JP2006194724A - Separation membrane for protein and/or peptide analysis pretreatment - Google Patents

Separation membrane for protein and/or peptide analysis pretreatment Download PDF

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茂久 和田
Hiroyuki Sugaya
博之 菅谷
Tomoko Yamada
山田  智子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation film capable of removing a material interfering the detection of a trace component, when analyzing clinical proteome. <P>SOLUTION: Assuming that the molecular weight of a protein or a peptide included in the largest quantity in an undiluted solution to be treated is 4A, an interfering material having a high molecular weight is removed efficiently by using this separation film whose penetration ratio between dextran having a molecular weight of A and dextran having a molecular weight of 4A is 10 or higher. A solution acquired by the separation film is used for protein analysis such as mass spectrometry, electrophoresis or liquid chromatography, to thereby enable high sensitivity analysis. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は生体成分原液、特にヒトの血液、尿等から生体成分を分離して分析用溶液とする分離膜に関する。   The present invention relates to a separation membrane for separating a biological component from a biological component stock solution, particularly human blood, urine and the like to obtain an analysis solution.

近年、ポストゲノム研究として、プロテオーム解析研究(プロテオミクス)が注目され始めた。遺伝子産物であるタンパク質は遺伝子よりも疾患の病態に直接リンクしていると考えられることから、タンパク質を網羅的に調べるプロテオーム解析の研究成果は診断と治療に広く応用できると期待されている。しかも、ゲノム解析では発見できなかった病因タンパク質や疾患関連因子を多く発見できる可能性が高い。   In recent years, proteomic analysis research (proteomics) has begun to attract attention as post-genomic research. Since protein, which is a gene product, is thought to be directly linked to disease pathology rather than gene, research results of proteome analysis that comprehensively examines proteins are expected to be widely applicable to diagnosis and treatment. Moreover, it is highly possible that many pathogenic proteins and disease-related factors that could not be found by genome analysis can be found.

プロテオーム解析の急速に進展しだしたのは、技術的には質量分析装置(mass spectrometer: MS)による高速構造分析が可能となってきたことが大きく、MALDI-TOF-MS (matrix assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry) 等の実用化によって、ポリペプチドのハイスルースループット超微量分析が可能となり、従来検出し得なかった微量タンパク質までが同定可能となり、疾患関連因子の探索に強力なツールとなってきている。   The rapid progress of proteome analysis is technically due to the fact that high-speed structural analysis by mass spectrometer (MS) has become possible, and MALDI-TOF-MS (matrix assisted laser desorption ionization) Practical use such as time-of-flight mass spectrometry) enables high-throughput ultra-trace analysis of polypeptides, enables identification of trace proteins that could not be detected in the past, and is a powerful tool for searching for disease-related factors. It has become.

プロテオーム解析の臨床応用の第一目的は、疾患によって誘導あるいは消失するバイオマーカータンパク質の発見である。バイオマーカーは、病態に関連して挙動するため、診断のマーカーとなり得るほか、創薬ターゲットとなる可能性も高い。すなわち、プロテオーム解析の成果は、特定遺伝子よりも診断マーカーや創薬ターゲットとなる可能性が高いため、ポストゲノム時代の診断と治療の切り札技術となり、同定されたバイオマーカーは患者の薬剤応答性評価や副作用発現予測という直接的に患者が享受しえる利益につながることから、いわゆるテーラーメード医療の推進に大きな役割を果たすといえる。   The primary purpose of clinical application of proteome analysis is the discovery of biomarker proteins that are induced or lost by disease. Biomarkers behave in relation to pathological conditions, and thus can be diagnostic markers, and are highly likely to be drug discovery targets. In other words, the results of proteome analysis are more likely to be diagnostic markers and drug discovery targets than specific genes, and thus become a trump technology for diagnosis and treatment in the post-genomic era. The identified biomarkers are used to evaluate drug responsiveness of patients. It can be said that it plays a major role in the promotion of so-called tailor-made medicine because it directly leads to the benefits that patients can enjoy, such as predicting the occurrence of side effects.

臨床研究にプロテオーム解析を導入する場合には、大量の検体を迅速、確実に解析することが求められており、しかも臨床検体は微量で貴重なために高分解能・高感度・高機能測定を迅速に行う必要がある。この大きな推進力となったのは質量分析(mass spectrometry)であり、質量分析装置のもつ超高感度でハイスループットの特性の貢献するところが大きい。しかしながら、その手法や機器が急速に改良されてきてはいるものの、プロテオーム解析が臨床現場で簡便かつ迅速に実施できる状況には、まだない。   When proteomic analysis is introduced into clinical research, it is required to analyze a large amount of samples quickly and reliably, and because clinical samples are very small and valuable, high-resolution, high-sensitivity, and high-performance measurements are promptly performed. Need to be done. Mass spectrometry has been a major driving force, and contributes greatly to the ultra-sensitive and high-throughput characteristics of mass spectrometers. However, although the methods and instruments have been improved rapidly, there is still no situation where proteome analysis can be performed easily and quickly in clinical practice.

その原因のひとつに臨床検体の前処理が挙げられる。質量分析にかける前の処理として臨床検体のタンパク質を分画し精製することが必要で、この処理にはまだ数日かかるのが実態であり、さらに前処理の操作が煩雑で経験も必要とされることが、臨床への応用の大きな障害となっている。少量の血液や体液から全身の疾患の診断や病態管理ができれば、その有用性は極めて大きいが、血漿中に含まれるタンパク質の多様性のために、多くの課題を生じている。   One of the causes is pretreatment of clinical specimens. It is necessary to fractionate and purify proteins from clinical specimens as a treatment prior to mass spectrometry, and this treatment still takes several days, and the pretreatment operation is complicated and requires experience. This is a major obstacle to clinical application. If a systemic disease can be diagnosed or pathologically managed from a small amount of blood or body fluid, its usefulness is extremely high, but there are many problems due to the diversity of proteins contained in plasma.

ヒト・タンパク質は10万種以上とも推定されているが、血清中に含まれるタンパク質だけでも約1万種類にものぼるといわれ、総量としての血清中濃度は約60〜80mg/mLである。ヒト血清中の高含量のタンパク質は、アルブミン(分子量67kDa)、免疫グロブリン(150〜190kDa)、トランスフェリン(80kDa)、ハプトグロビン(>85kDa)、リポタンパク質(数100kDa)等であり、いずれも1mg/mLを超える程度に大量に存在する。一方、病態のバイオマーカーや病因関連因子と考えられているペプチドホルモン、インターロイキン、サイトカイン等の生理活性タンパク質の多くは、1ng/mL未満という極微量にしか存在せず、その含有量比は高分子の高含量成分に比べて、実にnanoからpicoレベルである。タンパク質の大きさという点では、タンパク質全種類の70%以下は分子量6万(60kDa)以下であり、上記の極微量なバイオマーカータンパク質はいずれもこの領域に含まれる場合がほとんどである(例えば非特許文献1)。これらのタンパク質は腎臓を通過して尿中に一部排泄されるため、血液のみならず尿を検体として測定することも可能である。   It is estimated that there are more than 100,000 human proteins, but it is said that the number of proteins contained in serum alone amounts to about 10,000, and the total serum concentration is about 60-80 mg / mL. Proteins with high content in human serum are albumin (molecular weight 67 kDa), immunoglobulin (150-190 kDa), transferrin (80 kDa), haptoglobin (> 85 kDa), lipoprotein (several 100 kDa), etc., all of which are 1 mg / mL It exists in large quantities to exceed. On the other hand, many bioactive proteins such as peptide hormones, interleukins, and cytokines that are considered to be pathological biomarkers and pathogenesis-related factors are present in trace amounts of less than 1 ng / mL, and the content ratio is high. Compared to the high-content component of the molecule, it is indeed nano to pico level. In terms of protein size, 70% or less of all types of proteins have a molecular weight of 60,000 (60 kDa) or less, and most of the above-mentioned trace amounts of biomarker proteins are mostly contained in this region (for example, non-proteins) Patent Document 1). Since these proteins pass through the kidney and are partially excreted in the urine, it is possible to measure not only blood but also urine as a specimen.

