Brain Environment

金沢大学医薬保健研究域医学系 / 大阪大学α-synはパーキンソン病において神経細胞内に形成される封入体（レビ－小体）の主要成分であり、その点変異（A53Tなど）が家族性パーキンソン病の原因として報告されている。私達は、マウス神経細胞の初代培養においてIP3などのCa2+刺激で内在性のα-synがエクソソームに内包化されることを見出した。このことから、エクソソームによるグリア細胞の活性化を担う分子としてα-synに注目した。私達は、Ca2+刺激依存的にα-synをエクソソーム内にリクルートする分子があるのではないかと考え、Ca2+刺激でα-synと伴にエクソソームに内包化される分子をショットガン質量分析の結果から25種に絞り込んだ。次に各候補分子をα-synとともに過剰発現させてみたところ、ある分子がCa2+刺激依存的にα-synをエクソソームにリクルートすることを見出しIEP1（IP3-induced exosomal protein 1）と名付けた。IEP1はミスフォールド蛋白質に結合するシャペロン様の膜蛋白質として機能することが報告されており、過剰発現の実験でα-synとの結合が確認された為、IEP1がCa2+刺激で不安定化したα-synなどの蛋白質をエクソソーム内へとリクルートし、細胞外への排出を促進する分子ではないかと考えている。この過程は神経細胞の保護に働くが、過剰になるとエクソソームの標的であるグリア細胞に強い炎症応答を惹起し、脳ホメオスタシスの破綻に繋がると予想される。研究課題/領域番号:26111714, 研究期間(年度):2014-04-01 – 2016-03-3

Transient IGF-1R inhibition combined with osimertinib eradicates AXL-low expressing EGFR mutated lung cancer

Drug tolerance is the basis for acquired resistance to epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors (EGFR-TKIs) including osimertinib, through mechanisms that still remain unclear. Here, we show that while AXL-low expressing EGFR mutated lung cancer (EGFRmut-LC) cells are more sensitive to osimertinib than AXL-high expressing EGFRmut-LC cells, a small population emerge osimertinib tolerance. The tolerance is mediated by the increased expression and phosphorylation of insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R), caused by the induction of its transcription factor FOXA1. IGF-1R maintains association with EGFR and adaptor proteins, including Gab1 and IRS1, in the presence of osimertinib and restores the survival signal. In AXL-low-expressing EGFRmut-LC cell-derived xenograft and patient-derived xenograft models, transient IGF-1R inhibition combined with continuous osimertinib treatment could eradicate tumors and prevent regrowth even after the cessation of osimertinib. These results indicate that optimal inhibition of tolerant signals combined with osimertinib may dramatically improve the outcome of EGFRmut-LC

パーキンソン病における神経系エクソソームの役割

金沢大学新学術創成研究機構ナノ生命科学研究所エクソソームは様々な細胞が放出する膜小胞で、分泌細胞と標的細胞の間で蛋白質やRNAなどを受け渡す媒体である。特に脳神経系においてエクソソームは種々の細胞から放出されるが、私達は神経細胞から放出されたエクソソームが、脳内の免疫細胞であるミクログリアに補体成分C3を発現させることにより、神経軸索・シナプスの剪定を促進することを見出した。また、エクソソームの膜表面に露出しているリン脂質ホスファチジルセリンと特異的に結合するTim4蛋白質を用いることで、高純度なエクソソームを再現性よく回収する方法の開発に成功し、従来の方法では同定できなかった数多くのエクソソーム上の蛋白質やRNAの同定を可能にした。Exosomes are membrane vesicles released by various cells and are thought to deliver proteins, RNAs, etc. between secretory cells and target cells. In particular, exosomes are released from various cells in the cerebral nervous system (CNS), but we have found that exosomes released from neurons promote pruning of neuronal dendrites and synapses by inducing complement C3 in the target microglia, immune cells in CNS. In addition, we succeeded in developing a novel method for isolating highly purified exosomes with high reproducibility by using Tim4 protein that specifically binds to the phospholipid phosphatidylserine exposed on the surface of exosomes, which lead to the identification of many proteins and RNAs on exosomes that had never been identified by the conventional isolation methods.研究課題/領域番号:22790210, 研究期間(年度):2013-04-01 - 2017-03-3

