JP2020020810A - Method for detecting exosome - Google Patents

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Abstract

To provide a method for detecting exosomes, capable of enhancing disease specificity compared to conventional arts, and improving accuracy and probability of diagnosis.SOLUTION: A method for detecting exosomes having detection target substances 12 to 14 comprises: mixing, in a sample solution 1, a buffer solution 2 containing fine particles 12 to which a binding substance 22 that reacts with the detection target substance 12 is bound, to generate a sample solution 7 containing a conjugate 5 comprising exosomes and the fine particles 12 having the detection target substance 12; injecting the sample solution 7 on a substrate 31 on which a binding substance 43 that reacts with the detection target substance 13 is fixed; reacting the conjugate 5 having the detection target substance 13 with the binding substance 43 to fix the conjugate 5 on the substrate 31; injecting a buffer solution containing fine particles 50 to which a binding substance 54 that reacts with the detection target substance 14 is bound, to generate an analysis substrate on which exosomes having the detection target substances 12 to 14 are fixed; and determining that a detection signal obtained by irradiating a surface with laser light is a signal indicating the fine particles 50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、各種の細胞が分泌するエクソソームの検出方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting exosomes secreted by various cells.

疾病と関連付けられている特定の抗原(または抗体)をバイオマーカとして検出して分析することで、疾病の発見や治療の効果等を定量的に分析することが広く行われている。
近年、エクソソーム(exosome)と称されている微小な膜小胞が新たなバイオマーカとして期待されている。
It is widely practiced to detect and analyze a specific antigen (or antibody) associated with a disease as a biomarker to quantitatively analyze the effect of the discovery or treatment of a disease.
In recent years, small membrane vesicles called exosomes are expected as new biomarkers.

エクソソームは、血液,リンパ液,唾液,尿,母乳,精液等に含まれている。エクソソームは液体中では概略球形であり、直径100nm程度を中心として分布している。エクソソームは、脂質二重膜で覆われている。脂質二重膜には、様々な物質、例えばたんぱく質が存在している。また脂質二重膜の内部には、様々なたんぱく質やmiRNA等の核酸が内包されている。なお、エクソソームは、マイクロベシクル、細胞外小胞と称されることもあり、複数の呼称が存在する。   Exosomes are contained in blood, lymph, saliva, urine, breast milk, semen and the like. Exosomes are roughly spherical in liquid and are distributed around a diameter of about 100 nm. Exosomes are covered with a lipid bilayer. Various substances, for example, proteins, are present in the lipid bilayer membrane. In addition, various proteins and nucleic acids such as miRNA are included in the interior of the lipid bilayer. Exosomes are sometimes called microvesicles or extracellular vesicles, and there are multiple names.

特許文献1には、酵素免疫吸着測定法(ELISA(Enzyme-Linked Immuno-Sorbent Assay))による免疫学的測定法を用いて、エクソソームを捕捉して分析する方法が記載されている。   Patent Literature 1 describes a method of capturing and analyzing exosomes by using an immunological assay based on an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA (Enzyme-Linked Immuno-Sorbent Assay)).

国際公開第2009/092386号International Publication No. 2009/092386

一般的に、エクソソームは、種類の異なる複数のたんぱく質を含んでいる。その中で、認識対象となるたんぱく質は、脂質二重膜の表面に存在するたんぱく質であり、例えば、膜貫通型たんぱく質、接着分子、膜輸送たんぱく質、膜融合たんぱく質、糖たんぱく質等である。以下、これらを単にたんぱく質と総称する。1つのエクソソームに対して複数の種類のたんぱく質を識別することができれば、エクソソームの選択的な検出が可能になる。そのため、検出の疾患特異性を高めることができ、診断の精度や確度を向上させることが期待される。   In general, exosomes contain a plurality of different types of proteins. Among them, proteins to be recognized are proteins existing on the surface of the lipid bilayer membrane, and include, for example, transmembrane proteins, adhesion molecules, membrane transport proteins, membrane fusion proteins, and glycoproteins. Hereinafter, these are simply referred to as proteins. If a plurality of types of proteins can be distinguished from one exosome, selective detection of exosomes becomes possible. Therefore, it is expected that the disease specificity of detection can be increased, and that the accuracy and precision of diagnosis can be improved.

しかしながら、特許文献1に記載されているような従来のエクソソーム捕捉方法では、1つのエクソソームに対して、2種類のたんぱく質を識別することはできるものの、3種類のたんぱく質を識別することは難しい。   However, in the conventional exosome trapping method as described in Patent Document 1, although two types of proteins can be distinguished from one exosome, it is difficult to distinguish three types of proteins.

そのため、異なる抗体を用いてエクソソームの捕捉と分析を複数回行う必要があり、工程が煩雑になる。また、この場合においても、1つのエクソソームに3種類のたんぱく質が同時に存在しているか否かを識別することは難しい。   Therefore, it is necessary to perform exosome capture and analysis multiple times using different antibodies, which complicates the process. Also in this case, it is difficult to distinguish whether or not three types of proteins are simultaneously present in one exosome.

本発明はこのような問題点に鑑み、従来よりも疾患特異性を高め、診断の精度や確度を向上させることが可能になる、エクソソームの検出方法を提供することを目的とする。   In view of such problems, an object of the present invention is to provide a method for detecting exosomes, which makes it possible to enhance disease specificity and improve the accuracy and precision of diagnosis as compared with the related art.

本発明は、第1の試料液中に、第1の検出対象物質、第2の検出対象物質、及び第3の検出対象物質を有するエクソソームが存在するか否かを検出する検出方法であって、第1の試料液に、第1の検出対象物質と反応する特性を有した第1の結合物質が結合した第1の微粒子を含む第1の緩衝液を混合することにより、第1検出対象物質と第1の結合物質とを反応させ、第1の検出対象物質を有するエクソソームと第1の微粒子とから形成された第1の結合体を含む混合液を生成し、生成された混合液を第2の緩衝液で置換することにより第1の検出対象物質を有するエクソソームを含む第2試料液を生成し、第2の検出対象物質と反応する特性を有する第2の結合物質が固定された基板に設けられたウェルに対して第2の試料液を注入し、第2の検出対象物質を有する第1の結合体のエクソソームを第2の結合物質と反応させた後、ウェルから第2の試料液を排出し、第3の緩衝液でウェル内を洗浄することにより、基板上に第1の結合体を固定し、第3の検出対象物質と反応する特性を有する第3の結合物質が結合した第2の微粒子を含む第4の緩衝液を、ウェルに注入し、第3の検出対象物質を有する第1の結合体のエクソソームと第3の結合物質とを反応させて、第1の検出対象物質、第2の検出対象物質、及び第3の検出対象物質を有するエクソソームを固定した分析用基板を生成し、分析用基板の表面にレーザ光を照射した際の反射光から検出信号を取得し、取得した検出信号が第2の微粒子を示す信号であることを判定することにより、第1の検出対象物質、第2の検出対象物質、及び第3の検出対象物質を有するエクソソームを検出するエクソソームの検出方法を提供する。   The present invention relates to a detection method for detecting whether or not an exosome having a first detection target substance, a second detection target substance, and a third detection target substance is present in a first sample solution, By mixing the first sample solution with a first buffer solution containing first fine particles bound to a first binding substance having a property of reacting with the first detection target substance, Reacting the substance with the first binding substance to generate a mixed liquid containing a first conjugate formed from exosomes having the first detection target substance and the first fine particles; By substituting with the second buffer solution, a second sample solution containing exosomes having the first target substance was generated, and the second binding substance having a property of reacting with the second target substance was fixed. Injecting a second sample solution into a well provided in the substrate, After reacting the exosome of the first conjugate having the target substance of No. 2 with the second conjugate, the second sample solution is discharged from the well, and the inside of the well is washed with a third buffer. Immobilizing the first conjugate on the substrate and injecting into the well a fourth buffer solution containing second fine particles to which a third binding substance having a property of reacting with the third substance to be detected is bound. Reacting the exosome of the first conjugate having the third substance to be detected with the third substance to form a first substance to be detected, a second substance to be detected, and a third substance to be detected An analysis substrate having exosomes immobilized thereon is generated, a detection signal is obtained from reflected light when the surface of the analysis substrate is irradiated with laser light, and the obtained detection signal is a signal indicating the second microparticle. By determining, the first detection target substance, the second detection target substance Out substance, and exosomes detection method for detecting a exosomes having a third detection target substance to provide.

