大型細胞外小胞Blebbisomesの発見とその機能研究

2025-04-29 Tue
細胞外小胞 Blebbisomes 細胞間コミュニケーションミトコンドリア免疫チェックポイントタンパク質
学術的背景細胞外小胞（Extracellular Vesicles, EVs）は細胞間コミュニケーションの重要な媒体であり、タンパク質、脂質、遺伝情報を運ぶことで、さまざまな生理的および病理的プロセスに関与しています。しかし、現在のEVsに関する理解はまだ不完全で、特に超大規模なEVsに関する研究は不足しています。この空白を埋めるため、研究者たちは新しいタイプの超大規模なEVsである「Blebbisomes」を探求しました。Blebbisomesは独特の「blebbing」（膜の泡形成）行動を示し、ミトコンドリアや多胞体などの機能的な細胞器を含んでいますが、明確な核はありません。この発見は、細胞間コミュニケーションの研究に新たな方向性を開き、特にがんの免疫逃避や細胞自律的な通信の分野で重要な意義を持っています。
論文の出典この論文は、Vanderbilt University Medical CenterとVanderbilt University School of MedicineのDennis K. Jeppesen、Zachary C. Sanchezらによる共同研究チームによって執筆されました。論文は2025年3月にNature Cell Biology誌に掲載され、タイトルは「Blebbisomes are large, organelle-rich extracellular vesicles with cell-like properties」、DOIは10.1038/s41556-025-01621-0です。
研究のプロセスと結果1. Blebbisomesの発見と特性化研究者たちは、がん細胞が放出する小胞を研究している際に、直径が20マイクロメートルに達する超大規模なEVsを観察しました。これらの小胞は持続的な「blebbing」行動を示し、そのため「Blebbisomes」と名付けられました。差分干渉顕微鏡（DIC）と走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて、研究者たちはBlebbisomesの形成メカニズムが従来の膜の泡放出とは異なることを発見しました。それらは細胞の収縮イベントを通じて細胞から分離され、膜の泡の直接放出ではありませんでした。さらに、Blebbisomesには機能的なミトコンドリアが含まれており、これらのミトコンドリアはATPを生成し、持続的な膜の泡活動を支えています。
主な結果：

- Blebbisomesの平均直径は10マイクロメートルで、最大で20マイクロメートルに達します。

- 蛍光顕微鏡と超解像顕微鏡（iSIM）により、Blebbisomesに機能的なミトコンドリアが含まれていることが確認されました。

- 実験により、Blebbisomesは非筋ミオシンIIb（myosin IIb）の収縮メカニズムを通じて形成されることが示されました。
2. Blebbisomesのプロテオミクス解析Blebbisomesの組成をさらに研究するため、研究者たちは高解像度密度勾配分離技術を用いてBlebbisomesを精製し、プロテオミクス解析を行いました。その結果、Blebbisomesにはミトコンドリア、小胞体、ゴルジ体、リボソームに関連するタンパク質が多く含まれていることがわかりましたが、細胞と比較して核膜タンパク質の含有量は低いことが明らかになりました。さらに、BlebbisomesにはCD47やCD73などの免疫逃避に関連するタンパク質も検出されました。
主な結果：

- Blebbisomesのタンパク質組成は細胞に似ていますが、核膜タンパク質が不足しています。

- BlebbisomesにはVDAC2（ミトコンドリア）、Calreticulin（小胞体）、TGNタンパク質2（ゴルジ体）など、さまざまな細胞器関連タンパク質が含まれています。

- ウェスタンブロット解析により、BlebbisomesにはCD47やCD73などの免疫逃避関連タンパク質が含まれていることが確認されました。
3. Blebbisomesと他の大型EVsの違い研究者たちは、Blebbisomesを別の大型EVsである「Large Oncosomes」と比較しました。その結果、Large Oncosomesは「blebbing」行動を示さず、そのミトコンドリアの機能は損なわれていることがわかりました。さらに、Blebbisomesには小胞体やゴルジ体関連タンパク質が多く含まれているのに対し、Large Oncosomesではこれらのタンパク質の含有量が低いことが明らかになりました。
主な結果：

