JP2006508668A - 磁性ベースの迅速な細胞分離 - Google Patents

Abstract

本発明は一般に細胞、細胞小器官またはウイルスを単離する分野に関係する。本発明は特に、サンプルから標的の細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するためのプロセスおよびキットを提供し、このプロセスおよびキットは、とりわけ、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと磁性マイクロビーズとの間の非特異的または特異性の低い結合を利用する。分離した細胞は、細胞培養、薬物スクリーニング、生化学反応、および生物学的分析に用いることができる。

Description

（技術分野）
本発明は一般に、細胞、細胞小器官またはウイルスを単離する分野に関係する。本発明は特に、サンプルから標的とする細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するためのプロセスおよびキットを提供し、本プロセスおよびキットは、とりわけ目的細胞、細胞小器官またはウイルスと磁性マイクロビーズとの間の非特異的もしくは特異性の低い結合を使用する。

（技術の背景）
生物学の発達水準は、生体サンプルの穏やかかつ効率的な調製に依存している。標的分子を包含する生体物質（例えば細胞、ウイルス、およびバクテリオファージ）のサンプルからの分離は、しばしば律速段階となる。従来の分離手法は、時間が掛かるか、または遠心分離およびクロマトグラフィーのような拡張的もしくは複雑な手順を含むかのいずれかである。このため従来の分離手法の自動化、微量化および汎用化の実現は困難である。

常磁性であるため、磁性マイクロビーズは選択的に生体物質と結合することができ、この磁性マイクロビーズ−生体物質結合体の動きは磁場によって制御することができる。このため、この結合体は生体高分子および細胞の分離に幅広く使用されている。しかし、磁性マイクロビーズを使用する現行の分離方法は、抗体の誘導体を基礎としているため、費用が掛かり、厳密な輸送・保存条件が必要とされる。その生物学的分離および実験室業務における使用は制限される。

本発明の目的は、従来の分離方法の問題点および不利な点を、独自の方法を提供することによって克服することである。本方法は、常磁性、高分散性、および有核細胞との接着性を有する磁性マイクロビーズ、ならびに化学薬品の沈殿を利用して、生体物質を非特異的または低特異的に吸収して分離するための方法である。

（発明の開示）
本発明は、非特異的なまたは特異性の低い吸収と磁性マイクロビーズの常磁性とを利用して、標的とする生体分子（核酸、タンパク質等）を含む標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルス（白血球、ウイルス、上皮細胞、培養細胞等）を様々な源（例えば全血、唾液、血清、骨髄、唾液、尿、細胞および組織の培養液）から分離することに関係する。適当な緩衝液下で、磁性マイクロビーズを生体物質結合体から分離することができる。分離した細胞は、細胞培養、薬物スクリーニング、生化学反応、および生物学的分析に用いることができる。この簡単迅速な分離方法は、様々な量のサンプルの（特に少量および微量のサンプルの）調製に使用することができ、そして自動化デバイスならびに微量化デバイスをを作製することも容易である。

一局面において、本発明は、サンプルから標的とする細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するためのプロセスに関し、このプロセスは以下を包含する：ａ）標的細胞、標的細胞小器官もしくは標的ウイルスを含むか、または含むと疑われるサンプルを、磁性マイクロビーズに接触させる工程であって、この磁性マイクロビーズは、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない工程；ｂ）この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスを、このサンプル中に存在する場合、この磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスとこの磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させる工程；ならびに、ｃ）この結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、このサンプルから、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスを単離する工程。

別の局面では、本発明は、サンプルから標的の細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するためのキットに関し、このキットは、同じもしくは異なる容器内に、以下を含む：ａ）標的細胞、標的細胞小器官もしくは標的ウイルスを含むか、または含むと疑われるサンプルと接触するための磁性マイクロビーズであって、この磁性マイクロビーズは、この標的細胞、この標的細胞小器官もしくはこの標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、マイクロビーズ；ｂ）この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスを、このサンプル中に存在する場合、この磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスとこの磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させるための、手段；ならびに、ｃ）この結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、このサンプルから、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスを単離するための手段。

さらに別の局面では、本発明は、サンプルからウイルスまたはバクテリオファージを単離するための方法に関し、この方法は以下を包含する：ａ）標的ウイルスまたは標的バクテリオファージを含むか、または含むと疑われるサンプルから、細胞を除去する工程；ｂ）この細胞を含まないサンプルを磁性マイクロビーズと接触させる工程であって、この磁性マイクロビーズは、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージに高特異的に結合する部分を含まない、工程；ｃ）この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを、このサンプル中に存在する場合、この磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージとこの磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させる工程；ならびに、ｃ）この結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、このサンプルから、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを単離する工程。

なお別の局面では、本発明は、サンプルからウイルスまたはバクテリオファージを単離するためのキットに関し、このキットは、同じもしくは異なる容器内に、以下を含む：ａ）標的ウイルスまたは標的バクテリオファージを含むか、または含むと疑われるサンプルから、細胞を除去するための手段；ｂ）この細胞を含まないサンプルと接触するための磁性マイクロビーズであって、この磁性マイクロビーズは、この標的細胞、この標的細胞小器官、またはこの標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、マイクロビーズ；ｃ）この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを、この細胞を含まないサンプル中に存在する場合、この磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージとこの磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させるための手段；ならびに、ｄ）この結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、このサンプルから、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを単離するための手段。

（本発明を実施する方法）
開示を明確にするため本発明の詳細な説明を以下の小節に分けるが、これは限定のためではない。

（Ａ．定義）
他に定義されない限り、本明細書で使われる全ての科学・技術用語は本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じ意味を持つ。本明細書で引用されている全ての特許、特許出願、公開された出願、および他の刊行物は、参考のためその全体が、参考として援用される。この節で示されている定義が、本明細書で参考のため援用される特許、特許出願、公開された出願、および他の刊行物の定義に反するかまたは矛盾する場合、この節で示されている定義は、本明細書で参考のため援用される定義に優先する。

本明細書で使用される場合、「一つ（ａ）」または「一つ（ａｎ）」は、「少なくとも一つ」または「一つ以上」を意味する。

本明細書で使用される場合、「特異的結合」とは、特定の分子構造の存在に依存する様式で、一つの物質が別の物質に結合することを指す。例えば、レセプターは、リガンド結合部位と相補的な化学構造を含むリガンドと、選択的に結合する。

本明細書で使用される場合、「特異的結合対」とは、リガンドに対して特異的な結合親和性を有し、他の物質とは結合しないあらゆる物質または物質群を指す。一実施形態において、特異的結合対としては、免疫化学的な様式で、サンプルリガンドもしくはサンプルが免疫化学的にリガンドと結合する能力と相互作用する特異的結合アッセイ試薬が挙げられる。例えば、試薬間および／または試薬とサンプルリガンドもしくはサンプルのリガンドに対する結合能との間の抗原−抗体関係またはハプテン−抗体関係が存在する。さらに、リガンドと結合パートナーとの間の他の結合性相互作用が特異的結合アッセイの基礎として役立つことは当分野でよく理解されており、このようなものとしては、ホルモン、ビタミン、代謝産物、および薬理学的薬剤と、各々のレセプターおよび結合体質との間の結合性相互作用が挙げられる（例えば、Ｌａｎｇａｎら（編），Ｌｉｇａｎｄ Ａｓｓａｙ，ｐｐ．２１１、以下、Ｍａｓｓｏｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｕ．Ｓ．Ａ．Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８１を参照のこと）。

本明細書で使用される場合、「標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと高特異的に結合する部分を含まない、磁性マイクロビーズ」とは、その磁性マイクロビーズと、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスとの間で特異的結合が存在しないことを意味する。例えば、その磁性マイクロビーズと標的の細胞、細胞小器官またはウイルスとの間の結合は、リガンドとレセプターとの間、抗原と抗体との間、基質と酵素との間、炭水化物とレクチンとの間、および相補的核酸の間での相互作用のような、相補的な生物分子間の特異的相互作用に媒介されない。これはまた、その磁性マイクロビーズが、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと特異的結合対を形成し得る部分を含まないことを意味する。例えば、その磁性マイクロビーズに含まれない部分とは、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、ビタミン、単糖類、オリゴ糖、炭水化物、脂質、およびそれらの複合体のような生体分子である。磁性マイクロビーズに含まれない部分で好ましいものとは、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと特異的に結合する抗体である。

