JP2021067576A - Exosome isolation method, exosome isolation kit, and exosome removal method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エクソソームの単離方法、エクソソームの単離キット、およびエクソソームの除去方法に関する。 The present invention relates to methods for isolating exosomes, kits for isolating exosomes, and methods for removing exosomes.
エクソソームは、細胞から分泌される直径50〜150nm程度の、脂質二重膜に覆われている細胞外小胞である。エクソソームの内部には、タンパク質、mRNA、マイクロRNA(以下、「miRNA」という。)等、分泌元の細胞固有の情報が高度に保存されていることから、がん等の各種疾患および生命現象の新たなバイオマーカーとして注目されている。 Exosomes are extracellular vesicles secreted from cells having a diameter of about 50 to 150 nm and covered with a lipid bilayer membrane. Since information specific to the cell of the secretory source such as protein, mRNA, and microRNA (hereinafter referred to as "miRNA") is highly stored inside the exosome, various diseases such as cancer and biological phenomena occur. It is attracting attention as a new biomarker.
また近年、間葉系幹細胞由来のエクソソームが、抗炎症作用および複合的な免疫制御作用を持つことが明らかとなり、エクソソームそのものを治療薬として利用する研究が活発に行なわれている。そのため、エクソソームを損傷の少ない状態(インタクトな状態)で単離する技術の重要性が高まってきている。エクソソームによる治療および診断の世界的な市場規模は、2023年には1億8千万米ドルに達するとの予測もあり、エクソソームの研究は最も成長が期待される研究分野のひとつに挙げられている。 In recent years, it has become clear that mesenchymal stem cell-derived exosomes have anti-inflammatory and complex immunoregulatory effects, and studies using exosomes themselves as therapeutic agents are being actively conducted. Therefore, the importance of a technique for isolating exosomes in a state of less damage (intact state) is increasing. The global market for exosome treatment and diagnosis is projected to reach US $ 180 million in 2023, making exosome research one of the most promising areas of research. ..
エクソソームの単離方法としては、超遠心機を用いた超遠心分離法が一般的に利用されている。しかしながら、この超遠心分離法は、大スケール化(大量精製)および多検体化に対応することが難しい。さらには、強い遠心力によってエクソソームが損傷を受ける等の問題点も指摘されている。これからのエクソソーム研究およびエクソソームによる治療の普及には、より再現性が高く、大量かつ多検体に対応できる単離方法の開発が求められている。 As a method for isolating exosomes, an ultracentrifugal separation method using an ultracentrifuge is generally used. However, it is difficult for this ultracentrifugation method to cope with large scale (mass purification) and large sample size. Furthermore, problems such as damage to exosomes due to strong centrifugal force have been pointed out. For future exosome research and widespread use of exosome-based therapies, it is necessary to develop an isolation method that is more reproducible and can handle a large number of samples.
