TED日本語 - ビル・ドイル: 電場を使って癌を治療する


TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - ビル・ドイル: 電場を使って癌を治療する

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Treating cancer with electric fields


Bill Doyle


癌の治療で最もよく知られた方法と言えば、手術、化学療法、放射線療法ですが、 TEDMEDで、ビル・ドイルが瘍治療電場(TTF)と呼ばれる電場を使用して癌細胞の分裂を遮る新しい治療手段を紹介します。開発はまだ初期段階で、特定の種類の癌の治療にしか承認されていませんが、この治療法にはQOLを損なわない大きな利点があります。




Everybody in our society's life is touched by cancer -- if not personally, then through a loved one, a family member, colleague, friend. And once our lives are touched by cancer, we quickly learn that there are basically three weapons, or three tools, that are available to fight the disease: surgery, radiation and chemotherapy. And once we get involved in the therapeutic decisions, again either personally or with our loved ones and family members, we also very quickly learn the benefits, the trade-offs and the limitations of these tools.

I'm very thankful to Jay and to Mark and the TEDMED team for inviting me today to describe a fourth tool, a new tool, that we call Tumor Treating Fields. Tumor Treating Fields were invented by Dr. Yoram Palti, professor emeritus at the Technion in Israel. And they use low-intensity electric fields to fight cancer. To understand how Tumor Treating Fields work, we first need to understand what are electric fields.

Let me first address a few popular misconceptions. First of all, electric fields are not an electric current that is coursing through the tissue. Electric fields are not ionizing radiation, like X-rays or proton beams, that bombard tissue to disrupt DNA. And electric fields are not magnetism. What electric fields are are a field of forces. And these forces act on, attract, bodies that have an electrical charge.

The best way to visualize an electric field is to think of gravity. Gravity is also a field of forces that act on masses. We can all picture astronauts in space. They float freely in three dimensions without any forces acting on them. But as that space shuttle returns to Earth, and as the astronauts enter the Earth's gravitational field, they begin to see the effects of gravity. They begin to be attracted towards Earth. And as they land, they're fully aligned in the gravitational field. We're, of course, all stuck in the Earth's gravitational field right now. That's why you're all in your chairs. And that's why we have to use our muscle energy to stand up, to walk around and to lift things.

In cancer, cells rapidly divide and lead to uncontrolled tumor growth. We can think of a cell from an electrical perspective as if it's a mini space station. And in that space station we have the genetic material, the chromosomes, within a nucleus. And out in the cytoplasmic soup we have special proteins that are required for cell division that float freely in this soup in three dimensions. Importantly, those special proteins are among the most highly charged objects in our body. As cell division begins the nucleus disintegrates, the chromosomes line up in the middle of the cell and those special proteins undergo a three-dimensional sequence whereby they attach and they literally click into place end-on-end to form chains. These chains then progress and attach to the genetic material and pull the genetic material from one cell into two cells. And this is exactly how one cancer cell becomes two cancer cells,two cancer cells become four cancer cells, and we have ultimately uncontrolled tumor growth.

Tumor Treating Fields use externally placed transducers attached to a field generator to create an artificial electric field on that space station. And when that cellular space station is within the electric field, it acts on those highly charged proteins and aligns them. And it prevents them from forming those chains, those mitotic spindles, that are necessary to pull the genetic material into the daughter cells. What we see is that the cells will attempt to divide for several hours. And they will either enter into this so-called cellular suicide, programmed cell death, or they will form unhealthy daughter cells and enter into apoptosis once they have divided. And we can observe this.

What I'm going to show you next are two in vitro experiments. This is cultures, identical cultures, of cervical cancer cells. And we've stained these cultures with a green florescent dye so that we can look at these proteins that form these chains. The first clip shows a normal cell division without the Tumor Treating Fields. What we see are, first of all, a very active culture, a lot of divisions, and then very clear nuclei once the cells have separated. And we can see them dividing throughout. When we apply the fields -- again, in the identical time-scale to the identical culture -- you're going to see something different. The cells round up for division, but they're very static in that position. We'll see two cells in the upper part of the screen attempting to divide. The one within the circle manages. But see how much of the protein is still throughout the nucleus, even in the dividing cell. The one up there can't divide at all. And then this bubbling, this membrane bubbling, is the hallmark of apoptosis in this cell.

