JP6822537B2 - How to detect exosomes - Google Patents

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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 quantitatively analyze the effects of disease detection and treatment by detecting and analyzing a specific antigen (or antibody) associated with a disease as a biomarker.
In recent years, tiny 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, etc. Exosomes are generally spherical in liquid and are distributed around a diameter of about 100 nm. Exosomes are covered with a lipid bilayer membrane. Various substances such as proteins are present in the lipid bilayer membrane. In addition, various proteins and nucleic acids such as miRNA are contained inside the lipid bilayer membrane. In addition, exosomes are sometimes called microvesicles or extracellular vesicles, and there are a plurality of 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 Document 1 describes a method for capturing and analyzing exosomes by using an immunological assay method by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).

国際公開第2009/092386号International Publication No. 2009/09/386

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 multiple different types of proteins. Among them, the protein to be recognized is a protein existing on the surface of the lipid bilayer, for example, a transmembrane protein, an adhesion molecule, a membrane transport protein, a membrane fusion protein, a sugar protein and the like. Hereinafter, these are simply collectively referred to as proteins. If multiple types of proteins can be identified for one exosome, selective detection of exosomes becomes possible. Therefore, it is expected that the disease specificity of detection can be enhanced and the accuracy and accuracy 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 capture method as described in Patent Document 1, although it is possible to distinguish two types of proteins 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 capture and analyze exosomes a plurality of 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 present in one exosome at the same time.

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 these problems, an object of the present invention is to provide a method for detecting exosomes, which can improve disease specificity and improve the accuracy and accuracy of diagnosis as compared with the conventional case.

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 is 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 the first sample solution. , The first detection target is obtained by mixing the first sample solution with the first buffer solution containing the first fine particles to which the first binding substance having the property of reacting with the first detection target substance is bound. The substance is reacted with the first binding substance to generate a mixed solution containing the first conjugate formed from the exosome having the first detection target substance and the first fine particles, and the produced mixed solution is produced. By substituting with the second buffer solution, a second sample solution containing an exosome having the first detection target substance was produced, and a second binding substance having the property of reacting with the second detection target substance was immobilized. A second sample solution is injected into the wells provided on the substrate, the exosomes of the first conjugate having the second detection target substance are reacted with the second binding substance, and then the second sample solution is released from the wells. By draining the sample solution and washing the inside of the well with the third buffer solution, the first binder is fixed on the substrate, and the third binding substance having the property of reacting with the third detection target substance is released. A fourth buffer containing the bound second microparticles is injected into the wells to react the exosomes of the first conjugate with the third detection target substance with the third binding substance to cause the first An analysis substrate on which an exosome having a detection target substance, a second detection target substance, and a third detection target substance is fixed is generated, and a detection signal is obtained from the reflected light when the surface of the analysis substrate is irradiated with laser light. By acquiring and determining that the acquired detection signal is a signal indicating the second fine particles, the exosome having the first detection target substance, the second detection target substance, and the third detection target substance is detected. Provided is a method for detecting an exosome.

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。 According to the method for detecting exosomes of the present invention, it is possible to improve the disease specificity and improve the accuracy and accuracy of diagnosis as compared with the conventional method.

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。It is a flowchart for demonstrating the method of forming the conjugate of an exosome and a first fine particle. 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。It is a schematic cross-sectional view of a sample solution containing an exosome and an exosome. 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。It is a schematic cross-sectional view of the mixed solution of the sample solution containing an exosome and the 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 typically the state which the bonded body is magnetically collected. 結合体が分散した試料液の模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the sample liquid in which the 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。It is an enlarged perspective view of the well of the portion cut by BB of FIG. 7A. 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。It is a schematic cross-sectional view of the 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。It 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。It is sectional drawing which shows typically the state which the antibody and the block layer are fixed in the 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。It is sectional drawing which shows typically the state which the exosome and the conjugate are fixed in the recess of the 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。It is an enlarged cross-sectional view which shows the dimensional shape of the convex part and the concave part 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。It is a schematic diagram which shows the state which the coupling body is fixed in the recess of the 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 conjugates of exosomes and first microparticles]
First, a method for forming a conjugate of an exosome and a first fine particle will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

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 of forming a bond between the exosome 10 and the magnetic fine particles 20. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the sample solution 1 containing the exosome 10. FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the exosome 10. Although there are various particle diameters of exosome 10, in FIG. 2A and the like, the particle diameters of exosome 10 are all shown as the same.

