課題も進展を遅らせています。これらの革新的アプローチには臨床試験開始前に基礎研究への相当な投資が必要であり、多くの国ではこのような新規技術に対する規制経路が不確実です。幹細胞や異種移植を含む技術に対する倫理審査プロセスは特に複雑で時間を要します。

患者と医師への提言

本総説に基づき、生殖機能温存を検討する患者とがん治療を提供する医師に対していくつかの提言が示されます。第一に、卵巣組織凍結保存は特に思春期前患者や緊急がん治療を要する患者において、生殖機能温存の貴重な選択肢であり続けます。患者は治療開始前に腫瘍科チームとこの選択肢について議論すべきです。

白血病などの血液がん患者は、卵巣浸潤可能性が最大50%に達するため、卵巣組織移植に伴うリスクが高いことを理解すべきです。これらの患者は可能であれば思春期誘発後の卵子または胚凍結などの追加生殖機能温存オプションを検討し、組織移植のリスクと利益に関する詳細なカウンセリングに参加すべきです。

医師は、卵巣組織移植が豊富な経験を有する専門施設においてのみ、かつ多職種審査を経て実施されることを確保すべきです。免疫組織化学、分子解析、場合により異種移植試験を含む現行の安全性評価プロトコルは、その限界にもかかわらず厳格に遵守されるべきです。

凍結保存卵巣組織を有する患者は、これらの実験的安全性戦略について現実的な期待を維持すべきです。有望ではあるものの、現時点で臨床利用可能なものはなく、ヒトへの応用には数年を要する可能性が高いです。患者は不妊専門医を通じて研究進展に関する情報を得続けるべきです。

研究コミュニティは本総説で特定された限界に直接対応する研究を優先すべきです。特に体外成熟技術の効率改善、より信頼性の高いがん細胞除去法の開発、異種移植及び幹細胞アプローチに伴う倫理的懸念への対応に重点を置くべきです。

不妊専門医、腫瘍医、研究者、倫理審査委員会間の協力が、これらの技術を責任を持って推進するために不可欠です。患者はこれらの新興技術に関する倫理的議論に参加することが推奨され、開発が患者の価値観と懸念に沿って進められるべきです。

最後に、資金提供機関と規制当局は、がん生存者のための安全な生殖機能回復オプション開発の重要性を認識すべきです。基礎・トランスレーショナル研究への投資増加は、がん再発リスクを排除しながら生殖機能を回復する臨床的に実現可能な解決策に向けた進展を加速し得ます。

出典情報

原論文タイトル: Strategies to safely use cryopreserved ovarian tissue to restore fertility after cancer: a systematic review

著者: Lotte Eijkenboom, Emma Saedt, Carlijn Zietse, Didi Braat, Catharina Beerendonk, Ronald Peek

掲載誌: RBMO Volume 45 Issue 4 2022

注記: この患者向け記事は、科学誌に原本掲載された査読付き研究に基づいています。原著系統的レビューからの主要な知見、データ、結論を全て保存しつつ、患者と介護者にとって理解しやすい情報提供を目的としています。