Formation of healthy mitotic spindles is necessary for division in all cell types. We've applied Tumor Treating Fields to over 20 different cancers in the lab, and we see this effect in all of them. Now importantly, these Tumor Treating Fields have no effect on normal undividing cells.

10 years ago, Dr. Palti founded a company called Novocure to develop his discovery into a practical therapy for patients. In that time, Novocure's developed two systems -- one system for cancers in the head and another system for cancers in the trunk of the body. The first cancer that we have focused on is the deadly brain cancer, GBM. GBM affects about 10,000 people in the U.S. each year. It's a death sentence. The expected five year survival is less than five percent. And the typical patient with optimal therapy survives just a little over a year, and only about seven months from the time that the cancer is first treated and then comes back and starts growing again.

Novocure conducted its first phase three randomized trial in patients with recurrent GBM. So these are patients who had received surgery, high dose radiation to the head and first-line chemotherapy, and that had failed and their tumors had grown back. We divided the patients into two groups. The first group received second-line chemotherapy, which is expected to double the life expectancy, versus no treatment at all. And then the second group received only Tumor Treating Field therapy. What we saw in that trial is that that the life expectancies of both groups -- so the chemotherapy treated group and the Tumor Treating Field group -- was the same. But importantly, the Tumor Treating Field group suffered none of the side effects typical of chemotherapy patients. They had no pain, suffered none of the infections. They had no nausea, diarrhea, constipation, fatigue that would be expected.

Based on this trial, in April of this year, the FDA approved Tumor Treating Fields for the treatment of patients with recurrent GBM. Importantly, it was the first time ever that the FDA included in their approval of an oncology treatment a quality of life claim.

So I'm going to show you now one of the patients from this trial. Robert Dill-Bundi is a famous Swiss cycling champion. He won the gold medal in Moscow in the 4,000 meter pursuit. And five years ago, Robert was diagnosed with GBM. He received the standard treatments. He received surgery. He received high dose radiation to the head. And he received first-line chemotherapy. A year after this treatment -- in fact, this is his baseline MRI. You can see that the black regions in the upper right quadrant are the areas where he had surgery. And a year after that treatment, his tumor grew back with a vengeance. That cloudy white mass that you see is the recurrence of the tumor.

At this point, he was told by his doctors that he had about 3 months to live. He entered our trial. And here we can see him getting the therapy. First of all, these electrodes are noninvasive. They're attached to the skin in the area of the tumor. Here you can see that a technician is placing them on there much like bandages. The patients learn to do this themselves And then the patients can undergo all the activities of their daily life. There's none of the tiredness. There's none of what is called the "chemo head." There's no sensation. It doesn't interfere with computers or electrical equipment. And the therapy is delivered continuously at home, without having to go into the hospital either periodically or continually.

These are Robert's MRIs, again, under only TTField treatment. This is a therapy that takes time to work. It's a medical device; it works when it's on. But what we can see is, by month six, the tumor has responded and it's begun to melt away. It's still there. By month 12, we could argue whether there's a little bit of material around the edges, but it's essentially completely gone. It's now five years since Robert's diagnosis, and he's alive, but importantly, he's healthy and he's at work. I'm going to let him, in this very short clip, describe his impressions of the therapy in his own words.

(Video) Robert Dill-Bundi: My quality of life, I rate what I have today a bit different than what most people would assume. I am the happiest, the happiest person in the world. And every single morning I appreciate life. Every night I fall asleep very well, and I am, I repeat, the happiest man in the world, and I'm thankful I am alive.

BD: Novocure's also working on lung cancer as the second target. We've run a phase two trial in Switzerland on, again, recurrent patients -- patients who have received standard therapy and whose cancer has come back. I'm going to show you another clip of a woman named Lydia. Lydia's a 66 year-old farmer in Switzerland. She was diagnosed with lung cancer five years ago. She underwent four different regimes of chemotherapy over two years, none of which had an effect. Her cancer continued to grow. Three years ago, she entered the Novocure lung cancer trial.