本発明のエクソソームの検出方法によれば、従来よりも疾患特異性を高め、診断の精度や確度を向上させることが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the exosome detection method of this invention, it becomes possible to raise disease specificity conventionally and to improve the precision and accuracy of diagnosis.

エクソソームと第1の微粒子との結合体の形成方法を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining a method for forming a conjugate of exosomes and first fine particles. エクソソームを含む試料液とエクソソームの模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a sample solution containing exosomes and exosomes. 磁気微粒子を含む緩衝液と磁気微粒子の模式図である。It is a schematic diagram of a buffer solution containing magnetic fine particles and magnetic fine particles. エクソソームを含む試料液と磁気微粒子を含む緩衝液との混合液の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a mixture of a sample solution containing exosomes and a buffer solution containing magnetic fine particles. 結合体が磁気捕集されている状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in which the coupling body was magnetically collected. 結合体が分散した試料液の模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a sample liquid in which a conjugate is dispersed. エクソソーム捕捉ユニットの模式図である。It is a schematic diagram of an exosome capture unit. 図7(a)のB−Bで切断した部分のウェルの拡大斜視図である。FIG. 8 is an enlarged perspective view of a part of the well cut along the line BB in FIG. エクソソームの捕捉方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the capture method of an exosome. ウェルに注入された溶液の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a solution injected into a well. ウェルに注入された微粒子を含む緩衝液、及び、微粒子の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a buffer solution containing fine particles injected into a well and fine particles. 抗体及びブロック層がトラック領域に固定されている状態を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an antibody and a block layer are fixed to a track region. エクソソーム及び結合体がトラック領域の凹部に固定されている状態を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an exosome and a conjugate are fixed in a concave portion of a track region. トラック領域の凸部及び凹部の寸法的形状を示す拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a dimensional shape of a convex portion and a concave portion of a track area. 結合体がトラック領域の凹部に固定されている状態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state where the combined body is fixed to a concave portion of a track area.

[エクソソームと第1の微粒子との結合体の形成]
まず、図1〜図6を用いて、エクソソームと第1の微粒子との結合体の形成方法について説明する。
[Formation of conjugate of exosome and first microparticle]
First, a method for forming a conjugate of an exosome and a first fine particle will be described with reference to FIGS.

図1は、エクソソーム10と磁気微粒子20との結合体の形成方法を説明するためのフローチャートである。図2(a)は、エクソソーム10を含む試料液1の模式的な断面図である。図2(b)は、エクソソーム10の模式的な断面図である。なお、エクソソーム10の粒子径は種々存在するが、図2(a)等においてはエクソソーム10の粒子径を全て同一で図示している。   FIG. 1 is a flowchart for explaining a method for forming a conjugate of the exosome 10 and the magnetic fine particles 20. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the sample solution 1 including the exosome 10. FIG. FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the exosome 10. In addition, although the particle diameter of the exosome 10 is various, the particle diameter of the exosome 10 is all the same in FIG.

図1において、オペレータは、ステップS1にて、図2(a)に示すように、検出対象のエクソソーム10を含む試料液1(第1の試料液)を準備する。   In FIG. 1, an operator prepares a sample solution 1 (first sample solution) containing an exosome 10 to be detected in step S1, as shown in FIG. 2A.

図2(b)に示すように、エクソソーム10は、脂質二重膜11で覆われている。脂質二重膜11には、複数の種類の膜貫通型たんぱく質等のたんぱく質が存在する。たんぱく質の個数や脂質二重膜11における位置は、エクソソームの種類によって異なり、個体によっても異なる。これらの表面分子を抗原として抗原抗体反応を用いて認識を行う。抗原である表面分子として、CD63,CD9,Rab−5b等の他様々なたんぱく質等の分子の存在が多くの論文で報告されている。なお、図2(b)では、エクソソームを識別するための抗原である3種類のたんぱく質(検出対象物質)に対して符号12,13,14を付している。   As shown in FIG. 2B, the exosome 10 is covered with a lipid bilayer 11. The lipid bilayer membrane 11 includes a plurality of types of proteins such as transmembrane proteins. The number of proteins and the position in the lipid bilayer membrane 11 differ depending on the type of exosome, and also differ depending on the individual. Recognition is performed using an antigen-antibody reaction using these surface molecules as antigens. Many papers have reported the existence of various molecules such as proteins such as CD63, CD9, and Rab-5b as surface molecules that are antigens. In FIG. 2B, reference numerals 12, 13, and 14 denote the three types of proteins (detection target substances) that are antigens for identifying exosomes.

エクソソーム10の平均粒子径Raは、例えば100nmである。   The average particle diameter Ra of the exosome 10 is, for example, 100 nm.

エクソソーム10の平均粒子径Raとは、エクソソーム10の粒子径を任意の測定方法で測定した値の平均値を意味する。測定方法としては、例えば、ナノ粒子トラッキング法を用いた、エクソソーム10が溶液中にある状態で観測する湿式の測定方法や、透過型電子顕微鏡でエクソソーム10の形態を保ったまま観測する乾式の測定方法等がある。   The average particle size Ra of the exosome 10 means an average value of values obtained by measuring the particle size of the exosome 10 by an arbitrary measuring method. Examples of the measurement method include a wet measurement method in which the exosome 10 is observed in a solution using a nanoparticle tracking method, and a dry measurement method in which the exosome 10 is observed while maintaining the form of the exosome 10 with a transmission electron microscope. There are methods.

後者の測定方法では、エクソソーム10の形態を保ったまま乾式で観測可能とするために、エクソソーム10を含む試料に対して細胞を観測する手法に準じた処理を施す。   In the latter measurement method, in order to make it possible to observe the exosome 10 in a dry manner while maintaining the form of the exosome 10, a sample containing the exosome 10 is subjected to a treatment according to a method of observing cells.

具体的には、試料を基体上に固定し、低濃度のエタノールから純度100%のエタノールまで、ステップごとにエタノールの濃度を高くして数ステップをかけてエタノールの含浸を繰り返す。これによって、試料中の水分がエタノールへと置換されて脱水される。   Specifically, the sample is immobilized on a substrate, and the ethanol concentration is increased every step from low-concentration ethanol to 100% -purity ethanol, and ethanol impregnation is repeated over several steps. Thereby, the water in the sample is replaced with ethanol and dehydrated.

次に、試料を、エタノールに可溶な合成樹脂を含む溶液で含浸することによって、エタノールを合成樹脂に置換する。そして、合成樹脂に置換された試料を薄片化して観測する。   Next, the sample is impregnated with a solution containing a synthetic resin soluble in ethanol, thereby replacing ethanol with the synthetic resin. Then, the sample replaced with the synthetic resin is sliced and observed.

また、エクソソーム10を含む試料を急速冷凍することにより、エクソソーム10の形態を保ったまま脱水して観測可能とすることもできる。   In addition, by rapidly freezing the sample containing the exosome 10, it is possible to dehydrate the sample while maintaining the form of the exosome 10 to make the exosome 10 observable.

