がん由来エクソソームによる血液脳関門の破壊メカニズムの解明と診断治療への応用

阐明癌症来源的外泌体破坏血脑屏障的机制及其在诊断治疗中的应用

基本信息

批准号：
14J05687
负责人：
富永直臣
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05687/
关键词：
乳がん脳転移エクソソーム血液脳関門 Extracellular Vesicles

项目摘要

申請者は、MDA-MB231-D3H2-LN（高転移株）を7週齢のscid/scidマウスへ移植し、脳転移モデルを作製した。こ今回、脳血管を構成する内皮細胞・ペリサイト・アストロサイトの三種の細胞を用いた、脳血液関門（BBB）を再現したin vitro modelによりエクソソームの作用解析を行った。上述のモデルを用いて、新たな脳転移メカニズムを解明し、Nature　Communications（DOI: 10.1038/ncomms7716）に受理された。今回我々は、がん細胞が分泌するエクソソームによる脳転移機構を明らかにした。その結果、脳転移細胞株のエクソソームは、BBBを構成する密着結合及び接着結合の細胞膜局在を変化させることが明らかとなった。網羅的解析の結果、候補であるmiR-181cをBBB in vitroモデルに形質導入するとエクソソーム同様にBBBを破壊した。また、miR-181cは細胞内で、PDPK1と呼ばれるキナーゼを標的とし、PDPK1の下流にあるアクチン線維構造を破壊するコフィリンを活性化することが明らかとなった。さらに、脳転移細胞株分泌EVsは、脳に集積し血管の透過性を促進し且つ脳転移を促進することをマウスモデルで明らかにした。これらの事実から、エクソソームに含まれるmiR-181cは血管内皮細胞のPDPK1を抑制しコフィリンを活性化することで、アクチンダイナミクスを変化させた結果、BBB破壊を引き起こし、乳がんの脳転移に寄与していると考えられる。さらに、乳がん脳転移患者の血清中では、miR-181cの存在量が増加しており、早期診断マーカーとして応用できる可能性を証明した。

申请人将MDA-MB231-D3H2-LN（高转移株）移植到7周龄的scid/scid小鼠体内，建立脑转移模型。这次，我们使用体外模型分析了外泌体的作用，该模型使用构成脑血管的三种类型的细胞：内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞来重现血脑屏障（BBB）。利用上述模型，我们阐明了一种新的脑转移机制，并被 Nature Communications 接收（DOI：10.1038/ncomms7716）。在这里，我们揭示了癌细胞分泌的外泌体引起脑转移的机制。结果表明，来自脑转移细胞系的外泌体改变了构成血脑屏障的紧密连接和粘附连接的细胞膜定位。综合分析的结果是，将候选miR-181c转导至BBB体外模型中，以与外泌体相同的方式破坏BBB。研究还表明，miR-181c 靶向细胞内一种名为 PDPK1 的激酶并激活丝切蛋白，从而破坏 PDPK1 下游的肌动蛋白丝结构。此外，我们在小鼠模型中证明，脑转移细胞系分泌的EV在大脑中积累，促进血管通透性，促进脑转移。由此认为，外泌体中含有的miR-181c抑制PDPK1并激活血管内皮细胞中的丝切蛋白，从而改变肌动蛋白动态，导致BBB破坏，并有助于乳腺癌的脑转移。此外，乳腺癌脑转移患者血清中miR-181c的丰度增加，表明其作为早期诊断标志物的可能性。