例えば、特許文献1には、互いに近接した4つ以上のリジンを含むペプチドを利用することで、損傷の極めて少ない、インタクトな状態でのエクソソームの単離方法が開示されている。
For example,
しかしながら、エクソソームは均一なものではなく、分化した細胞の種類および状態によって多様に変化することが知られている。例えば、CD9およびCD63はいずれもエクソソームのマーカーとして知られているが、エクソソームでの、CD9の発現量とCD63の発現量との相関はあまり高くないと考えられている。すなわち、比較的CD9の発現量が多いエクソソーム(CD9陽性エクソソーム)と、比較的CD63の発現量が多いエクソソーム(CD63陽性エクソソーム)とが存在する。CD63陽性エクソソームは、腫瘍化した細胞から多く分泌されることが知られている(参考文献:Ricklefs FL et al. J Extracell Vesicles. 2019;8(1);1588555)。したがって、特にがん診断分野においては、CD63陽性エクソソームを効率よく単離できることが求められる。また、今後、例えばエクソソームそのものを治療薬として利用する場合には、多様な種類のエクソソームを単離できる方法が必要となる。しかしながら、特許文献1に記載のエクソソームの単離方法では、単離できるエクソソームの種類については不明である。
However, it is known that exosomes are not uniform and vary widely depending on the type and state of differentiated cells. For example, although both CD9 and CD63 are known as markers for exosomes, it is considered that the correlation between the expression level of CD9 and the expression level of CD63 in exosomes is not very high. That is, there are exosomes having a relatively high expression level of CD9 (CD9-positive exosomes) and exosomes having a relatively high expression level of CD63 (CD63-positive exosomes). It is known that a large amount of CD63-positive exosomes are secreted from tumorigenic cells (reference: Ricklefs FL et al. J Extracell Vesicles. 2019; 8 (1); 1588555). Therefore, especially in the field of cancer diagnosis, it is required that CD63-positive exosomes can be efficiently isolated. Further, in the future, for example, when exosomes themselves are used as therapeutic agents, a method capable of isolating various types of exosomes is required. However, in the method for isolating exosomes described in
本発明者らが鋭意検討した結果、特許文献1に記載のエクソソームの単離方法(互いに近接した4つ以上のリジンを含むペプチドを用いた方法)は、CD9陽性エクソソームがCD63陽性エクソソームよりも優先的に単離できることが分かった(後述の比較例2参照)。本発明の目的は、簡便に、かつインタクトな状態で(またはインタクトに近い状態で)多様な種類のエクソソーム、特にCD63陽性エクソソームを単離する方法およびエクソソームの単離キットを提供することにある。また、本発明の他の目的は、エクソソームを含む試料から簡便に多様な種類のエクソソームを除去できる、エクソソームの除去方法を提供することにある。 As a result of diligent studies by the present inventors, in the method for isolating exosomes described in Patent Document 1 (method using peptides containing four or more lysines in close proximity to each other), CD9-positive exosomes are prioritized over CD63-positive exosomes. It was found that the lysine can be isolated (see Comparative Example 2 described later). An object of the present invention is to provide a method for isolating various types of exosomes, particularly CD63-positive exosomes, and an exosome isolation kit in a convenient and intact state (or in a state close to intact). Another object of the present invention is to provide a method for removing exosomes, which can easily remove various types of exosomes from a sample containing exosomes.
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、リン脂質との親和性が高いアルギニンを含むペプチドが、多様なエクソソームと結合することができ、特にCD63陽性エクソソームと優先的に結合できることを見出した。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors can bind a peptide containing arginine, which has a high affinity for phospholipids, to various exosomes, and in particular, preferentially binds to CD63-positive exosomes. I found out what I could do.
すなわち、本発明の一実施形態は、以下のような構成である。
〔1〕エクソソームを含む試料からエクソソームを単離する、エクソソームの単離方法であって、前記試料と、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドと、前記ペプチドを担持可能な担体とを接触させるか、または、前記試料と、前記担体に担持された前記ペプチドとを接触させることによって、前記エクソソームと前記担体に担持された前記ペプチドとが結合してなる複合体を形成させる複合体形成工程、および、前記複合体形成工程によって得られた前記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、前記複合体から前記エクソソームを解離させる解離工程を含むことを特徴とする、エクソソームの単離方法。
〔2〕前記ペプチドに含まれるアルギニンは連続していることを特徴とする、〔1〕に記載のエクソソームの単離方法。
〔3〕前記ペプチドに含まれるアルギニンは、8つ以上であることを特徴とする、〔1〕または〔2〕に記載のエクソソームの単離方法。
〔4〕前記エクソソームは、CD63陽性エクソソームの含有量が、CD9陽性エクソソームの含有量の10%以上であることを特徴とする、〔1〕から〔3〕何れか1つに記載のエクソソームの単離方法。
〔5〕前記試料は、生体由来であり、前記エクソソーム以外の夾雑物を含んでいることを特徴とする、〔1〕から〔4〕の何れか1つに記載のエクソソームの単離方法。
〔6〕前記担体は、磁性ビーズであることを特徴とする、〔1〕から〔5〕の何れか1つに記載のエクソソームの単離方法。
〔7〕〔1〕から〔6〕の何れか1つに記載のエクソソームの単離方法を行なうためのエクソソームの単離キットであって、前記ペプチド、前記担体および前記解離バッファーを含むことを特徴とする、エクソソームの単離キット。
〔8〕エクソソームを含む試料からエクソソームを除去する、エクソソームの除去方法であって、前記試料と、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドと、前記ペプチドを担持可能な担体とを接触させるか、または、前記試料と、前記担体に担持された前記ペプチドとを接触させることによって、前記エクソソームと前記担体に担持された前記ペプチドとが結合してなる複合体を形成させる複合体形成工程、および、前記複合体形成工程によって得られた前記複合体を担持する前記担体と、前記試料とを分離して、前記試料から前記エクソソームの少なくとも一部が除去された分離液を得る分離工程を含むことを特徴とする、エクソソームの除去方法。
That is, one embodiment of the present invention has the following configuration.