You can see, in her case, she's wearing her transducer arrays,one of the front of her chest,one on the back, and then the second pair side-to-side over the liver. You can see the Tumor Treating Field field generator, but importantly you can also see that she is living her life. She is managing her farm. She's interacting with her kids and her grand kids. And when we talked to her, she said that when she was undergoing chemotherapy, she had to go to the hospital every month for her infusions. Her whole family suffered as her side effect profile came and went. Now she can run all of the activities of her farm. It's only the beginning.


In the lab, we've observed tremendous synergies between chemotherapy and Tumor Treating Fields. There's research underway now at Harvard Medical School to pick the optimum pairs to maximize that benefit. We also believe that Tumor Treating Fields will work with radiation and interrupt the self-repair mechanisms that we have. There's now a new research project underway at the Karolinska in Sweden to prove that hypothesis.

We have more trials planned for lung cancer, pancreatic cancer, ovarian cancer and breast cancer. And I firmly believe that in the next 10 years Tumor Treating Fields will be a weapon available to doctors and patients for all of these most-difficult-to-treat solid tumors. I'm also very hopeful that in the next decades, we will make big strides on reducing that death rate that has been so challenging in this disease.

Thank you.


私たちの社会で癌の影響を受けていない人はいません 個人的にでなければ 愛する人や家族 同僚や友人を通して 影響を受けています そして一旦癌が身近になると すぐに分かりますが 癌と闘う武器 または手段としてあるのは 基本的に3つ 手術・放射線療法・化学療法です さらに自分自身のためであろうが 愛する人や家族に付き添ってであろうが 一旦 治療法の決断に関わると これらの手段の 利点や代償そして限界について すぐに学ぶことになります

今日はジェイやマークそして TEDMEDチームに招いてもらい 新しい手段である4つ目の武器 腫瘍治療電場(TTF)について 説明できることに 非常に感謝しています これはイスラエル工科大学の名誉教授 ヨーラム・パルティ博士によって発明された治療法で 低強度の 電場を使用して 癌と闘います TTFがどう作用するか理解するには 最初に電場とは何かを 理??解する必要があります

まずいくつかの一般的な 誤解について説明させてください まず電場は 細胞組織間を流れる 電流ではありません 電場は X線や陽子ビームのような 電離放射線でもないので 細胞組織に衝突して DNAを崩壊させたりもしません また電場は 磁気ではありません 電場が何かと言うと 力の場なのです そしてこれらの力は 電荷を持つものを 引き寄せて作用します

電場を想像するのに一番いいのは 重力について考えることです 重力も力の場であり 質量に対して作用します 宇宙にいる宇宙飛行士を想像してください 力の働きを受けずに 三次元を自由に浮いています でもスペースシャトルが 地球に戻り 宇宙飛行士が地球の重力場に入ると 重力の影響を受け始め 地球に引き寄せられます 着陸すると 完全に重力場と一致します 当然私たちは皆 地球の重力場に縛られた状態です 椅子に座っていられるのはそのおかげです 筋肉のエネルギーを使わないと 立ち上がったり歩き回ったり 物を持ち上げたりできないのもこのためです

癌になると その細胞は急速に分裂し 制御不能な腫瘍の増殖につながります 細胞のことをミニ宇宙ステーションにたとえて 電気的観点から 考えることができます その宇宙ステーションには 核内に遺伝物質である 染色体があります さらに外側の細胞質のスープには 細胞分裂に必要な 特殊なタンパク質が 浮かんで上下左右へ 自由に動いています ポイントなのはこれらの特殊なタンパク質は 人体にある最も強い電荷を持つ物質の 1つだということです 細胞分裂が開始すると 核が崩壊し 染色体が細胞の 中心に並びます そして これらの特殊なタンパク質は上下左右に並び 文字通り 端から端までつながって チェーンを形成します これらのチェーンは その後着々と 遺伝物質へつながり 遺伝物質を1つの細胞から 2つの細胞へと引っ張って分けます これがまさに 1つの癌細胞が2つになり 2つの癌細胞が4つになり 最終的に制御不可能な 腫瘍の増殖となる仕組みです

