がん微小環境ネットワークにおける細胞外小胞エクソソームの機能解明

• Project Area: Integrative Research on Cancer Microenvironment Network
• Project/Area Number: 25112711
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 田原 栄俊 広島大学, 医歯薬保健学研究院(薬), 教授 (00271065)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: エクソソーム / 細胞外小胞 / がん微小環境 / 細胞老化 / マイクロRNA / 癌

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、間質細胞の加齢における細胞外小胞エクソソームの分泌機構とその機能、がん細胞から放出されるエクソソームの性状解析と機能解析を行い、がんの微小環境における細胞外小胞の寄与について研究を実施した。その結果、ヒト線維芽細胞の細胞老化にともない細胞外小胞の分泌が亢進することを明らかにした。ショ糖密度勾配遠心を用いた12フラクションの分画では、エクソソームが含まれる密度にエクソソームマーカーAlixなどが検出された。細胞老化に伴う分泌亢進メカニズムを明らかにするため、細胞外小胞の取込や分泌に関わる分子のsiRNAを用いて検討したところ、MASPINおよびCHMP4CのsiRNAにより加齢に伴うエクソソーム分泌が顕著に抑制された。一方、MASPINおよびCHMP4Cの強制発現により若い細胞でもエクソソーム分泌が亢進した。しかし、がん細胞におけるエクソソーム分泌機構には、これらの分子は関与していないことが明らかになった。老化細胞由来のエクソソームを持続的に子宮頸がん細胞に添加して、細胞増殖、コロニーフォーメーション、細胞浸潤能を検討したところ、顕著な細胞増殖抑制、コロニー形成能の減少、細胞浸潤能の抑制が見られた。若い細胞由来のエクソソームでは、殆ど影響は見られなかった。一方、がん細胞から分泌されるエクソソームについても、超遠心法により精製して、正常細胞の若い細胞と老化細胞に添加したところ、膵がん由来のエクソソームは、顕著に老化細胞の細胞死を誘導することが明らかになった。そこで、がん細胞由来のエクソソームをSWATH-MS解析によりプロテオーム解析を行った。その結果、細胞の浸潤やEMTに関わる分子が7種同定することができた。本研究により、間質細胞側の加齢よるエクソソーム変化とがん細胞が分泌するエクソソームががんの微小環境に及ぼす影響を明らかにすることができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A potential function for neuronal exosomes: sequestering intracerebral amyloid-beta peptide. (2015)
  • Author(s): Yuyama, K., Sun, H., Usuki, S., Sakai, S., Hanamatsu, H., Mioka, T., Kimura, N., Okada, M., Tahara, H., Furukawa, J., Fujitani, N., Shinohara, Y. & Igarashi, Y.
  • Journal Title: FEBS letters Volume: 589 Issue: 1 Pages: 84-88
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.11.027
  • NAID: 120005537475
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Werner Syndrome-specific induced pluripotent stem cells: recovery of telomere function by reprogramming. (2015)
  • Author(s): Shimamoto, A., Yokote, K. & Tahara, H.
  • Journal Title: Frontiers in genetics Volume: 6 Pages: 10-10
  • DOI: 10.3389/fgene.2015.00010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Decreased amyloid-beta pathologies by intracerebral loading of glycosphingolipid-enriched exosomes in Alzheimer model mice. (2014)
  • Author(s): Yuyama, K., Sun, H., Sakai, S., Mitsutake, S., Okada, M., Tahara, H., Furukawa, J., Fujitani, N., Shinohara, Y. & Igarashi, Y.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 289 Issue: 35 Pages: 24488-24498
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.577213
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Generation of Human induced pluripotent Stem (iPS) cells in serum- and feeder-free defined culture and TGF-β1 regulation of pluripotency (2014)
  • Author(s): Yamasaki S, Taguchi Y, Shimamoto A, Mukasa H, Tahara H, Okamoto T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9(1) Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0087151
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reprogramming suppresses premature senescence phenotypes of Werner syndrome cells and maintains chromosomal stability over long-term culture (2014)
  • Author(s): Shimamoto A, Kagawa H, Zensho K, Sera Y, Kazuki Y, Osaki M, Oshimura M, Ishigaki Y, Hmasaki K, Kodama Y, Yuasa S, Fukuda K, Hirashima K, Seimiya H, Koyama H, Shimizu T, Takemoto M, Yokote K, Goto M, Tahara H.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Issue: 11 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0112900
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] DSE-FRET : A new anticancer drug screening assay for DNA binding proteins (2014)
  • Author(s): Miyagi T, Shiotani B, Miyoshi R, Yamamoto T, Oka T, Umezawa K, Ochiya T, Takano M, Tahara H
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: (in press) Issue: 7 Pages: 870-874
  • DOI: 10.1111/cas.12420
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Minimal experimental requirements for definition of extracellular vesicles and their functions: a position statement from the International Society for Extracellular Vesicles. (2014)
  • Author(s): Lotvall, J., Hill, A.F., Hochberg, F., Buzas, E.I., Di Vizio, D., Gardiner, C., Gho, Y.S., Kurochkin, I.V., Mathivanan, S., Quesenberry, P., Sahoo, S., Tahara, H., Wauben, M.H., Witwer, K.W. & Thery, C.