[1] An exosome isolation method for isolating an exosome from a sample containing the exosome, wherein the sample, a peptide containing four or more arginines in close proximity to each other, and a carrier capable of supporting the peptide are contacted. A complex forming step of forming a complex formed by binding the exosome and the peptide supported on the carrier by contacting the sample with the peptide supported on the carrier. The exosome, which comprises contacting the complex obtained by the complex forming step with a dissociation buffer containing a metal cation to dissociate the exosome from the complex. Isolation method.
[2] The method for isolating an exosome according to [1], wherein the arginine contained in the peptide is continuous.
[3] The method for isolating an exosome according to [1] or [2], wherein the amount of arginine contained in the peptide is 8 or more.
[4] The single exosome according to any one of [1] to [3], wherein the content of the CD63-positive exosome is 10% or more of the content of the CD9-positive exosome. How to release.
[5] The method for isolating an exosome according to any one of [1] to [4], wherein the sample is derived from a living body and contains impurities other than the exosome.
[6] The method for isolating an exosome according to any one of [1] to [5], wherein the carrier is magnetic beads.
[7] An exosome isolation kit for performing the method for isolating an exosome according to any one of [1] to [6], which comprises the peptide, the carrier, and the dissociation buffer. An exosome isolation kit.
[8] A method for removing exosomes from a sample containing exosomes, wherein the sample, a peptide containing four or more arginines in close proximity to each other, and a carrier capable of supporting the peptide are brought into contact with each other. Alternatively, a complex forming step of contacting the sample with the peptide supported on the carrier to form a complex formed by binding the exosome and the peptide supported on the carrier, and Includes a separation step of separating the carrier carrying the complex obtained by the complex forming step and the sample to obtain a separation solution from which at least a part of the exosome has been removed from the sample. A method for removing an exosome, which comprises.
本発明の一実施形態によれば、簡便に、かつインタクトな状態で(またはインタクトに近い状態で)、多様な種類のエクソソームを単離することが可能となるという効果を奏する。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to easily and easily isolate various types of exosomes in an intact state (or in a state close to intact).
本発明の一実施形態について以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、以下に説明する各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。本発明はまた、異なる実施形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態および実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」は、「A以上(Aを含みかつAより大きい)B以下(Bを含みかつBより小さい)」を意図する。 An embodiment of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. The present invention is not limited to the configurations described below, and various modifications can be made within the scope of the claims. The present invention also includes embodiments and examples obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments and examples, respectively, within the technical scope of the present invention. In addition, all the academic documents and patent documents described in the present specification are incorporated as references in the present specification. Further, unless otherwise specified in the present specification, "A to B" representing a numerical range is intended to be "A or more (including A and larger than A) and B or less (including B and smaller than B)".
