自然界に存在するエクソソームは、人工ナノ粒子よりも多くの利点を提供している

2020年6月17日にNature Outlookでオンラインで公開された記事で、 イェール大学医学部のリウマチ学および臨床免疫学およびイェール大学医学部の元アレルギーおよび臨床免疫学のチーフであるPhilip Askenase教授（写真）は、「エクソソームはセンセーショナルな生物学的発見である」と述べている。膜に囲まれた小さな細胞内小胞は、研究されてきたすべての動物種のすべての細胞によって生産・分泌され、植物や細菌によっても放出される。 オープンアクセスのNatureの記事は「人工ナノ粒子は本物ほど良くない（Artificial Nanoparticles Are Not As Good As The Real Thing.）」と題されている。

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Askenase博士によれば、エクソソームの主な機能は、血流を通過した後、近くまたは全身に他の細胞に入り、最も重要なのはアクセプター細胞のDNAに変化を引き起こす可能性があるマイクロRNA（miRNA）である貨物を運ぶことだ。発現は、タンパク質機能の変化につながり、最終的にはアクセプター細胞の挙動の変化につなががる。
Askenase博士は、「エクソソームは、これまでに発見されていない生物学的プロセスを媒介し、細胞や生物全体の分子経路や代謝経路を変える可能性がある予期しないユニバーサル・ナノ粒子だ」と述べている。
彼は、エクソソームは医学的に非常に重要であると信じている。 「それらは、研究者に疾患メカニズムのより良い理解を提供し、新しい診断テストにつながり、そしておそらく最も重要なことは、新しい治療法を提供するための天然ナノ粒子手段を提供するだろう」とAskenase博士は言う。 しかし、これは研究者がエクソソームをより集中的に研究した場合にのみ起こると彼は信じている。
Askenase博士は、残念ながらこれまで生物医学のエンジニアは別のあまり有望ではないアプローチに焦点を当ててきたと考えている。 彼は、エクソソームは数十億年の進化を経て最適な組成物を進化させてきたと主張し、比較すると、操作されたナノ粒子には多くの相対的な欠点があるという。
Askenase博士は、エクソソームは血液脳関門などの組織障壁を容易に通過でき、投与後4〜5日間効果を発揮して血流に入ることができると指摘している。 一方、人工ナノ粒子は、血液脳関門を通過することができず、それらを外来粒子として認識する自然の体のメカニズムによって急速に排除される。

珍しい膜が過酷な条件での生存を可能にする
Askenase 博士は、エクソソームには珍しい比率の脂質成分を含む特殊な膜があり、表面の粘度と剛性が高くなると述べている。 それらの特徴はエクソソームを保護し、細胞が生存できない過酷な条件での生存を可能にする。 興味深いことに、Askenase 博士は、これらのエクソソームの特徴は、生物進化の始まりの近くの、有害な原始海の古代の起源に由来すると仮定している。 彼は、いくつかのエクソソームが、細菌の発生前の原始生物時代に存在していた原核細胞に関連している可能性があると提起した。

経口投与可能
Askenase 博士は、胃の酸性で酵素に富む環境などの過酷な条件に対するエクソソームの顕著な耐性は、治療薬としてエクソソームを経口投与できることを示唆していると指摘した。 彼の研究室は、ポーランドのクラクフにあるジャジェロニア大学の研究者と協力して、食物アレルギーの抑制に関する実験でこれを達成した。 彼は、経口投与は、静脈内、腹腔内、および皮下などの他の投与経路と比較して、より大きな患者の受容と快適さをもたらすと付け加えた。

治療分子の送達に理想的
Askenase 博士は、エクソソームの安定性と回復力は、これらの粒子を局所的および全身的に治療として、遺伝的および抗炎症性分子を送達するための優れた選択肢にしている理由の一部にすぎないと付け加えた。 彼は、エクソソームは健康なまたは免疫のある個体から分離することができ、生物学的に活性な部分母集団は治療での使用のために容易に誘導または濃縮することができると述べた。 エクソソームは、いくつかのケースでは、免疫学的または遺伝的非互換性を心配することなく、種間で使用することさえできると付け加えた。miRNAは普遍的であり、エクソソームは免疫刺激分子がほとんどないためだ。 Askenase 博士はさらに、植物のエクソソームが何らかの医学的利益をもたらすことさえあるかもしれないこと、そしてエクソソームが全DNAを含むことはめったにないので、それらは癌を引き起こす可能性は低いと述べた。

セルターゲットの利点
Askenase 博士は、エクソソームは細胞ターゲティングにおいて人工ナノ粒子よりもさらに有利であることを強調した。 彼は、いくつかのエクソソームは選択された抗原特異的抗体鎖をその表面に結合する能力を有し、これらのエクソソームに、特定の抗原を有するアクセプター細胞を特異的に標的化する比類のない能力を与えると述べた。 さらに、選択された、ターゲティング、遺伝子改変miRNAは、それらとの単なるインキュベーションにより、活性化されたエクソソーム亜集団にロードできる。 その結果、Askenase 博士は、「エクソソームは、標的細胞に特異的に結合するためにも、さまざまな疾患の遺伝子治療を促進するためにも使用できる」と述べた。

さまざまな疾患の治療における可能な使用
Askenase博士は、現在の研究では、エクソソームが癌、多発性硬化症、関節リウマチ、脳卒中、脊髄損傷、心筋梗塞、肺線維症などのさまざまな疾患の効果的な治療法になる可能性があることを示していると強調した。 さらに、アルツハイマー病、パーキンソン病、自閉症スペクトラム障害などの神経学的状態の治療におけるエクソソームの可能な使用に関する研究が最近始まったと彼は言った。

治療の可能性を達成するために必要なさらなる作業
しかし、Askenase 博士は、エクソソームがその優れた治療能力を発揮するためには、まだ多くの研究が必要だ。 彼が言った重要な仕事は、それらが標的化抗体に結合することを可能にするエクソソーム上の表面分子の性質、ならびにそれらが選択された治療用RNAと会合することを可能にする分子配置の性質を決定することだ。

エクソソームは治療の新時代を迎えるかもしれない
Askenase 博士は、「人工ナノ粒子にはこれらの能力はない。 今こそ、研究者が、RNAを保有し、抗体でコーティングされた天然のエクソソーム小胞を使用して、治療の可能性の新しい時代の到来を告げる時だ。」

BioQuickNews:Exosomes Are “Sensational Biological Discovery,” Eminent Yale Immunologist Says; Naturally Occurring Nanoparticles Are Ideal Vehicles for Delivery of New Therapies & Offer Many Advantages Over Artificial Nanoparticles, Author States in Nature

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