JP2021010339A - Exosome removal device - Google Patents

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達哉 山口
Tatsuya Yamaguchi
達哉 山口
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Abstract

To provide a device for easily and inexpensively removing exosomes existing in a biological sample, such as serum.SOLUTION: The present invention is a device for removing exosomes from a liquid biological sample. The device is a hollow fiber module type in which a cylindrical container stores a hollow fiber membrane on which a phosphatidylserine binding protein is immobilized. A method for adsorbing and removing exosomes includes bringing a liquid biological sample into contact with the device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、生体試料から効率よくエクソソームを除去するためのデバイスに関する。 The present invention relates to a device for efficiently removing exosomes from a biological sample.

エクソソームは脂質二重膜に包まれた構造を有する小胞顆粒であり、生体内のあらゆる組織に存在する。エクソソームの内部には、サイトカイン等の様々なタンパク質やmicroRNA(miRNA)などが含まれており、生体内における細胞間コミュニケーションを媒介する機能や癌等の疾患との関連性が注目され、世界中で研究が進められている。一方で、創薬の前臨床研究、再生医療研究をはじめとするライフサイエンス研究の分野において、生体での効果や影響を生体外で調べるために培養したヒトや動物の細胞がしばしば用いられる。例えば、細胞培養で使用される培地には多くの場合、細胞の成長や増殖のためにウシ胎児血清(FBS)を必要とするが、ウシ胎児血清にはウシ由来のエクソソームが大量に含まれており、このエクソソームは特定の研究分野においては信頼性の低下を招く要因となるため、エクソソームを除去したウシ胎児血清を利用することが求められる。 Exosomes are vesicle granules having a structure surrounded by a lipid bilayer membrane and are present in all tissues in the living body. Inside the exosome, various proteins such as cytokines and microRNA (miRNA) are contained, and the function of mediating cell-cell communication in the living body and the relationship with diseases such as cancer are attracting attention all over the world. Research is underway. On the other hand, in the field of life science research such as preclinical research on drug discovery and regenerative medicine research, cultured human and animal cells are often used to investigate the effects and effects in vivo. For example, media used in cell culture often require fetal bovine serum (FBS) for cell growth and proliferation, but fetal bovine serum contains large amounts of bovine-derived exosomes. Therefore, since this exosome causes a decrease in reliability in a specific research field, it is required to use fetal bovine serum from which exosome has been removed.

特許文献1には、エクソソームの膜成分に特異的に結合するタンパク質を用い、試料中に存在するエクソソームを効率的に取得するための担体及び方法が述べられているが、大量の試料に対し更に効率よく簡便に行うデバイスが必要とされている。 Patent Document 1 describes a carrier and a method for efficiently obtaining exosomes present in a sample by using a protein that specifically binds to a membrane component of exosomes, but further for a large amount of samples. There is a need for a device that can be performed efficiently and easily.

国際公開WO2016/088689International release WO2016 / 0888689

本発明は、血清などの生体試料中に存在するエクソソームを、簡便かつ低コストに除去するデバイスを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a device for easily and inexpensively removing exosomes existing in a biological sample such as serum.

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。 As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by the means shown below, and has arrived at the present invention.

すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
1. 液性の生体試料からエクソソームを除去するためのデバイスであって、ホスファチジルセリン結合タンパク質を固定化した中空糸膜を容器に格納した中空糸モジュール型のデバイス。
2. 前記ホスファチジルセリン結合タンパク質は、T−cell immunoglobulin−mucin−domain 1またはT−cell immunoglobulin−mucin−domain 4である、1に記載のデバイス。
3. 前記中空糸膜は、ホスファチジルセリン結合タンパク質が中空糸膜1gあたり0.1mg〜12mg固定化されている、1または2に記載のデバイス。
4. 前記中空糸膜は、内径が20μm〜1,000μmである、1〜3のいずれかに記載のデバイス。
5. 前記中空糸膜は、膜厚が10μm〜300μmである、1〜4のいずれかに記載のデバイス。
6. 1〜5のいずれかにに記載のデバイスに液性の生体試料を接触させることによりエクソソームを吸着除去する方法。
That is, the present invention has the following configuration.
1. 1. A device for removing exosomes from a liquid biological sample, which is a hollow fiber module type device in which a hollow fiber membrane on which a phosphatidylserine-binding protein is immobilized is stored in a container.
2. 2. 2. The device according to 1, wherein the phosphatidylserine binding protein is T-cell antibody-mucin-domain 1 or T-cell antibody-mucin-domain 4.
3. 3. The device according to 1 or 2, wherein the hollow fiber membrane is immobilized with 0.1 mg to 12 mg of phosphatidylserine-binding protein per 1 g of the hollow fiber membrane.
4. The device according to any one of 1 to 3, wherein the hollow fiber membrane has an inner diameter of 20 μm to 1,000 μm.
5. The device according to any one of 1 to 4, wherein the hollow fiber membrane has a film thickness of 10 μm to 300 μm.
6. A method for adsorbing and removing exosomes by bringing a liquid biological sample into contact with the device according to any one of 1 to 5.

