同友会メディカルニュース

2021年3月号
新しい診断、治療:「エクソソーム」の可能性

はじめに

私たちの体の中では、日々組織の再生や修復、ウイルスなど外敵への免疫応答を行っています。この膨大な作業は、様々な細胞、そしてその細胞から放出される多くの生理活性物質やRNAなどの遺伝子情報によって行われますが、近年、細胞から放出される「エクソソーム」と呼ばれる物質が注目を集めています。

エクソソームとは

エクソソームは細胞の中で作られ、細胞外に放出される小胞で、その大きさは30~100ナノメールとかなり小さいものです。1980年代に発見されていますが、その機能の詳細が分かってきたのは近年の事です。エクソソームは体の中にあるほとんどの細胞で作られ、その中にはたんぱく質やRNAなど様々な物質が格納されていることが特徴です。

エクソソームは多胞体という形で細胞内において形成されたのちに、細胞外に放出され血液を含め広く体液を循環することで、細胞同士のコミュニケーションの手段となっていることがわかっています。(図1)

〔図1〕 細胞間でのエクソソームの受け渡し

細胞間でのエクソソームの受け渡し

重要な事象として、体内を循環しているエクソソームを別の細胞が受け取ると、その中に入っている物質の影響を受けて、様々な反応を引き起こすことを通じ、がんをはじめとする多くの疾病の進行にかかわっているという事があります。

例えば、ある組織ががん化すると、がん細胞が放出するエクソソームによって転移が促進されることや、肺気腫の患者さんから採取したエクソソームをマウスに注射すると、そのマウスに肺気腫の兆候が確認されたという報告がされています。

このように病気の進展にも関わる一方で、体にとって良い影響を及ぼすこともあります。そういったエクソソームは「ヒーローエクソソーム」や「善玉エクソソーム」などと呼ばれることもあり、動物疾患モデルに投与することで、心機能や腎機能の改善、また炎症を抑える効果があるという事が報告されており、さらには治療がなかなか難しいとされているアルツハイマー病に対しても治療効果が期待されています。

治療の方法として、これらの良いエクソソームを抽出したり、あるいはエクソソームの中に治療の効果のある人工的な物質を封入したりして、それらを患者に投与するという方法が現在研究されておりますが、良いエクソソームの作成方法や適切な投与量など、まだまだ分かっていない事も多いのが実情です。

早期発見への応用

細胞ががん化した場合には、そのがん細胞に特異的なエクソソームが放出されるわけですが、そのエクソソームを調べることで、逆に体内のどこかにがんができているかを早期に発見することも可能であるということになります。これはリキッドバイオプシーと言われるものの一種で、既に様々な取り組みが進められております。

リキッドバイオプシーは、「血液一滴を調べることで何種類ものがんを早期発見することが可能になる」という形で近年メディアでもよく紹介されているので、ご存知の方も増えてきていると思いますが、血液や尿などの体液を調べてがんをはじめとする多くの疾病の早期発見が可能になることが期待されています。

このリキッドバイオプシーでは、エクソソームの中に多く格納されているマイクロRNAを分析した結果が多く報告されていますが、エクソソーム自体を分析する手法も研究が進められています。

再生医療におけるエクソソームの役割

良いエクソソームを体内に投与することで様々な病気を修復させることが期待され、現在研究が進められているわけですが、このエクソソームを多く含む物質として注目されているものに「幹細胞培養上清」というものがあります。少々難しい名前ですが、「幹細胞」という言葉は聞き覚えがあるかもしれません。様々な細胞に分化する能力があり、発生や再生にかかわる細胞のことで、中でも「iPS細胞」は有名かと思います。また「上清」というのは、細胞を培養している培養液から得られる上澄み溶液になります。

幹細胞を用いた治療法である再生医療では、培養した幹細胞を病気の部分に移植したりすることで、傷ついた組織を修復するという試みです。一方で、幹細胞はエクソソームをはじめ、サイトカインなど様々な生理活性物質を作り出すため、この幹細胞を培養している培養液の中にはこれらの物質が豊富に含まれています。そこで、幹細胞自体ではなく幹細胞培養上清を投与することで、抗炎症作用や疾病により損傷した組織の修復を手助けすることが期待されており、実際に動物モデルにおけるエクソソームの効果を評価する研究には、この幹細胞培養上清のエクソソームが使われています。

このエクソソームを多く含んだ幹細胞培養上清は、現在でも一部の医療機関で自由診療にて実施されています。まだまだ臨床研究を進めている段階で、これからエビデンスの構築が期待されている状況ではありますが、臨床の現場でも、そして私たち予防医療の現場でも、その可能性が期待されている新しい医療技術なのです。

参考文献

  • Joti M. Nature 581, S10-S11 (2020)
  • Maremanda, K. P et al. Toxicol. Appl. Pharmacol. 385, 114788 (2019).
  • Lai RC et al. Stem Cell Res. 2010; 4(3): 214-222
  • Nargesi AA et al. Stem Cell Res Ther. 2017; 8: 273-284
  • Krishna PM et al. Toxicol Appl Pharmacol. 2019 Dec 15; 385: 114788.
  • Mengtian G et al. Alzheimer's Research & Therapy volume 12,: 109 (2020)
  • 落谷孝広、吉岡祐亮 医療を変えるエクソソーム 科学同人 2018

同友会メディカルニュース / 医療と健康(老友新聞)

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