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, in step S1, as shown in FIG. 2A, the operator prepares a sample solution 1 (first sample solution) containing the exosome 10 to be detected.

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 membrane 11. There are a plurality of types of proteins such as transmembrane proteins in the lipid bilayer membrane 11. The number of proteins and the position on the lipid bilayer membrane 11 differ depending on the type of exosome and also differ depending on the individual. Recognition is performed using these surface molecules as antigens using an antigen-antibody reaction. Many papers have reported the existence of molecules such as CD63, CD9, Rab-5b, and various other proteins as surface molecules that are antigens. In FIG. 2B, symbols 12, 13 and 14 are attached to three types of proteins (detection target substances) which 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 size Ra of 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 obtained by measuring the particle size of the exosome 10 by an arbitrary measuring method. As the measurement method, for example, a wet measurement method for observing the exosome 10 in a solution using a nanoparticle tracking method, or a dry measurement method for observing the exosome 10 while maintaining its morphology with a transmission electron microscope. There are methods and so on.

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 enable dry observation while maintaining the morphology of exosome 10, a sample containing exosome 10 is treated according to the 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 fixed on a substrate, and the concentration of ethanol is increased step by step from low-concentration ethanol to 100% pure ethanol, and ethanol impregnation is repeated over several steps. As a result, the water content 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。 The sample is then impregnated with a solution containing a synthetic resin soluble in ethanol to replace the 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。 Further, by rapidly freezing the sample containing the exosome 10, it is possible to dehydrate the sample while maintaining the morphology of the exosome 10 so that it can be observed.

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 view of the buffer solution 2 containing the magnetic fine particles 20. FIG. 3B is a schematic view 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 solution 2 (first buffer solution) containing the magnetic fine particles 20 (first fine particles) as shown in FIG. 3A.

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 made of a synthetic resin such as polystyrene, which is formed in a substantially spherical shape. The magnetic fine particles 20 contain a magnetic material 21 such as iron oxide. An antibody 22 (first binding substance) that specifically binds to the antigen 12 (first detection target substance) of the exosome 10 is immobilized on the surface of the magnetic fine particles 20. The particle diameter 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 an exosome 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. Incubation treatment is performed to allow the antigen-antibody reaction to proceed for an appropriate period of 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 mixed solution 4. Note that some sample solutions may contain exosomes that do not have antigen 12. Exosomes that do not have the 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 in which the conjugate 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 conjugate 5 using a magnet 6 or the like, as shown in FIG. For example, by bringing the magnet 6 close to the side surface 3a of the container 3, the conjugate 5 can be magnetically collected on the side surface 3a near the magnet 6. Therefore, the conjugate 5 can be separated from the mixed solution 4 by 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 for separating the conjugate 5 is not limited to magnetic collection. For example, it is also possible to use charged particles instead of the magnetic fine particles 20. Exosomes in which charged particles are fixed and exosomes in which charged particles are not fixed are separated from each other by utilizing the fact that the amount of charge is different and the movement in an electric field is different. For example, by using a cell sorter based on the principle of flow cytometry, it becomes possible to separate the conjugate 5 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 to efficiently magnetically collect the conjugate 5 with a general permanent magnet. In that case, magnetic collection by the 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 solution. It is preferable to replace the inside of the container 3 with a buffer solution a plurality of times. Exosomes that do not have the antigen 12 dispersed in the mixed solution 4 are removed by being replaced with a buffer solution.