TTFは 電場発生装置に接続されたトランスデューサを 体外に配置し その宇宙ステーションに作用する 人工的な電場を作ります そしてその細胞の宇宙ステーションが 電場内に入ると電場は 強い電荷を持つタンパク質に作用し 整列させます そしてタンパク質がチェーンを形成するのを防ぎます これらの紡錘体は 遺伝物質を娘細胞へ分離させるために 必要なものです どうなるかと言うと 数時間にわたり 細胞は分裂を試みますが 2通りの結果のどちらかになります いわゆる細胞の自殺である プログラム細胞死となるか または一旦分裂しても 不全な娘細胞を形成し 細胞自然死となるかです 実際に見ることができます

これからお見せするのは 試験管内実験の2つです これは子宮頸癌細胞を全く同様に 培養したものです これらの培養物は緑の蛍光色で 染色してあります チェーンを形成するタンパク質を 観察できるようにするためです 最初のビデオは TTFを使用しない 正常な細胞分裂です まず気づくのは 培養物が非常に活発なことです たくさん分裂しています そして一旦分裂した細胞の核は はっきりしています また 絶え間ない分裂が見えます ここに電場を作ると― もちろん同様の培養物に 同一の時間尺度です― 違った様子が見えてきます 細胞は分裂の体制に入りますが その状態であまり動かなくなります 2つの細胞が 分裂しようとしているのが画面の上部に見えます 丸で囲まれた細胞は なんとか分裂します でもいかに多くのタンパク質が 核全体に残っているか見てください 分裂中の細胞でもそうです 上にある細胞は分裂すらできません さらにこのように膜が泡状になるのが この細胞に見られる 細胞自然死の特徴です

健全な紡錘体の形成は どのような種類の細胞の分裂においても 必要です 研究所では20種類以上の 癌細胞を対象にTTFを適用しましたが この効果は すべてのケースで見られます さて重要なのは TTFは正常な分裂していない細胞には 何の影響も与えないことです

10年前 パルティ博士が自分の発見を 患者向けの実用的治療に発展させるため Novocureという会社を設立しました この10年でNovocureは2つのシステムを開発しています 1つは頭部の癌のためのシステムで もう1つは体幹部の癌のためのシステムです 我々が最初に焦点を当てた癌は 致命的な脳腫瘍である膠芽腫です 米国では毎年約1万人が 膠芽腫に侵されます 膠芽腫は死刑宣告です 5年間の予想生存率は 5%未満です さらに最適な治療法でも 一般的な膠芽腫患者は たったの1年間ちょっとしか生きられず 最初の癌の治療から わずか約7ヶ月で 再発しまた増殖し始めます

Novocureは3回にわたり 第1相ランダム化臨床試験を 再発膠芽腫患者を対象に行いました つまりこれらの患者は すでに手術を受けて大量の放射線も頭部に受け 初回化学療法を受けたが 効果がなく 再び腫瘍が増殖してしまった人たちです 患者を2つのグループに分けました 最初のグループは2回目の化学療法を受けました これは全く治療しなかった場合と比べ 平均余命を倍にするとされています 次に2番目のグループは TTFだけの治療を受けました この試験で明らかになったのは 両方のグループの平均余命― つまり化学療法治療群と TTF治療群の平均余命は 同じということでした しかしポイントは TTF治療群は 化学療法患者の典型的な副作用のいずれにも 悩まされることがなかったことです 全く痛みもなく 感染症も全く起こさず 化学療法に伴うとされる 吐き気・下痢・便秘・疲労なども ありませんでした

この試験に基づき 今年の4月に 米食品医薬局がTTFを 再発膠芽腫患者対象の 治療法として承認しました しかも食品医薬局が 癌の治療の承認に QOLの申し立てを含めたのは これが初めてでした