本発明により、血清などの生体試料中に存在するエクソソームを、簡便かつ低コストに除去するデバイスを提供することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a device for easily and inexpensively removing exosomes existing in a biological sample such as serum.

本発明のデバイスの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the device of this invention.

本発明は、液性の生体試料からエクソソームを除去するためのデバイスに関する。具体的には、ホスファチジルセリン結合タンパク質を表面に固定化した中空糸膜に、液性の生体試料を接触させることにより、生体試料中のエクソソームを除去するものである。 The present invention relates to a device for removing exosomes from a liquid biological sample. Specifically, exosomes in a biological sample are removed by contacting a liquid biological sample with a hollow fiber membrane having a phosphatidylserine-binding protein immobilized on the surface.

(中空糸膜)
本発明において、デバイスを構成する中空糸膜の素材は、膜の表面にホスファチジルセリン結合タンパク質を固定化できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、セルロースエステル、再生セルロースなどのセルロース系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素系ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリアミドなどが挙げられる。また、これらの誘導体が主成分であっても良い。また、本発明で使用する中空糸膜は、さらにこれらの素材に化学的に修飾を加えたものであっても良い。例えば、使用する中空糸膜は、親水化処理されていてもよい。中空糸膜を親水化処理することにより、液体成分の膜内外の通過性が容易になる。中空糸膜を親水化処理する方法としては、例えば、中空糸膜をヒドロキシアルキルセルロースやエチレン−ビニルアルコール共重合体等の親水性高分子や、グリセリン、エタノールで処理する方法が挙げられる。
(Hollow fiber membrane)
In the present invention, the material of the hollow filament membrane constituting the device may be any material as long as it can immobilize the phosphatidylserine-binding protein on the surface of the membrane, and is not particularly limited, but for example, cellulose ester, regenerated cellulose and the like. Cellulosic polymers, polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, polysulfone polymers such as polysulfone and polyethersulfone, fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyamide, etc. Can be mentioned. Further, these derivatives may be the main component. Further, the hollow fiber membrane used in the present invention may be a material obtained by further modifying these materials. For example, the hollow fiber membrane used may be hydrophilized. By hydrophilizing the hollow fiber membrane, the passage of liquid components inside and outside the membrane becomes easy. Examples of the method for hydrophilizing the hollow fiber membrane include a method for treating the hollow fiber membrane with a hydrophilic polymer such as hydroxyalkyl cellulose or ethylene-vinyl alcohol copolymer, glycerin, or ethanol.

本発明において、中空糸膜の内径は、好ましくは20μm〜1000μm、より好ましくは50μm〜500μm、さらに好ましくは100μm〜500μmである。膜厚は、10μm〜300μm程度が好ましく、10μm〜200μmがより好ましく、15μm〜150μmがさらに好ましい。内径や膜厚が大きすぎると、デバイスが不必要に大きくなってしまう。また、内径が小さすぎると、中空糸膜内腔に通液する際に圧力損失や線速度が大きくなり、生体試料にダメージを与えることがある。また、膜厚が小さすぎると、デバイスとしての強度が保てないことがある。 In the present invention, the inner diameter of the hollow fiber membrane is preferably 20 μm to 1000 μm, more preferably 50 μm to 500 μm, and further preferably 100 μm to 500 μm. The film thickness is preferably about 10 μm to 300 μm, more preferably 10 μm to 200 μm, and even more preferably 15 μm to 150 μm. If the inner diameter or film thickness is too large, the device will grow unnecessarily. On the other hand, if the inner diameter is too small, the pressure loss and the linear velocity increase when the liquid is passed through the hollow fiber membrane cavity, which may damage the biological sample. Further, if the film thickness is too small, the strength of the device may not be maintained.

本発明において、中空糸膜の平均細孔径は、特に限定されず、エクソソームが通過する大きさの細孔を有するものであってもよいし、エクソソームは通過しないがそれ以外の物質は通過する大きさの細孔を有するものであってもよい。エクソソームが通過する大きさの細孔を有するものであれば、膜細孔内の吸着部位も活用でき吸着容量が大きくなるためより好ましい。エクソソームは、直径30nm〜100nmの大きさを有することから、中空糸膜の細孔径は0.01μm〜0.7μmが好ましく、0.1μm〜0.5μmがより好ましい。 In the present invention, the average pore diameter of the hollow fiber membrane is not particularly limited, and may have pores of a size that allows exosomes to pass through, or a size that does not allow exosomes to pass through but other substances pass through. It may have a hollow fiber. It is more preferable that the exosome has a pore size that allows the exosome to pass through because the adsorption site in the membrane pore can be utilized and the adsorption capacity becomes large. Since the exosome has a diameter of 30 nm to 100 nm, the pore diameter of the hollow fiber membrane is preferably 0.01 μm to 0.7 μm, more preferably 0.1 μm to 0.5 μm.