一般的な血清学的検査でプロテオーム解析するには、病因関連の微量成分検出の妨害となる分子量6万以上の高分子成分を除外し、分子量1.5万未満のタンパク質を出来るだけ回収することがまず必須となる。   For proteomic analysis in general serological tests, exclude high molecular weight components with a molecular weight of 60,000 or more that interfere with the detection of trace components related to pathogenesis, and recover proteins with a molecular weight of less than 15,000 as much as possible. Is essential first.

この高分子量タンパク質の分離・除去手段として、現状では高速液体クロマトグラフィー(liquid chromatography: LC) や二次元電気泳動
(2 dimensional-polyacrylamide gel electrophoresis: 2D-PAGE) が用いられているが、LCや2D-PAGEの作業だけでも1〜2日を要している。この所要時間は、MALDI-TOF-MSやESI-MS (electrospray ionization mass spectrometry) 等の数分という分析時間に比べて非常に長く、分析手段であるMSのもつハイスループットという大きな利点が臨床プロテオーム解析では十分発揮できずにいる。このため、医療現場で診断や治療のためにできるだけ短時間に分析結果がほしいという目的には、現時点では実用性に乏しいといわざるを得ず、日常の臨床検査にMSが利用しにくいひとつの大きな原因になっている。
Currently, high-performance liquid chromatography (LC) and two-dimensional electrophoresis are used as means for separating and removing high molecular weight proteins.
(2 dimensional-polyacrylamide gel electrophoresis: 2D-PAGE) is used, but LC and 2D-PAGE work alone takes 1-2 days. This required time is much longer than the analysis time of several minutes such as MALDI-TOF-MS and ESI-MS (electrospray ionization mass spectrometry), and the great advantage of high throughput of MS as an analytical tool is clinical proteome analysis So I can't fully demonstrate it. For this reason, for the purpose of obtaining analysis results in the shortest possible time for diagnosis and treatment in the medical field, it must be said that it is not practical at present, and it is difficult to use MS for daily clinical tests. It is a big cause.

そこで、試料から一部又は全部の高分子量タンパク質を除去する手段の高速化が達成されると、臨床プロテオーム解析による臨床検査の診断の迅速性は飛躍的に向上すると期待できる。具体的には、LCや2D-PAGEの代替となるような、微量の検体で高速に目的タンパク質群を残すかたちで生体成分の組成が変化した生体成分含有溶液を得る方法や装置があればよい。   Therefore, if the speed of the means for removing a part or all of the high molecular weight protein from the sample is achieved, it can be expected that the rapidity of the diagnosis of the clinical test by the clinical proteome analysis is dramatically improved. Specifically, there should be a method or apparatus for obtaining a biological component-containing solution in which the composition of the biological component is changed by leaving a target protein group at a high speed with a small amount of sample as an alternative to LC or 2D-PAGE. .

アルブミンを主な対象物質として除去する手段として、すでに実用化されている製品あるいは開示されている技術としては、ブルー色素などのアフィニティーリガンドを固定化した担体(製品化されている。)、高分子量成分を遠心分離ろ過によって分画する遠心管形式の装置(製品化されている。)、電気泳動原理によって分画する方法、Cohnのエタノール沈澱などの伝統的な沈殿法やクロマトグラフィーによって分画する方法(例えば非特許文献2)などがある。   As a means for removing albumin as a main target substance, a product that has already been put into practical use or a disclosed technique includes a carrier on which an affinity ligand such as a blue dye is immobilized (commercialized), a high molecular weight. Centrifuge tube type fractionation of components by centrifugal filtration (commercialized), fractionation method by electrophoresis principle, fractionation by traditional precipitation methods such as ethanol precipitation by Cohn and chromatography There are methods (for example, Non-Patent Document 2).

しかしこれらは、いずれも分離性能が十分ではなかったり、微量試料には不適当であったり、あるいは質量分析等に障害となる薬剤が混入したりするなどの問題点がある。特に、アルブミンをターゲットとして吸着だけで除外する方法は、アルブミンは除去できても免疫グロブリンなどの他の6万以上の高分子成分を除去する事は困難である。   However, all of these have problems such as insufficient separation performance, inappropriate for a small amount of sample, or mixing of a drug that hinders mass spectrometry or the like. In particular, the method of excluding only albumin by targeting albumin is difficult to remove other 60,000 or more polymer components such as immunoglobulin even if albumin can be removed.

また、人工腎臓、人工肺、血漿分離装置などに使用されている分離膜はその用途に応じて様々な大きさのものが開発され、生体成分との適合性を向上させるような改善もされているが(特許文献2)、アルブミンなどの高分子量タンパク質を高効率にて取り除くという臨床プロテオームが抱えている課題の解決を示唆するものはない。   Separation membranes used in artificial kidneys, artificial lungs, plasma separators, etc. have been developed in various sizes depending on the application, and improvements have been made to improve compatibility with biological components. However, there is no suggestion of solving the problem of the clinical proteome that removes high molecular weight proteins such as albumin with high efficiency (Patent Document 2).

これらを解決する方法や装置が開発できれば、医学研究ならびに臨床現場でプロテオーム解析が広く行われるようになり、より迅速で高精度な検査や診断が可能となって、有用な治療法がない難治性の疾患の原因究明や早期の診断法の開発には強力なツールとなると期待できる。   If a method or device that can solve these problems can be developed, proteome analysis will be widely performed in medical research and clinical settings, enabling more rapid and highly accurate examination and diagnosis, and intractableness without useful treatment It can be expected to be a powerful tool for investigating the causes of various diseases and developing early diagnostic methods.

最近でも、Affi-Gel Blueゲルを用いた方法や(非特許文献3)"Gradiflow"システムを用いた方法(非特許文献4)や血清に高濃度で含まれる6種類のタンパク質を抗体で除去する"Agilent Multiple Affinity Removal System"などが有効な改良されたアルブミン除去法として発表されてはいるが、より多くの情報を得るための分析用溶液には至っていない。   Recently, the method using Affi-Gel Blue gel (Non-patent document 3) The method using "Gradiflow" system (Non-patent document 4) and the 6 types of proteins contained in serum at high concentrations are removed with antibodies. Although "Agilent Multiple Affinity Removal System" has been announced as an effective improved albumin removal method, it has not yet been used as an analytical solution for obtaining more information.

