2020 Fiscal Year Annual Research Report
ヒトウイルス受容体を介した血液脳関門突破機構に基づくエクソソームの脳細胞標的化
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19H03390
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
立川 正憲 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (00401810)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
船本 健一 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (70451630)
福田 達也 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 助教 (90805160)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 血液脳関門 / 細胞外小胞 / 三次元血管網 / エクソソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞外小胞(エクソソーム)は、ナノ粒子に内包する核酸やタンパク質などの高分子や中分子を標的特異的に輸送する特性を有する。血液脳関門(Blood-Brain Barrier, BBB)における脳細胞輸送標的エクソソームの同定とその輸送機構の解明は、高分子・中分子中枢薬の脳への薬物送達法開発において重要な知見をもたらすと考えられる。本研究では、ヒト胎盤由来エクソソームに着目し、ヒトBBBにおける輸送機構を解明することを目的とした。ヒト胎盤モデル細胞の培養上清から、超遠心分離法で単離したエクソソームをPKH67で蛍光標識し、胎盤細胞自身及びヒトBBB in vitroモデル細胞（hCMEC/D3細胞）への内在化を解析した。胎盤由来エクソソームの内在化活性は、胎盤細胞自身と比較して、hCMEC/D3細胞において有意に高かった。網羅的プロテオミクス解析から同定した胎盤由来エクソソーム上に発現するタンパクとhCMEC/D3細胞に発現する膜タンパク質との相互作用について、文献情報をもとに絞り込みを行った。その一つとして胎盤由来エクソソームのhCMEC/D3細胞への内在化に膜輸送体MFSD2Aが関与するとの仮説を立て、siRNAノックダウンを行った。その結果、有意な取込み活性の低下は示されず、MFSD2Aの寄与は低いことが示唆された。エクソソームの血管透過性を評価するため、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)及び線維芽細胞を混合したフィブリンゲルをマイクロ流体デバイス内に注入して培養することで、3次元微小血管網のプロトタイプを構築した。以上の結果から、ヒト脳血管内皮細胞において高い内在化活性を有する胎盤由来エクソソームを同定するとともに、BBB透過及び脳細胞輸送標的化のex vivo評価系の基盤が構築された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヒト胎盤細胞から分泌されるエクソソームが胎盤細胞自身に比較して脳血管内皮細胞において高い内在化活性を有することを明らかにし、ヒト血液脳関門輸送に関与する膜輸送体の関与を示唆する結果を得た。さらに、マイクロ流体デバイスを用いてヒト三次元血管網を構築することができ、エクソソームのヒト血液脳関門輸送及び脳細胞への送達性をex vivo評価するための解析系の構築に目途がついた。
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| Strategy for Future Research Activity |
流体力学の専門家との共同研究を推進し、マイクロ流体デバイス内の流路系を改良することで血液脳関門透過過程におけるex vivo評価系の構築を加速させる。マイクロ流体デバイスを用いたex vivo評価系では、エクソソームの脳血管内皮細胞への内在化評価の高感度化が不可欠であるが、エクソソーム内包物を用いた検出系を新たに構築することで、より微量サンプルを用いて精密に取り込み活性を評価できる系の確立を行う。
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