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

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K17180
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 木庭 太郎 大阪大学, 医学系研究科, 招へい教員 (00812942)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 気管支喘息 / バイオマーカー / エクソソーム / 細胞外小胞 / プロテオミクス

Outline of Annual Research Achievements

喘息は種々の表現型をもつヘテロな疾患であるため、診断や個別化医療に有用な新規バイオマーカーの開発が求められている。このような現状のなかで、Th2型炎症を誘導するIL-5、IL-13、IgEなどの分子を標的とした治療が開発されてきた。ただし、世界中で次々にTh2型の炎症を標的とした治療が開発されているものの、ペリオスチン含めて、治療を選択し、有効性を判断する明確な指標はなく、バイオマーカーの開発が急務である。
健常者4名、喘息患者8名の血清からエクソソームを単離した。単離したエクソソームは、免疫電子顕微鏡、イムノブロット、Nanoparticle Tracking Analysisにより確認した。さらにエクソソームを用いて次世代プロテオミクスを行い、新規バイオマーカー候補となり得るタンパクを同定した。
ヒト血清由来エクソソームの解析で、3875種類のタンパクを同定した。健常者、喘息患者それぞれの細胞外小胞は粒子数および粒子径について有意な差はなかった。このうち、134個のタンパクが喘息患者で高発現であった。絞り込んだタンパクについてパスウェイ解析を行ったところ、これらのタンパクが疾患の特徴を反映することが示唆された。中でもタンパクXは末梢血好酸球数よりも喘息診断能に優れ、呼吸機能低下も鋭敏に反映することが分かった。さらなる解析として、喘息61人、健常23人のサンプルを用いたDIA解析（data independent acquisition、従来のショットガン解析と比べて高感度で正確なプロテオーム解析が可能とされる）を行ったが、やはりバイオマーカ―候補タンパクが喘息群で有意に上昇していることを確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

喘息患者の血清由来エクソソームを用いた定量プロテオミクスから、喘息に特異的な新規バイオマーカー候補を同定した。得られたバイオマーカーは疾患の病態を反映し、疾患の診断や個別化医療に有用である可能性がある。
今後、これらのタンパクのバイオマーカーとしての再現性をより多数の患者検体で確認する必要がある。
また、これらのタンパクの気管支喘息患者病態における役割を解析していく必要がある。

Strategy for Future Research Activity

イムノブロットや免疫染色を行うことで検証を進めており、さらにエクソソーム中バイオマーカータンパクの機能についてiv vitroやin vivoで実証中である。また、トランスクリプトームとメタボロームを含めた統合解析も行っている。

Causes of Carryover

研究成果がスムーズに出たおかげで、前年度に使用した研究費が予定より少なめであった。よって、次年度使用額が生じました。

Research Products

• [Presentation] エクソソームの定量プロテオミクスによる喘息の新規バイオマーカー同定 (2021)
  • Author(s): 吉村華子, 武田吉人, 木庭太郎, 菅泰彦, 福島清春, 白山敬之, 平田陽彦, 小山正平, 長友泉, 岩堀幸太, 伊藤真理, 熊ノ郷淳
  • Organizer: 第61回日本呼吸器学会学術講演会