血漿中からのアルブミンの除去を指標として、求められる手法の条件としては、血漿成分を高速で流せること、タンパク質変性作用がないこと、高機能化のための微細加工がされていること、著しく高価でないこと等である。これらの課題を解決する装置やデバイスは、まだ見当っていない。
アンダーソン・NL(Anderson NL),アンダーソン・NG( Anderson NG)著,「ザ・ヒューマン・プラズマ・プロテオーム:ヒストリー・キャラクター・アンド・ダイアグノスティック・プロスペクツ (The human plasma proteome: history, character, and diagnostic prospects)」,モレキュラー・アンド・セルラー・プロテオミクス(Molecular & Cellular Proteomics),(米国),ザ・アメリカン・ソサエティー・フォー・バイオケミストリー・アンド・モレキュラー・バイオロジー・インコーポレーテッド(The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.),2002年,第1巻,p845-867. 日本生化学会編,「新生化学実験講座(第1巻)タンパク質(1)分離・精製・性質」, 東京化学同人, 1990年 細胞工学別冊,「バイオ実験イラストレイテッド5」, 秀潤社, 2001年 N. Ahmed et al., Proteomics, On-line版, 2003年06月23日 D. L. Rothemund ら. (2003), Proteomics, 第3巻, 279-287頁) 細胞工学別冊,「バイオ実験イラストレイテッド5」, 秀潤社, 2001年 日本国、特表2002−542163号公報 日本国、特許3297707号公報
With the removal of albumin from plasma as an index, the required method conditions are that the plasma components can flow at high speed, that there is no protein denaturing action, that fine processing has been performed for high functionality, and that it is extremely expensive. It is not. There are still no devices or devices that can solve these problems.
By Anderson NL, Anderson NG, "The Human Plasma Proteome: history, character, and diagnostic prospects" ”, Molecular & Cellular Proteomics, (USA), The American Society for Biochemistry and Molecular Biology , Inc.), 2002, Volume 1, p845-867. Edited by the Japanese Biochemical Society, “Seminar in Experimental Chemistry of Volunteers (Vol. 1) Protein (1) Separation, Purification, and Properties”, Tokyo Chemical Doujin, 1990 Cell Engineering Supplement, “Bio-Experiment Illustrated 5”, Shujunsha, 2001 N. Ahmed et al., Proteomics, On-line version, June 23, 2003 (DL Rothemund et al. (2003), Proteomics, Vol. 3, 279-287) Cell Engineering Supplement, “Bio-Experiment Illustrated 5”, Shujunsha, 2001 Japan, JP 2002-542163 A Japan, Japanese Patent No. 3297707

上記のような事情から、本発明が解決しようとする課題は、臨床プロテオーム解析をする際に妨害となる余分な高分子量のタンパク質を生体成分含有溶液から有利に分離・除去し、プロテオーム分析に好適な、生体成分の組成が変化した生体成分含有溶液を容易に調製することができる分離膜を提供することである。   In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is that it is suitable for proteome analysis by advantageously separating and removing excess high molecular weight proteins that interfere with clinical proteome analysis from biological component-containing solutions. Another object of the present invention is to provide a separation membrane that can easily prepare a biological component-containing solution in which the composition of the biological component is changed.

本発明に係る分離膜は以下の(1)から(8)のような構成をとる。
(1)タンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用の分離膜において、処理原液中で最も多量に含まれるタンパク質もしくはペプチドの分子量を4Aとした場合、分子量Aのデキストランと分子量4Aのデキストランとの透過比率が10以上であることを特徴とする分離膜。
(2)分子量1.7万のデキストランと分子量6.7万のデキストランとの透過比率が10以上であることを特徴とする上記(1)記載の分離膜。
(3)分子量1.7万のデキストランのふるい係数が0.50以上であり、かつ分子量6.7万のデキストランのふるい係数が0.05以下であることを特徴とする上記(1)記載の分離膜。
(4)膜構造が非対称構造であることを特徴とする上記(1)〜(3)記載の分離膜。
(5)膜素材に親水性高分子が含まれることを特徴とする上記(1)〜(4)記載の分離膜。
(6)親水性高分子が、ポリアルキレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミンであることを特徴とする上記(5)記載の分離膜。
(7)親水性高分子の含有量が、膜素材の1wt%以上であることを特徴とする上記(5)〜(6)記載の分離膜。
(8)分析するタンパク質および/もしくはペプチドが血液、血漿、血清などの血液由来物、尿、腹水、唾液、涙液、脳脊髄液、胸水もしくは細胞から構成されることを特徴とする上記(1)〜(7)記載の分離膜。
The separation membrane according to the present invention has the following configurations (1) to (8).
(1) Permeation ratio of dextran having a molecular weight of A and dextran having a molecular weight of 4A in a separation membrane for pretreatment of protein and / or peptide, where the molecular weight of the protein or peptide contained in the largest amount in the processing stock solution is 4A Is a separation membrane characterized by 10 or more.
(2) The separation membrane according to (1) above, wherein a permeation ratio of dextran having a molecular weight of 17,000 and dextran having a molecular weight of 67,000 is 10 or more.
(3) The screening coefficient of dextran having a molecular weight of 17,000 is 0.50 or more, and the screening coefficient of dextran having a molecular weight of 67,000 is 0.05 or less. Separation membrane.
(4) The separation membrane according to (1) to (3) above, wherein the membrane structure is an asymmetric structure.
(5) The separation membrane according to any one of (1) to (4) above, wherein the membrane material contains a hydrophilic polymer.
(6) The separation membrane according to (5), wherein the hydrophilic polymer is polyalkylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, or polyethyleneimine.
(7) The separation membrane according to (5) to (6) above, wherein the content of the hydrophilic polymer is 1 wt% or more of the membrane material.
(8) The above-mentioned (1), wherein the protein and / or peptide to be analyzed is composed of blood, plasma, serum and other blood-derived substances, urine, ascites, saliva, tears, cerebrospinal fluid, pleural effusion or cells. ) To (7).

本発明で開示された分離膜により、血液、血清、血漿をはじめとする生体成分から、従来検出が困難であった微量のタンパク質を数多く検出できる溶液を調製することが可能となる。   The separation membrane disclosed in the present invention makes it possible to prepare a solution capable of detecting a large amount of a minute amount of protein that has been difficult to detect from biological components such as blood, serum, and plasma.

本発明の「分離膜」は、「処理原液」中に最も多量に含まれるタンパク質もしくはペプチドの分子量4Aとした場合、分子量Aのデキストランと分子量4Aのデキストランとの透過比率が10以上である時に、「処理原液」中の多量に含まれるタンパク質もしくはペプチドを除去でき、より小さいタンパク質および/もしくはペプチドを最大限回収することができる。   The “separation membrane” of the present invention has a permeation ratio of dextran having a molecular weight of 4A and dextran having a molecular weight of 4A when the molecular weight of the protein or peptide contained in the “treatment stock solution” in the largest amount is 4A. The protein or peptide contained in a large amount in the “treatment stock solution” can be removed, and the smaller protein and / or peptide can be recovered to the maximum extent.

本発明でいう「処理原液」とは、分離膜で処理する(分離膜に接触する)直前の溶液である。例えば、ヒトなどの動物血液、血清などを処理原液とする場合、最も多量に存在する成分はアルブミン(分子量67kDa)である。また、「処理原液」としては、ヒトなどの動物血漿など血液中の一部の成分からなる溶液、尿、唾液、涙液、脳脊髄液、腹水、胸水もしくは細胞からのタンパク質を抽出した溶液など生体関連の物質でタンパク質を含む溶液が例示される。   The “treatment stock solution” as used in the present invention is a solution immediately before being treated with a separation membrane (in contact with the separation membrane). For example, when animal blood such as human or serum is used as a processing stock solution, the most abundant component is albumin (molecular weight 67 kDa). In addition, as the “treatment stock solution”, a solution composed of a part of blood components such as animal plasma of humans, urine, saliva, tears, cerebrospinal fluid, ascites, pleural effusion or a protein extracted from cells, etc. A solution containing a protein as a biological substance is exemplified.

