細胞外小胞由来免疫細胞由来の特徴と細胞環境への機能的影響の研究

多くの神経病理学は、ますます考慮されている複雑なメカニズムである神経炎症状態に関連していますが、免疫プロセスは多様であり、細胞環境に依存しているため、まだ十分に理解されていません。実際、CNS障害は体系的に同じ活性化シグナルおよび免疫細胞集団を含まないため、炎症促進反応または抗炎症反応は病理学の原因または結果として評価することは困難である。「ミクログリア」と呼ばれる脳内マクロファージは、神経系と免疫系^の間の界面にあるように見える。ミクログリアは骨髄由来を有し、脳を植民地化する原始造形中の黄身嚢に由来するが、末梢マクロファージは末梢マクロファージ²となる決定的な造形中の胎児肝臓に由来する。ミクログリア細胞は、アストロサイトやオリゴデンドロサイト3などのニューロンおよびニューロン由来のグリア細胞と^{通信する。}最近のいくつかの研究では、ミクログリアがCNSの発達および成人組織恒常性の間に神経可塑性に関与していること、また神経変性疾患^44,55に関連する炎症性状態で関与することが示されている。さもなければ、血液脳関門の完全性は、他のCNS病理において損なわれる可能性がある。免疫応答は、特に多形性神経膠芽腫において、血管形成過程および^{リンパ管の}存在を介して血液脳関門が再編成される^6、77のミクログリア細胞のみでは支持されない。したがって、大骨髄由来マクロファージ(BMDM)浸潤は、腫瘍依存性血管新生機構全体にわたって脳腫瘍に起こる^8。癌細胞は、免疫抑制性および腫瘍増殖につながる浸潤性BMに大きな影響を及ぼす^9.このように免疫細胞とそれらの脳微小環境との間の通信は、細胞起源及び活性化シグナルが多様である^10,11,11として理解し難い。このように、生理学的条件下で免疫細胞関連の分子シグネチャの機能を理解することは興味深い。この点に関して、細胞外小胞(EV)の放出を通して、免疫細胞と細胞微小環境との間の細胞間のコミュニケーションを研究することができる。

EVは、健康での免疫機能の調節、および病理学的状態^12,13,13においてますます研究されている。エキソソームとミクロシクルの2つの集団を考慮することができる。それらは異なった生物発生およびサイズ範囲を提示する。エキソソームは、直径30~150nmの小胞で、内膜系から生成され、多面体(MVB)と血漿膜との融合時に分泌される。マイクロベシクルは直径約100〜1,000nmで、細胞形質膜¹⁴から外へ出芽することによって生成される。エキソソームとミクロベシクルの差別は、サイズや分子パターンに応じて実現することは困難であるため、本レポートではEVという用語のみを使用します。CNSにおけるEV関連通信は、線虫、昆虫またはアンネリド^15、16を含む無脊椎動物種への関与を示した研究以来^、16祖先のメカニズムを表す。さらに、EVが異種の細胞と通信できることを示す結果は、このメカニズムがキーロックシステムであることを示し、まず小胞とレシピエント細胞間の表面分子認識に基づいて、メディエーター^16、17,17の取り込みを可能にする。実際、EVは、タンパク質(例えば、酵素、シグナル伝達、生物新生因子)、脂質(例えば、セラミド、コレステロール)または核酸(例えば、DNA、mRNAまたはmiRNA)がレシピエント細胞活動^の直接的または間接的な調節因子として作用するタンパク質のような多くの分子を含んでいる。そのため、免疫細胞に対しても方法論的研究が行われ、EVを単離し、タンパク質シグネチャ^18,19,19を完全に特徴付けた。

最も初期の研究では、Wnt3a-またはセロトニン依存活性化^20,21,21に続く誘導機構として、一次培養ラットミクログリアからのエキソソームの放出を実証した。CNSにおいて機能的には、ミクログリア由来のEVは、神経興奮性^22,23,23の制御に寄与するニューロンにおけるシナプス前末端によるシナプスベシクル放出を調節する。ミクログリア由来のEVは、大きな脳領域^24,25,25においてサイトカイン媒介性炎症反応を伝播することもできる。重要なことに、トール様受容体ファミリーのための多様なリガンドは、ミクログリア²⁶のEVの特定の生産を活性化するかもしれない。例えば、インビトロ研究は、LPS活性化ミクログリアBV2細胞株が炎症促進サイトカイン²⁷を含む微分EV内容物を産生することを示している。したがって、CNSにおける免疫細胞亜集団の機能的多様性、ミクログリアおよび浸潤BMDMは、レシピエント細胞へのEVの影響およびEV内容物の同定を含む独自のEV集団を通じて評価され得る。

我々は、マイクログリアおよびBMDM由来EVの機能特性を^、16,19,19の分離後に評価する方法を説明した。本報告では、ミクログリア由来EVが神経突起の伸長に及ぼす影響と、グリオーマ細胞凝集体の制御に及ぼすマクロファージ由来EVの効果を独自に評価することを提案する。また、EV単離手順を検証し、生物学的に活性なタンパク質シグネチャを同定するために、EV画分の広いプロテオミクス解析を提案する。EV内容物の有益な効果と分子解読は、脳障害における治療剤としての可能な操作および使用に役立つ可能性がある。