エクソソーム（exosome）は、生体の細胞から分泌される膜小胞体（直径40 – 100 nm）で、細胞間の情報伝達の役割を担っており、細胞に対し様々なはたらきを促す機能を持つ。
様々な細胞から分泌されたエクソソームは、近接する細胞のエンドサイトーシスによって直接取り込まれることや血流にのって遠方の細胞にも影響を及ぼすことができる。
エクソソームは、脂質二重膜に囲まれているので、多くの消化酵素が存在する体液中でも安定して存在することができる。実際にエクソソームは、血清、尿、唾液、母乳など様々な体液に存在しており、全身を循環している。
エクソソーム内にはmiRNAやmRNAなどの核酸やタンパク質などが内包されていることが分かっており、そしてエクソソームに内包される構成成分は放出される細胞によって異なることも知られている。
具体的な事例として、エクソソーム内に機能性miRNA が内包されていること（エクソソームmiRNA）や、様々な細胞から分泌されたエクソソームが生体内を循環し、他の細胞／臓器にエクソソーム miRNA を受け渡すことで、エクソソームが細胞/臓器連関の担い手として働くことが示されている［1］。
また、骨髄移植という非生理的な条件下ではあるが、骨髄細胞が放出するエクソソームmiRNAは膵β細胞の増殖を促すことが発見されている［2］。
脂肪細胞は生体内を循環する miRNA の主要な分泌源であり、脂肪細胞から放出されたエクソソーム miRNA が肝臓に取り込まれ、遺伝子発現を調節していることが示されている［3］。
アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患は、脳内の疾患原因タンパク質の凝集と蓄積によって引き起こされる。この疾患に関連したタンパク質は、細胞外小胞の一つであるエクソームを介して細胞から分泌され、他の細胞に伝播する可能性があり、脳内のタンパク質の凝集体の細胞間伝播につながることが示唆されている。一方で、多細胞の臓器レベルでタンパク質の恒常性を維持する生理的役割を持つエクソームも報告されており、その結果、疾患関連タンパク質の凝集や異常蓄積を防止することで疾患の進行を抑制する可能性がある［4］。
エクソソームは、核酸やタンパク質などの内因性キャリアであることから、エクソソームを用いたDDSの開発が注目されている。一方、体液から回収したエクソソームに内包されたmRNAやタンパク質は、様々な疾患に特異的なバイオマーカーとしての役割も注目されている。
脂質二重膜で包まれた小胞であるエクソソームは、細胞同士の比較的新しい情報伝達ツールとして注目を集めるようになった。エクソソームに含まれる脂質成分は、エクソソームの中身と外界の境界線を形作るのに必要不可欠であるとともに、最近の研究ではエクソソームの形成過程や取り込み、細胞間シグナル伝達にも関わることが分かってきた。
エクソソームに含まれる脂質成分は、基本的に細胞膜と似ているが一部組成が異なり、目的をもって選択的にエクソソームに搭載されていると考えられる。
しかし、脂質分析やメカニズムの解明には技術的な課題も多く、理解も進んでいない。エクソソームを用いたDDSの開発にはエクソソーム体内動態の制御法を開発することが必須であり、そのためにはエクソソームの体内動態に関する情報の蓄積が必要不可欠である。
【参考文献】
| 1 | H. Valadi, K. Ekström, A. Bossios, M. Sjöstrand, J. J. Lee and J. O. Lötvall. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells. Nat Cell Biol 9, 6 (2007) 54-59. |
| 2 | Tsukita S, Yamada T, Takahashi K, Munakata Y, Hosaka S, Takahashi H, Gao J, Shirai Y, Kodama S, Asai Y, Sugisawa T, Chiba Y, Kaneko K, Uno K, Sawada S, Imai J, Katagiri H. MicroRNAs 106b and 222 Improve Hyperglycemia in a Mouse Model of Insulin-Deficient Diabetes via Pancreatic beta-Cell Proliferation. EBioMedicine. 15 (2017) 163–172. |
| 3 | Thomou T, Mori MA, Dreyfuss JM, Konishi M, Sakaguchi M, Wolfrum C, Rao TN, Winnay JN, Garcia-Martin R, Grinspoon SK, Gorden P, Kahn CR. Adipose-derived circulating miRNAs regulate gene expression in other tissues. Nature. 542 (2017) 450–455. |
| 4 | 武内 敏秀, エクソソーム研究の最前線; 神経変性疾患におけるエクソソームの関与, 膜, 45, 2 (2020) 54-61 |