本明細書で使用される場合、「サンプル中に存在している場合、磁性マクロビーズと非特異的または低特異的に結合する、標的の細胞、細胞小器官またはウイルス」は「標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと高特異的に結合する部分を含まない磁性マイクロビーズ」と同一の意味を持つ。すなわち、この磁性マクロビーズと標的の細胞、細胞小器官またはウイルスとの間には、特異的な結合が存在せず、この磁性マクロビーズと標的の細胞、細胞小器官またはウイルスとの間のこの結合は、相補的な生体分子間の特異的相互作用によって媒介されず、そしてこの磁性マクロビーズは、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと高特異的な結合対を形成し得る部分を含まない。

本明細書で使用される場合、「抗体」は、特定の型の免疫グロブリン（すなわち、ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ、ＩｇＧ（例えば、ＩｇＧ_１、ＩｇＧ_２、ＩｇＧ_３、およびＩｇＧ_４）、ならびにＩｇＭ）を指す。抗体は、任意の適当な形態で存在し得、そしてまた、任意の適当なフラグメントまたは誘導体をも含む。例示的な抗体としては、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、Ｆａｂフラグメント、Ｆａｂ’フラグメント、Ｆ（ａｂ’）_２フラグメント、Ｆｖフラグメント、ダイアボディ（ｄｉａｂｏｄｙ）、単鎖抗体、および抗体フラグメントから作製された多重特異性抗体が含まれる。

本明細書で使用される場合、「植物」とは、植物界の、様々な、光合成を行う真核多細胞生物のあらゆるものであって、特徴として、胚子を作り、および葉緑体を含み、セルロースの細胞壁を有し、そして移動能力を欠くものを指す。

本明細書で使用される場合、「動物」とは、動物界の多細胞生物を指し、特徴として、移動能力、非光合成代謝、明白な刺激応答、成長の制限、および一定の体構造によって特徴づけられる。動物の例としては、ニワトリのような鳥類、魚類ならびに哺乳類（例えば、マウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ブタ、雌ウシ、雄ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、サル、および他の非ヒト霊長類）のような脊椎動物が挙げられる。

本明細書で使用される場合、「細菌」とは、区画で仕切られていない環状ＤＮＡと約７０Ｓのリボソームを有する小型原核生物（長さ約１ミクロン）を指す。細菌のタンパク質合成は真核生物とは異なる。多くの抗細菌抗生物質は、細菌のタンパク質合成を干渉するがその細菌が感染した宿主には影響しない。

本明細書で使用される場合、「真正細菌」は、古細菌を除いた、細菌の主要な亜門を指す。大半のグラム陽性菌、シアノバクテリア、マイコプラズマ、腸内細菌、シュードモナス、および葉緑体は真正細菌である。真正細菌の細胞質膜には、エステル結合脂質が含まれており、細胞壁（存在する場合には）にはペプチドグリカンがある。そして真正細菌ではイントロンが発見されていない。

本明細書で使用される場合、「古細菌」とは、真正細菌を除いた、細菌の主要な亜門を指す。高度好塩菌およびメタン細菌、硫黄依存性高度好熱菌という、古細菌の三つの主な目がある。古細菌は、リボゾーム構造、イントロンの存在（いくつかの場合）ならびに膜組成を含む他の特徴において、真正細菌とは異なる。

本明細書で使用される場合、「真菌」とは、根、幹、葉を持たずに不定形の塊に成長し、そして光合成能を持つ葉緑素または他の色素を欠く、真核生物の一つの門を指す。各生物体（葉状体）は、単細胞から繊維状のものまであり、グルカンもしくはキチンまたはその両方を含む細胞壁に囲まれた分枝状菌体構造（菌糸）を有し、そして真核を含む。

本明細書で使用される場合、「ウイルス」は、生物の偏性細胞内寄生体あるが、非細胞的性質で、ＤＮＡまたはＲＮＡおよびコートタンパク質を有するものを指す。ウイルスの径は約２０から約３００ｎｍの範囲にある。クラスＩウイルス（ボルチモア分類）は、ゲノムとして二本鎖ＤＮＡを有する；クラスＩＩウイルスは、ゲノムとして一本鎖ＤＮＡを有する；クラスＩＩＩウイルスは、ゲノムとして二本鎖ＲＮＡを有する；クラスＩＶウイルスは、ゲノムとしてプラス鎖一本鎖ＲＮＡを有し、このゲノム自体がｍＲＮＡとして働く；クラスＶウイルスは、マイナス鎖一本鎖ＲＮＡを有し、これはｍＲＮＡ合成の鋳型として使用される；そして、クラスＶＩウイルスは、プラス鎖一本鎖ＲＮＡゲノムを持つが、複製だけでなくｍＲＮＡ合成においてもＤＮＡ中間体を伴う。ウイルスの大多数は、植物、動物、および原核生物にそれらが引き起こす疾患によって、その存在が認められる。原核生物のウイルスは、バクテリオファージとして知られている。

本明細書で使用される場合、「組織」とは、類似した細胞とそれらを取り囲む細胞間物質との集合物を指す。身体には四つの基本的な組織が存在する：１）上皮組織、２）血液、骨、軟骨を含む結合組織、３）筋組織、および４）神経組織。

本明細書で使用される場合、「器官」とは、呼吸、分泌、または消化のような特定の機能を果たす、身体の任意の部分を指す。

本明細書で使用される場合、「サンプル」とは、本発明の方法および／またはキットを用いて分離または単離されるべき標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスを含有する可能性がある、あらゆるものを指す。サンプルは、生物サンプル（例えば、生体液または生物組織）であり得る。生体液の例としては、尿または血液、血漿、血清、唾液、精液、便、痰、脳脊髄液、涙液、粘液、羊水などが挙げられる。生物組織は細胞の集合体である。通常は、それらの細胞間物質と一緒になった特定の種類の細胞の集合体であり、ヒト、動物、植物、細菌、真菌、もしくはウイルス構造を形作る構造物質の一つを形成する。これには、結合組織ならびに上皮組織、筋組織、神経組織が挙げられる。生物組織の例としてはまた、器官、腫瘍、リンパ節、動脈、および個々の細胞が挙げられる。生物組織を処理して細胞懸濁液サンプルを得ることができる。サンプルは、インビトロで調製した細胞の混合物でもあり得る。サンプルはまた、培養細胞懸濁液でもあり得る。生物サンプルの場合、サンプルは、粗製サンプル、または素サンプルに様々な処理を施した後に得られる加工サンプルもあり得る。例えば、様々な細胞分離方法（例えば、磁気活性化細胞選別）を適用して、血液等の体液サンプルから標的の細胞を単離または濃縮することができる。本発明のため使用するサンプルとしては、このような標的細胞を濃縮した細胞調製物が挙げられる。

本明細書で使用される場合、「液体（流体）サンプル」とは、天然で液体または流体（例えば、生体液）として存在するサンプルを指す。「液体サンプル」とはまた、天然の状態で非液体（例えば固体または気体）として存在するが、その固体または気体サンプル物質を含有する液体、流体、溶液、もしくは懸濁液として調製されるサンプルを指す。例えば、液体サンプルとしては、生体組織を含む液体、流体、溶液、または懸濁液が挙げられる。

本明細書で使用される場合、「磁性物質」とは、磁石の性質を有するあらゆる物質で、磁石または磁性に関係するか、または磁性を発生するか、磁性によって生じるか、もしくは磁性によって作用するものを指す。

本明細書で使用される場合、「磁化可能な物質」とは、磁石の場と相互作用し、したがって磁場内に自由に吊るすかまたは置いた場合、磁化を誘導されて、磁気モーメントを発生する性質を有するあらゆる物質を指す。磁化可能な物質の例としては、常磁性物質、強磁性物質、およびフェリ磁性物質が挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書で使用される場合、「常磁性物質」とは、個々の原子、イオン、または分子が永続する磁気双極子モーメントを持つ物質を指す。外部磁場のない状態では、原子双極子は無秩序な方向を向き、結果として、全体としてどの方向においても磁化されない。この無秩序な方向性は物質内の熱振動の結果である。外部から磁場を加えると、平行状態の方が非平行位置よりもエネルギーが低い状態であるため、原子双極子は磁場に平行に向く傾向がある。これによって磁場に平行な正味の磁化が与えられ、磁化率に正に貢献する。「常磁性物質」または「常磁性」についての詳細は様々な文献で見ることができる（例えば１９７５年の、Ｂ．Ｉ ＢｌｅａｎｅｙおよびＢ．Ｂｌｅａｎｅｙ，Ｏｘｆｏｒｄによる「Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ」の第６章、１６９頁〜１７１頁）。

