皮膚の防御分子LL-37がメラノーマの進展を抑える新たな役割を発見

― メラノーマ由来エクソソームが周囲の表皮防御を弱める仕組みを明らかに ―

順天堂大学大学院医学研究科アトピー疾患研究センターの孫 権 大学院生、彭 戈 助教、ニヨンサバ・フランソワ 教授らの研究グループは、皮膚がんの一種であるメラノーマ（悪性黒色腫*¹）と周囲の表皮細胞（ケラチノサイト*²）との間に、抗菌ペプチドLL-37*³を介した新たな相互作用があることを明らかにしました。原発性メラノーマ患者から採取した組織では腫瘍に近い表皮ほどLL-37の発現が低下し、メラノーマ由来細胞外小胞「エクソソーム*⁴」が、ケラチノサイトのLL-37産生を抑えることが分かりました。一方、ケラチノサイト由来LL-37は、メラノーマの増殖、遊走、浸潤を抑え、抗腫瘍型免疫環境の形成にも関与していました。本成果は、表皮のLL-37を維持・回復することが、メラノーマに対する新たな治療概念につながる可能性を明らかにしました。

本論文はCell Reports誌のオンライン版（2026年8月）に先行公開されました。

本研究成果のポイント

● メラノーマ患者組織において、腫瘍に近い表皮ほどケラチノサイトのLL-37の発現が低下することを確認

● メラノーマ由来エクソソームがLL-37産生を抑え、その一因としてhsa-miR-221-5pと持続的なEGFR活性化の低下が関与

●ケラチノサイト由来LL-37がメラノーマの進展を抑え、抗腫瘍型免疫環境の形成と関連することを確認

背景

メラノーマは、皮膚の色素をつくる色素細胞（メラノサイト*⁵）から発生し、進行すると転移しやすく、死亡率の高い悪性腫瘍です。近年、免疫療法などの進歩により治療成績は向上していますが、進行例では治療抵抗性や再発が課題となっています。正常な皮膚では、メラノサイトは周囲のケラチノサイトと密接に連携していますが、腫瘍化したメラノサイトが隣接する表皮の防御機能にどのような影響があるかは十分に分かっていません。ケラチノサイトが産生するLL-37は、抗菌作用に加えて免疫調節や組織修復にも関与しますが、メラノーマにおける役割は明確ではありません。そこで本研究では、メラノーマとケラチノサイトの相互作用におけるLL-37の役割と、その制御機構を検討しました。

内容

研究グループはまず、原発性メラノーマ患者から採取した組織を用いて、抗菌ペプチドLL-37の分布を解析しました。その結果、腫瘍に近い表皮では、腫瘍から離れた表皮に比べてLL-37の発現が著しく低下していました（図1）。この結果から、メラノーマが周囲のケラチノサイトに局所的な影響を及ぼし、表皮の防御機能を弱めている可能性が示されました。

次に、ヒトケラチノサイトとメラノーマ細胞を用いた共培養実験、培養上清*⁶の解析およびエクソソームの分離実験を行いました。その結果、メラノーマ細胞が放出するエクソソームによって、ケラチノサイトのLL-37産生が低下することが分かりました。メラノーマ細胞からのエクソソーム放出を抑えると、このLL-37の抑制作用は弱まり、エクソソームが主要な情報伝達媒体であることが示されました。

さらに、エクソソームに含まれるmicroRNA*⁷を解析し、hsa-miR-221-5pを候補分子として同定しました。ケラチノサイト内でhsa-miR-221-5pを増加させるとLL-37産生が低下し、反対にメラノーマ細胞側でhsa-miR-221-5pを抑制すると、ケラチノサイトのLL-37産生が回復しました。この作用には、細胞増殖や分化を調節するEGFRシグナルの持続的な活性化低下が、少なくとも一部関与すると考えられました。

続いて、LL-37のメラノーマに対する作用を検討しました。LL-37はメラノーマ細胞の増殖、遊走および浸潤を抑制するとともに（図2）、マウスモデルにおいても腫瘍の増殖を抑えることを確認しました（図3）。また、ケラチノサイト由来LL-37を欠損させたマウスでは、メラノーマの増殖が促進されました。一方、LL-37を腫瘍内に投与すると、腫瘍の増殖が抑制されました。これらの結果は、ケラチノサイト由来のLL-37が、生体内でもメラノーマの進展を抑えることを示しています。

