診断のためのエクソソーム分析と潜在性

エクソソームは親細胞の情報を色濃く残し、
全ての細胞から放出されると考えられています(1)。
従って、薬剤輸送だけではなく
病態の理解を深めたりすることができます。
液体生検も利用できるので
人のケースでの理解も可能です。
最もエクソソームの分析、利用で他にはない
利点、あるいは難点であると考えられるのが、
エクソソームの異種性です。
分析する際に細胞のように、
うまく仕分けする方法が生まれれば、
エクソソームを使った医療はかなり前進すると考えられます。
連続的、シームレスに大きさ、内容物、表面リガンドが変化する中で、
どこで線引きするかは難しいですが、
細胞種を分類するのと同様に
どの親細胞種から分泌されたかを特定できれば、
そこで一つの進展があると考えられます。
エクソソームは細胞から分泌されるので、
細胞とセットで分類する事の適合性を見出せます。
"Single-cell atlases"がありますが(34)、
"Single exosome atlases"を細胞の地図帳と関連付けて
包括的に調べることも意味がある事です。
但し、難点は、
細胞外小胞は複数あり、エクソソームの定義が
国際的にまだ明確ではないことと、
エクソソームは複数の細胞種内に入っている
可能性がある事です。
例えば、親細胞が心筋細胞でそれが放出され
循環器の中でNK細胞の中に入って
それが最終的に検出されるということです。
その場合、両方の情報を含むことになり、
どちらの親細胞に属するかが定義できません。
両方という事になります。
頭を悩ませる要因です。
何か良い案はあるでしょうか？
例えば、表面リガンドからわかるかどうか？です。
初めに形成したエクソソームは
形成過程から考えると2度の陥入を経験し
膜は細胞膜の材料を引きつぐと考えられるので
そこに特異性を残すと想定しています。
一方、
2次的に進入した細胞で、エクソソームが
エンドサイトーシスする際に、
その細胞と膜融合が起こるかどうか？です。
現時点の推定で起こらないという証拠はありません。
しかし、希少なケースを除いて
起こらないのであれば、
内容物よりも表面リガンドを分析する事で
大元の親細胞を特定できる可能性があります。
--
Raghu Kalluri and Valerie S. LeBleu(敬称略)
からなる医療研究グループは
エクソソームを使った診断について
主に癌に関して総括されています(1)。
その内容の一部、追記、考察を
読者の方と情報共有したいと思います。

エクソソームは全ての生物の液体から見つける事ができ、
全ての細胞から放出されると言われています(1)。
従って、非侵襲の液体生検によって
病気の進行、改善と合わせて経時的にサンプリングして
詳しい分析、診断ができる潜在性があります。
エクソソームは細胞内外の分子を運んでいるので
包括的、多元的な診断を可能にします。
現在、様々な疾患に対してエクソソームによる
診断のための研究が行われています。
〇心臓血管(4)
〇中枢神経系(5)
〇癌(6)
〇肝臓(7)
〇腎臓(8)
〇肺(9)
これらです。
--
エクソソーム内容物のうちDNAにおいては
癌細胞がある場合には、癌関連変異を示す
DNAが含まれていることがあります(10-13)。
一方、microRNAは広く研究されています。
癌遺伝子であるKrasでは
miR-100が多くなると言われています(14)。
miR-21は以下の癌で多くなります。
〇膵臓
〇腸
〇肝臓
〇乳房
〇卵巣
〇食道
〇膀胱
〇前立腺
これらです(15,16)。
miR-155, miR-17-92クラスター, miR-1246
これらでは以下の癌で多くなります。
〇脳
〇膵臓
〇腸
〇肝臓
〇乳房
〇前立腺
〇食道
〇口腔
〇リンパ
これらです(15)。
一方で、癌抑制miRNAとして
miR-146a, miR-34a。
これらが知られています。
〇肝臓
〇乳房
〇腸
〇膵臓
〇血液
これらです(15)。
miRNAにおいて、癌の抑制性を示すものもあるので
増殖性と抑制性のバランスを
miRNAの種類と量によって評価できる可能性があります。
それによって診断と予後の評価が可能になります(16-21)。
--
表面タンパク質も診断のための情報となります(22)。
例えば、GPC1(glypican1)は
〇膵臓
〇乳房
〇腸
これらの癌に対して有効です(23-32)。
他には、CD147は
大腸癌において有効です(33)。
--
上述したRNAやタンパク質に加えて代謝生成物など
エクソソームに含まれる内容物、表面リガンドを
多元的に評価する事で、
感度、特異性、信頼性の高い検出、診断が可能になる
と考えられています(1)。

//考察//ーー
Raghu Kalluri and Valerie S. LeBleu(敬称略)による
「全ての細胞から」エクソソームが放出される
という記述の真否は重要です。
脳から足先、指先のあらゆる細胞種で
エクソソームが分泌されるとなると
エクソソームは
全ての生物学、疾患に影響を与えうると考えられます。
iPS細胞は原理的には全ての細胞に分化できますが、
任意の細胞から制御してエクソソームを放出させることで
細胞外小胞を使った医療に幅広く利用することができます。
薬剤輸送だけではなく、
ここで述べた病気の診断、
それに加えて病理、病態を
エクソソームの液体生検と
iPS細胞技術による分化細胞由来のエクソソームを
組み合わせることで
より詳しく理解できる可能性があります。
一方、
エクソソームは原理的には
親細胞、ドナー細胞の表面タンパク質を利用している
と考える事ができます。
その表面タンパク質は癌のケースで
インテグリン型特異的に臓器向性を示したことが知られています(2)。
例えば、癌のケースでは
Surfaceome、表面タンパク質
この数千種類のデータベースの中から
癌細胞に特異的なたんぱく質を409種類見つけられています。
例えば、CDH1, CDH3などは数種類の癌で
特異的な表面タンパク質として検出されています(3)。
もし、これらの表面タンパク質が
同じくエクソソームの表面タンパク質から見つかれば
そのエクソソームは癌細胞由来である可能性が極めて高いです。
Raghu Kalluri and Valerie S. LeBleu(敬称略)
も述べられているように、
すでに明らかになっている癌関連microRNAはいくつかありますが、
それとタンパク質、DNA、代謝生成物などの組み合わせの中で
より感度、信頼性、特異性の高い分析が可能になります。
それに表面タンパク質があればより強力になります。
エクソソームの分析は診断だけではなく、予後も分析できます。
それによってより適切な治療を重症化前段階で治療できる
可能性もあります。
これは癌だけではなく、他の疾患である
脳神経変性、心臓血管、肝臓、腎臓、肺などでも当てはまります。

(参考文献)
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