図3(a)は、磁気微粒子20を含む緩衝液2の模式図である。図3(b)は、磁気微粒子20の模式図である。   FIG. 3A is a schematic diagram of the buffer solution 2 containing the magnetic fine particles 20. FIG. 3B is a schematic diagram of the magnetic fine particles 20.

オペレータは、ステップS2にて、図3(a)に示すように、磁気微粒子20(第1の微粒子)を含む緩衝液2(第1の緩衝液)を調製する。   In step S2, the operator prepares a buffer 2 (first buffer) containing the magnetic fine particles 20 (first fine particles) as shown in FIG.

図3(b)に示すように、磁気微粒子20は、略球形に形成されたポリスチレン等の合成樹脂で形成されている。磁気微粒子20は酸化鉄等の磁性体21を内包している。磁気微粒子20の表面には、エクソソーム10の抗原12(第1の検出対象物質)と特異的に結合する抗体22(第1の結合物質)が固定されている。なお、磁気微粒子20の粒子径Rbについては後述する。   As shown in FIG. 3B, the magnetic fine particles 20 are formed of a substantially spherical synthetic resin such as polystyrene. The magnetic fine particles 20 include a magnetic body 21 such as iron oxide. On the surface of the magnetic fine particles 20, an antibody 22 (first binding substance) that specifically binds to the antigen 12 (first detection target substance) of the exosome 10 is fixed. The particle size Rb of the magnetic fine particles 20 will be described later.

図4は、エクソソーム10を含む試料液1と磁気微粒子20を含む緩衝液2との混合液4の模式的な断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a mixed solution 4 of a sample solution 1 containing exosomes 10 and a buffer solution 2 containing magnetic fine particles 20.

オペレータは、ステップS3にて、図4に示すように、試料液1と緩衝液2とをマイクロチューブやカラム等の容器3に注入し、混合させる。適切な時間、抗原抗体反応を進行させるインキュベート処理を行う。   In step S3, the operator injects the sample solution 1 and the buffer solution 2 into a container 3 such as a microtube or a column and mixes them, as shown in FIG. An incubation treatment for promoting the antigen-antibody reaction is performed for an appropriate time.

インキュベート処理により、混合液4中に、抗原12と抗体22とが特異的に結合された、エクソソーム10と磁気微粒子20との結合体5(第1の結合体)が形成される。なお、試料液によっては抗原12を有さないエクソソームが含まれている場合がある。抗原12を有さないエクソソームは、磁気微粒子20と結合しない状態で混合液4中に分散している。   By the incubation treatment, a conjugate 5 (first conjugate) of the exosome 10 and the magnetic fine particles 20 in which the antigen 12 and the antibody 22 are specifically bound is formed in the mixture 4. Note that, depending on the sample liquid, exosomes having no antigen 12 may be contained. Exosomes having no antigen 12 are dispersed in the mixed solution 4 in a state where they do not bind to the magnetic fine particles 20.

図5は、結合体5が磁気捕集されている状態を模式的に示す断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state where the coupling body 5 is magnetically collected.

オペレータは、ステップS4にて、図5に示すように、磁石6等を用いて、結合体5を磁気捕集する。例えば、磁石6を容器3の側面3aに接近させることで、結合体5を磁石6近傍の側面3aに磁気捕集することができる。従って、ステップS4により、混合液4から結合体5を分離させることができる。   In step S4, the operator magnetically collects the combined body 5 using the magnet 6 and the like as shown in FIG. For example, by bringing the magnet 6 close to the side surface 3 a of the container 3, the combined body 5 can be magnetically collected on the side surface 3 a near the magnet 6. Therefore, the conjugate 5 can be separated from the mixed solution 4 in step S4.

なお、結合体5の分離方法は磁気捕集に限定されるものではない。例えば、磁気微粒子20に替えて電荷を有する粒子を使用することも可能である。電荷を有する粒子が固定されているエクソソームと、固定されていないエクソソームとでは、電荷の量が異なるため電界の中での動きが異なることを利用して、両者を分離する。例えば、フローサイトメトリーを原理としたセルソーターを用いることで、混合液4中から結合体5を分離させることが可能となる。   The method of separating the combined body 5 is not limited to magnetic collection. For example, it is also possible to use charged particles instead of the magnetic fine particles 20. The exosomes on which the charged particles are immobilized and the exosomes on which they are not immobilized are separated from each other by utilizing the fact that the exosomes have different amounts of electric charge and thus move differently in an electric field. For example, by using a cell sorter based on flow cytometry, the conjugate 5 can be separated from the mixed solution 4.

磁気微粒子20が非常に小さい場合、外部磁界によって誘起される磁化が小さい。そのため、一般的な永久磁石では結合体5を効率よく磁気捕集することが難しい場合がある。その場合は、高勾配磁気分離法による磁気捕集が好適である。   When the magnetic fine particles 20 are very small, the magnetization induced by the external magnetic field is small. Therefore, it may be difficult for a general permanent magnet to efficiently magnetically collect the combined body 5. In that case, magnetic collection by a high gradient magnetic separation method is preferable.

オペレータは、ステップS5にて、容器3内の混合液4を緩衝液で置換する。容器3内を複数回、緩衝液で置換することが好ましい。なお、混合液4中に分散している抗原12を有さないエクソソームは、緩衝液で置換されることにより除去される。   In step S5, the operator replaces the mixed solution 4 in the container 3 with a buffer. It is preferable to replace the inside of the container 3 with the buffer solution a plurality of times. The exosomes having no antigen 12 dispersed in the mixture 4 are removed by being replaced with a buffer.

オペレータは、ステップS6にて、磁石6を容器3から離隔させ、磁気捕集により分離された結合体5を緩衝液中に再分散させる。その際、容器3に超音波を印加する等の分散処理を行うとより良好な分散状態を実現できる。   In step S6, the operator separates the magnet 6 from the container 3 and re-disperses the combined body 5 separated by magnetic collection in the buffer. At this time, if a dispersion treatment such as application of ultrasonic waves to the container 3 is performed, a better dispersion state can be realized.

図6は、結合体5が分散した試料液7の模式的な断面図である。   FIG. 6 is a schematic sectional view of the sample liquid 7 in which the conjugate 5 is dispersed.

ステップS6の分散処理により、図6に示すように、緩衝液中に結合体5が分散した再懸濁液を試料液7(第2の試料液)とする。   As shown in FIG. 6, the re-suspension in which the conjugate 5 is dispersed in the buffer solution by the dispersion process in step S6 is used as a sample solution 7 (second sample solution).

次に、図7〜図13を用いて、エクソソームの捕捉方法について説明する。   Next, a method of capturing exosomes will be described with reference to FIGS.

[エクソソーム捕捉ユニット]
まず、図7及び図8を用いて、エクソソームを捕捉するためのエクソソーム捕捉ユニットの構成を説明する。
[Exosome capture unit]
First, the configuration of an exosome capturing unit for capturing exosomes will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

図7(a)はエクソソーム捕捉ユニット30の模式的な上面図である。図7(b)は図7(a)のA−Aにおける模式的な断面図である。図7(c)はカートリッジ32が基板31に対して着脱可能であることを説明するための模式的な断面図である。図8は、図7(a)のB−Bで切断した部分拡大斜視図である。   FIG. 7A is a schematic top view of the exosome capturing unit 30. FIG. FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 7C is a schematic cross-sectional view for explaining that the cartridge 32 is detachable from the substrate 31. FIG. 8 is a partially enlarged perspective view cut along BB of FIG.

図7(a)に示すように、エクソソーム捕捉ユニット30は、基板31とカートリッジ32とを有して構成されている。   As shown in FIG. 7A, the exosome capturing unit 30 includes a substrate 31 and a cartridge 32.