(ホスファチジルセリン結合タンパク質)
本発明において、ホスファチジルセリン結合タンパク質(ホスファチジルセリンに対して結合能を有するタンパク質)は、例えば、Annexin V、MFG−E8、Tim1(T−cell immunoglobulin−mucin−domain 1)、Tim3(T−cell immunoglobulin−mucin−domain 3)、Tim4(T−cell immunoglobulin−mucin−domain 4)等が報告されている(The Journal of Biochemistry 265, 4923−4928 (25 March 1990)、Nature 417, 182−187 (9 May 2002)、Nature 450, 435−439 (15 November 2007)。これらのタンパク質のうち、Tim1、Tim3及びTim4が、好適に用いられる。
(Phosphatidylserine binding protein)
In the present invention, the phosphatidylserine-binding protein (protein having a binding ability to phosphatidylserine) is, for example, Annexin V, MFG-E8, Tim1 (T-cell immunoglobulin-mucin-domain 1), Tim3 (T-cell antibody). -Mucin-domain 3), Tim4 (T-cell antibody-mucin-domain 4), etc. have been reported (The Journal of Biochemistry 265, 4923-4928 (25 March 1890), 4923-4928 (25 March 1890), N 2002), Nature 450, 435-439 (15 November 2007). Of these proteins, Tim1, Tim3 and Tim4 are preferably used.

本発明において、中空糸膜は、ホスファチジルセリン結合タンパク質が中空糸膜1gあたり0.1mg〜12mg固定化されていることが好ましい。ホスファチジルセリン結合タンパク質の固定化量が少ないと、十分にエクソソームを吸着除去できないことがある。また、ホスファチジルセリン結合タンパク質の固定化量が多すぎるとデバイスの製造コストが高くなってしまう。したがって、中空糸膜へのホスファチジルセリン結合タンパク質の固定化量は、より好ましくは0.1mg/g〜6mg/g、さらに好ましくは0.1mg/g〜3mg/gである。 In the present invention, the hollow fiber membrane preferably has phosphatidylserine-binding protein immobilized in an amount of 0.1 mg to 12 mg per 1 g of the hollow fiber membrane. If the amount of phosphatidylserine-binding protein immobilized is small, exosomes may not be sufficiently adsorbed and removed. In addition, if the amount of phosphatidylserine-binding protein immobilized is too large, the manufacturing cost of the device will increase. Therefore, the amount of phosphatidylserine-binding protein immobilized on the hollow fiber membrane is more preferably 0.1 mg / g to 6 mg / g, still more preferably 0.1 mg / g to 3 mg / g.

本発明において、ホスファチジルセリン結合タンパク質を固定化した中空糸膜に生体試料中のエクソソームを吸着させる際に、液性の生体試料にカルシウムイオン(Ca2+)を共存させるのが好ましい。具体的には、液性の生体試料中にCa2+が0.5mM〜100mM含まれるのが好ましく、0.5mM〜10mMがより好ましく、0.5mM〜3mMがさらに好ましい。液性の生体試料として血漿や血清を用いる場合には、血清中に〜1.33mMのフリーのCa2+が含まれるため、Ca2+を添加してもしなくてもよい。 In the present invention, when exosomes in a biological sample are adsorbed on a hollow fiber membrane on which a phosphatidylserine-binding protein is immobilized, it is preferable that calcium ions (Ca 2+ ) coexist in the liquid biological sample. Specifically, it is preferable that the liquid biological sample contains 0.5 mM to 100 mM of Ca 2+ , more preferably 0.5 mM to 10 mM, and even more preferably 0.5 mM to 3 mM. When plasma or serum is used as the liquid biological sample, Ca 2+ may or may not be added because the serum contains ~ 1.33 mM free Ca 2+ .

(中空糸膜の製造)
本発明において、中空糸膜は従来公知の方法によって製造することができる。例えば、溶媒溶解性のポリマー、溶媒、必要により非溶媒を混練溶解した製膜溶液を中空糸成型用のノズル(3分割ノズル、2重管ノズル等)より吐出し、空中走行部を通過させた後、凝固浴に浸漬して中空糸形状を固定化させる。その後、過剰の溶媒、非溶媒等を洗浄除去することにより中空糸膜を製造することができる。得られた中空糸膜は、必要により細孔保持剤を付着させるなどした後、乾燥させてもよい。
(Manufacturing of hollow fiber membrane)
In the present invention, the hollow fiber membrane can be produced by a conventionally known method. For example, a film-forming solution obtained by kneading and dissolving a solvent-soluble polymer, a solvent, and if necessary a non-solvent was discharged from a nozzle for molding hollow fibers (three-divided nozzle, double tube nozzle, etc.) and passed through an aerial traveling portion. After that, it is immersed in a coagulation bath to fix the hollow fiber shape. After that, the hollow fiber membrane can be produced by washing and removing excess solvent, non-solvent, and the like. If necessary, the obtained hollow fiber membrane may be dried after attaching a pore-retaining agent.