分子機構を解析したところ、LL-37は、メラノーマ細胞の生存や悪性化に関与するP2X7–PI3K–AKTシグナルを抑制するとともに、がん細胞の生存を支えるオートファジー活性を低下させました。また、ケラチノサイト由来LL-37を欠損させたマウスの腫瘍では、抗腫瘍型のM1マクロファージおよびN1好中球が減少していました。LL-37が抗腫瘍型免疫環境の形成にも関与する可能性が示されました。

以上の結果から、メラノーマはエクソソームを介して周囲のケラチノサイトのLL-37産生を局所的に抑え、表皮の防御機能を弱める一方、ケラチノサイト由来LL-37は、メラノーマ細胞への直接作用と腫瘍微小環境*⁸への作用の両面から腫瘍進展を抑えることが示されました。すなわち、メラノーマとケラチノサイトの間には、LL-37を中心とした双方向の「攻防」が存在する（図4）と考えられます。

今後の展開

本研究により、メラノーマとケラチノサイトとの新たな相互作用が明らかとなり、表皮細胞がメラノーマの進展に果たす役割についての理解が深まりました。また、LL-37を標的とした新たな治療戦略につながる可能性が示されました。今後は、メラノーマ患者由来試料を用いたさらなる検証を進めるとともに、LL-37の発現や機能を維持・増強する新たなアプローチの開発を通じて、メラノーマに対する新たな予防法や治療法の実現につながることが期待されます。

図 1：メラノーマ周囲の表皮におけるLL-37の発現パターン
ヒトメラノーマ組織および周囲皮膚のパラフィン切片を、抗LL-37抗体を用いて免疫組織化学染色しました。その結果、LL-37の発現は腫瘍近傍の表皮で顕著に低下し、腫瘍遠位の表皮では比較的高い発現が観察された。

　　

図 2：LL-37はメラノーマ細胞の遊走を抑制する

スクラッチアッセイ*⁹により、外因性LL-37がメラノーマ細胞の遊走に与える影響を評価しました。LL-37（40および80 µg/ml）を添加した群では、対照群と比較して48時間後のスクラッチ領域の閉鎖が有意に抑制されました。これらの結果から、LL-37が濃度依存的にメラノーマ細胞の遊走能を低下させることが示されました。

図3：LL-37の腫瘍内投与はマウスメラノーマの増殖を抑制する

マウスメラノーマ細胞をマウス皮膚内に移植し、腫瘍形成後の8日目および15日目に、ヒトLL-37に相当するマウス型カテリシジンmCRAMPまたは溶媒対照を腫瘍内に投与しました。22日目に評価したところ、LL-37投与群では対照群と比較して腫瘍サイズおよび腫瘍増殖が明らかに抑制されていました。

図4：メラノーマとケラチノサイトの間で生じるLL-37を介した双方向の相互作用の概要

メラノーマ由来エクソソームは、腫瘍近傍のケラチノサイトにおけるLL-37産生を低下させます。この作用には、エクソソームに含まれるhsa-miR-221-5pが関与し、ケラチノサイトにおける持続的なEGFR活性化の低下を伴うことが示されました。一方、ケラチノサイト由来LL-37は、メラノーマ細胞の増殖、遊走、浸潤、生存関連シグナルおよびオートファジーを抑制します。また、抗腫瘍型のM1マクロファージおよびN1好中球に富む腫瘍微小環境の形成と関連し、メラノーマの進展を抑える防御因子として働くことが示されました。

用語解説

*1　メラノーマ（悪性黒色腫）： 色素をつくる色素細胞（メラノサイト）に由来する悪性腫瘍。皮膚がんの中では発生頻度が比較的低いものの、進行すると転移しやすく、生命予後に大きな影響を及ぼす。

*2　ケラチノサイト（表皮角化細胞）： 表皮の大部分を構成する細胞。皮膚の物理的なバリアを形成するとともに、抗菌ペプチドやサイトカインなどを産生し、生体防御や免疫応答に重要な役割を果たす。