本明細書中では、用語「ペプチド」は、「ポリペプチド」と交換可能に使用され、ペプチド結合によってアミノ酸2個以上が結合した化合物を意味する。本明細書中では、アミノ酸の表記は、適宜IUPACおよびIUBの定める1文字表記または3文字表記を使用する。 In the present specification, the term "peptide" is used interchangeably with "polypeptide" and means a compound in which two or more amino acids are bound by a peptide bond. In the present specification, the notation of amino acids uses the one-letter notation or the three-letter notation defined by IUPAC and IUB as appropriate.
〔1.エクソソームの単離方法〕
本発明の一実施形態に係るエクソソームの単離方法(以下、適宜「本発明の単離方法」という。)は、エクソソームを含む試料からエクソソームを単離する、エクソソームの単離方法であって、
前記試料と、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドと、前記ペプチドを担持可能な担体とを接触させるか、または、前記試料と、前記担体に担持された前記ペプチドとを接触させることによって、前記エクソソームと前記担体に担持された前記ペプチドとが結合してなる複合体を形成させる複合体形成工程、および、
前記複合体形成工程によって得られた前記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、前記複合体から前記エクソソームを解離させる解離工程を含んでいる。
[1. Exosome isolation method]
The method for isolating exosomes according to an embodiment of the present invention (hereinafter, appropriately referred to as "method for isolating the present invention") is a method for isolating exosomes, which isolates exosomes from a sample containing exosomes.
By contacting the sample with a peptide containing four or more arginines in close proximity to each other and a carrier capable of supporting the peptide, or by contacting the sample with the peptide supported on the carrier. , A complex forming step of forming a complex formed by binding the exosome and the peptide supported on the carrier, and
It includes a dissociation step of contacting the complex obtained by the complex forming step with a dissociation buffer containing a metal cation to dissociate the exosome from the complex.
本発明の一実施形態に係るエクソソームの単離方法は、前記構成とすることから、後記(1)〜(3)の効果を奏する。
(1)超遠心機等を使用する必要がないため、短時間に、かつ、簡便に、エクソソームを単離できる。
(2)4つ以上のアルギニンを含むペプチドが、比較的CD63の発現量が多いエクソソーム(CD63陽性エクソソーム)を含む多様なエクソソームの膜に結合することを利用しているため、広くエクソソームを捕捉し、単離することができる。
(3)膜構造に影響を及ぼすような界面活性剤等を含む解離バッファーではなく、エクソソームの膜構造および膜に存在するタンパク質の構造に影響が無い(または少ない)金属陽イオンを含む解離バッファーを用いたマイルドな(温和な)条件で、複合体からエクソソームを解離させている。そのため、エクソソームを傷つけることなく(言い換えれば、インタクトな状態、またはインタクトに近い状態で)、複合体からエクソソームを単離することができる。
Since the method for isolating exosomes according to the embodiment of the present invention has the above-mentioned constitution, the effects (1) to (3) described later are exhibited.
(1) Since it is not necessary to use an ultracentrifuge or the like, exosomes can be isolated in a short time and easily.
(2) Since a peptide containing four or more arginines binds to the membranes of various exosomes including exosomes (CD63-positive exosomes) having a relatively high expression level of CD63, it widely captures exosomes. , Can be isolated.
(3) Instead of a dissociation buffer containing a surfactant or the like that affects the membrane structure, a dissociation buffer containing a metal cation that does not (or has little) affects the membrane structure of the exosome and the structure of the protein present in the membrane. The exosomes are dissociated from the complex under the mild conditions used. Therefore, exosomes can be isolated from the complex without damaging the exosomes (in other words, in an intact or near-intact state).
インタクトな状態(またはインタクトに近い状態)のエクソソームを単離することによって、例えば、(1)エクソソームの生理作用等の機能解析、および(2)バイオマーカー(エクソソーム由来のタンパク質、miRNA等の核酸)等に利用することが可能である。 By isolating exosomes in an intact state (or a state close to intact), for example, (1) functional analysis of the physiological action of exosomes, and (2) biomarkers (proteins derived from exosomes, nucleic acids such as miRNA). It can be used for such purposes.