本明細書で使用される場合、「強磁性物質」とは、非常に大きな値（正の）の磁化率によって区別される物質を指し、これらは加える磁場の強さに依存する。さらに、強磁性物質は、加える磁場のない状態でも磁気モーメントを持つことができ、磁場ゼロにおける磁化の保持は「残留磁気」として知られる。「強磁性物質」または「強磁性」についての詳細は様々な文献で見ることができる（例えば１９７５年Ｂ．Ｉ ＢｌｅａｎｅｙおよびＢ．Ｂｌｅａｎｅｙ，Ｏｘｆｏｒｄによる「Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ」の第６章、１７１頁〜１７４頁）。

本明細書で使用される場合、「フェリ磁性物質」とは、自発磁化、残留磁気、および通常の強磁性物質と類似する他の性質を示すが、その自発モーメントが、物質内の（磁気）双極子が完全平行配置ある場合に期待される値とは一致しない物質を指す。「フェリ磁性物質」または「フェリ磁性」の詳細は様々な文献で見ることができ（例えば１９７５年Ｂ．Ｉ ＢｌｅａｎｅｙおよびＢ．Ｂｌｅａｎｅｙ，Ｏｘｆｏｒｄによる「Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ」の第６章、５１９頁〜５２４頁）。

本明細書で使用される場合、「金属酸化物粒子」とは、あらゆる粒子形態の金属酸化物を指す。特定の金属酸化物粒子は、常磁性もしくは超常磁性を有する。「常磁性粒子」は、外部磁場を与えられると磁化されるが永続的な磁性部位を維持することができない粒子として定義される。言い換えると、「常磁性粒子」は、「常磁性物質」から作られるかまたは「常磁性体」から成る粒子として定義することができる。常磁性粒子の非限定的な例としては、Ｆｅ_３Ｏ_４粒子等の特定の金属酸化物粒子ならびに、ＣｏＴａＺｒ粒子等の金属合金粒子が挙げられるが。

本明細書で使用される場合、「有毒な薬剤」とは、例えばクロロホルムまたはフェノール等のヒトの健康に有害なあらゆる物質を指す。

本明細書で使用される場合、「血液、骨髄、またはリンパ等のサンプルが新鮮である」とは、そのサンプルが天然の源から約１２時間以内に得られたか、または単離されたことを意味する。望ましくは、そのサンプルは、天然の源から約１０時間、５時間、４時間、３時間、２時間、１時間、３０分、２０分、１０分、５分、２分、または１分以内に得られたか、または単離されている。

本明細書で使用される場合、「血液、骨髄、またはリンパ等のサンプルが低温で保存されている」とは、そのサンプルが約０℃以下の温度で保存されていることを意味する。

本明細書で使用される場合、「高水和性化合物」とは、容易に水和させることができるあらゆる物質、特に有機化合物を指す。

（Ｂ．標的の細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するための方法およびキット）
一局面において、本発明は、サンプルから標的とする細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するための方法に関し、この方法は以下を包含する：ａ）標的細胞、標的細胞小器官もしくは標的ウイルスを含むか、または含むと疑われるサンプルを、磁性マイクロビーズに接触させる工程であって、この磁性マイクロビーズは、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、工程；ｂ）この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスを、このサンプル中に存在する場合、この磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスとこの磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させる工程；ならびに、ｃ）この結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、このサンプルから、この標的細胞、この標的細胞小器官またはこの標的ウイルスを単離する工程。

別の局面では、本発明はサンプルから標的の細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するためのキットに関し、同じもしくは異なる容器内に、以下を含む：ａ）標的細胞、標的細胞小器官もしくは標的ウイルスを含むか、または含むと疑われるサンプルと接触するための磁性マイクロビーズであって、該磁性マイクロビーズは、該標的細胞、該標的細胞小器官もしくは該標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、マイクロビーズ；ｂ）該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスを、該サンプル中に存在する場合、該磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスと該磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させるための、手段；ならびに、ｃ）該結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、該サンプルから、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスを単離するための手段。このキットは、サンプルから標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスを単離するために前記キットを使用するための、使用説明書をさらに含み得る。

本プロセスならびにキットは、サンプルから、あらゆる適切な標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスを単離するために使用することができる。例示的な標的細胞としては、動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞、組換え細胞、および培養細胞が挙げられる。例示的な標的細胞小器官としては、核、ミトコンドリア、葉緑体、リボソーム、ＥＲ、ゴルジ装置、ライソソーム、プロテアソーム、分泌小胞、液胞、ミクロソームが挙げられる。例示的な標的ウイルスとしては、真核細胞ウイルスならびにバクテリオファージが挙げられる。

磁性マイクロビーズはあらゆる適切な方法で調製することができる。例えば、ＣＮ ０１／１０９８７０．８またはＷＯ ０２／０７５３０９で開示されている方法を用いることができる。任意の適切な磁化可能な物質を用いて、本発明のプロセスおよびキットに有用な磁性マイクロビーズを調製することができる。磁化可能な物質の非限定的な例としては、フェリ磁性物質または強磁性物質、常磁性物質、超常磁性物質が挙げられる。一つの特定の実施形態において、磁性マイクロビーズは、常磁性金属酸化物組成物等、常磁性物質を含む。望ましくは、常磁性金属酸化物組成物は遷移金属酸化物またはその合金である。鉄、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、タンタル（Ｔａ）、亜鉛、およびジルコニウム（Ｚｒ）等、あらゆる適切な遷移金属を用いることができる。好ましい実施形態において、金属酸化物組成物は、Ｆｅ_３Ｏ_４またはＦｅ_２Ｏ_３である。別の例では、磁性マイクロビーズに使用する磁化可能な物質は、金属組成物を含む。望ましくは、その金属組成物は、例えば鉄、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、タンタル、ジルコニウム、コバルト−タンタル−ジルコニウム（ＣｏＴａＺｒ）合金等の、遷移金属組成物またはその合金である。

磁性マイクロビーズは、市販の一次（ｐｒｉｍａｒｙ）ビーズから、原材料から、もしくは米国特許第５，８３４，１２１号に開示されているような、架橋される場合に硬いポリマーコーティングを形成するモノマーによって覆われた金属酸化物から、作製することができる。本明細書で使用される場合、「硬い」とは、ポリマーコーティング内に粒子が取り込まれた状態が続くように、ポリマーコーティングが、このコーティング内部の金属酸化物粒子を安定化させる程度に架橋されたポリマーコーティングを指す（すなわち、コーティングは本質的に膨張または溶解しない）。本明細書で使用される場合、「微細孔」とは、極性有機溶媒中で膨張または拡張する樹脂重合体基質を指す。本明細書で使用される場合、「負荷」は、機能化または誘導体化のために有用な接着部位に関するビーズの能力を意味するために使用されている。