今からこの試験の 被験者の1人を 紹介します ロバート・ディルブンディは 有名なスイス人自転車競技チャンピオンです モスクワオリンピックで 4千メートル追い抜きの金メダルを獲得しました そして5年前 ロバートは膠芽腫と診断されました 標準治療を受け 手術を受け 頭部に大量の放射線を受けました さらに初回化学療法も受けました この治療から1年後― これは彼の基準MRIです 右上に黒い領域が 見えますが これが手術した部位です この治療から1年後 彼の腫瘍は猛烈な勢いで再び増殖しました この白く曇った塊が 腫瘍の再発です

この時点で彼は医者に 余命は約3ヶ月だと宣告され 我々の臨床試験に加わりました これは彼が治療を受けている様子です まず第一に これらの電極は非侵襲的です 腫瘍のある辺りの皮膚に 貼られています これは技術者が 絆創膏と同じ要領で貼り付けているところです 患者はこれを自分で行えるよう学びます その後患者は 日常活動の何をしてもかまいません 全く疲労感はなく 化学療法のように脳の働きの低下もありません なんの感触もなく コンピュータや電気機器に 干渉することもありません 治療は自宅で 継続的に行われ 定期的・継続的に 病院に行く必要もありません

これらはロバートのMRIです 再度言いますがTTFだけの治療です この治療は効果が現れるまで時間がかかり 着用していないと 効果のない医療機器です でも明らかなのは6ヶ月目には 腫瘍に作用が見られ 小さくなり始めていることです 腫瘍はまだあります 12ヶ月目には 端の方にまだほんの少し 残っているかもしれないですが ほぼ完全に無くなっています ロバートの診断が下ってから これで5年経ちましたが 彼はまだ生きています さらに大切なのは 元気に働いていることです このごく短いビデオで本人に 治療に対する印象を 彼自身の言葉で語ってもらいます

(ビデオ)RD:私の生活の質 私に今あるものについての 自己評価は多くの人が思うものとはちょっと違います 私は本当に世界で一番幸せな人間です 毎朝私は人生に感謝しています 毎晩私は気持ちよく眠りにつきます 繰り返して言いますが私は 世界で最も幸せな男です そして生きていることに感謝しています

BD:Novocureは2つ目の対象として 肺癌にも取り組んでいます 第二相臨床試験を スイスで行いました こちらも再発患者対象で 標準治療を受けたが 癌が再発した患者たちです 別のビデオをお見せします リディアという女性のビデオです リディアはスイス在住の 66歳の農業従業者です 5年前に肺癌だと 診断されました 彼女は4種類の化学療法計画を 2年間に渡って行いましたが どれも効果がありませんでした 癌は増殖し続けました 3年前 Novocureの肺癌の臨床試験に加わりました

彼女の場合は トランスデューサアレイを 胸と背中に1つずつ そして2つ目のセットを 肝臓の上に並べて着用しているのが分かると思います TTFの発生器が見えますが 重要なのは 彼女が普通の生活をしていることです 農場を管理し 自分の子供や孫とふれあっています 我々が彼女に話を聞くと 「化学療法を受けていたときは 点滴のために毎月病院に行かなくてはならず 副作用が起こって治るまで 家族全員が大変な思いをしましたが 今では自分の農場の活動すべてを 管理することができます」と言いました これはほんの始まりです


実験上では化学療法とTTFの間に 大きな相乗効果があることが見られました 現在ハーバード大学医学部でこの効果を 最大限に高める最適な組み合わせを 見つける研究が進められています TTFは放射線と合わせても効果があり 細胞の自己修復メカニズムを遮るだろうと見ています 今スウェーデンのカロリンスカで この仮説を証明するための 新しい研究企画が進行中です

他にも臨床試験が計画されています 肺がん 膵臓がん 卵巣がん そして乳がんです 私が固く信じているのは 今後10年間で TTFは 最も治療が困難な固形腫瘍のすべてに対する武器として 医師と患者が利用できるものになるだろうということです また私が非常に期待しているのは 今後10年間で この疾患の大きな問題だった 死亡率を減少させることに 大幅に進歩をもたらすことです



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