1粒子ごとに炎症の由来組織と細胞状態を捉える新技術開発~血液や尿を用いた低侵襲な診断や病態評価への応用に期待~

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2026-10-21 名古屋大学

研究グループは、細胞から放出され、細胞の由来や状態を反映する細胞外小胞(EV)について、1粒子ごとに表面の膜タンパク質と内部のmicroRNAを同時に検出する技術を開発した。セルロースナノファイバーシートを利用した膜融合技術により、EVの構造を大きく損なわずに内部へ検出プローブを導入し、由来組織と細胞の炎症状態を示す分子を同一粒子上で解析できるようにした。これを腎移植患者の尿に適用し、慢性活動性抗体関連型拒絶反応(CAAMR)に関連するEV集団を検出した。従来のように多数のEVをまとめて測定する方法では捉えにくかった、粒子ごとの情報を利用できる点が特徴である。今後、血液や尿を用いた低侵襲な炎症の評価、疾患診断、病態モニタリングへの応用が期待される。

1粒子ごとに炎症の由来組織と細胞状態を捉える新技術開発~血液や尿を用いた低侵襲な診断や病態評価への応用に期待~

<関連情報>

単一小胞におけるマイクロRNAと膜タンパク質の非破壊的な共局在センシングにより、空間的な炎症シグネチャが明らかになる Non-destructive colocalization sensing of microRNAs and membrane proteins in single vesicles reveals spatial inflammation signatures

Shota Kawaguchi ∙ Taiga Ajiri S ∙ Kunanon Chattrairat ∙ … ∙ Kaoru Murakami ∙ Masaaki Murakami ∙ Takao Yasui
Cell Reports Physical Science  Published:October 17, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2026.103613

Highlights

  • Cellulose nanofiber sheets mediate fusion for single-extracellular vesicle (EV) sensing
  • Inflammatory stimulation remodels proteins and microRNAs in tissue-derived EVs
  • Single-EV colocalization identifies tissue-specific inflammatory EV populations

Summary

Chronic inflammation underlies a broad spectrum of diseases, yet current liquid biopsy approaches lack the spatial resolution and molecular specificity to detect localized, disease-specific inflammatory signals. Extracellular vesicles (EVs) offer a promising alternative, as they carry both membrane proteins and intravesicular biomolecules that reflect the physiological state and tissue of origin. Here, we present a sensing platform for single-vesicle colocalization analysis of membrane proteins and microRNAs (miRNAs), using cellulose nanofiber-mediated membrane fusion to non-destructively deliver probes into intact EVs. This approach enables simultaneous detection of tissue-specific and inflammation-associated markers in individual EVs. In kidney transplant recipients with chronic active antibody-mediated rejection, we identify EVs co-expressing the renal marker DPYS and miR-1246. In rheumatoid arthritis patients, we observe elevated levels of miR-1246+/CD81+ EVs in plasma. Our platform distinguishes among inflammation-related EV subpopulations that are undetectable using bulk or surface-only analyses, thereby offering a non-invasive strategy for localized inflammation profiling.

生物化学工学
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