  • Journal Title: Journal of extracellular vesicles Volume: 3 Issue: 1 Pages: 26913-26913
  • DOI: 10.3402/jev.v3.26913
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] EVpedia: a community web portal for extracellular vesicles research. (2014)
  • Author(s): Kim, D.K., Lee, J., Kim, S.R., Choi, D.S., Yoon, Y.J., Kim, J.H., Go, G., Nhung, D., Hong, K., Jang, S.C., Kim, S.H., Park, K.S., Kim, O.Y., Park, H.T., Seo, J.H., Aikawa, E., Baj-Krzyworzeka, M., van Balkom, B.W., Belting, M., Blanc, & Tahara, H.
  • Journal Title: Bioinformatics Volume: 31 (6) Issue: 6 Pages: 933-939
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btu741
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TERT attenuated ER stress-induced cell death. (2014)
  • Author(s): Hosoi, T., Inoue, Y., Nakatsu, K., Matsushima, N., Kiyose, N., Shimamoto, A., Tahara, H. & Ozawa, K.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 447 Issue: 2 Pages: 378-382
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.04.034
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CBP-93872 inhibits NBS1-mediated ATR activation, abrogating maintenance of the DNA double-strand break-specific G2 checkpoint. (2014)
  • Author(s): Hirokawa T, Shiotani B, Shimada M, Murata K, Johmura Y, Haruta M, Tahara H, Takeyama H, Nakanishi M.
  • Journal Title: Cancer Res. Volume: 74 Issue: 14 Pages: 3880-9
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-13-3604
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Telomeric g-tail length and hospitalization for cardiovascular events in hemodialysis patients. (2014)
  • Author(s): Hirashio, S., Nakashima, A., Doi, S., Anno, K., Aoki, E., Shimamoto, A., Yorioka, N., Kohno, N., Masaki, T. & Tahara, H.
  • Journal Title: Clinical journal of the American Society of Nephrology Volume: CJASN 9 Issue: 12 Pages: 2117-2122
  • DOI: 10.2215/cjn.10010913
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Infection with Porphyromonas gingivalis exacerbates endothelial injury in obese mice. (2014)
  • Author(s): Ao, M., Miyauchi, M., Inubushi, T., Kitagawa, M., Furusho, H., Ando, T., Ayuningtyas, N.F., Nagasaki, A., Ishihara, K., Tahara, H., Kozai, K. & Takata, T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 10 Pages: e110519-e110519
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0110519
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Two distinct modes of ATR activation orchestrated by Rad17 and Nbs1 (2013)
  • Author(s): Shiotani B, Nguyen HD, Hakansson P, Marechal A, Tse A, Tahara H, Zou L
  • Journal Title: Cell Rep Volume: 3(5) Issue: 5 Pages: 1651-62
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2013.04.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Introduction of a Single Transporter Gene ABCA3 Directs RLEー6TN to More Type IIーlike Alveolar Epithelial Cells (2013)
  • Author(s): Mikihisa Takano, Chieko Yamamoto, Keisuke Sambuichi, Keisuke Oda,Junya Nagai, Akira Shimamoto, Hidetoshi Tahara, and Ryoko Yumoto
  • Journal Title: MEMBRANE Volume: Vol.38（5） Pages: 246-253
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 老化を調節する microRNA の膵臓がん細胞における機能解析 (2014)
  • Author(s): 福永 早央里, 塩谷 文章, 嶋本 顕, 田原 栄俊
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-11-26
• [Presentation] microRNA による細胞老化誘導機構の解明 (2014)
  • Author(s): 山本 佑樹, 塩谷 文章, 嶋本 顕, 田原 栄俊
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-11-26
• [Presentation] 老化誘導型核酸医薬の開発 (2014)
  • Author(s): 田原 栄俊
  • Organizer: 新適塾「未来創薬への誘い」第28回会合
  • Place of Presentation: 大阪府
  • Year and Date: 2014-10-06
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化を誘導する microRNA の網羅的スクリーニング (2014)
  • Author(s): 山本 佑樹, 塩谷 文章, 嶋本 顕, 田原 栄俊
  • Organizer: 平成 26 年度 がん若手研究者ワークショップ
  • Place of Presentation: 長野県茅野市
  • Year and Date: 2014-09-03 – 2014-09-06
• [Presentation] Direct detection of extracellular vesicles and exRNA (2014)
  • Author(s): 田原 栄俊
  • Organizer: 第１回日本細胞外小胞学会
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2014-08-28