また本発明で言う「分離膜」とは多孔性の分離膜のことであり、平面フィルター、カートリッジ式フィルター等の平膜型分離膜、中空糸膜等の中空状分離膜のいずれも用いることができる。特に、中空糸膜は処理液量あたりの膜表面積が大きく、圧損も少なくできるため、効率よく用いることができる。処理液量あたりの膜表面積を大きくするためには、中空糸膜の内径は小さい方が好ましく、1000μm以下が好ましく、500μm以下がより好ましい。また、平面フィルターは製膜が容易で安価に作成することができると言う利点がある。膜素材としては、セルロース、セルロースアセテート、ポリカーボネート、ポリスルホン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリアミド、ポリ弗化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリエチレンおよびポリプロピレンおよびこれらの誘導体からなる群より1種類以上選択される素材を例示することができる。この中でも近年透析器などに良く用いられているポリスルホン系樹脂は分画特性が良好であるために好ましい素材である。   The “separation membrane” referred to in the present invention is a porous separation membrane, and any of flat membrane type separation membranes such as flat filters and cartridge type filters, and hollow separation membranes such as hollow fiber membranes can be used. it can. In particular, the hollow fiber membrane can be used efficiently because it has a large membrane surface area per amount of processing liquid and can reduce pressure loss. In order to increase the membrane surface area per treatment liquid volume, the hollow fiber membrane preferably has a smaller inner diameter, preferably 1000 μm or less, and more preferably 500 μm or less. Further, the flat filter has an advantage that it can be easily formed at a low cost. Examples of membrane materials include cellulose, cellulose acetate, polycarbonate, polysulfone resin, polymethacrylate such as polymethyl methacrylate, polyacrylate, polyamide, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polyester, polyethylene and polypropylene, and derivatives thereof. The material selected from one or more types from the group consisting of can be exemplified. Among these, polysulfone-based resins that are frequently used in dialyzers in recent years are preferable materials because of their good fractionation characteristics.

膜構造に関しては、分離膜の膜内の流路が非対称構造であることが好ましく、さらには緻密層と、空隙率が高く膜強度を維持する支持層との多層構造からなる非対称構造であること好ましい。この非対称構造は電子顕微鏡を用いて膜の断面構造を1000倍の観察条件にて観察した場合にて判断する。膜の厚み方向に対して空孔が十分確認できない層と空孔が確認できる層の両者が存在するか否かによって判断する。両者の層が確認される場合、非対称構造と認定する。   Regarding the membrane structure, the flow path in the membrane of the separation membrane is preferably an asymmetric structure, and moreover, it is an asymmetric structure consisting of a multilayer structure of a dense layer and a support layer having a high porosity and maintaining membrane strength. preferable. This asymmetric structure is determined when the cross-sectional structure of the film is observed under an observation condition of 1000 times using an electron microscope. Judgment is made based on whether or not there are both a layer in which pores cannot be sufficiently confirmed and a layer in which pores can be confirmed in the thickness direction of the film. When both layers are confirmed, it is recognized as an asymmetric structure.

また、この非対称構造においては原液が接触する面の近傍がの空孔が最も緻密であることが好ましい。なぜなら溶質による膜表面の目詰まりを低減できるからである。   Further, in this asymmetric structure, it is preferable that the pores in the vicinity of the surface in contact with the stock solution are the most dense. This is because clogging of the film surface by the solute can be reduced.

膜にはできるだけタンパク質が吸着しないことが好ましく、親水性の膜が好ましい。親水性の単量体と疎水性の単量体を共重合させたものや、親水性の高分子と疎水性の高分子をブレンド製膜したもの、あるいは疎水性の高分子からなる膜の表面に親水性ポリマーを結合、付着させたもの、疎水性の高分子からなる膜の表面を化学処理、プラズマ処理、放射線処理したものなどが挙げられる。親水性成分は特に限定しないが、ポリエチレングリコールなどのポリアルキレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチルメタクリレートなどの親水性高分子が好ましい。また親水性成分は、膜中に1wt%以上含まれていることが好ましい。これらの親水性膜は必要とするタンパク質の吸着を抑え、無駄なく回収する効果がある。   It is preferable that protein is not adsorbed to the membrane as much as possible, and a hydrophilic membrane is preferable. Surface of membrane made by copolymerizing hydrophilic monomer and hydrophobic monomer, blended film of hydrophilic polymer and hydrophobic polymer, or membrane made of hydrophobic polymer Examples include those obtained by binding and adhering a hydrophilic polymer to the surface, and those obtained by subjecting the surface of a film made of a hydrophobic polymer to chemical treatment, plasma treatment, or radiation treatment. The hydrophilic component is not particularly limited, but a hydrophilic polymer such as polyalkylene oxide such as polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and polyhydroxyethyl methacrylate is preferable. The hydrophilic component is preferably contained in the film in an amount of 1 wt% or more. These hydrophilic membranes have the effect of suppressing adsorption of necessary proteins and recovering them without waste.

前記分離膜の分子量Aのデキストランのふるい係数は、より大きい方が好ましく、分子量4Aのデキストランのふるい係数は、より小さい方が好ましい。しかし、分離膜の孔径を大きくし、分子量Aのデキストランのふるい係数を大きくした場合、分子量4Aのデキストランのふるい係数が大きくなりすぎ、多量に含まれるタンパク質もしくはペプチドを十分除去できない。すなわち、「処理原液」中の多量に含まれるタンパク質もしくはペプチドを除去でき、より小さいタンパク質および/もしくはペプチドを最大限回収するためには、分子量Aのデキストランと分子量4Aのデキストランとの透過比率は10以上である孔径が揃ったシャープな分画特性である分離膜を用いることが好ましい。また透過比率は50以上であることがより好ましく、上限値は特に設けないが、この値があまりにも高い膜分離ユニットでは、所望の分子量Aのデキストランのふるい係数が低くなってしまうことが懸念されるため、好ましくは10000以下である方がよい。   The sieving coefficient of dextran having a molecular weight A of the separation membrane is preferably larger, and the sieving coefficient of dextran having a molecular weight 4A is preferably smaller. However, when the pore size of the separation membrane is increased and the sieving coefficient of dextran having a molecular weight of A is increased, the sieving coefficient of dextran having a molecular weight of 4A becomes too large to sufficiently remove a protein or peptide contained in a large amount. That is, in order to remove a large amount of protein or peptide contained in the “treatment stock solution” and recover a smaller protein and / or peptide as much as possible, the permeation ratio of dextran having a molecular weight of A and dextran having a molecular weight of 4A is 10 It is preferable to use a separation membrane having the above-described sharp fractionation characteristics with uniform pore diameters. The permeation ratio is more preferably 50 or more, and an upper limit value is not particularly provided. However, in a membrane separation unit having this value that is too high, there is a concern that the sieving coefficient of dextran having a desired molecular weight A will be low. Therefore, it is preferably better than 10,000.

透過比率は、分離膜を内蔵するモジュールを用いて測定することができる。モジュールは分離膜の原液側に生体成分含有溶液の原液入口、および分離膜により透過された透過液の出口を少なくとも有するものが使用される。   The transmission ratio can be measured using a module incorporating a separation membrane. A module having at least a raw solution inlet of a biological component-containing solution and an outlet of a permeated liquid permeated through the separation membrane is used on the side of the separation membrane.

以下実施例にて本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例にのみ限定されるものではない
(透過比率の測定方法)
実施例で得られた中空糸膜100本を、直径約5mm、長さ12cmのガラス製ハウジングに充填し、分離される溶液が流入する入口及び流出する出口をコニシ(株)製エポキシ樹脂系化学反応形接着剤“クイックメンダー”でポッティングすることによって、分離膜モジュールを作製する。このモジュールには透過側の出口も設けられている。次いで、該モジュールの中空糸およびモジュール内部を蒸留水にて、1時間洗浄する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited only to these examples (transmission ratio measurement method).
100 hollow fiber membranes obtained in the examples were filled in a glass housing having a diameter of about 5 mm and a length of 12 cm, and the inlet into which the solution to be separated flows in and the outlet through which it was discharged were epoxy resin-based chemistry manufactured by Konishi Co. A separation membrane module is produced by potting with a reactive adhesive “Quick Mender”. The module is also provided with a permeate outlet. Next, the hollow fiber of the module and the inside of the module are washed with distilled water for 1 hour.