(デバイスの製造)
乾燥した中空糸膜を適当本数束ねてプラスチックケースなどに装填し、中空糸膜内腔(中空部)が開口された状態で接着樹脂によりケース端部に接着固定する。前記プラスチックケースの端部に中空糸膜内腔に連通するポートを有するキャップを取り付けることにより中空糸モジュール型デバイスを製造することができる。
(Manufacturing of devices)
An appropriate number of dried hollow fiber membranes are bundled and loaded into a plastic case or the like, and the hollow fiber membrane cavity (hollow part) is adhesively fixed to the end of the case with an adhesive resin in a state of being opened. A hollow fiber modular device can be manufactured by attaching a cap having a port communicating with the hollow fiber membrane lumen to the end of the plastic case.

本発明において、各種素材からなる中空糸膜の表面(細孔表面)にホスファチジルセリン結合タンパク質を固定化する方法は特に限定されず、ホスファチジルセリン結合タンパク質を溶解した溶液を中空糸膜内腔および/または中空糸膜外腔に接触させた後洗浄し、ブロッキング処理および/または乾燥することにより、ホスファチジルセリン結合タンパク質が固定化された中空糸膜を得ることができる。なお、ホスファチジルセリン結合タンパク質の膜表面への固定化は、中空糸膜を製造した後に行ってもよいし、中空糸モジュール型デバイスを作製した後に行ってもよい。なお、ホスファチジルセリン結合タンパク質は、中空糸膜の内表面のみに固定化されていてもよいし、外表面のみに固定化されていてもよいし、内表面および外表面に固定化されていてもよいし、膜表面および細孔表面に固定化されていてもよい。 In the present invention, the method for immobilizing the phosphatidylserine-binding protein on the surface (pore surface) of the hollow fiber membrane made of various materials is not particularly limited, and a solution in which the phosphatidylserine-binding protein is dissolved is applied to the hollow fiber membrane lumen and /. Alternatively, a hollow fiber membrane on which the phosphatidylserine-binding protein is immobilized can be obtained by contacting with the outer cavity of the hollow fiber membrane, washing, blocking treatment and / or drying. The phosphatidylserine-binding protein may be immobilized on the membrane surface after the hollow fiber membrane is manufactured, or after the hollow fiber modular device is manufactured. The phosphatidylserine-binding protein may be immobilized only on the inner surface of the hollow fiber membrane, may be immobilized only on the outer surface, or may be immobilized on the inner surface and the outer surface. It may be immobilized on the surface of the membrane and the surface of the pores.

このようにして製造された中空糸モジュール(デバイス)について、図1を参照して説明する。モジュールケース4は中空糸膜の外側(外腔)に連通する2ヵ所のポート2aおよび2bを有している。前記モジュールケース4の形状は特に限定されないが、円筒または直方体が好ましい。このようなモジュールケース4に複数の中空糸膜5が装填され、中空糸膜の端部が開口した状態で接着樹脂6により固定されている。一方、モジュールケース4の両端部には中空糸膜の内腔に連通するポート付きキャップ3aおよび3bが取り付けられている。 The hollow fiber module (device) manufactured in this manner will be described with reference to FIG. The module case 4 has two ports 2a and 2b that communicate with the outside (outer cavity) of the hollow fiber membrane. The shape of the module case 4 is not particularly limited, but a cylinder or a rectangular parallelepiped is preferable. A plurality of hollow fiber membranes 5 are loaded in such a module case 4, and are fixed by an adhesive resin 6 with the ends of the hollow fiber membranes open. On the other hand, caps 3a and 3b with ports that communicate with the lumen of the hollow fiber membrane are attached to both ends of the module case 4.

本発明の中空糸モジュール型デバイスを用いて液性の生体試料からエクソソームを除去する方法としては、例えば、中空糸膜の外腔(外側)または内腔(内側)に加圧された生体試料を導入し、中空糸膜の外側(内側)から内側(外側)に向けてろ過を行い、膜表面および/または細孔表面にエクソソームを吸着させることにより生体試料からエクソソームを除去することができる。なお、液性の生体試料からのエクソソームの除去率は高ければ高い方が好ましく、75%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、85%以上がさらに好ましい。 As a method for removing exosomes from a liquid biological sample using the hollow fiber modular device of the present invention, for example, a biological sample pressurized in the outer cavity (outer side) or inner cavity (inner side) of the hollow fiber membrane is used. Exosomes can be removed from a biological sample by introducing and filtering from the outside (inside) to the inside (outside) of the hollow fiber membrane and adsorbing exosomes on the membrane surface and / or the pore surface. The higher the removal rate of exosomes from the liquid biological sample, the higher the better, preferably 75% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 85% or more.

(対象となる試料)
本発明において、液性の生体試料としては、特に限定されるものではないが、血清、血漿、尿、髄液、リンパ液、腹水、乳などの他、細胞培養液、ホモジナイズ抽出液などを対象とすることが出来る。
(Target sample)
In the present invention, the humoral biological sample is not particularly limited, but includes serum, plasma, urine, cerebrospinal fluid, lymph, ascites, milk, cell culture medium, homogenized extract, and the like. Can be done.

