細胞間生命情報伝達を担う新規膜小胞の生物物理化学特性の解明
| Project/Area Number |
20K20297
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| Project/Area Number (Other) |
17H06242 (2017-2019)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2020)
Single-year Grants (2017-2019) |
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| Research Field |
Biomolecular chemistry and related fields
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
石井 則行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10261174)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Fiscal Year 2017: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | 細胞外小胞 / エクソソーム / エキソソーム / 生体分子 / ナノコロイド / 透過型電子顕微鏡 / 動的光散乱 / ランタノイド / 細胞外膜小胞 / 膜小胞 / エキソソーム／エクソソーム / 電子顕微鏡解析 / 電子顕微鏡 / 生物物理 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、非侵襲高感度がん早期診断や薬物デリバリー技術開発から注目されているエキソソーム等の細胞外膜小胞のバイオ特性を、生物物理学、物理化学的視点からナノスケールレベルで解明する。エキソソームは細胞が放出する膜小胞の一種であり、血液や尿、唾液、脳脊髄液等の体液中に安定に存在している。病態細胞に特異的な核酸や蛋白質を高濃度に内包しているため、重篤疾患の早期発見バイオマーカーや新規治療法として、膜小胞の臨床応用への期待が高まっている。独自に開発した「生物物理学的解析に適した膜小胞の調製方法」（PCT/JP2017/013999）を基盤技術として活用し、エキソソームの生物物理化学特性を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
エクソソームを主要な成分とする細胞外小胞（EVs）の特性について、まず、「生物物理学的解析に適した膜小胞の調製方法」（PCT/JP2017/013999、特許6853983）により分画し、その性質等を分析・検討しました。ナノサイズのEVsをナノコロイドとして認識することで、医学や生物学分野で見過ごされていた物理化学的側面を明らかにし、EVsを細胞から放出されたインタクトな状態で分離・調製し、電子顕微鏡法による直接観察を行いながら、その条件を最適化しました。この条件は革新的であり、エクソソーム研究の基盤となる技術としての活用が期待されますが、既存の（経済的な）体制には不都合な側面もあり、影響力の高い国際的な学術誌での発表は困難でした。しかし、昨年、その成果を国際的なジャーナルで公表することが実現しました。
前述の方法では密度勾配超遠心分離法を採用しましたが、基盤技術としては煩雑過ぎるとの意見もあり、より簡便な限外ろ過法に基づく手法も開発しました。その過程で、エクソソーム（small EVs）は再生セルロース膜を透過しますが、同じ粒径分布のポリスチレンビーズは透過しませんでした。荷電等の要因を考慮し、シリカビーズでも試みましたが、同様に透過せず、small EVsのみが、再生セルロース膜を透過することが明らかとなり、エクソソーム（small EVs）も赤血球と同様に「変形能」を持つことが示唆されました（未発表）。今後はレオロジー的な観点からの評価が必要だと考えています。
また、膜小胞に適した電子染色試薬に関する検証報告はこれまでに無く、酢酸ウラニルが標準使用されています。しかしながら、酢酸ウラニルは強酸性を示し、膜構造に侵襲的に作用し、また、核燃料の国際規制物資として規制対象となっているため、代替可能な新しい電子染色試薬の開発が必要でした。一部の成果を論文として発表しました。
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Report
(7 results)
Research Products
(30 results)