磁化可能な物質として取り入れることのできる適切な物質としては、例えば磁鉄鉱等の鉄酸化物、マンガンならびにコバルト、ニッケルのフェライト、赤鉄鉱、ならびに様々な合金が挙げられる。磁鉄鉱は望ましい金属酸化物である。金属塩を金属酸化物に転換して、次にポリマーでコーティングするか、または還元基を有する熱可塑性ポリマー樹脂を含むビーズ内に吸収すると教示されることが多い。金属酸化物粒子から出発し、疎水性一次ビーズを得る場合、ビニルモノマー（好ましくは、微細孔基質と結合し得るかまたは結合され得る架橋ポリスチレン）から誘導された熱可塑性ポリマーの硬いコーティングを提供することが必要である。磁性粒子は、当該分野で公知の方法（例えば、Ｖａｎｄｅｎｂｅｒｇｅ ら，Ｊ．ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， １５−１８：１１１７−１８（１９８０）；Ｍａｔｉｊｅｖｉｃ，Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１４：２２−２９（１９８１）、ならびに 米国特許第５，０９１，２０６号；同第４，７７４，２６５号；同第４，５５４，０８８号；および同第４，４２１，６６０号にて示される手順）によって形成することができる。本発明で使用することができる一次ビーズの例は、米国特許第５，３９５，６８８号；同第５，３１８，７９７号；同第５，２８３，０７９号；同第５，２３２，７８９２号；同第５，０９１，２０６号；同第４，９６５，００７号；同第４，７７４，２６５号；同第４，６５４，２６７号；同第４，４９０，４３６号；同第４，３３６，１７３号；および同第４，４２１，６６０号に示されている。もしくは、一次ビーズは、大きさ、ポリマーコーティングが溶媒中で膨張して常磁性粒子を保持するのに十分な安定性、網目状の基質ネットワークを形成するために使用されるビニルモノマーを吸収または吸収する能力についての出発時の要求を満たす、市販の疎水性もしくは親水性ビーズから得ることができる。望ましくは、一次ビーズは、疎水性の、ポリスチレンカプセルで覆われた、常磁性ビーズである。このようなポリスチレン常磁性ビーズはＤｙｎａｌ，Ｉｎｃ．（Ｌａｋｅ Ｓｕｃｃｅｓｓ，Ｎ．Ｙ．）、Ｒｈｏｎｅ Ｐｏｕｌｏｎｃ（Ｆｒａｎｃｅ）、およびＳＩＮＴＥＦ（Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒｗａｙ）、から入手できる。トナー粒子、またはカプセルでさらに覆われた不安定なポリマーの第一コーティングを有する磁性粒子を使用して、外側に硬いポリマーコーティングを作製することも、また検討される。

本発明のプロセスならびにキットで使用される磁性マイクロビーズは、任意の適切な大きさでありうる。例えば、約５ナノメーターから約５０，０００ナノメーターの範囲におよぶ。

本発明のプロセスならびにキットで使用される磁性マイクロビーズは、未処理であり得るか、または改変され得る（例えば有機分子で改変され得る）。特定の一実施形態において、磁性マイクロビーズは改変されて、ヒドロキシル基、カルボキシル基、またはエポキシ基を含有する。

本発明のプロセスは、望ましくない構成物を除去するために分離された結合体を洗浄する工程をさらに包含し得、および／またはこの分離された結合体から標的の細胞、細胞小器官もしくはウイルスを回収する工程をさらに包含し得る。例えば標的の細胞、細胞小器官またはウイルスは、適切な緩衝液で分離された結合体から、この緩衝液中に放出され得、そして磁性マイクロビーズは、磁力を介してこの溶液から分離される。

本発明のプロセスならびにキットは、あらゆる適切なサンプルから、あらゆる適切な標的の細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するために使用することができる。例えば、本発明のプロセスならびにキットは、臨床サンプルからのあらゆる適切な標的の細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するのに使用することができる。別の例では、血清、血漿、全血、痰、脳脊髄液、羊水、尿、胃腸内容物、毛髪、唾液、汗、歯肉擦過標本、骨髄、組織、培養細胞からのあらゆる適切な標的の細胞、細胞小器官またはウイルスを単離するのに使用することができる。

本発明のプロセスは、単離した標的の細胞、細胞小器官またはウイルスから生体物質を回収する工程をさらに包含し得る。例示的な生体物質としては、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、ビタミン、単糖類、オリゴ糖、炭水化物、脂質、ならびにこれらの複合体が挙げられる。望ましくは、単離した標的の細胞、細胞小器官またはウイルスから回収される生体物質はオリゴヌクレオチドまたは核酸である。本発明のプロセスは、回収したオリゴヌクレオチドまたは核酸を増幅する工程をさらに包含し得る。生体物質は、あらゆる適切な方法を用いて、単離した標的の細胞、細胞小器官またはウイルスから回収および／または増幅され得る（例えばＡｕｓａｂｅｌら（編），Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ（２０００）を参照のこと）。

本発明のプロセスは、手作業で行うことができる。望ましくは、本発明のプロセスは、自動化される。本発明のプロセスの、任意のいくつかまたは全部の工程は、自動化することができる。例えば、サンプルの接触、結合、分離、ならびに任意の他の付加的な工程（例えば、洗浄、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスの放出、および生体物質を回収または増幅する工程）は、自動化することができる。

本発明のプロセスは、任意の適切な時間内で実施され得る。例えば、本発明のプロセスは、約１分から約２０分の範囲の時間内で実施され得る。

本発明のプロセスは、任意の適切な温度で実施され得る。例えば本発明のプロセスは、約０℃から約３５℃の範囲の周囲温度で実施され得る。

本発明のプロセスは、エッペンドルフチューブ内で実施され得る。本発明のプロセスは、沈殿手順なしに実施され得る。本発明のプロセスは、有毒な薬剤なしに実施され得る。

特定の一実施形態において、本発明のプロセスは、全血、骨髄またはリンパ（例えば、新鮮であるかまたは低温で保存された全血、骨髄またはリンパ）から白血球を単離するのに用いられる。白血球は、以下の特徴：ａ）約３から約７の範囲のｐＨ；および／またはｂ）適切な濃度または量の抗凝固因子（例えば、酸性クエン酸デキストロース（ＡＣＤ）、クエン酸ナトリウム、およびヘパリンナトリウム）（例えば、２３ｍＭのクエン酸、８０ｍＭのデキストロース、および４５ｍＭのクエン酸ナトリウム）、を有する適切な化学的環境において、磁性マイクロビ−ズに接触され得る。

このプロセスは、洗浄緩衝液によって、分離した白血球−磁性マイクロビーズ結合体を洗浄し、望ましくない構成物質を除去する工程をさらに包含する。あらゆる適切な洗浄緩衝液を使用することができる。例えば、洗浄緩衝液は、ｐＨ約６．５の生理食塩水またはｐＨ約６．５のリン酸緩衝液（ＰＢＳ）であり得る。白血球は、適切な分離用緩衝液によって、分離した白血球−磁性マイクロビーズ結合体から緩衝液内に放出され得、そして磁性マイクロビーズは、磁力を介してその溶液から除去される。

別の特定の実施形態において、本発明のプロセスは、唾液、尿ならびに組織培養物から、標的の細胞（例えば、上皮性脱落細胞もしくは細菌細胞、細胞小器官、またはウイルス）を単離するのに用いることができる。この唾液、尿、および組織培養物は、新鮮であっても、または低温保存された唾液ならびに尿、組織培養物であってもよい。標的の細胞、細胞小器官またはウイルスは、約３から約７の範囲のｐＨを有する適切な化学環境において、磁性マイクロビーズに接触され得る。本プロセスは、分離された、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと磁性マイクロビーズとの間の結合体を、洗浄緩衝液で洗浄して、望ましくない構成物を除去する工程をさらに包含する。あらゆる適切な洗浄緩衝液を使用することができる。例えば、洗浄緩衝液は、ｐＨ約６．５の生理食塩水またはｐＨ約６．５のリン酸緩衝液（ＰＢＳ）であり得る。標的の細胞、細胞小器官またはウイルスは、適切な分離用緩衝液で、分離した、標的の細胞、細胞小器官またはウイルスと磁性マイクロビーズとの間の結合体から、その緩衝液中に放出され得、そしてこの磁性マイクロビーズは、磁力を介してその溶液から除去される。あらゆる適切な分離用緩衝液を使用することができる。例えば、分離用緩衝液は、約６．５から約８の範囲のｐＨで、約１％未満（ｗ／ｗ）の界面活性剤を含む、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液であり得る。

（Ｃ．ウイルスまたはバクテリオファージを単離するためのプロセスとキット）
さらに別の局面では、本発明は、サンプルからウイルスまたはバクテリオファージを単離するためのプロセスに関し、このプロセスは以下を包含する：ａ）標的ウイルスまたは標的バクテリオファージを含むか、または含むと疑われるサンプルから、細胞を除去する工程；ｂ）この細胞を含まないサンプルを磁性マイクロビーズと接触させる工程であって、この磁性マイクロビーズは、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージに高特異的に結合する部分を含まない、工程；ｃ）この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを、このサンプル中に存在する場合、この磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージとこの磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させる工程；ならびに、ｃ）この結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、このサンプルから、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを単離する工程。