  • Invited
• [Presentation] 老化を調節する microRNA による膵臓がん抑制機構の解析 (2014)
  • Author(s): 福永 早央里、塩谷 文章、 嶋本 顕、田原 栄俊
  • Organizer: 第６回日本RNAi研究会
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2014-08-28
• [Presentation] 細胞老化を誘導する microRNA の網羅的スクリーニング (2014)
  • Author(s): 山本 佑樹, 塩谷 文章, 嶋本 顕, 田原 栄俊
  • Organizer: 第６回日本RNAi研究会
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2014-08-28
• [Presentation] スペクトル型フローサイトメーター SP6800によるエクソソームの一粒子測定 (2014)
  • Author(s): 品末 聡也、岡田 恵、宗岡 美紗、植田 俊樹、佐古 直紀、新田 尚、田原 栄俊
  • Organizer: 第６回日本RNAi研究会
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2014-08-28
• [Presentation] 細胞老化における細胞外小胞エクソソーム分泌の生物学的意義の探索 (2014)
  • Author(s): 岡田 恵、宗岡 美紗、岡本 沙矢香、二瀬 由宇、塩谷 文章、嶋本 顕、田原 栄俊
  • Organizer: 第６回日本RNAi研究会
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2014-08-28
• [Presentation] 老化誘導型核酸医薬の開発に向けて (2014)
  • Author(s): 田原 栄俊
  • Organizer: 「がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動」公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2014-08-21
  • Invited
• [Presentation] 小さな巨人「マイクロRNA」によるがん診断およびがん治療戦略 (2014)
  • Author(s): 田原 栄俊
  • Organizer: NPO法人国際医科学研究会第８回フォーラム
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2014-06-29
  • Invited
• [Presentation] Senescence-associated exosome, the mechanism of secretion and the function (2014)
  • Author(s): Hidetoshi Tahara
  • Organizer: International Symposium on Extracellular Vesicles for Biomedical Applications, KSEV2014 (Korean Society for ExtracellularVesicles)
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2014-05-29 – 2014-05-30
  • Invited
• [Presentation] テロメア・マイクロＲＮＡの検査が切り開くがん診断・治療 (2014)
  • Author(s): 田原 栄俊
  • Organizer: がんと炎症・代謝研究会 講演会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2014-05-25
  • Invited
• [Presentation] Direct Detection of Exosome by SP6800 Spectral Analyzer (2014)
  • Author(s): 品末 聡也
  • Organizer: CYTO2014
  • Place of Presentation: フロリダ,U.S.A
  • Year and Date: 2014-05-19
• [Presentation] Biogenesis and biological activity of exosomes in replicative senescent cells. (2014)
  • Author(s): 岡田 恵
  • Organizer: ISEV (INTERNATIONAL SOCIETY FOR EXTRACELLULAR VESICLES) 2014
  • Place of Presentation: ロッテルダム,オランダ
  • Year and Date: 2014-05-01
• [Presentation] 老化細胞由来エクソソームの生物学的意義とがん微小環境への影響 (2014)
  • Author(s): 岡田 恵、田原 栄俊
  • Organizer: がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動 公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 一橋講堂（学術総合センター2F）
• [Presentation] Proteomic analysis of EV in senescence and cancer. (2014)
  • Author(s): Hidetoshi Tahara
  • Organizer: ISEV Workshop on EV Proteomics and Lipidomics
  • Place of Presentation: Bio21 Molecular Science and Biotechnology Institute, University of Melbourne, Australia
  • Invited
• [Presentation] Regulation of ATR checkpoint pathway at DSB (2013)
  • Author(s): 塩谷 文章
  • Organizer: 第２回DNA損傷応答ワークショップ 浜名湖ミーティング
  • Place of Presentation: 浜名湖弁天リゾート ジ・オーシャン
• [Presentation] Secretory mechanism and functions of senescence-associated exosomes (2013)
  • Author(s): H. Tahara, M. Okada, M. Muneoka and A. Nakamura
  • Organizer: ISEV 2013
  • Place of Presentation: Park Plaza Hotel, Boston, MA USA
  • Invited
• [Presentation] Characterization Of Exosomes Secreted From Senescent Fibroblasts. (2013)
  • Author(s): M. Okada, A. Nakamura, M. Muneoka and H. Tahara
  • Organizer: ISEV 2013
  • Place of Presentation: Park Plaza Hotel, Boston, MA USA
• [Presentation] 老化を誘導する核酸抗がん剤にむけた exosome DDSの開発 (2013)
  • Author(s): 田原栄俊
  • Organizer: 第29回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都テルサ
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化によって増加するexosome分泌の機能とメカニズム解析 (2013)
  • Author(s): 岡田 恵、中村 亜由美、宗岡 美紗、藤田 知信、河上 裕、田原 栄俊
  • Organizer: 第５回日本RNAi研究会
  • Place of Presentation: グランドプリンスホテル広島
• [Presentation] 老化細胞由来exosomeの分泌メカニズムと生物学的意義の探索 (2013)
  • Author(s): 岡田 恵,中村 亜由美,宗岡 美紗,塩谷 文章,嶋本 顕,田原 栄俊
  • Organizer: 第36回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場