以下、本発明の有効性について実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下に代表的な実施方法を記載する。 Hereinafter, the effectiveness of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. A typical implementation method is described below.

[実施例1]
(中空糸膜の作製)
ポリエーテルスルホン(BASF社製Ultrason(商品名)E6020P)20質量%、Nメチルピロリドン(三菱化学社製)36質量%、トリエチレングリコール(三井化学社製)44質量%を均一に溶解し、製膜溶液を作製した。この溶液を、70℃に加温した円筒2重管ノズルから、中空形成剤としてNメチルピロリドン13.5質量%、トリエチレングリコール16.5質量%、水70質量%の混合液とともに吐出し、300mmの乾式部を通過後、75℃の水中に浸漬し凝固させ、綛に巻き取った。巻き取った中空糸膜より長さ20cm、中空糸本数500本の束を作製した後、50℃、50%グリセリン水溶液に浸漬して細孔内にグリセリン水溶液を充填した。その後、表面に付着した過剰のグリセリン水溶液を除去し、60℃にて通風乾燥した。得られた中空糸膜は、内径201μm、外径301μm、膜厚50μmであった。
[Example 1]
(Preparation of hollow fiber membrane)
Made by uniformly dissolving 20% by mass of polyether sulfone (Ultrason (trade name) E6020P manufactured by BASF), 36% by mass of N-methylpyrrolidone (manufactured by Mitsubishi Chemicals), and 44% by mass of triethylene glycol (manufactured by Mitsui Chemicals). A membrane solution was prepared. This solution was discharged from a cylindrical double tube nozzle heated to 70 ° C. as a hollow forming agent together with a mixed solution of 13.5% by mass of N-methylpyrrolidone, 16.5% by mass of triethylene glycol, and 70% by mass of water. After passing through a 300 mm dry portion, it was immersed in water at 75 ° C. to solidify and wound into a nozzle. A bundle having a length of 20 cm from the wound hollow fiber membrane and 500 hollow fibers was prepared, and then immersed in a 50% glycerin aqueous solution at 50 ° C. to fill the pores with the glycerin aqueous solution. Then, the excess glycerin aqueous solution adhering to the surface was removed, and the mixture was air-dried at 60 ° C. The obtained hollow fiber membrane had an inner diameter of 201 μm, an outer diameter of 301 μm, and a film thickness of 50 μm.

(中空糸モジュールの作製)
試験用の中空糸モジュールを以下のように作製した。内径0.7cm、長さ10cmの円筒状のポリカーボネート製モジュールケース内に、中空糸膜を216本充填した後、中空糸膜の中空部を閉塞しないようにポリウレタン系ポッティング剤で両末端をモジュールケースに固定し、図1に示すような形状の中空糸モジュールを作製した。
(Making a hollow fiber module)
A hollow fiber module for testing was prepared as follows. After filling 216 hollow fiber membranes in a cylindrical polycarbonate module case with an inner diameter of 0.7 cm and a length of 10 cm, both ends of the module case are filled with a polyurethane-based potting agent so as not to block the hollow part of the hollow fiber membrane. A hollow fiber module having a shape as shown in FIG. 1 was produced.

(ホスファチジルセリン結合タンパク質の固定化)
リン酸緩衝生理食塩水にTim4(BioLegend社製)を20μg/mLの濃度になるように溶解して調製した溶液(Tim4溶液)30mLを、中空糸モジュール内の中空糸膜内腔と外腔の両方に循環した。中空糸モジュール内より前記Tim4溶液を除去した後、リン酸緩衝生理食塩水を用いて中空糸膜内腔と外腔を軽く洗浄し、リン酸緩衝生理食塩水を除去した。
(Phosphatidylserine binding protein immobilization)
30 mL of a solution (Tim4 solution) prepared by dissolving Tim4 (manufactured by BioLegend) in phosphate buffered saline to a concentration of 20 μg / mL was added to the hollow fiber membrane lumen and outer cavity in the hollow fiber module. Circulated to both. After removing the Tim4 solution from the inside of the hollow fiber module, the hollow fiber membrane lumen and the outer cavity were lightly washed with a phosphate buffered saline to remove the phosphate buffered saline.

(ブロッキング処理)
上記、ホスファチジルセリン結合タンパク質(Tim4)を中空糸膜に固定化した後、タンパク質等の非特異吸着を防ぐためブロッキング処理を行った。即ち、リン酸緩衝生理食塩水で洗浄後の中空糸モジュール内の中空糸膜内腔と外腔の両方に、5%ウシ血清アルブミン溶液を充填して室温環境下に3時間静置した後、前記溶液を排出してブロッキング処理を行い、デバイスを作製した。
(Blocking process)
After the above-mentioned phosphatidylserine-binding protein (Tim4) was immobilized on the hollow fiber membrane, a blocking treatment was performed to prevent non-specific adsorption of the protein or the like. That is, after washing with phosphate buffered saline, both the hollow fiber membrane lumen and the outer cavity of the hollow fiber membrane were filled with a 5% bovine serum albumin solution and allowed to stand in a room temperature environment for 3 hours. The solution was discharged and blocking treatment was performed to prepare a device.

