見た目はそっくりでも細胞への侵入経路は違う―人工ナノ粒子と、細胞が自然に放出する小胞の違いをタンパク質から読み解く―

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2026-09-14 京都大学

細胞が自然に分泌する細胞外小胞と、細胞を機械的に加工して作る細胞由来ナノベシクル(CDN)は、サイズや表面電荷が似ていても、細胞への取り込まれ方が異なることを京都大学・理化学研究所などの研究グループが明らかにした。研究では、ナノ粒子側と受容細胞側の双方のタンパク質を解析する「近接プロテオミクス」により、粒子と細胞の接触に関わるタンパク質と取り込み経路を同定した。その結果、両者に共通してマクロピノサイトーシスが関与する一方、CDNではクラスリン依存性経路やCLIC/GEEC関連経路など、より多様な取り込み機構が働く可能性が示された。天然小胞と人工ナノ粒子の違いをタンパク質レベルで捉えた本成果は、目的細胞へ効率よく薬物などを届けるナノキャリア設計や、高精度な細胞操作・治療技術の開発に向けた基盤となる。

見た目はそっくりでも細胞への侵入経路は違う―人工ナノ粒子と、細胞が自然に放出する小胞の違いをタンパク質から読み解く―
ナノ粒子の取り込み経路を調べる本研究の計測法。イラストはBioRender.com.で作成。

<関連情報>

近接プロテオミクスによる細胞由来ナノベシクルの細胞取り込み候補経路のマッピング Proximity Proteomics Maps Candidate Cellular Uptake Pathways for Cell-Derived Nanovesicles

Eisuke Kanao, Ryosuke Mizuta, Saki Tarao, Yukika Hara, Yuka Li, Kazunari Akiyoshi, Yasushi Ishihama, Koshi Imami, Yoshihiro Sasaki
Small Methods  Published: 02 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/smtd.71014

ABSTRACT

Although extracellular vesicles (EVs) facilitate selective molecular exchange between cells, their low yields and inherent heterogeneity limit translational applications. Cell-derived nanovesicles (CDNs), produced by mechanical extrusion of donor cells, offer a scalable alternative while retaining key membrane features of EVs. Yet how fabrication reshapes vesicle–cell communication remains poorly understood. Here, vesicle-side proteomics is integrated with TurboID proximity labeling of recipient-cell proteins to construct quantitative, dual-sided maps of CDN and small extracellular vesicle (sEV) interactions. Despite similar size and surface charge, CDNs displayed a substantially more diverse proteome and a broader repertoire of predicted uptake-associated signatures. Recipient-cell proximity proteomics further resolved distinct molecular cohorts. The CDN-associated cohort contained recipient-derived CALR and NCL, which are literature-linked to LRP1/CD91-associated efferocytic recognition and NCL-associated macropinocytic processes, respectively, whereas the sEV-associated cohort contained signatures consistent with HSPG-assisted docking and clathrin-mediated or CLIC/GEEC-related uptake. Together, these complementary datasets reveal molecular interfaces for extrusion-generated CDNs that are distinct from those of naturally secreted sEVs. Receptor dependence and the contributions of surface association and internalization require direct testing; however, the identified associations define specific mechanistic targets for further investigation. This dual-sided proteomic strategy establishes a quantitative framework for dissecting vesicle–cell communication and engineering membrane-based nanocarriers.

生物化学工学
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