FULKA社製デキストラン Mr〜1500(No.31394)、Mr〜6000(No.31388)、Mr15000〜20000(No.31387)、Mr〜40000(No.31389)、Mr〜60000(No.31397)、Mr〜200000(No.31398)を各々0.5mg/mL(溶質全体では3.0mg/mL)になるように蒸留水で溶解し、デキストラン水溶液を作成する。モジュールに対して、原液側の液を循環するポンプと濾過をかけるポンプを準備し、限外濾過水を用いて、原液循環流量が5ml/min、濾過流量が0.2mL/minになるように流速を調整する。次いで、充填している限外濾過水をデキストラン水溶液に置換した後、室温(25℃)にて濾過を開始する。開始後はモジュール出口の原液および濾液は戻さずに廃棄する。開始後60分から75分後のモジュール原液入口および出口の液ならびに濾液を採取する。これらの溶液をGPC分析に施す。   Dextran made by FULKA Mr-1500 (No.31394), Mr-6000 (No.31388), Mr15000-20000 (No.31387), Mr-40000 (No.31389), Mr-60000 (No.31397), Mr Dissolve ~ 200000 (No.31398) in distilled water to make 0.5mg / mL each (3.0mg / mL in the whole solute) to make a dextran aqueous solution. Prepare a pump that circulates the liquid on the stock side and a pump that filters the module, and use ultrafiltered water so that the stock solution circulation flow rate is 5 ml / min and the filtration flow rate is 0.2 mL / min. Adjust. Next, after replacing the filled ultrafiltrated water with a dextran aqueous solution, filtration is started at room temperature (25 ° C.). After starting, the stock solution and filtrate at the module outlet are discarded without being returned. Collect the module stock solution inlet and outlet liquid and the filtrate 60 to 75 minutes after the start. These solutions are subjected to GPC analysis.

GPCでの濃度測定は以下の方法でおこなった。サンプリングした溶液を細孔径0.5ミクロンのフィルターで濾過し、その濾液をGPC用カラム(東ソーTSK-gel-G3000PWXL)、カラム温度40℃、移動相を液体クロマトグラフィ用蒸留水1mL/min、サンプル打ち込み量100μlで分析を行い、示差屈折率計(東ソー社製 RI-8020)にてslice time 0.02min、base-line-range 4.5〜11.0minで測定する。   The concentration measurement by GPC was performed by the following method. The sampled solution is filtered through a filter with a pore size of 0.5 micron. The filtrate is a GPC column (Tosoh TSK-gel-G3000PWXL), the column temperature is 40 ° C, the mobile phase is 1 mL / min of distilled water for liquid chromatography, and the sample injection amount is 100 μl. And measured with a differential refractometer (RI-8020 manufactured by Tosoh Corporation) at a slice time of 0.02 min and a base-line range of 4.5 to 11.0 min.

GPCにおけるリテンションタイムとデキストランの分子量との関係のキャリブレーションは、モジュールを通過した各試料を測定する際に、前もって単分散のデキストラン(Fluka社製デキストランスタンダード No.31416,No.31417,No.31418,No.31420,No.31422)の溶液をGPCにかけリテンションタイムを測定する。実際には各デキストランスタンダードをNo.31416,No.31418,No.31422を溶解した液とNo.31417,No.31420を溶解した液をそれぞれ準備し、各々のデキストランスタンダードを0.5mg/mLに溶解している。各々のピークトップのリテンションタイムと既知のデキストランの分子量をプロットし、指数近似曲線を求めることでリテンションタイムと分子量の関係を求める。   Calibration of the relationship between the retention time in GPC and the molecular weight of dextran is carried out by measuring monodisperse dextran (Fluxa dextran standards No.31416, No.31417, No.31418) before measuring each sample that has passed through the module. , No.31420, No.31422) is subjected to GPC and the retention time is measured. In actuality, prepare each dextran standard dissolved in No.31416, No.31418, No.31422 and dissolved No.31417, No.31420, and dissolve each dextran standard in 0.5mg / mL. is doing. The relationship between the retention time and the molecular weight is obtained by plotting the retention time of each peak and the molecular weight of a known dextran and obtaining an exponential approximation curve.

リテンションタイムと分子量との関係図から、特定の分子量におけるリテンションタイムがわかるので、特定の分子量に対応するリテンションタイムにおけるデキストランの示差屈折率を測定する。、その屈折率を用いて濃度を算出し、これらの測定値からデキストランのふるい係数を算出する。   Since the retention time at a specific molecular weight is known from the relationship diagram between the retention time and the molecular weight, the differential refractive index of dextran at the retention time corresponding to the specific molecular weight is measured. The concentration is calculated using the refractive index, and the dextran sieving coefficient is calculated from these measured values.

ふるい係数は、モジュール原液入口の示差屈折率値(Ci)、出口の示差屈折率値(Co)、濾液の示差屈折率値(Cf)を測定し、以下の式によりふるい係数(SC)を算出することができる。
SC=2Cf/(Ci+Co)
なお得られたデキストラン分子量1.5万のふるい係数をデキストラン重量平均分子量6万のふるい係数で除した値を透過比率とする。
(電気泳動によるタンパク質分析)
得られた生体成分分離溶液(分析用溶液)を電気泳動法によって分析した。方法は次の通りである。
1.生体成分分離溶液にサンプルバッファーを等量加え、100℃3分加温し、泳動用サンプルとする。サンプルバッファーとして、グリセリン10mL、SDS 1g、BPB 0.05g、0.2M Tris-HCl pH6.8(TrisにHClを加え、pH6.8にしたもの) 25mL、蒸留水 14mLを混合したものを用いる。
2.市販のSDS-PAGE用ゲルであるSDS-PAGEmini 4-20% 1.0mm厚 10well(TEFCO製)を用いて、非特許文献6に記載の方法にて泳動する。
3.ゲルカセットからゲルを取り出し、CBB染色、銀染色を行う。銀染色は、市販のキットである銀染色IIキットワコー(和光純薬社製)を使用する。
(実施例1)
ポリスルホン(ソルベー社製ユーデル(登録商標)P-3500)18重量部およびポリビニルピロリドン(ISP社製K30)9重量部をN,N'−ジメチルアセトアミド72重量部および水1重量部の混合溶媒に加え、90℃で10時間加熱して溶解し、製膜原液を得た。この製膜原液を温度30℃の紡糸吐出部へ送り、外径0.35mm、内径0.25mmのオリフィス型二重円筒型口金の外側の管より吐出した。芯液としてN,N'−ジメチルアセトアミド60重量部および水40重量部からなる溶液を内側の管より吐出した。吐出された製膜原液は、温度30℃の雰囲気のドライゾーン350mmを通過した後、40℃の凝固浴(水浴)を通過させ、80℃30秒の水洗工程を通過させ、紡速40m/minで巻き取り、束とした。得られた中空糸膜の寸法は、内直径200μm膜厚40μmであり、中空糸の構造を電子顕微鏡(日立社製S800)にて確認したところ中空糸膜内表面近傍が緻密な非対称構造を有していた。
For the sieve coefficient, the differential refractive index value (Ci) at the module stock solution inlet, the differential refractive index value at the outlet (Co), and the differential refractive index value (Cf) of the filtrate are measured, and the sieve coefficient (SC) is calculated by the following formula. can do.
SC = 2Cf / (Ci + Co)
The value obtained by dividing the obtained dextran molecular weight 15,000 sieve coefficient by the dextran weight average molecular weight 60,000 sieve coefficient is defined as the transmission ratio.
(Protein analysis by electrophoresis)
The obtained biological component separation solution (analysis solution) was analyzed by electrophoresis. The method is as follows.
1. Add an equal amount of sample buffer to the biological component separation solution and heat at 100 ° C for 3 minutes to prepare a sample for electrophoresis. As a sample buffer, a mixture of 10 mL of glycerin, 1 g of SDS, 0.05 g of BPB, 0.2 M Tris-HCl pH6.8 (pH adjusted to 6.8 by adding HCl to Tris) and 14 mL of distilled water is used.
2. Electrophoresis is carried out by the method described in Non-Patent Document 6 using SDS-PAGEmini 4-20% 1.0 mm thickness 10 well (manufactured by TEFCO), which is a commercially available gel for SDS-PAGE.
3. Remove the gel from the gel cassette and perform CBB staining and silver staining. For silver staining, a commercially available kit, Silver Dye II Kit Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used.
Example 1
18 parts by weight of polysulfone (Solvay Udel (registered trademark) P-3500) and 9 parts by weight of polyvinylpyrrolidone (ISP K30) were added to a mixed solvent of 72 parts by weight of N, N′-dimethylacetamide and 1 part by weight of water. And dissolved at 90 ° C. for 10 hours to obtain a stock solution. This film-forming stock solution was sent to a spinning discharge section having a temperature of 30 ° C., and discharged from an outer tube of an orifice type double cylindrical die having an outer diameter of 0.35 mm and an inner diameter of 0.25 mm. A solution consisting of 60 parts by weight of N, N′-dimethylacetamide and 40 parts by weight of water was discharged from the inner tube as the core liquid. The discharged film forming stock solution passes through a dry zone of 350 mm in an atmosphere with a temperature of 30 ° C., then passes through a 40 ° C. coagulation bath (water bath), passes through a water washing step at 80 ° C. for 30 seconds, and a spinning speed of 40 m / min. And wound up into bundles. The obtained hollow fiber membrane has an inner diameter of 200 μm and a film thickness of 40 μm. When the structure of the hollow fiber is confirmed with an electron microscope (S800 manufactured by Hitachi, Ltd.), the inside surface of the hollow fiber membrane has a dense asymmetric structure. Was.