また、エクソソームはがん、アルツハイマー病、心筋梗塞、脳梗塞、および感染症等、幅広い疾患の治療への応用が期待されている。そのため、インタクトな状態(またはインタクトに近い状態)のエクソソームを単離することによって、単離したエクソソームそのものを、(3)治療薬、および(4)ドラッグデリバリーシステムの運搬体、として利用できる。特に、前記(3)治療薬としてのエクソソームの利用には、(A)再生医療への補助的な利用、(B)免疫制御を目的とした利用、および(C)ワクチンとしての利用等が考えられている(参考文献:実験医学、2016年、34巻、p1390-1396:エクソソームが築く次世代医療)。 In addition, exosomes are expected to be applied to the treatment of a wide range of diseases such as cancer, Alzheimer's disease, myocardial infarction, cerebral infarction, and infectious diseases. Therefore, by isolating exosomes in an intact state (or a state close to intact), the isolated exosomes themselves can be used as (3) therapeutic agents and (4) carriers of drug delivery systems. In particular, the use of exosomes as the above-mentioned (3) therapeutic agents may include (A) auxiliary use for regenerative medicine, (B) use for immune control, and (C) use as a vaccine. (Reference: Experimental Medicine, 2016, Vol. 34, p1390-1396: Next-generation medicine built by exosomes).
前記(A)〜(C)について具体例を挙げて説明する。間葉系幹細胞(mesenchymal stem/stromal cell;MSC)由来のエクソソームは、最も研究されているエクソソームである。MSC由来のエクソソームは、細胞分裂の促進作用、抗アポトーシス作用、および抗炎症作用を持つことが知られている。これにより、損傷組織の周囲の組織の2次的な損傷を低減することが可能であり、損傷組織の回復を促進することができる。そのため、皮膚および肝臓の再生、並びに心筋梗塞からの回復等の多くの疾患への応用が期待されている((A)再生医療への補助的な利用)。また、MSC由来のエクソソームには、複合的な免疫制御作用があり、自己免疫疾患の治療、および臓器移植後の免疫制御への応用が期待されている((B)免疫制御を目的とした利用)。 Specific examples of the above (A) to (C) will be described. Exosomes derived from mesenchymal stem / stromal cells (MSCs) are the most studied exosomes. MSC-derived exosomes are known to have cell division promoting, anti-apoptotic, and anti-inflammatory effects. This makes it possible to reduce secondary damage to the tissue surrounding the damaged tissue and promote recovery of the damaged tissue. Therefore, it is expected to be applied to many diseases such as skin and liver regeneration and recovery from myocardial infarction ((A) auxiliary use for regenerative medicine). In addition, MSC-derived exosomes have a complex immunomodulatory effect, and are expected to be applied to the treatment of autoimmune diseases and immunoregulation after organ transplantation ((B) Utilization for the purpose of immunoregulation. ).
また、抗原提示細胞にがん抗原ペプチドを反応させた後に回収した、抗原提示細胞から分泌されたエクソソームには、抗原ペプチドが提示されており、CD4陽性およびCD8陽性T細胞を活性化する作用がある。また、がん細胞由来のエクソソームを直接抗原として使用することによって、当該エクソソームをワクチンとして利用することも考えられている((C)ワクチンとしての利用)。 In addition, the antigen peptide is presented to the exosomes secreted from the antigen-presenting cells, which are collected after reacting the antigen-presenting cells with the cancer antigen peptide, and have an action of activating CD4 positive and CD8 positive T cells. is there. It is also considered that the exosome derived from cancer cells is directly used as an antigen to use the exosome as a vaccine ((C) use as a vaccine).
