Dynamics of microenvironmental regulation by extracellular vesicles with carbohydrates and molecular cluster formation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22518
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: Furukawa Koichi 中部大学, 生命健康科学部, 特任教授 (80211530)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大海 雄介 中部大学, 生命健康科学部, 助教 (10584758) ; 古川 圭子 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (50260732)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 細胞外分泌小胞 / 微小環境 / エクソソーム / サブセット / クラスター形成 / シグナル

Outline of Final Research Achievements

We investigated regulatory function of extracellular vesicles (EV, exosome) released from various cancer cells for cancer microenvironments with a focus on the expression of cancer-associated acidic glycolipids on EVs. At first, we established methods for the isolation and purification of EVs based on the expressed carbohydrates using Tim4-beads. Then, we compared chemical composition of lipids on EVs and cell membrane, and clarified similarity between them. Furthermore, we demonstrated possible cluster formation of membrane molecules and glycolipids on EVs. We also established optimal culture conditions for the separation and purification of EV samples. Finally, we showed functions of EVs released from cancer-associated sugar-expressing cells to induce various malignant properties and signal activation towards other cells.

Free Research Field

生化学、糖鎖生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

癌細胞から分泌されるEVの機能が多く報告されているが、最も注目されるのは、その転移先の決定機能と転移ニッチの誘導機能である。要するに癌転移におけるEVの重要性が想定される。これまで、癌関連糖脂質が細胞膜上で接着受容体、インテグリン等と複合体を形成して癌形質を増強することを報告してきたが、本研究で同様の共同作用がEV上で発揮されることが分かってきた。
したがって、癌関連糖鎖を搭載するEV上で、糖鎖が膜分子とクラスターを形成して協働することを明らかにすることは、EVの本体を解明する上で学術的な意義は極めて大きい、さらに、その制御技術の開発により癌転移の予防、治療に大きく貢献することが期待される。