該中空糸を100本束ね、中空糸中空部を閉塞しないようにエポキシ系ポッティング剤で両末端をガラス管モジュールケースに固定し、ミニモジュールを作成した。該ミニモジュールの内直径は約5mm、長さは約17cmであり、一般的な中空糸膜型透析器同様に中空糸の内側のポート(血液ポート)を2個と外側のポート(透析液ポート)を2個有している。該ミニモジュールの中空糸およびモジュール内部を蒸留水にて洗浄した。   100 hollow fibers were bundled, and both ends were fixed to a glass tube module case with an epoxy-based potting agent so as not to block the hollow portion of the hollow fiber, thereby producing a mini module. The mini-module has an inner diameter of about 5 mm and a length of about 17 cm. Like a general hollow fiber membrane dialyzer, it has two hollow fiber inner ports (blood ports) and an outer port (dialysate port). ). The hollow fiber of the mini module and the inside of the module were washed with distilled water.

その後、PBS(日水製薬社製ダルベッコPBS(−))水溶液または蒸留水を充填し、中空糸膜ミニモジュール(以降、ミニモジュール(1)と略す)を得た。本ミニモジュールを2本作成し、うち1本(蒸留水を充填したもの)のふるい係数を測定したところ、分子量1.7万のデキストランのふるい係数は0.71、分子量6万のデキストランのふるい係数は0.027であり、透過比率は26であった。残りの1本(PBS水溶液を充填したもの)は以下の実験に用いた。   Thereafter, an aqueous solution of PBS (Dulbecco PBS (-) manufactured by Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.) or distilled water was filled to obtain a hollow fiber membrane minimodule (hereinafter abbreviated as minimodule (1)). Two mini-modules were created, and one of them (filled with distilled water) was measured for sieve coefficient. The dextran with a molecular weight of 17,000 was found to have a sieve coefficient of 0.71 and a dextran with a molecular weight of 60,000. The coefficient was 0.027 and the transmission ratio was 26. The remaining one (filled with an aqueous PBS solution) was used in the following experiment.

ヒト血清(SIGMA社 H1388、 Lot 122K0424)を3000rpm15分の条件にて遠心処理を行い沈殿物を取り除いた後0.45μmのフィルター処理を行った。   Human serum (SIGMA H1388, Lot 122K0424) was centrifuged at 3000 rpm for 15 minutes to remove precipitates, and then filtered to 0.45 μm.

ミニモジュール(1)の外側ポートの一つをキャップし、他の一つはシリコーンチューブをつなぎ、透過用ペリスターポンプに接続した。一方、中空糸膜内側の液はモジュールの原液入口と原液出口をシリコーンチューブでつなぎ溶液循環回路となし、ペリスターポンプを用いて血清を循環できるようにした。また、溶液循環回路の途中には追加のPBS水溶液を投入する入口を設けた(図1)。   One of the outer ports of the mini-module (1) was capped and the other one was connected with a silicone tube and connected to a permeation pump for permeation. On the other hand, the solution inside the hollow fiber membrane was formed by connecting the stock solution inlet and the stock solution outlet of the module with a silicone tube to form a solution circulation circuit so that serum could be circulated using a peristaltic pump. In addition, an inlet for adding an additional PBS aqueous solution was provided in the middle of the solution circulation circuit (FIG. 1).

4mLの血清を用いて、循環流量10mL/min、濾過流量1.0mL/minの流速で20℃、50分間濾過を実施した。この時、血清を1.0mL/minで溶液循環回路に流入させた後、濾過の容量分はPBS水溶液を1.0mL/minで溶液循環回路内に加えて、循環する液量を一定に保った。   Using 4 mL of serum, filtration was carried out at 20 ° C. for 50 minutes at a circulation flow rate of 10 mL / min and a filtration flow rate of 1.0 mL / min. At this time, after flowing the serum into the solution circulation circuit at 1.0 mL / min, the volume of the filtration was kept constant by adding PBS aqueous solution into the solution circulation circuit at 1.0 mL / min.

50分間で得られた濾液すなわち生体成分の組成が変化した溶液50mL中のアルブミン濃度は32.8mg/L、α1−ミクログロブリン濃度は0.06mg/L、β2ミクログロブリン濃度は0.068mg/Lであった。用いたヒト血清中のアルブミン濃度は29800mg/L、α1−ミクログロブリン濃度は13.2mg/L、β2−ミクログロブリン濃度は1.27mg/Lであった。   The concentration of albumin in 50 mL of the filtrate obtained in 50 minutes, that is, the composition of the biological component changed, was 32.8 mg / L, the α1-microglobulin concentration was 0.06 mg / L, and the β2 microglobulin concentration was 0.068 mg / L. . The albumin concentration in the human serum used was 29800 mg / L, the α1-microglobulin concentration was 13.2 mg / L, and the β2-microglobulin concentration was 1.27 mg / L.

