2020 Fiscal Year Research-status Report

エクソソームの最新プロテオミクスによる気管支喘息の新規バイオマーカー探索

Research Project

Project/Area Number	20K17180
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	木庭太郎大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (00812942)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	喘息 / エクソソーム
Outline of Annual Research Achievements	種々の細胞が分泌するエンドソーム由来の細胞外小胞エクソソームは、近年様々な生理現象のみならず、癌や心血管疾患など多くの疾患への関与から、新たな細胞・組織間のコミュニケーション手段として脚光を浴びている。申請者は、末梢血由来のエクソソームについて最新プロテオミクスを駆使することで、血清プロテオミクスでは捉えられない膜蛋白を同定し、マウスモデルとヒト共通のCOPD新規バイオマーカーを見出した。そこで、申請者らが創出してきたストラテジーを活用することで、2型炎症の新規BMを同定し、気管支喘息の診断・病勢把握・治療・予後予測に有用な画期的バイオマーカー探索に挑戦する。喘息とCOPDは、種々の表現型を示すヘテロな疾患であるだけでなく、高率に合併することも知られている。このように多様な疾患の診断・鑑別や個別化医療にとって、BMの発見が急務とされる。そこで、シンプルなマウスモデルを用いることにより、COPDと喘息の新規BM発見に挑戦した。肺気腫モデルと喘息モデルマウスの末梢血由来エクソソームを、ノンラベル・定量プロテオミクスにより、700種類のエクソソーム蛋白を同定した。これらのエクソソーム蛋白は、血清から検出されない膜蛋白など種々の分画に由来するだけでなく、2型炎症を反映した。喘息における局所好酸球浸潤は、喘息病態を最も鋭敏に現すものの、喀痰好酸球や末梢血好酸球と必ずしも相関しない。喘息モデルマウス肺における好酸球浸潤とエクソソームにおけるタンパクとの相関を検討したところ、BM候補タンパクのうち、複数のタンパクが局所好酸球浸潤と強い相関を認めた。以上の結果から、肺内における発現増加を認めた分子は新たなBMとなりうることが示唆された。今後は、同定された蛋白から、選択的・定量的質量分析により、喘息特異的なBM候補をヒトにて検証予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 喘息とCOPDは、種々の表現型を示すヘテロな疾患であるだけでなく、高率に合併することも知られている。このように多様な疾患の診断・鑑別や個別化医療にとって、BMの発見が急務とされる。そこで、シンプルなマウスモデルを用いることにより、COPDと喘息の新規BM発見に挑戦した。肺気腫モデル（エラスターゼ）と喘息モデル(OVA)マウスの末梢血由来エクソソームを、ノンラベル・定量プロテオミクス（LTQ Orbitrap Velos ETD）により、700種類のエクソソーム蛋白を同定した。これらのエクソソーム蛋白は、血清から検出されない膜蛋白など種々の分画に由来するだけでなく、2型炎症を反映した。喘息における局所好酸球浸潤は、喘息病態を最も鋭敏に現すものの、喀痰好酸球や末梢血好酸球と必ずしも相関しない。喘息モデルマウス肺における好酸球浸潤とエクソソームにおけるタンパクとの相関を検討したところ、91種類のBM候補タンパクのうち、19種類は、局所好酸球浸潤と強い相関を認めた。さらに、10種類のBMについて肺内における発現を検討したところ、9種類は喘息局所における発現増加を認めた。以上の結果から、肺内における発現増加を認めた分子は新たなBMとなりうることが示唆された。
Strategy for Future Research Activity	今後は、現在までに同定された喘息バイオマーカー候補蛋白から、選択的・定量的質量分析（MRM）により、喘息特異的なBM候補をヒトにて検証予定である。