糖尿病患者におけるエクソソームの欠陥が、傷を治りにくくしている可能性

この研究は、ピッツバーグ大学の外科学准教授であるガタック博士（Dr. Subhadip Ghatak）が主導したものである。糖尿病患者の慢性的な傷において、これらの不良なエクソソームは、傷を治すのに必要な情報を細胞に伝えることができないことが発見されました。この洞察により、新しいエクソソーム中心の治療法が慢性傷の治療を促進するための新たな道が開かれることになるでしょう。

「糖尿病の患者では、過度な炎症のために傷の治癒が妨げられます」と、共同上級著者であるセン博士（Dr. Chandan Sen）は述べています。彼はピッツバーグ大学のMcGowan再生医学研究所の所長、外科学および形成外科の教授、そしてUPMC創傷治癒サービスの最高科学責任者でもあります。「治療されない場合、これらの治癒しない、または慢性的な傷は、四肢の切断を引き起こすことがあります。米国では毎年100,000件以上の糖尿病関連の切断が行われていますが、傷の治癒に関する更なる理解と新しい治療法の開発により、この数字を減少させることが目標です。」

ガタック博士と彼のチームは、治癒を促進するために傷にやさしく吸引をかけるネガティブプレッシャーバンデージを使用して、22人の糖尿病患者と15人の非糖尿病患者の慢性傷から傷液を採取しました。

「通常、これらのバンデージはゴミ箱に捨てられますが、傷液は実際には傷全体の状態を反映する非常に貴重なサンプルです」と、セン博士は語ります。彼はまた、ライフサイエンス革新および商業化の副総長でもあります。「例えば、傷が感染している場合、その液体にはその感染の痕跡が含まれています。」

研究者らは、角化細胞と呼ばれる皮膚細胞によって生産されるエクソソームを分離し、解析しました。これらの粒子は、RNA、リピド、およびタンパク質を含むカーゴで詰められ、その後細胞から放出され、傷の治癒を調整する免疫細胞であるマクロファージに取り込まれます。

「エクソソーム内の信号が正しい場合、マクロファージは傷の炎症を解消する方法を知っています」と、セン博士は説明します。「しかし、糖尿病では、角化細胞とマクロファージとの間の相互作用が妨げられているため、マクロファージは炎症を引き起こし続け、傷は治癒されません。」

糖尿病のエクソソームである「ダイアエクソソーム」と研究者たちが名付けたものは、非糖尿病患者のものとは異なるRNA、リピド、およびタンパク質の内容を持っていました。これは、糖尿病においてカーゴの詰め込み過程が変わっていることを示唆しています。

さらに、ガタック博士と彼のチームは、糖尿病が傷のエクソソームの放出と取り込みを損なっていることも発見しました。糖尿病患者の傷液中のダイアエクソソームの数は、非糖尿病患者のエクソソームよりもはるかに少なく、マクロファージはダイアエクソソームよりもはるかに少ないエクソソームを取り込みました。

研究者たちが非糖尿病患者のマクロファージをエクソソームでインキュベートしたとき、マクロファージは炎症の解消を示す化合物を生成しました。これは、彼らがエクソソームのメッセージを受け取り、傷の治癒を開始するために正確に応答したことを示しています。

しかし、彼らがこの実験をダイアエクソソームで繰り返したとき、マクロファージは慢性の傷を持つ糖尿病患者に一般的なプロ炎症性の化合物を生成しました。

「ダイアエクソソームは治癒カスケードからの逸脱を引き起こし、その結果、炎症の解消が妨げられます」と、セン博士は語ります。「そして、これは傷に限られているわけではありません。エクソソームは体内で多くの機能を担っているため、ダイアエクソソームは他の糖尿病の合併症にも関与している可能性があります。この研究は新しい考え方の線を開きます。」

研究者たちは現在、糖尿病患者の傷の治癒を改善するためにダイアエクソソームをどのように対象とするかを調査しています。一つの方法として、ダイアエクソソームで発生する化学修飾を元に戻す治療法を開発することが挙げられます。また、糖尿病患者からエクソソームを分離し、欠けている信号をそれらに詰め込んで傷組織に再び注入することも考えられます。

[News release] [Nano Today abstract]

画像：エクソソームとその中身を描写した図