用いたヒト血清は、アルブミン量119000μg、α1−ミクログロブリン52.8μg、β2−ミクログロブリン量は5.08μgであったのに対して、濾液はアルブミン量1640μg、α1−ミクログロブリン3.00μg、β2−ミクログロブリン量は3.40μgであり、β2−ミクログロブリン量を維持しながら、アルブミンを大幅に除去することができた。
(実施例2)
実施例1と同様の中空糸(透過比率26)を用いて、ミニモジュール(1)を1個作成した。ミニモジュール(1)の形状、中空糸本数は実施例1と同様である。また、実施例1と同様の中空糸(透過比率26)40本を内直径は約5mm、長さは約12cmのガラス管モジュールケースに固定し、ミニモジュール(以降、ミニモジュール(2)と略す)を実施例1と同様に2個作成した。該ミニモジュールを以下の実験に用いた。
The human serum used was 119000 μg of albumin, 52.8 μg of α1-microglobulin, and 5.08 μg of β2-microglobulin, whereas the filtrate was 1640 μg of albumin, 3.00 μg of α1-microglobulin, β2-microglobulin. The amount was 3.40 μg, and albumin could be greatly removed while maintaining the amount of β2-microglobulin.
(Example 2)
Using the same hollow fiber (permeation ratio 26) as in Example 1, one minimodule (1) was produced. The shape of the mini module (1) and the number of hollow fibers are the same as in Example 1. Also, 40 hollow fibers (permeation ratio 26) similar to those in Example 1 were fixed to a glass tube module case having an inner diameter of about 5 mm and a length of about 12 cm, and a mini module (hereinafter abbreviated as mini module (2)). ) Were prepared in the same manner as in Example 1. The minimodule was used for the following experiments.

ヒト血清(SIGMA社、H1388、 Lot 122K0424)を3000rpm、15分の条件にて遠心処理を行い濾液および沈殿物を取り除いた後0.45μmのフィルター処理を行った。   Human serum (SIGMA, H1388, Lot 122K0424) was centrifuged at 3000 rpm for 15 minutes to remove the filtrate and precipitates, and then filtered to 0.45 μm.

まず、1個のミニモジュール(1)を準備し、中空糸膜の外側のポートの一つをキャップし、もう一つはシリコーンチューブをつないだ。中空糸膜内側の液については原液の入口と出口をシリコーンチューブでつなぎ溶液循環回路(1)とし、途中にはペリスターポンプを設けて原液を循環できるようにした。溶液循環回路の途中には三方バルブを設けて、一方にはチューブを介して注入用ポンプを設けた。   First, one mini-module (1) was prepared, one of the ports on the outside of the hollow fiber membrane was capped, and the other was connected with a silicone tube. For the liquid inside the hollow fiber membrane, the inlet and outlet of the stock solution were connected by a silicone tube to form a solution circulation circuit (1), and a peristaltic pump was provided in the middle so that the stock solution could be circulated. A three-way valve was provided in the middle of the solution circulation circuit, and an injection pump was provided on one side via a tube.

さらに、1個のミニモジュール(2)も外側ポートの一つをキャップし、もうひとつはシリコーンチューブを接続した。またこのミニモジュールも、中空糸膜内側の液についても原液の入口と出口をシリコーンチューブでつなぎ溶液循環回路(2)とし、途中にはペリスターポンプを設けて溶液を循環できるようにした。またこの溶液循環回路の途中に三方バルブを設けた。さらに、もう1個のミニモジュール(2)も外側ポートの一つをキャップし、もうひとつはシリコーンチューブを接続した。またこのミニモジュールも、中空糸膜内側の液についても原液の入口と出口をシリコーンチューブでつなぎ溶液循環回路(3)とし、途中にはペリスターポンプを設けて溶液を循環できるようにした。またこの溶液循環回路の途中に三方バルブを設けた。   In addition, one mini-module (2) also capped one of the outer ports and the other was connected with a silicone tube. In addition, this mini module was also connected to the solution inside the hollow fiber membrane by connecting the stock solution inlet and outlet with a silicone tube to form a solution circulation circuit (2), and a peristaltic pump was provided in the middle so that the solution could be circulated. A three-way valve was provided in the middle of this solution circulation circuit. In addition, another mini-module (2) also capped one of the outer ports and the other was connected with a silicone tube. In addition, this mini module was also connected to the solution inside the hollow fiber membrane by connecting the stock solution inlet and outlet with a silicone tube to form a solution circulation circuit (3), and a peristaltic pump was provided in the middle so that the solution could be circulated. A three-way valve was provided in the middle of this solution circulation circuit.

次に溶液循環回路(1)のミニモジュール(1)の外側のポートにつながれたシリコーンチューブと溶液循環回路(2)の途中に設けられた三方バルブを接合した。さらに溶液循環回路(2)のミニモジュール(2)の外側のポートにつながれたシリコーンチューブと溶液循環回路(3)の途中に設けられた三方バルブを接合した。そして、これらのチューブおよび3つのモジュール内にPBS水溶液を充填し、ミニモジュールが3段直列につながったシステムを作成した(図2)。   Next, the silicone tube connected to the outer port of the mini-module (1) of the solution circulation circuit (1) and the three-way valve provided in the middle of the solution circulation circuit (2) were joined. Further, a silicone tube connected to the outside port of the mini-module (2) of the solution circulation circuit (2) and a three-way valve provided in the middle of the solution circulation circuit (3) were joined. These tubes and three modules were filled with an aqueous PBS solution to create a system in which mini-modules were connected in three stages in series (FIG. 2).

注入用ポンプを通じて、溶液循環回路(1)の三方バルブより、4mLの血清を0.2mL/minで加えた後、溶液循環回路(1)、溶液循環回路(2)、溶液循環回路(3)それぞれの流量を5.0mL/minで中空糸内側液を循環し、濾過流量を0.2mL/minの流速として、20℃、4時間濾過を実施した。この時、濾過された容量分はPBS水溶液を血清投入用バルブと同じ場所から0.2mL/minで加えて循環することで、循環する液量を一定に保った。   After adding 4 mL of serum at 0.2 mL / min from the three-way valve of the solution circulation circuit (1) through the infusion pump, each of the solution circulation circuit (1), the solution circulation circuit (2), and the solution circulation circuit (3) The hollow fiber inner liquid was circulated at a flow rate of 5.0 mL / min, and filtration was carried out at 20 ° C. for 4 hours at a filtration flow rate of 0.2 mL / min. At this time, the volume of the filtered volume was kept constant by adding an aqueous PBS solution at a rate of 0.2 mL / min from the same location as the serum charging valve to circulate.

4時間経過後、溶液循環回路(3)かた得られた濾液すなわち生体成分の組成が変化した溶液は47mLであった。この濾液をザルトリウス社製vivaspin20(3000MWCOタイプ)を用いて4mLに濃縮したところ、アルブミン濃度は0.38mg/L、β2ミクログロブリン濃度は0.583mg/Lであり、原液として用いたヒト血清中のアルブミン濃度は31200mg/L、β2−ミクログロブリン濃度は1.19mg/Lであった。原液として用いたヒト血清は、アルブミン量124800μg、β2−ミクログロブリン量は4.76μgであったのに対して、濾液はアルブミン量19μg、β2−ミクログロブリン量は2.92μgであり、β2−ミクログロブリン量を維持しながら、アルブミンを大幅に除去することができた。   After 4 hours, 47 mL of the filtrate obtained from the solution circulation circuit (3), that is, the solution in which the composition of the biological component was changed, was obtained. When this filtrate was concentrated to 4 mL using Sartorius vivaspin20 (3000 MWCO type), the albumin concentration was 0.38 mg / L, the β2 microglobulin concentration was 0.583 mg / L, and the albumin concentration in the human serum used as the stock solution Was 31200 mg / L, and the β2-microglobulin concentration was 1.19 mg / L. The human serum used as the stock solution had an albumin amount of 124800 μg and a β2-microglobulin amount of 4.76 μg, whereas the filtrate had an albumin amount of 19 μg and a β2-microglobulin amount of 2.92 μg, and the β2-microglobulin amount The albumin could be greatly removed while maintaining