基板31は、例えば、ブルーレイディスク(BD)、DVD、コンパクトディスク(CD)等の光ディスクと同等の円板形状を有する。基板31は、例えば、一般的に光ディスクに用いられるポリカーボネート樹脂やシクロオレフィンポリマー等の樹脂材料で形成されている。   The substrate 31 has a disk shape equivalent to an optical disk such as a Blu-ray disk (BD), a DVD, and a compact disk (CD). The substrate 31 is formed of, for example, a resin material such as a polycarbonate resin and a cycloolefin polymer generally used for an optical disk.

図8に示すように、基板31の表面には、凸部33と凹部34とが半径方向に交互に配置されたトラック領域35が形成されている。凸部33及び凹部34は、内周部から外周部に向かってスパイラル状に形成されている。凸部33は光ディスクのランドに相当する。凹部34は光ディスクのグルーブに相当する。   As shown in FIG. 8, on the surface of the substrate 31, a track region 35 in which convex portions 33 and concave portions 34 are alternately arranged in the radial direction is formed. The convex portion 33 and the concave portion 34 are formed in a spiral shape from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion. The protrusion 33 corresponds to a land of the optical disk. The recess 34 corresponds to the groove of the optical disk.

図7(a)に示すように、カートリッジ32はリング形状を有する。カートリッジ32には、周方向に複数の円筒状の貫通孔36が形成されている。   As shown in FIG. 7A, the cartridge 32 has a ring shape. A plurality of cylindrical through holes 36 are formed in the cartridge 32 in the circumferential direction.

図7(b)及び図8に示すように、エクソソーム捕捉ユニット30は、カートリッジ32の貫通孔36と基板31のトラック領域35とによって形成される複数のウェル37を有している。即ち、貫通孔36の内周面はウェル37の内周面を構成し、基板31のトラック領域35はウェル37の底面を構成する。ウェル37は試料液7等を溜めるための容器である。また、貫通孔36と基板31の間に、シリコンゴム等の弾性変形する素材で作成したパッキンを入れると、溶液の漏れる可能性を低減することができ好都合である。   As shown in FIGS. 7B and 8, the exosome capturing unit 30 has a plurality of wells 37 formed by the through hole 36 of the cartridge 32 and the track area 35 of the substrate 31. That is, the inner peripheral surface of the through hole 36 constitutes the inner peripheral surface of the well 37, and the track area 35 of the substrate 31 constitutes the bottom surface of the well 37. The well 37 is a container for storing the sample solution 7 and the like. Further, if a packing made of a material that is elastically deformable, such as silicon rubber, is inserted between the through hole 36 and the substrate 31, the possibility of the solution leaking can be advantageously reduced.

図7(c)に示すように、カートリッジ32は基板31に対して着脱可能である。エクソソーム捕捉後のエクソソームの検出は、カートリッジ32を基板31から取り外し、基板31単体で行われる。   As shown in FIG. 7C, the cartridge 32 is detachable from the substrate 31. The detection of exosomes after exosome capture is performed by removing the cartridge 32 from the substrate 31 and using the substrate 31 alone.

[エクソソームの捕捉]
次に、図9〜図15を用いて、エクソソーム捕捉ユニット30を用いてエクソソーム10を捕捉する捕捉方法を説明する。
[Exosome capture]
Next, a capturing method for capturing the exosomes 10 using the exosome capturing unit 30 will be described with reference to FIGS.

図9はエクソソーム10の捕捉方法を説明するためのフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart for explaining a method of capturing the exosome 10.

図10(a)はウェル37に注入された抗体43を含む緩衝液40の模式的な断面図である。図10(b)はウェル37に注入された結合体5を含む試料液7の模式的な断面図である。なお、図10(a)及び図10(b)では、基板31とカートリッジ32とを簡略化させて一体化させた構造として示している。   FIG. 10A is a schematic cross-sectional view of the buffer 40 containing the antibody 43 injected into the well 37. FIG. 10B is a schematic cross-sectional view of the sample solution 7 including the conjugate 5 injected into the well 37. Note that FIGS. 10A and 10B show a structure in which the substrate 31 and the cartridge 32 are simplified and integrated.

図11(a)はウェル37に注入された微粒子50を含む緩衝液8の模式図である。図11(b)は微粒子50の模式図である。   FIG. 11A is a schematic diagram of the buffer 8 containing the fine particles 50 injected into the well 37. FIG. 11B is a schematic diagram of the fine particles 50.

図12(a)は抗体43がトラック領域35に固定されている状態を模式的に示す断面図である。図12(b)はブロック層41がトラック領域35に形成されている状態を模式的に示す断面図である。   FIG. 12A is a cross-sectional view schematically showing a state in which the antibody 43 is fixed to the track region 35. FIG. 12B is a cross-sectional view schematically showing a state where the block layer 41 is formed in the track region 35.

なお、図12(a)及び図12(b)では抗体43が基板31に対してほぼ垂直の方位で固定されるように示されている。しかしながら、実際には、抗体43が固定される方位は固定方法により異なる。例えば疎水結合を用いて抗体43が固定された場合は、抗体43は様々な方位を有して基板に固定される。   In FIGS. 12A and 12B, the antibody 43 is shown to be fixed in a direction substantially perpendicular to the substrate 31. However, actually, the direction in which the antibody 43 is fixed differs depending on the fixing method. For example, when the antibody 43 is immobilized using a hydrophobic bond, the antibody 43 is immobilized on the substrate in various directions.

図13(a)は結合体5がトラック領域35の凹部34に捕捉されている状態を模式的に示す断面図である。図13(b)はエクソソーム10に磁気微粒子20及び微粒子50がそれぞれ結合された結合体9がトラック領域35の凹部34に捕捉されている状態を模式的に示す断面図である。   FIG. 13A is a cross-sectional view schematically showing a state in which the combined body 5 is captured in the concave portion 34 of the track area 35. FIG. 13B is a cross-sectional view schematically showing a state in which the conjugate 9 in which the magnetic fine particles 20 and the fine particles 50 are respectively bonded to the exosome 10 is captured in the concave portion 34 of the track region 35.

なお、説明をわかりやすくするために、図13(a)及び図13(b)に示すエクソソーム10は、図2(b)に示すエクソソーム10を簡略化して模式的に示している。   13 (a) and 13 (b), the exosome 10 shown in FIG. 2 (b) is schematically shown in a simplified manner.

図9において、オペレータは、ステップS11にて、図10(a)に示すように、エクソソーム10の抗原13(第2の検出対象物質)と特異的に結合する抗体43(第2の結合物質)を含む緩衝液40を、エクソソーム捕捉ユニット30のウェル37に注入する。   In FIG. 9, as shown in FIG. 10A, the operator at step S11, an antibody 43 (second binding substance) that specifically binds to the antigen 13 (second detection target substance) of the exosome 10 Is injected into the well 37 of the exosome capturing unit 30.

オペレータは、エクソソーム捕捉ユニット30を、適切な時間、適切な温度でインキュベートさせる。例えば、一般的な免疫学的測定で用いられる、4℃で一晩ほど静置してインキュベートさせる。これにより、抗体43は基板31上のトラック領域35に固定される。   The operator causes the exosome capturing unit 30 to incubate at an appropriate temperature for an appropriate time. For example, it is left to incubate at 4 ° C., which is used for general immunological measurement, for about overnight. Thus, the antibody 43 is fixed to the track region 35 on the substrate 31.

オペレータは、ステップS12にて、ウェル37から緩衝液40を排出し、ウェル37を緩衝液で洗浄する。なお、トラック領域35に固定されなかった抗体43はこの洗浄によって除去される。   In step S12, the operator discharges the buffer 40 from the well 37 and cleans the well 37 with the buffer. Note that the antibody 43 not fixed to the track region 35 is removed by this washing.

