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エクソソームとがんの関係性
エクソソームとは
エクソソームは細胞から分泌される極小の細胞外小胞の1種で、人体の殆ど体液中に存在しています。
エクソソームの表面には脂質の他、様々な核酸(マイクロRNA、メッセンジャーRNA、DNAなど)やタンパク質などが含まれています。

エクソソームは長い間その役割が不明のままでしたが、近年の研究でエクソソームに含まれる成分が血中から別の細胞に運搬されることで、細胞間の情報伝達をしていることが明らかになりました。

この情報伝達によって、正常細胞由来のエクソソームは細胞の分化や免疫細胞の働きを活性化させるなど人体に有益な働きをしていることが示唆されています。

一方でがん細胞由来のエクソソームは免疫細胞を不活性化させると共に、更に浸潤前からがん細胞が転移しやすい環境を形成させて、がん細胞の増殖や転移を促進させる原因になっており、がん細胞由来のエクソソームの働きを阻害する新たながん治療法の研究が進められています。
がん由来エクソソームの人体への影響
  • 血管新生を誘発させてがん転移を促進させる
  • 骨髄に働きかけてがん細胞が増殖(転移)しやすい環境を整えさせる
  • 脳を毒素から守る脳血液関門を破壊して脳転移を促進させる
  • 腹膜を構成する中皮細胞を細胞死へと誘導して腹膜播種性転移を促進させる
  • がん由来エクソソームによる、転移の促進作用

    がん細胞は原発部位に応じて「転移の起こりやすさや転移しやすい部位」が異なり、僅かな腫瘍からでも転移しやすい部位もあれば、浸潤した状態であっても転移が起こりにくい部位もあります。

    このがん転移の性質に関しては近年まで解明されていませんでしたが、2011年に米国の研究グループによって、がん転移のメカニズムにがん細胞由来のエクソソームが関与していることが明らかにされ、続いて2015年に、がん細胞由来のエクソソーム含まれるインテグリン(integrin)に、その種類に応じて特定部位への転移を誘発する臓器特異性を持つパターンがあることが確認されたことで、エクソソームとインテグリンを利用した転移先の予測や転移の予防方法に関する研究が行われるようになりました。

    インテグリンの種類による転移先の変化

    がん細胞由来のエクソソームに含まれるインテグリンα6β4やインテグリンα6β1は肺転移を、インテグリンαvβ5は肝臓への転移を誘発することが確認されています。
    これらのインテグリンの発現量を低下させた場合は対応部位での、がん細胞の活動が弱まるという結果が確認されています。
    がん由来エクソソームは血管新生を促進させてがんを転移させる
    がん細胞は自身の成長のために常に大量のエネルギーを必要としています。
    がん細胞は周辺の栄養豊富な血管へと続く新たな血管を作る腫瘍血管新生を起こすことで、栄養豊富な血液を呼び込んでエネルギーを集めています。
    近年の研究で、がん細胞が腫瘍血管新生を起こすメカニズムに、がん細胞由来のエクソソームが関与していることが明らかになりました。
    血管新生を抑制させる因子であるEohrinA3は、低酸素状態にある細胞が分泌するエクソソームに多く含まれるmiR-210によって産生が抑制されるため、低酸素状態にある細胞の周辺では血管新生が起こりやすくなっています。
    がん細胞には元々の血管がなく、異常な増殖によって低酸素状態に陥っており、がん細胞と周辺のエクソソームに含まれるmiR-210の働きによって腫瘍血管新生が起こりやすい環境が形成されます。
    このメカニズムの発見によって、現在ではmiR-210の働きを抑制することで、腫瘍血管新生を防いで転移を予防する、がん治療の研究が進められています。

    エクソソームを利用したがん診断方法

    最新のがん治療研究では、がん細胞由来のエクソソームに内包されているmicroRNA(miRNA)の構造が腫瘍細胞の種類によって異なることを利用して、構造を調べることで腫瘍の発見、原発の特定、進行状況の把握、転移先の予測などに役立つ指標(バイオマーカー)として活用するための研究が進められています。

    2014年から13種類のがん種においてmiRNAを利用した診断システムの開発が独立行政法人国立がん研究センターで行われており、2018年には年間に1万人程が罹患するにも関わらず、初期段階の自覚症状に乏しく症状が進行しやすい卵巣がんにおいて、1滴の血液からでも99%を超える精度で検査が行える診断モデルの作成に成功しています。