[実施例2]
Tim4(BioLegend社製)をリン酸緩衝生理食塩水に、50μg/mLの濃度に溶解して調製した溶液30mLを用いた以外は、実施例1と同様にしてデバイスを作製した。
[Example 2]
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that 30 mL of a solution prepared by dissolving Tim4 (manufactured by BioLegend) in phosphate buffered saline at a concentration of 50 μg / mL was used.

[実施例3]
(中空糸膜の作製)
セルローストリアセテート(ダイセル化学工業社)17質量%、Nメチルピロリドン(三菱化学社)58.1質量%およびトリエチレングリコール(三井化学社)24.9質量%を均一に溶解して製膜溶液を調製した。得られた製膜溶液を円筒2重管ノズルから、中空形成剤として水とともに吐出し、30mmの乾式部を通過させた後、Nメチルピロリドン54.6質量%、トリエチレングリコール23.4質量%、水22質量%からなる40℃の凝固液中に導いて固化させた。得られた中空糸膜を水洗し、グリセリン付着処理を行った後、乾燥して巻き取った。得られた中空糸膜は、内径250μm、外径308μm、膜厚29μmであった。
得られた中空糸膜200本を用いて実施例1と同様にしてデバイスを作製した。
[Example 3]
(Preparation of hollow fiber membrane)
Cellulose triacetate (Daicel Chemicals) 17% by mass, N-methylpyrrolidone (Mitsubishi Chemicals) 58.1% by mass and triethylene glycol (Mitsui Chemicals) 24.9% by mass are uniformly dissolved to prepare a film-forming solution. did. The obtained film-forming solution was discharged from a cylindrical double-tube nozzle together with water as a hollow forming agent, passed through a 30 mm dry portion, and then N-methylpyrrolidone was 54.6% by mass and triethylene glycol was 23.4% by mass. , Was introduced into a coagulation liquid of 40 ° C. consisting of 22% by mass of water and solidified. The obtained hollow fiber membrane was washed with water, treated with glycerin, and then dried and wound. The obtained hollow fiber membrane had an inner diameter of 250 μm, an outer diameter of 308 μm, and a film thickness of 29 μm.
A device was produced in the same manner as in Example 1 using the 200 hollow fiber membranes obtained.

[実施例4]
(中空糸膜の作製)
セルローストリアセテート(ダイセル化学工業社)19質量%、Nメチルピロリドン(三菱化学社)56.7質量%およびトリエチレングリコール(三井化学社)24.3質量%を均一に溶解して製膜溶液を調製した。得られた製膜溶液を円筒2重管ノズルから、中空形成剤として流動パラフィンとともに吐出し、5mmの乾式部を通過させた後、Nメチルピロリドン14質量%、トリエチレングリコール6質量%、水80質量%からなる40℃の凝固液中に導いて固化させた。得られた中空糸膜を水洗し、グリセリン付着処理を行った後、乾燥して巻き取った。得られた中空糸膜は、内径400μm、外径600μm、膜厚100μmであった。
得られた中空糸膜128本を用いて実施例1と同様にしてデバイスを作製した。なお、モジュールケースは内径1.1cmのものを用いた。
[Example 4]
(Preparation of hollow fiber membrane)
A membrane-forming solution is prepared by uniformly dissolving 19% by mass of cellulose triacetate (Dycel Chemical Industries, Ltd.), 56.7% by mass of N-methylpyrrolidone (Mitsubishi Chemicals, Inc.) and 24.3% by mass of triethylene glycol (Mitsui Chemicals, Inc.). did. The obtained film-forming solution was discharged from a cylindrical double-tube nozzle together with liquid paraffin as a hollow forming agent, passed through a 5 mm dry portion, and then N-methylpyrrolidone 14% by mass, triethylene glycol 6% by mass, and water 80. It was solidified by being guided into a coagulation liquid of 40 ° C. consisting of mass%. The obtained hollow fiber membrane was washed with water, subjected to glycerin adhesion treatment, dried and wound up. The obtained hollow fiber membrane had an inner diameter of 400 μm, an outer diameter of 600 μm, and a film thickness of 100 μm.
A device was produced in the same manner as in Example 1 using the 128 hollow fiber membranes obtained. The module case used had an inner diameter of 1.1 cm.

