ほとんどの身体機能の制御は、細胞同士の対話能力にかかっている。細胞間のコミュニケーションには、神経系とホルモンの分泌という2つのルートがあることは以前から知られていた。エクソソームとは、細胞が分泌したタンパク質やRNA分子を含む小胞のことで、代謝を調節するために他の細胞に取り込まれることができる。現在、多くの研究者が、マイクロRNAを運ぶエクソソームに注目している。マイクロRNAは非常に短いRNAで、細胞のさまざまなタンパク質を作り、細胞の機能を制御する他の長いRNAの能力を制御することができる。
このように、マイクロRNAは健康や病気における細胞のふるまいの多くの側面に影響を与える。ジョスリン糖尿病センターの上級研究員でハーバード大学医学部教授のC. Ronald Kahn医学博士は「このたび、細胞がエクソソーム用のマイクロRNAの集合体を選択する方法を発見した。」「なぜ細胞がある種のマイクロRNAを分泌し、他のマイクロRNAを保持するのかという暗号を解読した。」と述べている。このNature論文は、2021年12月22日にオンライン公開され、「小型細胞外小胞の放出と細胞内保持を制御するMicroRNAの塩基配列（MicroRNA Sequence Codes for Small Extracellular Vesicle Release and Cellular Retention）」と題されている。
Kahn博士と彼の同僚達は、代謝に関わる5種類の細胞（褐色脂肪、白色脂肪、骨格筋、肝臓、血管に並ぶ「内皮」細胞）の組織培養をセットアップして、細胞がどのようにエクソソームに入れるマイクロRNAを決定するか研究を開始した。
その結果、これらの異なる種類の細胞がエクソソーム中に分泌するマイクロRNAの集合体は、まったく異なることが判明した。「いくつかのマイクロRNAは、全ての細胞タイプから分泌されるが、多くのマイクロRNAは、他の細胞タイプでも作られているにもかかわらず、これらの細胞タイプのうちの1つか2つだけから分泌される。」と、Kahn博士は語っている。
「いくつかのケースでは、マイクロRNAは、細胞内にあるよりもエクソソーム内に80倍も濃縮されている。」「他のマイクロRNAは、細胞内でエクソソーム内よりも10倍や20倍も濃縮されている。」と、Kahn博士は語っている。
この現象がどのように起こるのかを理解するために、研究チームは、マイクロRNAがエクソソームで分泌されやすくなったり、されにくくなったりするような、非常に短い遺伝子配列「モチーフ」をマイクロRNAの中に探した。その結果、5種類の細胞はそれぞれ、このプロセスに異なる配列モチーフやコードを用いていることが判明した。一般に、各細胞型はこれらの配列コードを用いて、分泌を好むマイクロRNAと保持を望むマイクロRNAを決定している。
この発見を検証するため、ジョスリンの研究者らは、マイクロRNAの配列モチーフを遺伝子工学的に改変し、通常は保持されるはずのマイクロRNAが分泌されるようになるか、あるいはその逆の変化が起こるかどうかを確認した。「我々は、これらのコードが存在するだけでなく、マイクロRNAの行き先の挙動を変化させるように操作できることを示した。エキソソームのマイクロRNAコーディングにおけるこれらの発見を総合すると、本当にあらゆる研究分野を横断している」と、Kahn博士は述べている。
2017年、Kahn研究室は、脂肪組織がマイクロRNAを含むエクソソームの主要供給源であること、血流中を循環するこれらのマイクロRNAが肝臓のグルコース処理方法および代謝の他の側面を制御できることを示した。
Kahn博士とその共同研究者らは、最新の論文で、脂肪から来るマイクロRNAの配列コードを変更することで、脂肪から分泌され肝臓に取り込まれ肝臓の代謝を調節する能力を高めることができることを示した。
Kahn博士のグループは現在、エクソソーム中のマイクロRNAのコードを操作する能力によって、糖尿病やその他の代謝性疾患の遺伝子治療が改善されるかどうかを検証している。
「これらの新しい発見により、我々は、簡単にアクセスできる皮下脂肪中のマイクロRNAを遺伝子操作して、直接的な遺伝子治療がはるかに困難な肝臓の代謝改善をターゲットにすることができるようになった。」「そして、何か問題が起こっても、肝臓を取り出せないのに対して、脂肪はいつでも取り出せる。」「全体として、我々が行ったことは、糖尿病代謝の領域をはるかに超えて、根本的に重要だ。なぜなら、我々が特定したこのアプローチは、今や、脳、膵臓、腎臓、または他の組織の細胞を含む他の細胞タイプに適用できるからだ。」と、Kahn博士は述べた。
Kahn研究室のポスドクであるRuben Garcia-Martin博士が、このNature論文の主執筆者である。ジョスリン糖尿病センターのGuoxiao Wang氏、Bruna Brandão氏、Tamires Marques Zanotto氏が共同執筆者だ。また、バック加齢医学研究所のSamah Shah氏、Sandip Kumar Patel氏、Birgit Schilling氏も寄稿している。