神経回路再構築におけるエクソソームの機能の解明

金沢大学ナノ生命科学研究所We have revealed that glioma-derived exosomes convey a tumor-related factor WT1 to microglial cells in the surrounding areas of a tumor leading to angiogenesis (generation of new blood vessels), which contributes to the creation of a microenvironment favorable for invasion and metastasis of a tumor.Using an intracranial implantation glioma mouse model, we first showed a longer survival time of mice through tumor size reduction and suppression of invasion and metastasis by repressing the production of exosomes by the glioma. Next, we showed that exosomes secreted from the glioma were taken up by the surrounding microglia thus regulating gene expression in microglia, thereby promoting angiogenesis. Furthermore, we showed that WT1, an expression regulator of that gene, was contained in tumor-derived exosomes of human patients and regulated the microglial ability of angiogenesis.神経膠腫が分泌するエクソソームが、腫瘍関連分子WT1を周囲のミクログリアへと送達することで新たな血管を作り出し、腫瘍にとって浸潤・転移を起こしやすい環境を構築することを見いだした。まず、モデルマウスにおいて、神経膠腫によるエクソソーム産生を抑えることで、脳腫瘍サイズが縮小し、浸潤・転移が抑えられ、マウスの生存期間が延長することが判明した。次に、神経膠腫由来エクソソームが、周囲のミクログリアに取り込まれ、遺伝子発現を低下させることで、血管新生を促進することを示した。更に、WT1がヒト患者由来の神経膠腫由来エクソソームに含有されており、ミクログリアによる血管新生能を制御することを明らかにした。研究課題/領域番号:19K22578, 研究期間(年度):2019-06-28 – 2022-03-31出典：研究課題「神経回路再構築におけるエクソソームの機能の解明」課題番号19K22578（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-19K22578/19K22578seika/）を加工して作

食細胞によるアポトーシス細胞貧食除去の動作原理の解明

アポトーシス細胞は、ホスファチジルセリン(PS)を細胞膜の外側に提示し、これをマクロファージなどの食細胞が認識して貪食する。私たちは、マクロファージ上の蛋白質TIM4がこのPSと結合することによりアポトーシス細胞をマクロファージに繋ぎ止める一方、マクロファージから分泌されるMFG-E8がPSと結合し、マクロファージ上のインテグリンと橋渡しをすることにより、アポトーシス細胞を取り込むことを見出した。Apoptotic cells are engulfed by macrophages by recognizing phosphatidylserine (PS). We found that Tim4 receptor on macrophages tethers apoptotic cells to macrophages by binding PS, and MFG-E8 secreted from macrophages binds to PS and stimulates the engulfment by binding to integrin on macrophages.研究課題/領域番号:13555218, 研究期間(年度):2010-201

Bulletin de la Société préhistorique de France, tome 37, n°7-9, 1940.

金沢大学新学術創成研究機構ナノ生命科学研究所マクロファージや好中球によるリソソーム酵素の放出は他者融解と呼ばれているが、未だにどのような生理現象や病態発症に関与するのかは分かっていない。私達はこの過程を制御する候補分子を同定し、実際にこの分子が他者融解を促進することを見出した。次に、この分子の欠損マウスに心血管炎症を誘発する刺激を与えたところ、野生型マウスに比べ心血管炎症の発症が軽減していることが明らかとなった。更に私達は、生体内で実際にどのようなリソソーム酵素が放出され、臓器・組織障害を引き起こしているのかをMRIを用いて明らかにするため、19Fナノ粒子とガドリニウム錯体を用いた新規スマートプローブを開発した。Secretion of lysosomal enzymes from macrophages or neutrophils is called heterolysis, but what kind of physiological phenomena or pathological condition can be induced by heterolysis remains elusive. We recently identified a candidate molecule that regulates this process and confirmed that this molecule actually promotes heterolysis. When cardiovascular inflammation was induced in mice deficient in this molecule, the onset of cardiovascular inflammation was reduced as compared with the wild type mice. Furthermore, in order to clarify what type of lysosomal enzyme is actually released to cause organ and tissue damage in vivo by using MRI, we developed a new smart probe using 19F nanoparticles and a gadolinium complex.研究課題/領域番号:16K15231, 研究期間(年度):2015-04-01 - 2018-03-3

分泌膜小胞エクソソームの生理機能と標的細胞の解明

金沢大学医薬保健研究域医学系 / 大阪大学エクソソームは様々な細胞が放出する膜小胞で、分泌細胞と標的細胞の間で蛋白質やRNAなどを受け渡す媒体である。特に脳神経系においてエクソソームは種々の細胞から放出されるが、私達は神経細胞から放出されたエクソソームが、脳内の免疫細胞であるミクログリアに補体成分C3を発現させることにより、神経軸索・シナプスの剪定を促進することを見出した。また、エクソソームの膜表面に露出しているリン脂質ホスファチジルセリンと特異的に結合するTim4蛋白質を用いることで、高純度なエクソソームを再現性よく回収する方法の開発に成功し、従来の方法では同定できなかった数多くのエクソソーム上の蛋白質やRNAの同定を可能にした。Exosomes are membrane vesicles released by various cells and are thought to deliver proteins, RNAs, etc. between secretory cells and target cells. In particular, exosomes are released from various cells in the cerebral nervous system (CNS), but we have found that exosomes released from neurons promote pruning of neuronal dendrites and synapses by inducing complement C3 in the target microglia, immune cells in CNS. In addition, we succeeded in developing a novel method for isolating highly purified exosomes with high reproducibility by using Tim4 protein that specifically binds to the phospholipid phosphatidylserine exposed on the surface of exosomes, which lead to the identification of many proteins and RNAs on exosomes that had never been identified by the conventional isolation methods.研究課題/領域番号:25713020, 研究期間(年度):2013-04-01 – 2017-03-3