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

• 研究課題/領域番号: 20K17180
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分53030:呼吸器内科学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木庭 太郎 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (00812942)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 気管支喘息 / エクソソーム / バイオマーカー / プロテオミクス / Galectin-10 / 細胞外小胞 / 喘息

研究開始時の研究の概要

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。

研究成果の概要

気管支喘息患者の血液中に浮遊するエクソソーム（細胞外小胞）の網羅的解析により、3000種類以上に及ぶ膨大な蛋白を捉えるだけでなく、気管支喘息患者肺も同時に網羅的解析を加える統合解析により、気管支喘息の病態と密接に関わる新規バイオマーカーを同定した。とりわけ、ガレクチン10等のバイオマーカー分子は、喘息の診断や気流閉塞の予測に有用なだけでなく、喘息病態と密接に関わるエトーシス（好酸球の細胞死）と相関した。喘息のバイオマーカーとして血中好酸球数が主に活用されてきたが、エクソソーム中ガレクチン10は、好酸球数に優る新規バイオマーカーであることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

気管支喘息は、症状、気道過敏性や気道可逆性により総合的に診断される疾患で、血液検査では血中好酸球やIgE等により、肺内の病態を推測しながら治療法を検討しているものの、肺内の疾患活動性を反映する分子を血液で捉えるには限界があった。我々は、血中の細胞外小胞であるエクソソームに着目し、最新プロテオミクス（蛋白網羅的解析）を駆使することで新たな気管支喘息バイオマーカーの一つとしてガレクチン10を同定した。ガレクチン10を含む新規バイオマーカー分子は、通常、喘息の診断において、ゴールドスタンダードとされる末梢血好酸球数に診断能で優るだけでなく、気流閉塞や粘液栓とも有意な相関を認めた。

研究成果

• [雑誌論文] Galectin-10 in serum extracellular vesicles reflects asthma pathophysiology (2024)
  • 著者名/発表者名: Hanako Yoshimura et al.
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: 153 号: 5 ページ: 1268-1281
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2023.12.030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Next-generation proteomics of serum extracellular vesicles combined with single-cell RNA sequencing identifies MACROH2A1 associated with refractory COVID-19 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki Takahiro、Takeda Yoshito、Edahiro Ryuya、Shiroyama Takayuki、Hirata Haruhiko、Adachi Jun、Okada Yukinori、Kumanogoh Atsushi
  • 雑誌名: Inflammation and Regeneration 巻: 42 号: 1 ページ: 393-393
  • DOI: 10.1186/s41232-022-00243-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CD14 and lipopolysaccharide-binding protein as novel biomarkers for sarcoidosis by proteomics of serum extracellular vesicles. (2022)
  • 著者名/発表者名: Futami Y, Takeda Y, KobaT, Narumi R, Nojima Y, Ito M, Nakayama M, Ishida M,Yoshimura H, Naito Y, Fukushima K, Takimoto T, Edahiro R, Matsuki T, Nojima S, Hirata H, Koyama S, Iwahori K, Nagatomo I, Shirai Y, Suga Y, Satoh S, Futami S, Miyake K, Shiroyama T, Inoue Y, Adachi J, Tomonaga T, Ueda K, Kumanogoh A.
  • 雑誌名: International immunology 巻: - 号: 6 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1093/intimm/dxac009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proteomics of serum extracellular vesicles identifies a novel COPD biomarker, fibulin-3 from elastic fibres. (2021)
  • 著者名/発表者名: Koba, Takeda, Narumi, Shiromizu, Nojima, Ito, Kuroyama, Futami, Takimoto, Matsuki, Edahiro, Nojima, Hayama, Fukushima, Hirata, Koyama, Iwahori, Nagatomo, Suzuki, Shirai, Murakami, Nakanishi, Nakatani, Suga, Miyake, Shiroyama, Kida, Sasaki, Ueda, Mizuguchi, Adachi, Tomonaga, Kumanogoh
  • 雑誌名: ERJ open research. 巻: 7(1) 号: 1 ページ: 00658-2020
  • DOI: 10.1183/23120541.00658-2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 血清 exosome のプロテオミクスによる PF-ILD の新規バイオマーカー探索 (2023)
  • 著者名/発表者名: 榎本貴俊
  • 学会等名: 第7回肺トランスレーショナルメディシン 研究会
• [学会発表] エクソソームのプロテオミクスによる線維化性過敏性肺炎の新規バイオマーカー開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原 伶奈, 武田 吉人, 足立 淳, 夏目 やよい, 伊藤 眞里, 井上 義一, 広瀬 雅樹, 熊ノ郷 淳
  • 学会等名: 第63回日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] 血清エクソソームのノンターゲット・プロテオミクスによるサルコイドーシスの新規バイオマーカー同定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 網屋沙織、武田吉人、榎本貴俊、白井雄也、白山敬之、三宅浩太郎、平田陽彦、伊藤眞里、夏目やよい、井上義一、熊ノ郷淳
  • 学会等名: 第43回日本サルコイドーシス/肉芽腫性疾患学会総会
• [学会発表] エクソソームのプロテオミクスによる線維化性過敏性肺炎の新規バイオマーカー開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原 伶奈, 武田 吉人, 足立 淳, 夏目 やよい, 伊藤 眞里, 長谷 拓明, 井上 義一, 広瀬 雅樹, 熊ノ郷 淳
  • 学会等名: 日本細胞外小胞学会学術集会
• [学会発表] 次世代プロテオミクスによる気管支喘息T2炎症の新規BM開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉村華子、武田吉人、足立淳、伊藤眞里、榎本貴俊、原伶奈、白井雄也、三宅浩太郎、白山敬之、平田陽彦、川﨑貴裕、熊ノ郷淳
  • 学会等名: 第62回日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] エクソソームの次世代プロテオミクスによる気管支喘息T2炎症の新規バイオマーカー同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉村華子、武田吉人、足立淳、伊藤眞里、榎本貴俊、原伶奈、白井雄也、三宅浩太郎、白山敬之、平田陽彦、川﨑貴裕、熊ノ郷淳
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2022年大会
• [学会発表] 次世代プロテオミクスによる気管支喘息T2炎症の新規BM開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉村華子、武田吉人、熊ノ郷淳
  • 学会等名: 第71回日本アレルギー学会学術大会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第61回日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] エクソソームの定量プロテオミクスによる喘息のバイオマーカー同定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉村華子
  • 学会等名: 日本細胞外小胞学会
• [学会発表] Identification of novel biomarkers for asthma reflecting lung eosinophilia by the non-targeted proteomics of serum exosomes (2020)
  • 著者名/発表者名: Hanako Yoshimura
  • 学会等名: American Thoracic society
  • 国際学会