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 redistributes the conjugate 5 separated by magnetic collection in the buffer. At that time, a better dispersion state can be realized by performing a dispersion treatment such as applying ultrasonic waves to the container 3.

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 cross-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 resuspension in which the conjugate 5 is dispersed in the buffer solution by the dispersion treatment in step S6 is designated as the 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 for capturing exosomes will be described with reference to FIGS. 7 to 13.

[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 capture 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 capture unit 30. FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 7A. FIG. 7C is a schematic cross-sectional view for explaining that the cartridge 32 is removable from the substrate 31. FIG. 8 is a partially enlarged perspective view cut at BB of FIG. 7A.

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 capture 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 that of an optical disc such as a Blu-ray disc (BD), a DVD, or a compact disc (CD). The substrate 31 is made of, for example, a resin material such as a polycarbonate resin or a cycloolefin polymer generally used for optical discs.

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, a track region 35 in which convex portions 33 and concave portions 34 are alternately arranged in the radial direction is formed on the surface of the substrate 31. 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 convex portion 33 corresponds to a land of an optical disc. The recess 34 corresponds to the groove of the optical disc.

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. The cartridge 32 is formed with a plurality of cylindrical through holes 36 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 capture unit 30 has a plurality of wells 37 formed by a through hole 36 of the cartridge 32 and a track region 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 region 35 of the substrate 31 constitutes the bottom surface of the well 37. The well 37 is a container for storing the sample liquid 7 and the like. Further, it is convenient to insert a packing made of an elastically deformable material such as silicon rubber between the through hole 36 and the substrate 31 because the possibility of the solution leaking can be 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 removable 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 capture method for capturing the exosome 10 using the exosome capture unit 30 will be described with reference to FIGS. 9 to 15.

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 for capturing 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 solution 40 containing the antibody 43 injected into the well 37. FIG. 10B is a schematic cross-sectional view of the sample liquid 7 containing the conjugate 5 injected into the well 37. In addition, in FIG. 10A and FIG. 10B, the substrate 31 and the cartridge 32 are shown as a simplified and integrated structure.

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 view of the buffer solution 8 containing the fine particles 50 injected into the wells 37. FIG. 11B is a schematic view 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 immobilized on the track region 35. FIG. 12B is a cross-sectional view schematically showing a state in which 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 addition, in FIG. 12A and FIG. 12B, the antibody 43 is shown to be fixed in an orientation substantially perpendicular to the substrate 31. However, in reality, the orientation in which the antibody 43 is immobilized differs depending on the fixation method. For example, when the antibody 43 is fixed using a hydrophobic bond, the antibody 43 has various orientations and is fixed to the substrate.

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 coupling body 5 is captured in the recess 34 of the track region 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 bound to the exosome 10 is captured in the recess 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。 For the sake of clarity, the exosomes 10 shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b) are schematically shown in a simplified form of the exosomes 10 shown in FIG. 2 (b).

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, in step S11, as shown in FIG. 10 (a), the operator attaches antibody 43 (second binding substance) that specifically binds to antigen 13 (second detection target substance) of exosome 10. The buffer solution 40 containing the above is injected into the well 37 of the exosome capture 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 incubates the exosome capture unit 30 for a suitable time and at a suitable temperature. For example, it is allowed to incubate at 4 ° C. overnight, which is used for general immunological measurement. As a result, the antibody 43 is fixed in 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 solution 40 from the well 37 and cleans the well 37 with the buffer solution. The antibody 43 that was not immobilized in 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。 In addition, step S11 and step S12 are steps necessary when an operator fixes an antibody 43. When the exosome capture unit 30 or the substrate 31 on which the antibody 43 is fixed in advance is used 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. 12 (a), the antibody 43 is fixed to the convex portion 33 and the concave portion 34 constituting the track region 35 by a hydrophobic bond. The method for fixing antibody 43 is not limited to hydrophobic binding. The track region 35 may be appropriately chemically treated and the antibody 43 may be immobilized on the track region 35 by covalent bonding or the like. As a method for fixing the antibody 43 in the track region 35, a method generally used in immunology measurement methods 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 blocks the inside of the well 37 in order to prevent non-specific adsorption of the antigen other than the antigen-identifying portion of the antibody 43. Specifically, the operator injects skim milk diluted with buffer into the wells 37 and shakes the exosome capture unit 30 for an appropriate period of time in the same manner 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。 Skim milk contains a protein that does not adhere to exosome 10, and is therefore suitable for 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 drains the buffer solution containing skim milk from the well 37 and cleans the well 37 with the buffer solution. The buffer solution used for washing may or may not contain skim milk. It is also possible to omit cleaning.

