造血器腫瘍における細胞外小胞の動態解析と治療応用

• Project/Area Number: 20J01911
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Foundation for Biomedical Research and Innovation at Kobe
• Principal Investigator: 林 康貴 公益財団法人神戸医療産業都市推進機構, 血液・腫瘍研究部, 特別研究員(SPD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 細胞外小胞 / 間葉系幹細胞 / 造血器腫瘍

Outline of Research at the Start

造血器腫瘍細胞から分泌されるエクソソームをはじめとする細胞外小胞が、間葉系幹細胞などの標的細胞に取り込まれる機構は明らかになっていない。腫瘍由来のエクソソーム取り込みの詳細な機序の解明により、原因分子を対象として治療応用につながると期待される。本研究では造血器腫瘍由来のエクソソームの生体内における挙動を明らかにし、それを規定する因子（＝新規治療標的）の同定、それを利用したドラッグデリバリーシステムの開発を目標とする。

Outline of Annual Research Achievements

骨髄異形成症候群（MDS）等の造血器腫瘍において細胞外小胞(EVs)が骨髄微小環境の再構築に寄与し、腫瘍に好ましい環境の形成や正常造血を抑制することが知られている。そこで本研究は腫瘍由来EVsの生体内における挙動に着目し、それが運搬する機能分子の効果を解析することで治療標的を探索すると同時に、EVsの挙動を規定する因子を探索することでそれを利用した薬剤送達系の開発を目指した。
EVsマーカーとして知られるCD63と蛍光色素の融合蛋白等を用いて腫瘍由来EVsの標的を探索したところ、間葉系幹細胞（MSC）や内皮細胞といった主要な骨髄ニッチへ取り込まれやすいことが確認された。また複数のMDSモデルマウスと患者検体を用いた解析から、腫瘍由来EVsが内包するmiRNA群を介してMSCの骨芽細胞系列への分化を障害し、正常造血を抑制することを明らかにした。興味深いことに、これらのmiRNA群はMSCの生存や分化に関するシグナル経路をモデル・生物種間で共通して標的としていた。そこでMSC機能異常を司るシグナル経路の制御因子を探索するため、単一細胞マルチオーム解析を実施し、主要なニッチ因子であるCxcl12のエンハンサーと考えられる領域の活性低下を認めた。現在当該領域の機能解析を進めている。
次にEVsの標的細胞への取込機構を調べるためにEVsとMSCの網羅的蛋白発現解析を行った。腫瘍由来EVsは正常対照群と比較して蛋白量に変化は見られないが、構成要素に大きな変化が見られた。インテグリン等の接着因子においても顕著な発現変動がみられ、また標的細胞であるMSCで対応する細胞外基質の発現を確認した。これらの接着因子の機能解析を行う上で問題であったEVs取込細胞の蛍光強度減退を解決するため、Creリコンビナーゼによるレポーターシステムの導入・条件検討を行い、現在in vivoにおける解析を進めている。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Extracellular vesicle-mediated remodeling of the bone marrow microenvironment in myeloid malignancies (2023)
  • Author(s): Hayashi Yasutaka、Nishimura Koutarou、Tanaka Atsushi、Inoue Daichi
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: 117 Issue: 6 Pages: 821-829
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03587-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MDS cells impair osteolineage differentiation of MSCs via extracellular vesicles to suppress normal hematopoiesis. (2022)
  • Author(s): Hayashi Y, Inoue D, et al.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: VOLUME 39, ISSUE 6 Issue: 6 Pages: 110805-110805
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110805
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] MDS cells impair osteolineage differentiation of MSCs via EVs to suppress normal hematopoiesis (2022)
  • Author(s): 林 康貴
  • Organizer: 第84回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Impaired Osteoblastic Differentiation of MSCs Suppresses Normal Hematopoiesis in MDS (2021)
  • Author(s): 林 康貴
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Impaired Osteoblastic Differentiation of MSCs Suppresses Normal Hematopoiesis in MDS (2020)
  • Author(s): 林 康貴
  • Organizer: The 62nd ASH Annual Meeting and Exposition
  • Int'l Joint Research