なお別の局面では、本発明は、サンプルからウイルスまたはバクテリオファージを単離するためのキットに関し、このキットは、同じもしくは異なる容器内に、以下を含む：ａ）標的ウイルスまたは標的バクテリオファージを含むか、または含むと疑われるサンプルから、細胞を除去するための手段；ｂ）この細胞を含まないサンプルと接触するための磁性マイクロビーズであって、この磁性マイクロビーズは、この標的細胞、この標的細胞小器官、またはこの標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、マイクロビーズ；ｃ）この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを、この細胞を含まないサンプル中に存在する場合、この磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージとこの磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させるための手段；ならびに、ｄ）この結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、このサンプルから、この標的ウイルスまたはこの標的バクテリオファージを単離するための手段。

本発明のプロセスならびにキットは、あらゆる適切なサンプルからのウイルスまたはバクテリオファージの単離に使用することができる。例示的なサンプルとしては、唾液、尿、または血清が挙げられる。望ましくは、その唾液、尿、または血清は、新鮮であるかまたは低温で保存された唾液、尿、または血清である。

本発明のプロセスならびにキットは、あらゆる適切な細胞からのウイルスまたはバクテリオファージの単離に使用することができる。例示的な細胞としては、上皮性脱落細胞ならびに細菌細胞が挙げられる。細胞は、例えば遠心分離等、あらゆる適切な手法によってサンプルから得られる。

一つの特定の実施形態において、ウイルスまたはバクテリオファージは、以下の存在下で、磁性マイクロビーズと接触させられる：ａ）約１０％（ｖ／ｖ）から約１００％（ｖ／ｖ）の範囲の濃度の高水和性化合物、および／またはｂ）約２．５Ｍから約５．０Ｍの範囲の濃度の塩。

例えば有機化合物等、あらゆる適切な高水和性化合物は、本発明のプロセスならびにキットに使用され得る。例示的な高水和性有機化合物としては、エタノール、アセトン、およびポリエチレングリコールが含まれる。あらゆる適切な塩が、本発明のプロセスならびにキットに使用され得る。例示的な塩としては、塩化ナトリウムが挙げられる。

本発明のプロセスは、分離された標的のウイルスまたはバクテリオファージと磁性マイクロビーズとの間の結合体を洗浄緩衝液で洗浄して、望ましくない構成物を除去する工程をさらに包含し得る。あらゆる適切な洗浄緩衝液を使用することができる。例えば、洗浄緩衝液はｐＨ約６．５の生理食塩水またはｐＨ約６．５のリン酸緩衝液（ＰＢＳ）であり得る。

本発明のプロセスは、標的のウイルスまたはバクテリオファージを、この標的のウイルスまたはバクテリオファージと磁性マイクロビーズとの間の結合体から、適切な分離用緩衝液によって、その緩衝液中に放出させるプロセスをさらに包含し得、そしてこの溶液中の磁性マイクロビーズは、磁力を介してその溶液から除去される。

上記Ｂ節の一般的な教示（例えば、標的細胞、サンプル、磁性マイクロビーズの特性、洗浄および分離用緩衝液ならびに洗浄および分離の手順、放出される生体物質、自動化についての多様な局面、時間、単離を行う際の温度と場所、特定のプロセスまたは物質がないこと）は、Ｃ節にも適用される。

（Ｄ．例示的実施形態）
本明細書で記載される実施形態は、磁性マイクロビーズの非特異的または低特異的な吸収ならびに常磁性を利用して、全血、唾液、血清、骨髄、唾液、尿、ならびに細胞および組織培養液からの、標的生体分子（例えば、核酸およびタンパク質）を含む細胞ならびに生体物質（例えば、白血球、ウイルス、上皮細胞、および培養細胞等）の分離に関係する。適切な緩衝液中で、磁性マイクロビーズは、生体物質結合体から分離され得る。分離された細胞は、細胞培養、薬物スクリーニング、生化学反応、および生物学的分析に使用することができる。

これらの実施形態で重要な側面は、磁性マイクロビーズの常磁性、高分散性、および有核細胞への接着性を利用する点である。化学薬品が沈殿するため、磁性マイクロビーズは、非特異的にまたは低特異的に生体物質を吸収して、サンプルから生体物質を引くことができる。この簡単且つ迅速な分離方法は、様々な量の、特に少量ならびに微量なサンプルの、サンプル調製に使用することができ、そして容易に自動化デバイスならびに微量化デバイスを作り上げることができる。

（１．全血からの白血球の非特異的な吸収および分離）
全血から白血球を分離する従来の技術には、以下が含まれることが多い：（１）密度勾配遠心；（２）最初に化学薬品で赤血球を破壊し、次に遠心によって白血球を抽出する；（３）白血球表面にある抗原に結合する特異的抗体である、誘導体固形物質によるアフィニティクロマトグラフィー。しかし、これらの手法は高価で自動化および微量化の実現が難しい。

本実施形態では、有機物質でコーティングした磁性マイクロビーズが、適切な化学的および物理的環境下で、非特異的かつ有効に白血球を吸収することができる。このため、この操作は簡単かつ迅速である。マイクロビーズＰＣＲプログラムを併用すると、全血からの白血球の分離プロセスの全ては、遠心処理および温度上昇がなく、数分を要するのみである。すなわち、自動微量分離デバイスの作製が容易である。

（１．１．固形担体の調製）
コーティング磁性マイクロビーズは、例えばＣＮ ０１／１０９８７０．８またはＷＯ ０２／０７５３０９で開示されている方法等、あらゆる適切な手法によって調製することができる。磁性マイクロビーズの調製方法および直径は、抽出された白血球にさほど影響しない。しかし、ヒドロキシル基、カルボキシル基、およびエポキシ基で改変された磁性マイクロビーズはよりよい分離効果を有する。この磁性マイクロビーズを他の化学的処理法で処理する必要はない。

（１．２ 操作プロセス）
（１）小さな磁性マイクロビーズ（ｐＨ６．０のＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液に懸濁）を全血サンプルに加える。その混合物をボルテックスで穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートする。

（２）磁性マイクロビーズ−白血球結合体を磁場によって分離し、上清を捨てる。

（３）磁性マイクロビーズ−白血球結合体を７０％エタノール溶液で２回洗浄する、またはＰＢＳ緩衝液で１回洗浄する。

（４）分離用緩衝液をその結合体にいくらか加え、この混合物を室温で１０分間インキュベートする。次に溶出液を回収して白血球を関係する分析に使用することができる。

（１．３．化学薬品の含有量）
分離用緩衝液：ＴＥ（ｐＨ７．０）：１０ｍＭ ＥＤＴＡ／２５ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、Ｔｗｅｅｎ２０：０．１％。別の分離用緩衝液：Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ（ｐＨ７．０）：１０ｍＭ ＥＤＴＡ／２５ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、Ｔｗｅｅｎ２０：０．１％。

（１．４．主な利点）
この方法にはいくつかの主な利点がある：（１）簡単迅速な操作、１〜３分しか要しない；（２）エッペンドルフチューブのみが必要であり、沈殿がない；（３）得られる生成物は、続いて行う生物学的操作に適する；（４）自動操作の実現が容易である；（５）有毒な薬剤を使用しない、安全な操作；（６）室温での操作；（７）磁性マイクロビーズは保存が容易であり、保存状態によって分離の効果にさほど影響しない。

（２．唾液、血清、尿、および細胞培養物からの、細胞の非特異的な吸収および分離）
（２．１．操作プログラム）
（１）小さな磁性マイクロビーズ（ｐＨ６．０のＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液に懸濁）を生物サンプルに加える。その混合物をボルテックスで穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートする。

（２）磁性マイクロビーズ−細胞結合体を磁場によって分離し、上清を捨てる。

（３）磁性マイクロビーズ−細胞結合体を７０％エタノール溶液で２回洗浄する、またはＰＢＳ緩衝液で１回洗浄する。

（４）分離用緩衝液をその結合体にいくらか加え、この混合物を室温で１０分間インキュベートする。次に溶出液を回収して、細胞を関係する分析に使用することができる。

（２．２．化学薬品の含有量）
分離用緩衝液：Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ（ｐＨ７．０）：１０ｍＭ ＥＤＴＡ／２５ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、Ｔｗｅｅｎ２０：０．１％
（２．３．主な利点）
本方法にはいくつかの主な利点がある：（１）簡単迅速な操作、約２０分しか要しない；（２）エッペンドルフチューブのみが必要であり、沈殿がない；（３）得られた生成物は、続いて行う生物学的操作に適する；（４）自動操作の実現が容易である；（５）有毒な薬剤を使用しない、安全な操作；（６）室温での操作；（７）磁性マイクロビーズは保存が容易であり、保存状態によって分離の効果にさほど影響しない。