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, the block layer 41 is formed in the track region 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, the exosome capture unit 30 is appropriately used for an appropriate time. Incubate at a normal temperature. It may be shaken at the time of incubation. In step S15, the exosome capture unit 30 is shaken at 37 ° C. for, for example, about 2 hours.

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。 As a result, the antigen 13 of the exosome 10 and the antibody 43 immobilized on the track region 35 are specifically bound by the antigen-antibody reaction. As shown in FIG. 13A, the coupling 5 is captured in the recess 34 of the track region 35. Note that some sample solutions may contain exosomes that do not have antigen 13. The exosome having no antigen 13 is dispersed as a conjugate 5 in the sample solution 7 in a state where it does not bind 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 solution. The conjugate 5 dispersed in the sample solution 7 and the conjugate 5 adhering to the track region 35 by non-specific adsorption that is not an antigen-antibody reaction are removed by this washing. That is, the exosomes that do not have the antigen 13 dispersed in the sample solution 7 are removed by washing with a buffer solution. Further, even when the magnetic fine particles 20 are contained in the sample liquid 7, the magnetic fine particles 20 are removed by this cleaning.

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, as shown in FIG. 11A, the operator injects the buffer solution 8 (second buffer solution) containing the fine particles (second fine particles) 50 into the well 37, and similarly to step S11. , Exosome capture unit 30 is shaken for an appropriate period of 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 fine particles 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。 As a result, the antigen 14 of the exosome 10 and the antibody 54 of the fine particles 50 are specifically bound by the antigen-antibody reaction. As shown in FIG. 13B, the conjugate 9 in which the magnetic fine particles 20 and the fine particles 50 are bound to the exosome 10 is captured in the recess 34 of the track region 35. The exosome having no antigen 14 is captured in the recess 34 of the track region 35 without binding to the antibody 54 of the fine particles 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 recess 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 the two types The exosome-bound conjugate 5 having the substances (proteins) 12 and 13 to be detected in the above 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 a magnetic material 21 in the same manner as the magnetic fine particles 20. By arranging the magnet on the back surface side of the exosome capture unit 30 in step S17, the fine particles 50 containing the magnetic material 21 can be quickly moved to the track region 35. As a result, the time of step S17 can be shortened.

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 solution 8 from the well 37 and cleans the well 37 with the buffer solution. 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 emitted from an externally arranged optical pickup toward the track region 35 in which the coupling 9 and the coupling 5 are captured, specifically, the recess 34. By analyzing the reflected light from the track region 35, only the conjugate 9 to which the fine particles 50 are bonded can be detected. Therefore, only exosomes 10 having all of the three types of detection target substances 12, 13, and 14 for identifying exosomes 10 can be detected.

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 beam on the track region 35. By rotating the substrate 31 in the same manner as a general optical disc and moving the optical pickup in the radial direction of the substrate 31, the laser beam focused by the objective lens is scanned along the track (specifically, the recess 34). To 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 conjugate 9 captured in the recess 34 can be detected. Therefore, only the exosomes 10 constituting the conjugate 9 are detected by selecting only the signal from the conjugate 9 to which the fine particles 50 are bound from the detection signals obtained by the reflected light from the track region 35. Can be done.