なお、ステップS11及びステップS12は、オペレータが抗体43を固定させる場合に必要な工程である。工場等で事前に抗体43が固定されているエクソソーム捕捉ユニット30または基板31を使用する場合は、ステップS11及びステップS12を省略することができる。   Steps S11 and S12 are necessary steps when the operator fixes the antibody 43. When using the exosome capturing unit 30 or the substrate 31 to which the antibody 43 has been previously fixed in a factory or the like, steps S11 and S12 can be omitted.

図12(a)に示すように、抗体43はトラック領域35を構成する凸部33及び凹部34に疎水結合によって固定される。抗体43の固定方法は疎水結合に限定されない。トラック領域35に適切な化学的処理を行い、共有結合等を用いて抗体43をトラック領域35に固定させてもよい。トラック領域35に抗体43を固定させる方法は、免疫学測定法で一般的に使われている方法を用いることができる。   As shown in FIG. 12A, the antibody 43 is fixed to the convex portion 33 and the concave portion 34 constituting the track region 35 by hydrophobic bonding. The method for immobilizing the antibody 43 is not limited to hydrophobic bonding. The track region 35 may be subjected to an appropriate chemical treatment, and the antibody 43 may be fixed to the track region 35 using a covalent bond or the like. As a method for immobilizing the antibody 43 on the track region 35, a method generally used in an immunological assay can be used.

オペレータは、ステップS13にて、抗体43の抗原識別部以外に抗原が非特異的に吸着することを防ぐため、ウェル37の内部をブロッキング処理する。具体的には、オペレータは、緩衝液で希釈されたスキムミルクをウェル37に注入し、ステップS11と同様に、エクソソーム捕捉ユニット30を適切な時間、振盪させる。   In step S13, the operator performs a blocking process on the inside of the well 37 in order to prevent the antigen from nonspecifically adsorbing to the portion other than the antigen identification portion of the antibody 43. Specifically, the operator injects the skim milk diluted with the buffer solution into the well 37, and shakes the exosome capturing unit 30 for an appropriate time as in step S11.

スキムミルクはエクソソーム10に付着しないたんぱく質を含むので、ブロッキング処理に好適である。なお、ブロッキング処理に用いる物質は、同様の効果を奏するものであればスキムミルクに限定されない。   Since skim milk contains a protein that does not adhere to exosome 10, it is suitable for a blocking treatment. The substance used for the blocking treatment is not limited to skim milk as long as it has the same effect.

オペレータは、ステップS14にて、ウェル37からスキムミルクを含む緩衝液を排出し、ウェル37を緩衝液で洗浄する。洗浄に用いる緩衝液としては、スキムミルクを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。また、洗浄を省略することも可能である。   In step S14, the operator discharges the buffer containing skim milk from the well 37 and cleans the well 37 with the buffer. The buffer used for washing may or may not contain skim milk. Further, the washing can be omitted.

図12(b)に示すように、ブロック層41がトラック領域35に形成される。   As shown in FIG. 12B, a block layer 41 is formed in the track area 35.

オペレータは、ステップS15にて、図10(b)に示すように、結合体5を含む試料液7をウェル37に注入し、ステップS11と同様に、エクソソーム捕捉ユニット30を、適切な時間、適切な温度でインキュベートさせる。インキュベート時に振盪させてもよい。ステップS15では、例えば2時間程度、37℃でエクソソーム捕捉ユニット30を振盪させる。   In step S15, the operator injects the sample solution 7 containing the conjugate 5 into the well 37 as shown in FIG. 10 (b) and, similarly to step S11, sets the exosome capturing unit 30 for an appropriate time. Incubate at different temperatures. It may be shaken during the incubation. In step S15, the exosome capturing unit 30 is shaken at 37 ° C. for about 2 hours, for example.

これにより、エクソソーム10の抗原13とトラック領域35に固定されている抗体43とは、抗原抗体反応によって特異的に結合する。図13(a)に示すように、結合体5は、トラック領域35の凹部34に捕捉される。なお、試料液によっては抗原13を有さないエクソソームが含まれている場合がある。抗原13を有さないエクソソームは、トラック領域35の抗体43と結合しない状態で試料液7中に結合体5として分散している。   Thus, the antigen 13 of the exosome 10 and the antibody 43 fixed to the track region 35 are specifically bound by an antigen-antibody reaction. As shown in FIG. 13A, the combined body 5 is captured in the concave portion 34 of the track area 35. Note that, depending on the sample liquid, exosomes having no antigen 13 may be contained. The exosome without the antigen 13 is dispersed as the conjugate 5 in the sample solution 7 without being bound to the antibody 43 in the track region 35.

オペレータは、ステップS16にて、ウェル37から試料液7を排出し、ウェル37を緩衝液で洗浄する。なお、試料液7中に分散している結合体5、及び、抗原抗体反応ではない非特異吸着によってトラック領域35に付着している結合体5は、この洗浄によって除去される。即ち、試料液7中に分散している抗原13を有さないエクソソームは、緩衝液で洗浄されることにより除去される。また、試料液7中に磁気微粒子20が含まれている場合においても、磁気微粒子20は、この洗浄によって除去される。   In step S16, the operator discharges the sample solution 7 from the well 37 and cleans the well 37 with a buffer. The conjugate 5 dispersed in the sample solution 7 and the conjugate 5 attached to the track region 35 by non-specific adsorption other than the antigen-antibody reaction are removed by this washing. That is, exosomes having no antigen 13 dispersed in the sample solution 7 are removed by washing with a buffer. Further, even when the sample solution 7 contains the magnetic fine particles 20, the magnetic fine particles 20 are removed by this washing.

オペレータは、ステップS17にて、図11(a)に示すように、微粒子(第2の微粒子)50を含む緩衝液8(第2の緩衝液)をウェル37に注入し、ステップS11と同様に、エクソソーム捕捉ユニット30を、適切な時間、振盪させる。   In step S17, the operator injects a buffer solution 8 (second buffer solution) containing fine particles (second fine particles) 50 into the well 37 as shown in FIG. Then, the exosome capturing unit 30 is shaken for an appropriate time.

図11(b)に示すように、微粒子50は、略球形に形成されたポリスチレン、グリシジルメタクリレート等の合成樹脂で形成されている。微粒子50の表面には、エクソソーム10の抗原14(第3の検出対象物質)と特異的に結合する抗体54(第3の結合物質)が固定されている。なお、微粒子50の粒子径Rcについては後述する。   As shown in FIG. 11B, the fine particles 50 are formed of a synthetic resin such as polystyrene or glycidyl methacrylate formed in a substantially spherical shape. An antibody 54 (third binding substance) that specifically binds to the antigen 14 (third detection target substance) of the exosome 10 is immobilized on the surface of the microparticle 50. The particle size Rc of the fine particles 50 will be described later.

これにより、エクソソーム10の抗原14と微粒子50の抗体54とは、抗原抗体反応によって特異的に結合する。図13(b)に示すように、エクソソーム10に磁気微粒子20及び微粒子50がそれぞれ結合された結合体9は、トラック領域35の凹部34に捕捉される。なお、抗原14を有さないエクソソームは、微粒子50の抗体54と結合しない状態でトラック領域35の凹部34に捕捉されている。   Thus, the antigen 14 of the exosome 10 and the antibody 54 of the microparticle 50 are specifically bound by an antigen-antibody reaction. As shown in FIG. 13B, the conjugate 9 in which the magnetic fine particles 20 and the fine particles 50 are respectively bonded to the exosome 10 is captured in the concave portions 34 of the track region 35. The exosome having no antigen 14 is captured in the concave portion 34 of the track region 35 without binding to the antibody 54 of the microparticle 50.