*3　LL-37（カテリシジン抗菌ペプチド）： ヒトで唯一知られるカテリシジン前駆体hCAP18から切り出され、37個のアミノ酸からなる抗菌ペプチド。CAMP遺伝子にコードされ、抗菌作用に加えて、炎症制御、組織修復、免疫調節など多彩な生理機能を担う。

*4　エクソソーム： 細胞から分泌される直径約30～150 nmの細胞外小胞。タンパク質、脂質、microRNAなどを含み、離れた細胞や周囲の細胞へ情報を伝える。

*5  色素細胞（メラノサイト）： 表皮の基底層に存在し、皮膚や毛髪の色を決める色素（メラニン）を産生する細胞。正常な皮膚では、周囲のケラチノサイトと密接に連携して皮膚の恒常性を維持している。

*6  培養上清： 細胞を培養する過程で、細胞から分泌されたタンパク質やサイトカインなどの成分を含む培養液。細胞間の情報伝達に関わる因子を解析するために用いられる。

*7　microRNA： 約22塩基からなる小さなRNA。特定の遺伝子からタンパク質がつくられる過程を調節する。本研究では、メラノーマ由来エクソソームに含まれるhsa-miR-221-5pが、ケラチノサイトのLL-37産生を低下させる一因であることが示された。

*8　腫瘍微小環境： 腫瘍細胞の周囲に存在する免疫細胞、線維芽細胞、血管、細胞外基質などから構成される局所環境。腫瘍の増殖、浸潤、転移および治療反応に大きな影響を及ぼす。

*9  スクラッチアッセイ： 培養細胞の単層に傷を作り、細胞がその隙間を埋めていく様子を観察・測定することで、細胞の遊走（移動）能力や運動性を評価する実験手法。細胞の遊走能を評価するために広く用いられる。

研究者のコメント

本研究で最も重要なのは、メラノーマとその周囲の表皮が一方的ではなく、互いに影響し合っていることを示した点です。メラノーマはエクソソームを使ってLL-37による表皮防御を弱める一方、ケラチノサイト由来LL-37は、腫瘍細胞と免疫環境の両面からメラノーマの進展を抑えていました。これは、メラノーマとケラチノサイトの間にLL-37を中心とした「攻防」が存在することを示しています。今後は患者試料での検証を重ね、LL-37を安全に維持・増強する方法が新たな治療につながるかを検討したいと考えています。

原著論文

本研究はCell Reports誌のオンライン版に(2026年8月）先行公開されました。

タイトル： Melanoma exosomal hsa-miR-221-5p suppresses keratinocyte LL-37 to promote tumor progression

タイトル(日本語訳)： メラノーマ由来エクソソームのhsa-miR-221-5pはケラチノサイトのLL-37を抑制し腫瘍の進展を促進する

著者： Quan Sun¹, Ge Peng¹, Ziyou Wu², Lixia Cui³, Wanchen Zhao¹, Alafate Abudouwanli¹, Mengyao Yang¹, Shan Wang¹, Yi Tan¹, Hideoki Ogawa¹, Ko Okumura¹, François Niyonsaba¹,⁴

著者（日本語表記）： 孫 権¹、彭 戈¹、呉 自友²、崔 麗霞³、趙 婉辰¹、阿拉法特 阿不都万里¹、楊 夢瑶¹、王 珊¹、譚 伊¹、小川 秀興¹、奥村 康¹、ニヨンサバ・フランソワ¹,⁴

著者所属： 1) 順天堂大学大学院医学研究科アトピー疾患研究センター、2) 陸軍軍医大学 西南医院 肝胆外科（中国・重慶）、3) 海南医科大学 第二附属医院 皮膚科（中国・海南）、4) 順天堂大学 国際教養学部

DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117837

本研究は、文部科学省科学研究費助成事業（科研費）（JP24K11459、JP25K19543）、Lydia O'Leary Memorial Pias Dermatological Foundation、公益財団法人武田科学振興財団、公益財団法人ロッテ財団、公益財団法人小柳財団、Vichy Laboratoires、および順天堂大学プロジェクト研究助成（Pro2025-44、Pro2026-10）の支援を受けて実施されました。また、本研究は、多くの皆様のご協力のもと実施されました。