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, only the conjugate 9 can be detected by detecting the fine particles 50, and the exosome 10 in the conjugate 9 can be indirectly detected. In addition, the number of exosomes 10 can be indirectly measured by measuring the number of fine particles 50.

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 in a range in which the magnetic fine particles 20 have sufficient magnetization for magnetic separation and the change given to the detection signal is sufficiently small. The particle size of the magnetic fine particles 20 will be described later. As a result, the change in the detection signal appears only in the conjugate 9, not in the conjugate 5. That is, it is possible to detect only the conjugate 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。 Of the three types of detection target substances 12, 13, and 14, depending on the sample solution, exosomes that do not have detection target substance 12, exosomes that do not have detection target substance 13, and exosomes that do not have 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 method for capturing exosomes of the present embodiment, among the three types of substances 12, 13, and 14, exosomes that do not have the substance 12 to be detected are removed in step S5. For example, when the sample solution contains only exosomes having no substance 12 to be detected, all the exosomes are removed in step S5, so that only the exosomes having no substance 12 to be detected are contained in the sample solution. It can be identified 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 method for capturing exosomes of the present embodiment, exosomes lacking the substance to be detected 13 are removed in step S16. Exosomes that do not have the substance to be detected 14 are not detected because the fine particles 50 are not bound. That is, only exosomes 10 having three types of substances to be detected 12, 13, and 14 can be detected.

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 capture method of the present embodiment, it is possible to identify three types of proteins existing in one exosome at a time. In addition, if the sample solution does not contain exosomes having all three types of substances to be detected, exosomes are not detected, so that the sample solution does not contain exosomes having all three types of substances to be detected. Can be identified. This makes it possible to improve the disease specificity and improve the accuracy and accuracy of diagnosis as compared with the conventional case.

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 interrelationship 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. 14 and 15.

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 shape of the convex portion 33 and the concave portion 34 of the track region 35. The depth of the concave portion 34 (height of the convex portion 33) is H, the width of the concave portion 34 is Wa, and the width of the convex portion 33 is Wb. The width Wa and the width Wb are the widths at the position of H / 2 indicated by the alternate long and short dash 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 9 is fixed to the recess 34 of the track region 35. 15 (b) is a schematic cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 15 (a). 15 (c) is a schematic cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 15 (a).

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. 15 (a) to 15 (c), the measurement accuracy of the exosome 10 is measured by arranging the exosomes 10 along the track direction and binding one fine particle 50 to one exosome 10 with a high probability. 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 the formula (1), the particle diameter Rb of the magnetic fine particles 20 is smaller than the spot diameter (k × λ) / NA of the laser beam focused on the recess 34, and the particle diameter Rc of the fine particles 50 is a spot. The diameter (k × λ) / NA or more is preferable.

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。 Note that λ is the central wavelength of the laser light emitted from the optical pickup and focused on the recess 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 formula (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 convex portion 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 equation (2), the coupling body 5 is less likely to be located on the convex portion 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 the formula (3), the width Wa of the recess 34 is larger than the sum of the average particle diameter Ra of the exosome 10 and the particle diameter Rb of the magnetic fine particles 20, and smaller than four times the average particle diameter Ra. Is preferable.

(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 of the formula (3) is satisfied, the coupling body 5 can be captured in the recess 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 recess 34 is generally deformed from a spherical shape in a direction of expanding the contact area. As with the magnetic fine particles 20, when the fine particles 50 containing the magnetic material 21 are used, the deformation of the exosome 10 is promoted by the magnetic force by arranging the magnet on the back surface side of the exosome capture 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 transformed into an ellipsoid while maintaining its volume, if the diameter of the sphere changes by 50%, the diameter of the contact site with the recess 34, which is the long axis of the spheroid, increases by about 40%. .. Further, in reality, since the contact portion is deformed in a direction in which the area of the contact portion is larger than that of the spheroid shape, the diameter of the contact portion is increased by 50% or more, and in some cases 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 of the formula (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。 Regarding Wa, as further shown in the formula (4), the width Wb of the convex portion 33 is preferably smaller than the particle diameter Rc of the fine particles 50. The width Wa of the recess 34 is preferably larger than the particle diameter Rc and smaller than twice the particle diameter Rc.