該サンプルをザルトリウス社製vivaspin500(3000MWCOタイプ)を用いて10倍濃縮し、サンプルバッファーを等量加え、100℃3分加温した泳動用サンプル25μLを電気泳動にて分析した。結果を図3の3レーンに示す。図3の2レーンは比較例1の分離システム処理前のヒト血清の希釈液の電気泳動写真である。図3の3レーンから判るように、分子量6.7万以上の場所にタンパク質は少なく、分子量1.7万以下の場所に多くのタンパク質があることが確認できた。
(比較例1)
サンプルバッファーで100倍に希釈したヒト血清(SIGMA社、H1388、Lot 122K0424)をサンプル2μLを電気泳動にて分析した。結果を図3の2レーンに示す。
The sample was concentrated 10-fold using Sartorius vivaspin500 (3000 MWCO type), an equal amount of sample buffer was added, and 25 μL of the sample for electrophoresis heated at 100 ° C. for 3 minutes was analyzed by electrophoresis. The results are shown in lane 3 of FIG. Lanes 2 in FIG. 3 are electrophoretograms of diluted human serum before treatment with the separation system of Comparative Example 1. As can be seen from the three lanes in FIG. 3, it was confirmed that there were few proteins at a molecular weight of 67,000 or more and many proteins at a molecular weight of 17,000 or less.
(Comparative Example 1)
2 μL of sample of human serum (SIGMA, H1388, Lot 122K0424) diluted 100 times with sample buffer was analyzed by electrophoresis. The results are shown in lane 2 of FIG.

図3において、1レーンは、Rainbow coloured protein molecular weight markers(Amersham LIFE SCIENCE 、RPN756 Batch58)、2レーンは比較例1のヒト血清、3レーンは実施例2で得られた生体成分分離溶液の電気泳動写真である。2レーンから判るように、ヒト血清は、分子量6.7万以上の場所にタンパク質が多く存在し、分子量1.7万以下の場所にタンパク質は少量しか観察されなかった。それに対し、3レーンから判るように、分離システムで処理した実施例2の濾液の濃縮液は、分子量6.7万以上の場所にタンパク質は少なく、分子量1.7万以下の場所に多くのタンパク質があることが確認できた。   In FIG. 3, one lane is Rainbow colored protein molecular weight markers (Amersham LIFE SCIENCE, RPN756 Batch58), two lanes are human serum of Comparative Example 1, and three lanes are electrophoresis of the biological component separation solution obtained in Example 2. It is a photograph. As can be seen from the two lanes, human serum had a large amount of protein at a molecular weight of 67,000 or more, and only a small amount of protein was observed at a molecular weight of 17,000 or less. On the other hand, as can be seen from 3 lanes, the concentrated solution of the filtrate of Example 2 treated with the separation system had few proteins at a molecular weight of 67,000 or more and many proteins at a molecular weight of 17,000 or less. It was confirmed that there is.

図3から判るように、分子量6.7万以上の場所にタンパク質が多く存在し、分子量1.7万以下の場所にタンパク質は少量しか観察されなかった。   As can be seen from FIG. 3, a large amount of protein was present at a molecular weight of 67,000 or more, and only a small amount of protein was observed at a molecular weight of 17,000 or less.

本発明の実施例1で用いた分離システムの概略図である。(膜分離ユニットが1個)It is the schematic of the separation system used in Example 1 of this invention. (One membrane separation unit) 本発明の実施例2で用いた分離システムの概略図である。(膜分離ユニットが3個)It is the schematic of the separation system used in Example 2 of this invention. (3 membrane separation units) 2レーンは比較例1のヒト血清、3レーンは実施例2で得られた生体成分分離溶液の電気泳動写真である。Lane 2 is the human serum of Comparative Example 1, and Lane 3 is an electrophoretogram of the biological component separation solution obtained in Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

100 注入用ポンプ
101 三方バルブ
102 溶液循環回路
103 循環用ポンプ
104 膜分離ユニット処理液回収口
105 分離膜モジュール
106 モジュールの下部ポート
202 2段目溶液循環回路
203 2段目循環用ポンプ
204 2段目の膜分離ユニットの処理液回収口
205 第2分離膜モジュール
206 2段目のモジュールの下部ポート
302 3段目溶液循環回路
303 3段目循環ポンプ
304 3段目の膜分離ユニットの処理液回収口
305 第3分離膜モジュール
306 3段目のモジュールの下部ポート
1 1レーン Rainbow coloured protein molecular weight markers
2 2レーン ヒト血清
3 3レーン 実施例2の濾液
100 Injection pump 101 Three-way valve 102 Solution circulation circuit 103 Circulation pump 104 Membrane separation unit treatment liquid recovery port 105 Separation membrane module 106 Module lower port 202 Second stage solution circulation circuit 203 Second stage circulation pump 204 Second stage Treatment liquid recovery port 205 of the second membrane separation unit 206 Second separation membrane module 206 Lower port 302 of the second stage module Third stage solution circulation circuit 303 Third stage circulation pump 304 Treatment liquid collection port of the third stage membrane separation unit 305 Third separation membrane module 306 Lower port 1 of third stage module 1 lane Rainbow colored protein molecular weight markers
2 2 lanes Human serum 3 3 lanes Example 2 filtrate

Claims (8)

タンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用の分離膜において、処理原液中で最も多量に含まれるタンパク質もしくはペプチドの分子量を4Aとした場合、GPC法によって算出される分子量Aのデキストランと分子量4Aのデキストランとの透過比率が10以上であることを特徴とするタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   In the separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment, when the molecular weight of the protein or peptide contained in the largest amount in the processing stock solution is 4A, the molecular weight A dextran calculated by the GPC method and the molecular weight 4A dextran A separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment characterized by having a permeation ratio of 10 or more. 分子量1.7万のデキストランと分子量6.7万のデキストランとの透過比率が10以上であることを特徴とする請求項1に記載のタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   The separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment according to claim 1, wherein a permeation ratio of dextran having a molecular weight of 17,000 and dextran having a molecular weight of 67,000 is 10 or more. 分子量1.7万のデキストランのふるい係数が0.50以上であり、かつ分子量6.7万のデキストランのふるい係数が0.05以下であることを特徴とする請求項1に記載のタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   2. The protein according to claim 1, wherein the dextran having a molecular weight of 17,000 has a sieving coefficient of 0.50 or more, and the dextran having a molecular weight of 67,000 has a sieving coefficient of 0.05 or less. Or separation membrane for peptide analysis pretreatment. 膜構造が非対称構造であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   The separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment according to any one of claims 1 to 3, wherein the membrane structure is an asymmetric structure. 膜素材に親水性高分子が含まれることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   The separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment according to any one of claims 1 to 4, wherein the membrane material contains a hydrophilic polymer. 親水性高分子が、ポリアルキレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミンであることを特徴とする請求項5に記載のタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   6. The separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment according to claim 5, wherein the hydrophilic polymer is polyalkylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, or polyethyleneimine. . 親水性高分子の含有量が、膜素材の1wt%以上であることを特徴とする請求項5または6のいずれかに記載のタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   The separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment according to any one of claims 5 and 6, wherein the content of the hydrophilic polymer is 1 wt% or more of the membrane material. 分析するタンパク質および/もしくはペプチドが血液、血漿、血清などの血液由来物、尿、腹水、唾液、涙液、脳脊髄液、胸水もしくは細胞から構成されることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のタンパク質および/もしくはペプチド分析前処理用分離膜。   8. The protein and / or peptide to be analyzed is composed of blood, plasma, serum and other blood-derived substances, urine, ascites, saliva, tears, cerebrospinal fluid, pleural effusion or cells. The separation membrane for protein and / or peptide analysis pretreatment according to any one of the above.
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