（３．唾液、血清、尿、および培養細胞からの、標的のウイルスならびにバクテリオファージの非特異的な吸収分離）
（３．１．操作プログラム）
（１）小さな磁性マイクロビーズ（ｐＨ６．０のＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液に懸濁）とサンプルの０．２体積の吸収用緩衝液を生物サンプルに加える。その混合物をボルテックスで穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートする。

（２）磁性マイクロビーズ−細胞結合体を磁場によって分離し、上清を捨てる。

（３）磁性マイクロビーズ−細胞結合体を７０％エタノール溶液で２回洗浄する、またはＰＢＳ緩衝液で１回洗浄する。

（４）分離用緩衝液をその結合体にいくらか加え、この混合物を室温で１０分間インキュベートする。次に溶出液を回収してウイルスまたはバクテリオファージを関係する分析に使用することができる。

（３．２．化学薬品の含有量）
（１）吸収用緩衝液：ＮａＣｌ ２．５Ｍ、ＰＥＧ ２０％（Ｗ／Ｖ）。

（２）分離用緩衝液ＴＥ（ｐＨ７．０）：１０ｍＭ ＥＤＴＡ／２５ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、Ｔｗｅｅｎ２０：０．１％。

（３．３．主な利点）
本方法にはいくつかの主な利点がある：（１）簡単迅速な操作、約２０分しか要しない；（２）エッペンドルフチューブのみが必要であり、沈殿がない；（３）得られた生成物は、続いて行う生物学的操作に適する；（４）自動操作の実現が容易である；（５）有毒な薬剤を使用しない、安全な操作；（６）室温での操作；（７）磁性マイクロビーズは保存が容易であり、保存状態によって分離の効果にさほど影響しない。

（Ｅ．実施例）
（実施例１．磁性マイクロビーズを用いた全血からの白血球の単離）
健康なドナーからのヒト全血を、ＡＣＤで抗凝固処理した。白血球単離の手順は以下の通りである。Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．０）に懸濁した１５μｇ／μＬの磁性マイクロビーズ３０μＬを含む１．５ｍＬ Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ^ＴＭチューブに、３００μＬの抗凝固処理した血液を加えた。この混合物を、１５秒間ボルテックスで穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートした。次に、この磁性マイクロビーズ−白血球結合体を、磁性スタンド上で固定化し、上清を捨てた。この磁性マイクロビーズ−ＤＮＡ結合体を、７０％エタノール溶液で２回洗浄した。インタクトな構造の白血球を保つべき場合には、エタノールのかわりにＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．４）を使用してマイクロビーズを洗浄した。室温でエタノールを完全に蒸発させた後、５０μＬのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ−Ｔｗｅｅｎ２０溶液（ｐＨ７．０，１０ｍＭ／Ｌ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ，１ｍＭ／Ｌ ＥＤＴＡおよびＴｗｅｅｎ２０：０．１％）を結合体に加えて室温で１０分間インキュベートし、白血球を溶出させた。次に磁性マイクロビーズを、磁性スタンドを通して分離し、溶出液を回収した。得られた白血球を大きな生体分子（例えば、核酸ならびにタンパク質）の抽出に使用することができる。全プロセスに要するのはわずか１５分である。

白血球単離のために、様々な手法でコーティングした、様々な直径の磁性マイクロビーズを使用した。このコーティング磁性マイクロビーズを未処理マイクロビーズと比較する。直径２００ｎｍの磁性マイクロビ−ズの分離効果が最も高いことが示され、ｐＨ５．５における分離効率は７５％である。直径２０〜１００ｎｍの磁性マイクロビーズを使用した場合、分離効率には大差なく、約５０％である。３００ｎｍを超える直径の磁性マイクロビーズを使用した場合、分離効率は約３０％である。改変後、磁性マイクロビーズの分離効率は１５〜３０％上昇する。

（実施例２．磁性マイクロビーズを使用した、細胞培養物からのＥ．ｃｏｌｉの単離とゲノムＤＮＡの抽出）
プラスミドを持たないＥ．ｃｏｌｉをサンプルとした。手順は以下のとおりである。Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．０）に懸濁した１５μｇ／μＬの磁性マイクロビーズ５０μＬを含む１．５ｍＬ Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ^ＴＭチューブに、３００μＬの細胞培養物を加えた。この混合物をボルテックスで１５秒間穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートした。次に、この磁性マイクロビーズ−細胞結合体を磁性スタンド上で固定化し、上清を捨てた。細胞はマイクロビーズ表面上に選択的に吸収された。

３００μＬの細胞溶解液（ＮａＩ １１．２５ｇ、尿素１２．０ｇ、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００ ０．６５ｍｌ、ＴＥ（ｐＨ８．０）３０ｍｌ、１０ｍＭ ＥＤＴＡ／２５ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ）を混合物に加え、この懸濁液を、ボルテックスで均一になるよう混合し、室温で５分間インキュベートして白血球を溶解させた。３００μＬのイソプロピルアルコールをこの混合物に加え、この懸濁液を、ボルテックスで均一になるよう混合した後に５分間静置した。磁性マイクロビーズ−ＤＮＡ結合体は磁性スタンド上で固定化し、上清を捨てた。この磁性マイクロビーズ−ＤＮＡ結合体を７０％エタノール溶液で２回洗浄した。室温でエタノールを完全に蒸発させた後、１００μＬのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ溶液（ｐＨ ６．０）をこの結合体に加え、室温で１０分間インキュベートしてＤＮＡを溶出させた。次に磁性マイクロビーズを磁性スタンド上で固定化した。溶出液を回収し、これをそのままアガロースゲル電気泳動とＵＶ分光法を用いて分析した。ＤＮＡの収量は３０μｇ／ｍｌである。ＳＤＳならびにプロテアーゼ・フェノール／クロロホルム法を用いて細胞を破壊する場合と比較して、このマイクロビーズ法では、抽出されたゲノムＤＮＡは、収量は少ないが純度は同等である。

（実施例３．唾液からの上皮細胞の単離）
唾液は健康なドナーから提供された。手順は以下のとおりである。Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．０）に懸濁した１５μｇ／μＬの磁性マイクロビーズ３０μＬを含む１．５ｍＬ Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ^ＴＭチューブに、３００μＬの細胞培養物を加えた。この混合物をボルテックスで１５秒間穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートした。次に、この磁性マイクロビーズ−細胞結合体を磁性スタンド上で固定化し、上清を捨てた。細胞は、マイクロビーズ表面上に選択的に吸収された。

この磁性マイクロビーズ−細胞結合体を１００μＬの７０％のエタノール溶液で２回洗浄した。インタクトな構造の上皮細胞を保つべき場合には、エタノールの代わりにＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．４）を使用してマイクロビーズを洗浄した。室温でエタノールを完全に蒸発させた後、５０μＬのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ−Ｔｗｅｅｎ２０溶液（ｐＨ７．０，１０ｍＭ／Ｌ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ，１ｍＭ／Ｌ ＥＤＴＡ，Ｔｗｅｅｎ２０：０．１％）を結合体に加えて室温で１０分間インキュベートし、上皮細胞を溶出させた。次に、磁性スタンドによって磁性マイクロビーズを分離し、溶出液を回収した。得られた上皮細胞を大きな生体分子（例えば、核酸ならびにタンパク質）の抽出に使用することができる。全プロセスに要するのはわずか１５分である。分離効率は遠心法による分離効率の６０％程度である。