Wb<Rc<Wa<2×Rc …(4) Wb <Rc <Wa <2 x 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 of the formula (4), the fine particles 50 are less likely to be located on the convex portion 33. By satisfying Rc <Wa of the formula (3), the fine particles 50 can enter the recess 34. By satisfying Wa <2 × Rc of the formula (4), it becomes difficult for two fine particles 50 to enter at the same time in the width direction of the recess 34, and the quantitative relationship between the exosome 10 and the fine particles 50 can be brought close to 1: 1.

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 size Rc of the fine particles 50 is preferably larger than the average particle size 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 formula (5), it becomes difficult for a plurality of fine particles 50 to bind to the exosome 10 fixed to the recess 34, and the quantitative relationship between the exosome 10 and the fine particles 50 can be brought close to 1: 1. By satisfying the formula (5), the probability that the exosome 10 and the fine particles 50 react with each other increases, and as a result, the yield of the reaction 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 the formula (6), the depth H of the recess 34 is preferably larger than 1/8 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 formula (6), the exosome 10 is easily trapped in the concave portion 34, non-specific adsorption of the fine particles 50 to the convex portion 33 is unlikely to occur, and the fine particles 50 are with the exosome 10 trapped in the concave portion 34. 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。 It is more preferable that the depth H of the recess 34 satisfies the formula (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。 It is preferable that all of the above equations (1) to (6) (or equation (7)) are satisfied, but it may be only partially satisfied.

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 various modifications can be made 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 solution (first sample solution)
2 Buffer solution (first buffer solution)
5 conjugate (first conjugate)
9 Combines (second combine)
10 Exosomes 12 Antigens (1st substance to be detected)
13 Antigen (second detection target substance)
14 Antigen (third substance to be detected)
20 Magnetic particles (first 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 the first sample solution.
The first buffer solution containing the first fine particles to which the first binding substance having the property of reacting with the first detection target substance is bound to the first sample solution is mixed with the first sample solution. The detection target substance of No. 1 is reacted with the first binding substance to generate a mixed solution containing a first conjugate formed from the exosome having the first detection target substance and the first fine particles.
The generated said mixture to produce a second sample solution containing exosomes having the first detection target by replacing the second buffers, the property of reacting with the second detection target The second sample solution is injected into a well provided on a substrate on which the second binding substance having the substance is fixed, and the exosome of the first conjugate having the second detection target substance is transferred to the second sample solution. After reacting with the binding substance of the above, the second sample solution is discharged from the well, and the inside of the well is washed with a third buffer solution to fix the first binder on the substrate.
A fourth buffer solution containing a second fine particle to which a third binding substance having a property of reacting with the third detection target substance is bound is injected into the well, and the said having the third detection target substance. By reacting the exosome of the first conjugate with the third binding substance, the first detection target substance,
An analytical substrate on which an exosome having a second detection target substance and a third detection target substance was immobilized was generated.
A detection signal is acquired from the reflected light when the surface of the analysis substrate is irradiated with laser light.
By determining that the acquired detection signal is a signal indicating the second fine particles, an exosome having a first detection target substance, a second detection target substance, and a third detection target substance is detected. How to detect exosomes.
前記レーザ光を照射する際、前記レーザ光は凹部に集光され、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 beam, the laser beam is focused in the recess, the particle size of the first fine particles is smaller than the spot diameter of the focused laser light, and the particle size of the second fine particles is The method for detecting an exosome according to claim 1, wherein the spot diameter is equal to or larger than that of the spot diameter.
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