[実施例5]
(中空糸膜の作製)
セルローストリアセテート(ダイセル化学工業社)19質量%、Nメチルピロリドン(三菱化学社)56.7質量%およびトリエチレングリコール(三井化学社)24.3質量%を均一に溶解して製膜溶液を調製した。得られた製膜溶液を円筒2重管ノズルから、中空形成剤として流動パラフィンとともに吐出し、5mmの乾式部を通過させた後、Nメチルピロリドン14質量%、トリエチレングリコール6質量%、水80質量%からなる40℃の凝固液中に導いて固化させた。得られた中空糸膜を水洗し、グリセリン付着処理を行った後、乾燥して巻き取った。得られた中空糸膜は、内径150μm、外径184μm、膜厚17μmであった。
得られた中空糸膜600本を用いて実施例1と同様にしてデバイスを作製した。
[Example 5]
(Preparation of hollow fiber membrane)
A membrane-forming solution is prepared by uniformly dissolving 19% by mass of cellulose triacetate (Dycel Chemical Industries, Ltd.), 56.7% by mass of N-methylpyrrolidone (Mitsubishi Chemicals, Inc.) and 24.3% by mass of triethylene glycol (Mitsui Chemicals, Inc.). did. The obtained film-forming solution was discharged from a cylindrical double-tube nozzle together with liquid paraffin as a hollow forming agent, passed through a 5 mm dry portion, and then N-methylpyrrolidone 14% by mass, triethylene glycol 6% by mass, and water 80. It was solidified by being guided into a coagulation liquid of 40 ° C. consisting of mass%. The obtained hollow fiber membrane was washed with water, subjected to glycerin adhesion treatment, dried and wound up. The obtained hollow fiber membrane had an inner diameter of 150 μm, an outer diameter of 184 μm, and a film thickness of 17 μm.
A device was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained 600 hollow fiber membranes.

[実施例6]
ポリエーテルスルホン(住友ケムテック社製スミカエクセル(登録商標)4800P)19.0質量%、BASF社製ポリビニルピロリドン(コリドン(登録商標)K30)3.0質量%、Nメチルピロリドン(三菱化学社製)35.1重量%、トリエチレングリコール(三井化学社製)42.9重量%を均一に溶解し、製膜溶液を作製した。得られた製膜溶液を、72℃の円筒2重管ノズルから、中空形成剤としてNメチルピロリドン35.1質量%、トリエチレングリコール42.9質量%、RO水22質量%の混合液とともに吐出し、20mmの乾式部を通過後、Nメチルピロリドン13.5質量%、トリエチレングリコール16.5質量%、RO水70.0質量%の混合液に浸漬し凝固させ、綛に巻き取った。巻き取った中空糸膜より長さ20cm、中空糸本数428本の束を作製した後、60℃にて通風乾燥した。得られた中空糸膜は、内径200μm、外径300μm、膜厚50μmであった。
得られた中空糸膜を用いて実施例1と同様にしてデバイスを作製した。なお、ホスファチジルセリン結合タンパク質としてTim1を用いた。
[Example 6]
Polyether sulfone (Sumika Excel (registered trademark) 4800P manufactured by Sumitomo Chemtech) 19.0% by mass, polyvinylpyrrolidone manufactured by BASF (registered trademark K30) 3.0% by mass, N-methylpyrrolidone (manufactured by Mitsubishi Chemicals) A film-forming solution was prepared by uniformly dissolving 35.1% by weight and 42.9% by weight of triethylene glycol (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.). The obtained film-forming solution is discharged from a cylindrical double-tube nozzle at 72 ° C. together with a mixed solution of 35.1% by mass of N-methylpyrrolidone, 42.9% by mass of triethylene glycol, and 22% by mass of RO water as a hollow forming agent. Then, after passing through a 20 mm dry portion, it was immersed in a mixed solution of 13.5% by mass of N-methylpyrrolidone, 16.5% by mass of triethylene glycol, and 70.0% by mass of RO water to coagulate and wind up in a skein. A bundle having a length of 20 cm and 428 hollow fibers was prepared from the wound hollow fiber membrane, and then air-dried at 60 ° C. The obtained hollow fiber membrane had an inner diameter of 200 μm, an outer diameter of 300 μm, and a film thickness of 50 μm.
A device was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained hollow fiber membrane. In addition, Tim1 was used as a phosphatidylserine binding protein.

[比較例1]
磁気ビーズタイプのエクソソーム精製キット(MagCaptureTM Exosome Isolation Kit PS、和光純薬製)に含まれる、ストレプトアビジン磁気ビーズに、製品の取扱説明書に記載の手順に従って、ホスファチジルセリン結合タンパク質を結合させて、ホスファチジルセリン結合タンパク質固定化磁気ビーズを作製した。このビーズを、1.5mLチューブ内に入れた血清1mLに対し60mg加えて、4℃環境下で3時間転倒混和し、血清のエクソソームを結合させた。
[Comparative Example 1]
Phosphatidylserine binding protein is bound to streptavidin magnetic beads included in a magnetic bead type exosome purification kit (MagCaptureTM Exosome Isosome Isolation Kit PS, manufactured by Wako Junyaku) according to the procedure described in the instruction manual of the product. Serin-binding protein-immobilized magnetic beads were prepared. 60 mg of these beads were added to 1 mL of serum placed in a 1.5 mL tube, and the beads were inverted and mixed in an environment of 4 ° C. for 3 hours to bind serum exosomes.