本手法は、唾液から上皮細胞を単離するための迅速で効率的な方法であり、有毒な薬剤を使用することなく、安全である。本方法は、上皮細胞ならびに磁性マイクロビーズ−上皮細胞結合体を含む溶出液を生成するが、これは、ＨＬＡ遺伝子を増幅するためのＰＣＲ反応系に、直接的に鋳型として使用することができる。増幅産物は、アガロースゲル電気泳動を用いて分析される。この実験から、ＨＬＡ遺伝子の増幅のための、迅速かつ有効な微粒子（ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ）ベースのＰＣＲ法が構築される。これは、伝統的方法よりもより迅速で、より簡便である。鋳型の調製に要するのはわずか約１０分であり、このことは、ＰＣＲ阻害剤の使用をなくし、そして非特異的な増幅も除かれる。

（実施例４．細胞培養物からのバクテリオファージの単離）
手順は以下のとおりである。Ｍ１３バクテリオファージを含む３００μＬのブロスブイヨン２ｘＴＹを、５分間遠心分離する。この上清を、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．０）に懸濁した１５μｇ／μＬ の直径２００ｎｍの磁性マイクロビーズ３０μＬを含む、１．５ｍＬのＥｐｐｅｎｄｏｒｆ^ＴＭチューブに加える。次に、この混合物の０．２体積の２０％ポリエチレングリコール（ＮａＣｌ：２．５Ｍ）を、この混合物に加える。この混合物をボルテックスで１５秒間穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートする。次に、マイクロビーズ−バクテリオファージ結合体を磁性スタンド上で固定化し、上清を捨てる。

磁性マイクロビーズ−細胞結合体を１００μＬの７０％エタノール溶液で２回洗浄する。インタクトな構造のバクテリオファージを保つべき場合には、エタノールの代わりにＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．４）を使用してマイクロビーズを洗浄する。室温で完全にエタノールを蒸発させた後、５０μＬのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ−Ｔｗｅｅｎ２０溶液（ｐＨ７．０，１０ｍＭ／Ｌ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ，１ｍＭ／Ｌ ＥＤＴＡ，およびＴｗｅｅｎ２０：０．１％）を結合体に加えて、室温で１０分間インキュベートし、バクテリオファージを溶出させる。次に、磁性スタンドによって磁性マイクロビーズを分離する。溶出液を回収し、得られたバクテリオファージを大型生体分子（核酸ならびにタンパク質等）の抽出に使用することができる。全プロセスに要するのはわずか１５分である。分離効率は遠心法による分離効率の７０％程度である。

（実施例５．血清からのインフルエンザウイルスの単離）
手順は以下のとおりである。３００μＬの血清をインフルエンザ菌と混合する。Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ｐＨ６．０）に懸濁した１５μｇ／μＬの直径２００ｎｍの磁性マイクロビーズ３０μＬを含む１．５ｍＬのＥｐｐｅｎｄｏｒｆ^ＴＭチューブに、この混合物を加える。次に、この混合物の０．２体積の、２０％ポリエチレングリコール（ＮａＣｌ：２．５Ｍ）を加える。この混合物をボルテックスで１５秒間穏やかに撹拌し、室温で３分間インキュベートする。次に、マイクロビーズ−ウイルス結合体を磁性スタンド上で固定化し、上清を捨てる。

磁性マイクロビーズ−細胞結合体を１００μＬの７０％エタノール溶液で２回洗浄する。インタクトな構造のウイルスを維持するべき場合には、エタノールの代わりにＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．４）を使用してマイクロビーズを洗浄する。室温で完全にエタノールを蒸発させた後、５０μＬのＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ−Ｔｗｅｅｎ２０溶液（ｐＨ７．０，１０ｍＭ／Ｌ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ，１ｍＭ／Ｌ ＥＤＴＡ，Ｔｗｅｅｎ２０：０．１％）を結合体に加えて室温で１０分間インキュベートし、ウイルスを溶出させる。次に磁性スタンドによって磁性マイクロビーズを分離する。溶出液を回収し、得られたウイルスを大きな生体分子（例えば、核酸ならびにタンパク質）の抽出に使用することができる。全プロセスに要するのはわずか１５分である。分離効率は遠心法による分離効率の５０％程度である。

上記実施例は説明の目的のみのために収載されたものであり、本発明の範囲を限定することを意図しない。上記記載事項の多数の変法が可能である。上記に記載した実施例の改変法および変法は当業者にとって明らかであることから、本発明が、付属する特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。

図１は、例示的な磁性体ベースの細胞分離法を示す。Ａ：標的細胞に磁性ビーズを加える。Ｂ：懸濁液をインキュベートして、磁性ビーズを標的細胞に結合させる。Ｃ：磁石を使用してビーズ−標的複合体を試験管側面に固定化する。上清を除去する。Ｄ：単離した標的細胞を洗浄し再懸濁する。 図２はＨＬＡ−Ａ対立遺伝子（１，１００ｂｐ）のＰＣＲ産物を示す。陽性コントロールは従来の方法を用いて単離したＤＮＡ由来のＰＣＲ産物である。ゲルに３μＬのサンプルを加えた。レーンは、（Ｍ）：ＤＮＡ質量ラダー（ＤＬ−２０００，ＴａＫａＲａ，Ｊａｐａｎ）、（１）：陰性コントロール、（２）：陽性コントロール、（３，４）：発明者らのプロトコールによって全血サンプルから調製した鋳型による「マイクロビーズＰＣＲ」産物、（５，６）：発明者らのプロトコールによって唾液サンプルから調製した鋳型による「マイクロビーズＰＣＲ」産物、（７，８）：鋳型として加えた２μｌの全血、（９，１０）：鋳型として加えた２μｌの唾液。

Claims (55)