- Large Oncosomesは「blebbing」行動を示さず、そのミトコンドリアの機能は損なわれています。

- Blebbisomesには小胞体やゴルジ体関連タンパク質が多く含まれています。
4. Blebbisomesの細胞器組成透過型電子顕微鏡（TEM）と免疫蛍光技術を用いて、研究者たちはBlebbisomesにミトコンドリア、小胞体、ゴルジ体、リソソーム、多胞体、オートファゴソームなど、さまざまな細胞器が含まれていることを発見しました。さらに、BlebbisomesにはRNAも含まれており、これが独立した細胞機能を持っていることを示唆しています。
主な結果：

- TEM画像により、Blebbisomesにはミトコンドリア、小胞体、ゴルジ体、リソソーム、多胞体が含まれていることが確認されました。

- 蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）により、BlebbisomesにRNAが含まれていることが確認されました。
5. Blebbisomesの取り込みと分泌機能研究者たちは、Blebbisomesが他のEVsを取り込むことができ、さらにエクソソーム（exosomes）やマイクロベシクル（microvesicles）を分泌できることを発見しました。蛍光標識実験により、Blebbisomesの内部に取り込まれたEVsが観察され、ウェスタンブロット解析により、Blebbisomesがエクソソームやマイクロベシクルを分泌できることが確認されました。
主な結果：

- Blebbisomesは他のEVsを取り込むことができ、エクソソームやマイクロベシクルを分泌できます。

- ウェスタンブロット解析により、Blebbisomesが分泌するEVsにはSyntenin-1（エクソソームマーカー）やAnnexin A1（マイクロベシクルマーカー）が含まれていることが確認されました。
6. Blebbisomesのin vivoでの存在と免疫チェックポイントタンパク質研究者たちは、3次元コラーゲンゲルやゼブラフィッシュ胚の中でBlebbisomesの放出を観察し、さらにマウスの骨髄からもBlebbisomesを分離しました。さらに、がん由来のBlebbisomesにはPD-L1、PD-L2、B7-H3、VISTA、HLA-Eなど、さまざまな免疫チェックポイントタンパク質が含まれており、これらががんの免疫逃避に関与している可能性があることがわかりました。
主な結果：

- Blebbisomesは3次元コラーゲンゲルやゼブラフィッシュ胚の中で観察されました。

- がん由来のBlebbisomesにはPD-L1、PD-L2、B7-H3、VISTA、HLA-Eなどの免疫チェックポイントタンパク質が含まれています。
結論と意義Blebbisomesは新しいタイプの超大規模なEVsであり、独特の「blebbing」行動とさまざまな機能的な細胞器を持っています。それらは他のEVsを取り込むだけでなく、エクソソームやマイクロベシクルを分泌することができ、細胞間コミュニケーションにおいて重要な役割を果たしていることが示唆されています。さらに、Blebbisomesにはさまざまな免疫チェックポイントタンパク質が含まれており、がんの免疫逃避において重要な役割を果たす可能性があります。この発見は、細胞間コミュニケーションとがん免疫治療の研究に新たな視点を提供します。
研究のハイライト新しいEVsの発見：Blebbisomesはこれまでに発見された最大のEVsであり、独特の「blebbing」行動を示します。

機能的な細胞器：Blebbisomesには機能的なミトコンドリア、小胞体、ゴルジ体など、さまざまな細胞器が含まれています。

取り込みと分泌機能：Blebbisomesは他のEVsを取り込むことができ、エクソソームやマイクロベシクルを分泌できます。

免疫チェックポイントタンパク質：がん由来のBlebbisomesにはさまざまな免疫チェックポイントタンパク質が含まれており、がんの免疫逃避において重要な役割を果たす可能性があります。

その他の価値ある情報研究者たちはまた、Blebbisomesが非筋ミオシンIIbの収縮メカニズムを通じて形成され、その形成がESCRT（Endosomal Sorting Complex Required for Transport）複合体に依存しないことを発見しました。この発見は、Blebbisomesの生物発生メカニズムに関する新たな洞察を提供します。