従って、トラック領域35の凹部34には、エクソソーム10を識別するための3種類の検出対象物質(たんぱく質)12,13,14の全てを有するエクソソーム10が結合された結合体9、及び、2種類の検出対象物質(たんぱく質)12,13を有するエクソソームが結合された結合体5が捕捉されている。   Therefore, in the concave portion 34 of the track region 35, the conjugate 9 to which the exosome 10 having all of the three types of detection target substances (proteins) 12, 13, and 14 for identifying the exosome 10 is bound, and two types of the conjugate 9 The conjugate 5 to which the exosomes having the detection target substances (proteins) 12 and 13 are bound is captured.

微粒子50は、磁気微粒子20と同様に磁性体21を内包していてもよい。ステップS17においてエクソソーム捕捉ユニット30の裏面側に磁石を配置することで、磁性体21を内包する微粒子50をトラック領域35に迅速に移動させることができる。これにより、ステップS17を時間短縮することができる。   The fine particles 50 may include the magnetic body 21 similarly to the magnetic fine particles 20. By arranging the magnet on the back surface side of the exosome capturing unit 30 in step S17, the fine particles 50 including the magnetic substance 21 can be quickly moved to the track area 35. As a result, step S17 can be shortened in time.

オペレータは、ステップS18にて、ウェル37から緩衝液8を排出し、ウェル37を緩衝液で洗浄する。なお、緩衝液8中に分散している微粒子50は、この洗浄によって除去される。   In step S18, the operator discharges the buffer 8 from the well 37, and cleans the well 37 with the buffer. The fine particles 50 dispersed in the buffer solution 8 are removed by this washing.

例えば、外部に配置された光ピックアップから、結合体9及び結合体5が捕捉されているトラック領域35、詳しくは凹部34に向けてレーザ光を照射する。トラック領域35からの反射光を解析することで、微粒子50が結合されている結合体9のみを検出することができる。従って、エクソソーム10を識別するための3種類の検出対象物質12,13,14の全てを有するエクソソーム10のみを検出することができる。   For example, a laser beam is radiated from an optical pickup disposed outside toward a track region 35 where the coupling body 9 and the coupling body 5 are captured, specifically, a concave portion 34. By analyzing the reflected light from the track area 35, it is possible to detect only the combined body 9 to which the fine particles 50 are combined. Therefore, it is possible to detect only the exosome 10 having all of the three types of detection target substances 12, 13, and 14 for identifying the exosome 10.

具体的には、光ピックアップは、トラック領域35にレーザ光を集光させるための対物レンズを備えている。基板31を一般的な光ディスクと同様に回転させ、光ピックアップを基板31の半径方向に移動させることにより、対物レンズによって集光されたレーザ光をトラック(具体的には凹部34)に沿って走査する。   Specifically, the optical pickup includes an objective lens for condensing the laser light on the track area 35. By rotating the substrate 31 in the same manner as a general optical disk and moving the optical pickup in the radial direction of the substrate 31, the laser light condensed by the objective lens is scanned along the track (specifically, the concave portion 34). I do.

トラック領域35からの反射光により得られた検出信号から、凹部34に捕獲されている結合体9における微粒子50を検出することができる。従って、トラック領域35からの反射光により得られた検出信号から、微粒子50が結合されている結合体9からの信号のみを選別することにより、結合体9を構成するエクソソーム10のみを検出することができる。   From the detection signal obtained by the reflected light from the track region 35, the fine particles 50 in the combined body 9 captured in the concave portion 34 can be detected. Therefore, only the signal from the conjugate 9 to which the fine particles 50 are bound is selected from the detection signal obtained by the reflected light from the track region 35, thereby detecting only the exosome 10 constituting the conjugate 9 Can be.

即ち、微粒子50を検出することで結合体9のみを検出することができ、間接的に結合体9におけるエクソソーム10を検出することができる。また、微粒子50の数を計測することで間接的にエクソソーム10の数を計測することができる。   That is, by detecting the fine particles 50, only the conjugate 9 can be detected, and the exosome 10 in the conjugate 9 can be indirectly detected. In addition, by measuring the number of microparticles 50, the number of exosomes 10 can be indirectly measured.

ここで、磁気微粒子20の粒子径を、磁気分離を行うには十分な磁化を有し、かつ、検出信号へ与える変化が十分に小さい範囲に設定する。なお、磁気微粒子20の粒子径については後述する。その結果、検出信号の変化は、結合体9のみに現れ、結合体5では生じない。すなわち、複雑な信号処理を行わなくても、結合体9のみの検出が可能となる。   Here, the particle size of the magnetic fine particles 20 is set to a range that has sufficient magnetization to perform magnetic separation and that changes to the detection signal are sufficiently small. The particle diameter of the magnetic fine particles 20 will be described later. As a result, a change in the detection signal appears only in the conjugate 9 and does not occur in the conjugate 5. That is, it is possible to detect only the combination 9 without performing complicated signal processing.

試料液によっては、3種類の検出対象物質12,13,14のうち、検出対象物質12を有さないエクソソームや、検出対象物質13を有さないエクソソームや、検出対象物質14を有さないエクソソームが含まれている場合がある。   Depending on the sample liquid, among the three types of detection target substances 12, 13, and 14, exosomes without the detection target substance 12, exosomes without the detection target substance 13, and exosomes without the detection target substance 14 May be included.

本実施形態のエクソソームの捕捉方法によれば、3種類の検出対象物質12,13,14のうち、検出対象物質12を有さないエクソソームはステップS5で除去される。例えば、試料液中に検出対象物質12を有さないエクソソームのみが含まれている場合、エクソソームはステップS5で全て除去されるため、試料液中には検出対象物質12を有さないエクソソームのみが含まれていることが特定できる。   According to the exosome trapping method of the present embodiment, the exosome having no detection target substance 12 is removed in step S5 among the three types of detection target substances 12, 13, and 14. For example, when only exosomes without the target substance 12 are contained in the sample solution, all of the exosomes are removed in step S5, so only exosomes without the target substance 12 are contained in the sample solution. It can be specified that it is included.

本実施形態のエクソソームの捕捉方法によれば、検出対象物質13を有さないエクソソームはステップS16で除去される。検出対象物質14を有さないエクソソームは、微粒子50が結合されていないため検出されない。即ち、3種類の検出対象物質12,13,14を有するエクソソーム10のみを検出することができる。   According to the exosome capturing method of the present embodiment, exosomes that do not have the detection target substance 13 are removed in step S16. Exosomes that do not have the detection target substance 14 are not detected because the fine particles 50 are not bound thereto. That is, it is possible to detect only the exosome 10 having the three types of detection target substances 12, 13, and 14.

よって、本実施形態のエクソソームの捕捉方法によれば、1つのエクソソームに存在している3種類のたんぱく質を一度に識別することが可能になる。また、試料液中に3種類全ての検出対象物質を有するエクソソームが含まれていない場合、エクソソームは検出されないため、試料液中に3種類全ての検出対象物質を有するエクソソームが含まれていないことが特定できる。これにより、従来よりも疾患特異性を高め、診断の精度や確度を向上させることが可能になる。   Therefore, according to the exosome capturing method of the present embodiment, it is possible to identify three types of proteins existing in one exosome at a time. Further, when the exosome having all three types of detection target substances is not contained in the sample liquid, exosomes are not detected, and thus the exosome having all three types of detection target substances is not contained in the sample liquid. Can be identified. This makes it possible to increase the disease specificity and improve the accuracy and accuracy of diagnosis as compared with the related art.

図14及び図15を用いて、エクソソーム10、磁気微粒子20、微粒子50、及び、トラック領域35の相互の関係を説明する。   The relationship between the exosome 10, the magnetic fine particles 20, the fine particles 50, and the track region 35 will be described with reference to FIGS.