1. サンプルから、標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスを単離するためのプロセスであって、該プロセスは、以下：
   ａ）標的細胞、標的細胞小器官もしくは標的ウイルスを含むか、または含むと疑われるサンプルを、磁性マイクロビーズに接触させる工程であって、該磁性マイクロビーズは、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、工程；
   ｂ）該サンプル中に存在する場合、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスを、該磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスと該磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させる工程；ならびに
   ｃ）該結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、該サンプルから、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスを単離する工程、
   を包含する、プロセス。
2. 前記標的細胞が、動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞、組み換え細胞、および培養細胞からなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記標的細胞小器官が、核、ミトコンドリア、葉緑体、リボソーム、ＥＲ、ゴルジ装置、リソソーム、プロテアソーム、分泌小胞、液胞、およびミクロソームからなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
4. 前記標的ウイルスが、真核生物細胞ウイルスまたはバクテリオファージである、請求項１に記載のプロセス。
5. 前記磁性マイクロビーズが、常磁性物質、強磁性物質、およびフェリ磁性物質からなる群より選択される、磁化可能な物質を含む、請求項１に記載のプロセス。
6. 前記磁化可能な物質が、金属成分を含む、請求項５に記載のプロセス。
7. 前記金属成分が、遷移金属成分またはそれらの合金である、請求項６に記載のプロセス。
8. 前記遷移金属が、鉄、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、タンタル、ジルコニウム、およびコバルト−タンタル−ジルコニウム（ＣｏＴａＺｒ）合金からなる群より選択される、請求項７に記載のプロセス。
9. 前記金属成分が、Ｆｅ_３Ｏ_４である、請求項６に記載のプロセス。
10. 前記磁性マイクロビーズが、約５ナノメートル〜約５０，０００ナノメートルの範囲の直径を有する、請求項１に記載のプロセス。
11. 前記磁性マイクロビーズが、未処理であるか、または有機分子で改変されている、請求項１に記載のプロセス。
12. 前記磁性マイクロビーズが、改変されて、ヒドロキシル基、カルボキシル基またはエポキシ基を含む、請求項１に記載のプロセス。
13. 前記分離された結合体を洗浄して、望ましくない構成物を除去する工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
14. 前記分離された結合体から、前記標的細胞、前記標的細胞小器官または前記標的ウイルスを回収する工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
15. 前記標的細胞、前記標的細胞小器官または前記標的ウイルスが、適切な緩衝液によって、分離された結合体から該緩衝液中に放出され、前記磁性マイクロビーズが、磁力を介して該溶液から除去される、請求項１４に記載のプロセス。
16. 前記サンプルが、臨床サンプルである、請求項１に記載のプロセス。
17. 前記サンプルが、血清、血漿、全血、痰、脳脊髄液、羊水、尿、胃腸管内容物、毛髪、唾液、汗、歯肉擦過標本、骨髄、組織、および細胞培養物からなる群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
18. 前記単離された標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスから生体物質を回収する工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
19. 前記生体物質が、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、ビタミン、単糖類、オリゴ糖、炭水化物、脂質、およびそれらの複合体からなる群から選択される、請求項１８に記載のプロセス。
20. 前記回収されたオリゴヌクレオチドまたは核酸を増幅する工程をさらに包含する、請求項１９に記載のプロセス。
21. 自動化されている、請求項１に記載のプロセス。
22. 約１分〜約２０分の範囲の時間内に完了する、請求項１に記載のプロセス。
23. エッペンドルフチューブ内で行われる、請求項１に記載のプロセス。
24. 沈殿手順なしで行われる、請求項１に記載のプロセス。
25. 有毒な薬剤なしで行われる、請求項１に記載のプロセス。
26. 約０℃〜約３５℃の範囲の周囲温度で行われる、請求項１に記載のプロセス。
27. 全血、骨髄またはリンパから白血球を単離するために使用される、請求項１に記載のプロセス。
28. 前記全血、骨髄またはリンパが、新鮮であるか、または低温保存された全血、骨髄またはリンパである、請求項２７に記載のプロセス。
29. 以下の特徴：
    ａ）約３〜約７の範囲のｐＨ；および／または
    ｂ）適切な濃度の抗凝血剤、
    を有する適切な化学環境において、前記白血球が、前記磁性マイクロビーズに接触される、請求項２７に記載のプロセス。
30. 前記抗凝血剤が、酸性クエン酸デキストロース（ＡＣＤ）、クエン酸ナトリウム、およびヘパリンナトリウムからなる群から選択される、請求項２９に記載のプロセス。
31. 前記分離した白血球−磁性マイクロビーズ結合体を、洗浄緩衝液を用いて洗浄し、望ましくない構成物を除去する工程をさらに包含する、請求項２７に記載のプロセス。
32. 前記洗浄緩衝液が、約６．５のｐＨを有する生理的食塩水であるか、または約６．５のｐＨを有するリン酸緩衝液（ＰＢＳ）である、請求項３１に記載のプロセス。
33. 前記白血球が、適切な分離用緩衝液によって、前記分離した白血球−磁性マイクロビーズ結合体から該緩衝液中に放出され、該磁性マイクロビーズが、磁力を介して該溶液から除去される、請求項２７に記載のプロセス。
34. 唾液、尿および組織培養物から、標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスを単離するために使用される、請求項１に記載のプロセス。
35. 前記標的細胞が、上皮の脱落細胞または細菌細胞である、請求項３４に記載のプロセス。
36. 前記唾液、尿および組織培養物が、新鮮であるか、または低温保存された唾液、尿および組織培養物である、請求項３４に記載のプロセス。
37. 前記標的細胞、前記標的細胞小器官または前記標的ウイルスが、約３〜約７の範囲のｐＨを有する適切な化学環境において、前記磁性マイクロビーズと接触する、請求項３４に記載のプロセス。
38. 前記標的細胞、前記標的細胞小器官または前記標的ウイルスと前記磁性マイクロビーズとの間の、前記分離した結合体を、洗浄緩衝液で洗浄して、望ましくない構成物を除去する工程をさらに包含する、請求項３４に記載のプロセス。
39. 前記洗浄緩衝液が、約６．５のｐＨを有する生理的食塩水であるか、または約６．５のｐＨを有するリン酸緩衝液（ＰＢＳ）である、請求項３９に記載のプロセス。
40. 前記標的細胞、前記標的細胞小器または前記標的ウイルスが、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスと前記磁性マイクロビーズとの間の、前記分離した結合体から、適切な分離用緩衝液によって、該緩衝液中に放出され、そして該磁性マイクロビーズが、磁力を介して該溶液から除去される、請求項３４に記載のプロセス。
41. 前記分離用緩衝液が、約６．５〜約８の範囲のｐＨおよび約１％（ｗ／ｗ）未満の濃度の界面活性剤を有するＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液である、請求項４１に記載のプロセス。
42. サンプルから標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスを単離するためのキットであって、該キットは、同じもしくは異なる容器内に、以下：
    ａ）標的細胞、標的細胞小器官もしくは標的ウイルスを含むか、または含むと疑われるサンプルと接触するための磁性マイクロビーズであって、該磁性マイクロビーズは、該標的細胞、該標的細胞小器官もしくは該標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、マイクロビーズ；
    ｂ）該サンプル中に存在する場合、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスを、該磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスと該磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させるための、手段；ならびに
    ｃ）該結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、該サンプルから、該標的細胞、該標的細胞小器官または該標的ウイルスを単離するための手段、
    を含む、キット。
43. サンプルから標的細胞、標的細胞小器官または標的ウイルスを単離するために前記キットを使用するための、使用説明書をさらに含む、請求項４３に記載のキット。
44. サンプルからウイルスまたはバクテリオファージを単離するためのプロセスであって、該プロセスは、以下：
    ａ）標的ウイルスまたは標的バクテリオファージを含むか、または含むと疑われるサンプルから、細胞を除去する工程；
    ｂ）該細胞を含まないサンプルを磁性マイクロビーズと接触させる工程であって、該磁性マイクロビーズは、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージに高特異的に結合する部分を含まない、工程；
    ｃ）該サンプル中に存在する場合、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージを、該磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージと該磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させる工程；ならびに
    ｃ）該結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、該サンプルから、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージを単離する工程、
    を包含する、プロセス。
45. 前記サンプルが、唾液、尿、または血清である、請求項４５に記載のプロセス。
46. 前記唾液、尿、または血清が、新鮮であるか、または低温保存された唾液、尿、または血清である、請求項４６に記載のプロセス。
47. 前記ウイルスまたは前記バクテリオファージが、以下：
    ａ）約１０％（ｖ／ｖ）〜約１００％（ｖ／ｖ）の範囲の濃度の、十分な濃度の高水和性化合物；および／または
    ｂ）約２．５Ｍ〜約５．０Ｍの範囲の濃度の塩、
    の存在下で、前記磁性マイクロビーズと接触する、請求項４５に記載のプロセス。
48. 前記高水和性有機化合物が、エタノール、アセトン、およびポリエチレングリコールからなる群から選択される、請求項４８に記載のプロセス。
49. 前記塩が、塩化ナトリウムである、請求項４８に記載のプロセス。
50. 前記細胞が、上皮の脱落細胞または細菌細胞である、請求項４５に記載のプロセス。
51. 前記標的ウイルスまたは前記標的バクテリオファージと前記磁性マイクロビーズとの間の、前記分離した結合体を、洗浄緩衝液によって洗浄して、望ましくない構成物を除去する工程をさらに包含する、請求項４５に記載のプロセス。
52. 前記洗浄緩衝液が、約６．５のｐＨを有する生理的食塩水であるか、または約６．５のｐＨを有するリン酸緩衝液（ＰＢＳ）である、請求項５２に記載のプロセス。
53. 前記標的ウイルスまたは前記標的バクテリオファージが、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージと前記磁性マイクロビーズとの間の、前記分離した結合体から、適切な分離用緩衝液によって、該緩衝液中に放出され、そして該磁性マイクロビーズが、磁力を介して該溶液から除去される、請求項４５に記載のプロセス。
54. 前記細胞が、遠心分離によって前記サンプルから除去される、請求項４５に記載のプロセス。
55. サンプルからウイルスまたはバクテリオファージを単離するためのキットであって、該キットは、同じもしくは異なる容器内に、以下：
    ａ）標的ウイルスまたは標的バクテリオファージを含むか、または含むと疑われるサンプルから、細胞を除去するための手段；
    ｂ）該細胞を含まないサンプルと接触するための磁性マイクロビーズであって、該磁性マイクロビーズは、該標的細胞、該標的細胞小器官、または該標的ウイルスに高特異的に結合する部分を含まない、マイクロビーズ；
    ｃ）該細胞を含まないサンプル中に存在する場合、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージを、該磁性マイクロビーズに非特異的または低特異的に結合させて、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージと該磁性マイクロビーズとの間で結合体を形成させるための手段；ならびに
    ｄ）該結合体を、磁力を介して他の望ましくない構成物から分離して、該サンプルから、該標的ウイルスまたは該標的バクテリオファージを単離するための手段、
    を含む、キット。

Images