[比較例2]
ホスファチジルセリン結合タンパク質を固定化しない以外は、実施例1と同様にしてデバイスを作製した。
[Comparative Example 2]
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the phosphatidylserine binding protein was not immobilized.

[比較例3]
ホスファチジルセリン結合タンパク質を固定化しない以外は、実施例3と同様にしてデバイスを作製した。
[Comparative Example 3]
A device was prepared in the same manner as in Example 3 except that the phosphatidylserine binding protein was not immobilized.

(エクソソーム吸着試験)
実施例1〜6および比較例2、3の各デバイスについて、ヒト血清20mLを、各デバイスのポート3aから導入し、3bより排出された前記血清を2bに導入し、2aより排出させる。2aより排出された前記血清は元液に戻して再度デバイスに循環する。これを4℃環境下に12時間実施した。なお、ヒト血清には終濃度2mMとなるようにCaClを添加した。
(Exosome adsorption test)
For each device of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 and 3, 20 mL of human serum is introduced from the port 3a of each device, and the serum discharged from 3b is introduced into 2b and discharged from 2a. The serum discharged from 2a is returned to the original solution and circulated to the device again. This was carried out in an environment of 4 ° C. for 12 hours. In addition, CaCl 2 was added to human serum so as to have a final concentration of 2 mM.

(エクソソーム数の測定)
NanoSight LM10(Malvern Panalytical社)を用いて、実施例及び比較例において、エクソソーム吸着試験の前後における血清中のエクソソーム数を計測した。
(Measurement of exosome number)
The number of exosomes in serum before and after the exosome adsorption test was measured in Examples and Comparative Examples using NanoSight LM10 (Malvern Panalytic).

(エクソソーム除去率の測定)
エクソソーム除去終了後回収した血清中のエクソソーム数と除去前のエクソソーム数を用いて以下の式によりエクソソーム除去率を算出した。
エクソソーム除去率(%)=(1−除去後1mLあたりエクソソーム数/除去前1mLあたりエクソソーム数)×100
(Measurement of exosome removal rate)
The exosome removal rate was calculated by the following formula using the number of exosomes in the serum collected after the completion of exosome removal and the number of exosomes before removal.
Exosome removal rate (%) = (1-Number of exosomes per 1 mL after removal / Number of exosomes per 1 mL before removal) x 100

実施例1−6および比較例1−3について、エクソソーム吸着試験をそれぞれ5回行い、エクソソーム除去率を測定した。表1に結果をまとめた。 For Examples 1-6 and Comparative Example 1-3, the exosome adsorption test was performed 5 times each, and the exosome removal rate was measured. The results are summarized in Table 1.

本発明により、血清などの生体試料中に存在するエクソソームを、簡便かつ低コストに除去することが可能となるため、エクソソームの影響が排除された分析等が可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, exosomes existing in a biological sample such as serum can be easily and inexpensively removed, so that analysis and the like excluding the influence of exosomes can be performed.

1 デバイス(中空糸モジュール)
2a、2b ポート
3a、3b ポート付きキャップ
4 モジュールケース
5 中空糸膜
6 接着樹脂
1 device (hollow fiber module)
2a, 2b Port 3a, Cap with 3b Port 4 Module Case 5 Hollow Fiber Membrane 6 Adhesive Resin

Claims (6)

液性の生体試料からエクソソームを除去するためのデバイスであって、ホスファチジルセリン結合タンパク質を固定化した中空糸膜を容器に格納した、中空糸モジュール型のデバイス。 A device for removing exosomes from a liquid biological sample, which is a hollow fiber module type device in which a hollow fiber membrane on which a phosphatidylserine-binding protein is immobilized is stored in a container. 前記ホスファチジルセリン結合タンパク質は、T−cell immunoglobulin−mucin−domain 1またはT−cell immunoglobulin−mucin−domain 4である、請求項1に記載のデバイス。 The device according to claim 1, wherein the phosphatidylserine binding protein is T-cell immunoglobulin-mucin-domain 1 or T-cell immunoglobulin-mucin-domain 4. 前記中空糸膜は、ホスファチジルセリン結合タンパク質が中空糸膜1gあたり0.1mg〜12mg固定化されている、請求項1または2に記載のデバイス。 The device according to claim 1 or 2, wherein the hollow fiber membrane is immobilized with 0.1 mg to 12 mg of phosphatidylserine-binding protein per 1 g of the hollow fiber membrane. 前記中空糸膜は、内径が20μm〜1,000μmである、請求項1〜3のいずれかに記載のデバイス。 The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the hollow fiber membrane has an inner diameter of 20 μm to 1,000 μm. 前記中空糸膜は、膜厚が10μm〜300μmである、請求項1〜4のいずれかに記載のデバイス。 The device according to any one of claims 1 to 4, wherein the hollow fiber membrane has a film thickness of 10 μm to 300 μm. 請求項1〜5のいずれかにに記載のデバイスに液性の生体試料を接触させることによりエクソソームを吸着除去する方法。 A method for adsorbing and removing exosomes by bringing a liquid biological sample into contact with the device according to any one of claims 1 to 5.
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