図14はトラック領域35の凸部33及び凹部34の寸法的形状を示す拡大断面図である。凹部34の深さ(凸部33の高さ)をHとし、凹部34の幅をWaとし、凸部33の幅をWbとする。なお、幅Wa,幅Wbは、一点鎖線で示すH/2の位置での幅である。   FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing the dimensional shapes of the protrusions 33 and the recesses 34 of the track area 35. The depth of the recess 34 (the height of the projection 33) is H, the width of the recess 34 is Wa, and the width of the projection 33 is Wb. Note that the width Wa and the width Wb are the width at the position of H / 2 indicated by the dashed line.

図15(a)は結合体9がトラック領域35の凹部34に固定されている状態を模式的に示す上面図である。図15(b)は図15(a)のC−Cにおける模式的な断面図である。図15(c)は図15(a)のD−Dにおける模式的な断面図である。   FIG. 15A is a top view schematically showing a state in which the coupling body 9 is fixed to the concave portion 34 of the track area 35. FIG. 15B is a schematic cross-sectional view taken along the line CC of FIG. FIG. 15C is a schematic cross-sectional view taken along a line DD in FIG.

図15(a)〜図15(c)に示すように、エクソソーム10をトラック方向に沿って配列させ、1つのエクソソーム10に1つの微粒子50を高い確率で結合させることで、エクソソーム10の測定精度や測定確度を向上させることができる。   As shown in FIGS. 15A to 15C, the exosomes 10 are arranged in the track direction, and one microparticle 50 is bonded to one exosome 10 with a high probability, so that the measurement accuracy of the exosome 10 is improved. And measurement accuracy can be improved.

例えば、式(1)に示すように、磁気微粒子20の粒子径Rbは凹部34に集光されるレーザ光のスポット径(k×λ)/NAよりも小さく、微粒子50の粒子径Rcはスポット径(k×λ)/NA以上であることが好ましい。   For example, as shown in Expression (1), the particle diameter Rb of the magnetic fine particles 20 is smaller than the spot diameter (k × λ) / NA of the laser light focused on the concave portion 34, and the particle diameter Rc of the fine particles 50 is It is preferable that the diameter be equal to or larger than (k × λ) / NA.

Rb<(k×λ)/NA≦Rc …(1)   Rb <(k × λ) / NA ≦ Rc (1)

なお、λは光ピックアップから射出され、対物レンズによって凹部34に集光されるレーザ光の中心波長である。NAは対物レンズの開口数である。kは係数である。kは例えば1/5である。   Here, λ is the center wavelength of the laser light emitted from the optical pickup and focused on the concave portion 34 by the objective lens. NA is the numerical aperture of the objective lens. k is a coefficient. k is, for example, 1/5.

式(1)を満たすことで、光ピックアップは、磁気微粒子20の影響を受けずに、微粒子50を精度よく検出することができる。従って、微粒子50の測定精度や測定確度を向上させることができる。λ=405nm、NA=0.85、k=1/5の場合、(k×λ)/NA=95nmであり、磁気微粒子20の粒子径Rbは95nm以下、好ましくは約50nmである。微粒子50の粒子径Rcは例えば200nmである。   By satisfying the expression (1), the optical pickup can accurately detect the fine particles 50 without being affected by the magnetic fine particles 20. Therefore, the measurement accuracy and measurement accuracy of the fine particles 50 can be improved. When λ = 405 nm, NA = 0.85, and k = 1/5, (k × λ) / NA = 95 nm, and the particle diameter Rb of the magnetic fine particles 20 is 95 nm or less, preferably about 50 nm. The particle diameter Rc of the fine particles 50 is, for example, 200 nm.

式(2)に示すように、凸部33の幅Wbはエクソソーム10の平均粒子径Raよりも小さいことが好ましい。   As shown in the formula (2), the width Wb of the projection 33 is preferably smaller than the average particle diameter Ra of the exosome 10.

Wb<Ra …(2)   Wb <Ra (2)

式(2)を満たすことで、結合体5は凸部33上に位置しにくくなる。   By satisfying the expression (2), it is difficult for the joint body 5 to be located on the protrusion 33.

式(3)に示すように、凹部34の幅Waは、エクソソーム10の平均粒子径Raと磁気微粒子20の粒子径Rbの加算値よりも大きく、平均粒子径Raの4倍値よりも小さいことが好ましい。   As shown in Expression (3), the width Wa of the concave portion 34 is larger than the sum of the average particle diameter Ra of the exosome 10 and the particle diameter Rb of the magnetic microparticles 20 and smaller than four times the average particle diameter Ra. Is preferred.

(Ra+Rb)<Wa<4×Ra …(3)   (Ra + Rb) <Wa <4 × Ra (3)

式(3)の(Ra+Rb)<Waを満たせば、結合体5を凹部34に捕捉することができる。   If (Ra + Rb) <Wa in the formula (3) is satisfied, the combined body 5 can be captured in the concave portion 34.

図13(a)に示すように、凹部34に捕捉されたエクソソーム10は、一般的に、球形から接触面積を拡げる方向に変形する。なお、磁気微粒子20と同様に、磁性体21を内包した微粒子50を用いると、ステップS17にてエクソソーム捕捉ユニット30の裏面側に磁石を配置することで磁力によってエクソソーム10の変形が促進される。   As shown in FIG. 13A, the exosome 10 captured in the concave portion 34 generally deforms from a spherical shape in a direction to increase the contact area. In addition, similarly to the magnetic fine particles 20, when the fine particles 50 including the magnetic substance 21 are used, the deformation of the exosome 10 is promoted by the magnetic force by disposing the magnet on the back surface side of the exosome capturing unit 30 in step S17.

球形のエクソソーム10が体積を保って楕円体に変形したと仮定すると、球の直径が50%変化する場合、回転楕円体の長軸である凹部34との接触部位の直径は約40%大きくなる。さらに実際には、回転楕円体形状よりも接触部位の面積が大きくなる方向に変形するので、接触部位の直径は、元の球形のときの直径の50%以上、場合によっては100%以上増大することもある。   Assuming that the spherical exosome 10 is deformed into an ellipsoid while maintaining its volume, when the diameter of the sphere changes by 50%, the diameter of the contact portion with the concave portion 34 which is the major axis of the spheroid increases by about 40%. . Further, in actuality, since the contact portion is deformed in a direction in which the area of the contact portion becomes larger than that of the spheroidal shape, the diameter of the contact portion increases by 50% or more, and sometimes 100% or more of the diameter of the original spherical shape. Sometimes.

以上のことから、式(3)のWa<4×Raを満たすことが好ましい。   From the above, it is preferable to satisfy Wa <4 × Ra in Expression (3).

Waに関しては、さらに式(4)に示すように、凸部33の幅Wbは微粒子50の粒子径Rcよりも小さいことが好ましい。凹部34の幅Waは粒子径Rcよりも大きく、粒子径Rcの2倍値よりも小さいことが好ましい。   As for Wa, it is preferable that the width Wb of the convex portion 33 is smaller than the particle diameter Rc of the fine particles 50, as shown in Expression (4). The width Wa of the concave portion 34 is preferably larger than the particle diameter Rc and smaller than twice the value of the particle diameter Rc.

Wb<Rc<Wa<2×Rc …(4)   Wb <Rc <Wa <2 × Rc (4)

式(4)のWb<Rcを満たすことで、微粒子50は凸部33上に位置しにくくなる。式(3)のRc<Waを満たすことで、微粒子50は凹部34に入ることができる。式(4)のWa<2×Rcを満たすことで、微粒子50が凹部34の幅方向に同時に2つ入りにくくなり、エクソソーム10と微粒子50との数量関係を1対1に近づけることができる。   By satisfying Wb <Rc in the expression (4), the fine particles 50 are less likely to be located on the protrusions 33. By satisfying Rc <Wa in the equation (3), the fine particles 50 can enter the concave portions 34. By satisfying Wa <2 × Rc in the expression (4), it is difficult for two of the fine particles 50 to enter the width direction of the concave portion 34 at the same time, and the numerical relationship between the exosome 10 and the fine particles 50 can be made closer to one to one.

式(5)に示すように、微粒子50の粒子径Rcはエクソソーム10の平均粒子径Raよりも大きいことが好ましい。   As shown in the formula (5), the particle diameter Rc of the fine particles 50 is preferably larger than the average particle diameter Ra of the exosome 10.

Ra<Rc …(5)   Ra <Rc (5)

式(5)を満たすことで、凹部34に固定されたエクソソーム10に複数の微粒子50が結合しにくくなり、エクソソーム10と微粒子50との数量関係を1対1に近づけることができる。式(5)を満たすことで、エクソソーム10と微粒子50とが反応的に出会う確率が高くなり、結果として反応の収率を向上させることができる。   By satisfying the expression (5), it becomes difficult for the plurality of microparticles 50 to bind to the exosome 10 fixed to the concave portion 34, and the number relationship between the exosome 10 and the microparticle 50 can be made closer to one to one. By satisfying the expression (5), the probability that the exosomes 10 and the fine particles 50 come into contact with each other is increased, and as a result, the reaction yield can be improved.

式(6)に示すように、凹部34の深さHは、エクソソーム10の平均粒子径Raと微粒子50の粒子径Rcの加算値の1/8倍値よりも大きいことが好ましい。   As shown in Expression (6), it is preferable that the depth H of the concave portion 34 is larger than 1 / times the sum of the average particle diameter Ra of the exosome 10 and the particle diameter Rc of the fine particles 50.

(Ra+Rc)/8<H …(6)   (Ra + Rc) / 8 <H (6)

式(6)を満たすことで、エクソソーム10は凹部34に捕捉されやすく、微粒子50の凸部33への非特異的な吸着が起こりにくくなり、微粒子50は凹部34に捕捉されているエクソソーム10と結合しやすくなる。   By satisfying the expression (6), the exosome 10 is easily trapped in the concave portion 34, and non-specific adsorption of the fine particles 50 to the convex portion 33 is less likely to occur. It becomes easier to combine.

凹部34の深さHは、式(7)を満たすことがさらに好ましい。   More preferably, the depth H of the recess 34 satisfies Expression (7).

(Ra+Rc)/6<H …(7)   (Ra + Rc) / 6 <H (7)

なお、上記の式(1)〜式(6)(または式(7))の全てを満たすことが好ましいが、部分的に満たすだけでもよい。   Note that it is preferable that all of the above equations (1) to (6) (or equation (7)) be satisfied, but it is only necessary to partially satisfy the equations.

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

1 試料液(第1の試料液)
2 緩衝液(第1の緩衝液)
5 結合体(第1の結合体)
9 結合体(第2の結合体)
10 エクソソーム
12 抗原(第1の検出対象物質)
13 抗原(第2の検出対象物質)
14 抗原(第3の検出対象物質)
20 磁気微粒子(第1の微粒子)
22 抗体(第1の結合物質)
31 基板
43 抗体(第2の結合物質)
50 微粒子(第2の微粒子)
54 抗体(第3の結合物質)
1 sample liquid (first sample liquid)
2 Buffer (first buffer)
5. Conjugate (first conjugate)
9 Conjugate (second conjugate)
10 exosome 12 antigen (first detection target substance)
13 antigen (second detection target substance)
14 antigen (third substance to be detected)
20 Magnetic fine particles (first fine particles)
22 Antibody (first binding substance)
31 substrate 43 antibody (second binding substance)
50 fine particles (second fine particles)
54 Antibody (third binding substance)

Claims (2)

第1の試料液中に、第1の検出対象物質、第2の検出対象物質、及び第3の検出対象物質を有するエクソソームが存在するか否かを検出する検出方法であって、
前記第1の試料液に、前記第1の検出対象物質と反応する特性を有した第1の結合物質が結合した第1の微粒子を含む第1の緩衝液を混合することにより、前記第1検出対象物質と前記第1の結合物質とを反応させ、前記第1の検出対象物質を有するエクソソームと前記第1の微粒子とから形成された第1の結合体を含む混合液を生成し、
生成された前記混合液を第2の緩衝液で置換することにより前記第1の検出対象物質を有するエクソソームを含む第2試料液を生成し、前記第2の検出対象物質と反応する特性を有する第2の結合物質が固定された基板に設けられたウェルに対して前記第2の試料液を注入し、前記第2の検出対象物質を有する前記第1の結合体のエクソソームを前記第2の結合物質と反応させた後、前記ウェルから前記第2の試料液を排出し、第3の緩衝液でウェル内を洗浄することにより、前記基板上に前記第1の結合体を固定し、
前記第3の検出対象物質と反応する特性を有する第3の結合物質が結合した第2の微粒子を含む第4の緩衝液を、前記ウェルに注入し、前記第3の検出対象物質を有する前記第1の結合体のエクソソームと前記第3の結合物質とを反応させて、第1の検出対象物質、第2の検出対象物質、及び第3の検出対象物質を有するエクソソームを固定した分析用基板を生成し、
前記分析用基板の表面にレーザ光を照射した際の反射光から検出信号を取得し、
取得した前記検出信号が前記第2の微粒子を示す信号であることを判定することにより、第1の検出対象物質、第2の検出対象物質、及び第3の検出対象物質を有するエクソソームを検出する
エクソソームの検出方法。
A detection method for detecting whether or not an exosome having a first detection target substance, a second detection target substance, and a third detection target substance is present in a first sample solution,
The first sample solution is mixed with a first buffer solution containing first microparticles to which a first binding substance having a property of reacting with the first detection target substance is bound, whereby the first buffer solution is mixed. Reacting the detection target substance with the first binding substance to generate a mixed solution including a first conjugate formed from the exosome having the first detection target substance and the first microparticle;
By replacing the generated mixture with a second buffer, a second sample solution containing an exosome having the first target substance is generated, and has a property of reacting with the second target substance. The second sample solution is injected into a well provided on a substrate on which a second binding substance is immobilized, and the exosome of the first conjugate having the second substance to be detected is subjected to the second exosome. After reacting with the binding substance, the second sample solution is discharged from the well, and the inside of the well is washed with a third buffer solution, whereby the first binding body is fixed on the substrate,
Injecting, into the well, a fourth buffer solution including a second microparticle to which a third binding substance having a property of reacting with the third detection target substance is bound, and including the third detection target substance An analysis substrate on which an exosome of a first conjugate is reacted with the third binding substance to fix an exosome having a first detection target substance, a second detection target substance, and a third detection target substance Produces
Obtain a detection signal from reflected light when irradiating the surface of the analysis substrate with laser light,
By determining that the obtained detection signal is a signal indicating the second microparticle, an exosome having a first detection target substance, a second detection target substance, and a third detection target substance is detected. Exosome detection method.
前記レーザ光を照射する際、前記レーザ光は前記凹部に集光され、前記第1の微粒子の粒子径は集光される前記レーザ光のスポット径よりも小さく、前記第2の微粒子の粒子径は前記スポット径以上であることを特徴とする請求項1に記載のエクソソームの検出方法。   When irradiating the laser light, the laser light is focused on the concave portion, and the particle diameter of the first fine particles is smaller than the spot diameter of the focused laser light, and the particle diameter of the second fine particles is small. 2. The method for detecting exosomes according to claim 1, wherein the diameter of the exosome is not less than the spot diameter.
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