特に、本発明の単離方法により効率的に単離できるCD63陽性エクソソームは、腫瘍化した細胞から多く分泌されることが知られている。本発明の単離方法は、比較的CD9の発現量が多いエクソソーム(CD9陽性エクソソーム)およびCD63陽性エクソソーム等を含む、多様な種類のエクソソームを網羅的に単離できる。したがって、本発明の単離方法により単離されたエクソソームによれば、前記(1)エクソソームの生理作用等の機能解析について、より網羅的かつ漏れの少ない解析が実現できる。特にがん分野においては、前記(1)エクソソームの生理作用等の機能解析によるがん病態の解明等への効果的な利用が期待できる。 In particular, it is known that a large amount of CD63-positive exosomes that can be efficiently isolated by the isolation method of the present invention are secreted from tumorigenic cells. The isolation method of the present invention can comprehensively isolate various types of exosomes, including exosomes having a relatively high expression level of CD9 (CD9-positive exosomes), CD63-positive exosomes, and the like. Therefore, according to the exosomes isolated by the isolation method of the present invention, it is possible to realize a more comprehensive and less leaky analysis of the functional analysis of (1) the physiological action of the exosomes. In particular, in the field of cancer, it can be expected to be effectively used for elucidation of cancer pathological conditions by functional analysis such as (1) physiological action of exosomes.
また、本発明の単離方法により単離されたエクソソームは、前記(2)バイオマーカーとして利用することで、がん診断ツールとしての効果的な利用が期待できる。さらに、前記(3)治療薬、および前記(4)ドラッグデリバリーシステムの運搬体としての利用についても、より多様な種類のエクソソームを単離できることにより、応用可能な範囲が広がることが期待できる。 Further, the exosome isolated by the isolation method of the present invention can be expected to be effectively used as a cancer diagnostic tool by using it as the biomarker (2) described above. Furthermore, with regard to the use of the (3) therapeutic agent and the (4) drug delivery system as a carrier, it is expected that the range of application will be expanded by isolating a wider variety of exosomes.
以下では、本発明の一実施形態に係るエクソソームの単離方法に用いられる材料についてまずは説明し、続いて、エクソソームの単離方法の各工程について説明する。 Hereinafter, the material used for the method for isolating exosomes according to the embodiment of the present invention will be described first, and then each step of the method for isolating exosomes will be described.
〔1−1.材料〕
(試料)
本発明の単離方法において、「エクソソームを含む試料」(本明細書中では、単に「試料」とも称する。)とはエクソソームを含む混合物であれば、その他の構成は特に限定されず、例えば、エクソソームを含む生物学的試料が挙げられる。
[1-1. material〕
(sample)
In the isolation method of the present invention, the "sample containing exosomes" (also simply referred to as "sample" in the present specification) is not particularly limited as long as it is a mixture containing exosomes, and other configurations are not particularly limited, for example. Biological samples containing exosomes can be mentioned.
本明細書中では、「生物学的試料」とは、生物の体内から採取された検体を意味する。生物学的試料としては、例えば、血液、血漿、血清、唾液、尿、涙液、汗、母乳、羊水、脳脊髄液(髄液)、骨髄液、胸水、腹水、関節液、眼房水、硝子体液等が含まれるがこれらに限定されない。生物学的試料の選択は、目的に応じて、当業者により適宜設定され得る。例えば、採取の容易さの観点からは、血液、血漿、血清、唾液、尿等が好ましく用いられる。 As used herein, the term "biological sample" means a sample taken from the body of an organism. Biological samples include, for example, blood, plasma, serum, saliva, urine, tears, sweat, breast milk, amniotic fluid, cerebrospinal fluid (cerebrospinal fluid), bone marrow fluid, pleural effusion, ascites, joint fluid, aqueous humor, It includes, but is not limited to, plasma fluid and the like. The selection of biological samples can be appropriately set by those skilled in the art, depending on the intended purpose. For example, from the viewpoint of ease of collection, blood, plasma, serum, saliva, urine and the like are preferably used.
本発明の一実施形態では、生物学的試料の由来は、エクソソームを保有する生物種由来であれば別段限定されない。生物学的試料の由来となる生物種としては、例えば哺乳類が好ましい。哺乳類の例としては、マウス(Mus musculus)、ウシ(Bos Taurus)、ヒト(Homo sapiens)等が挙げられる。 In one embodiment of the invention, the origin of the biological sample is not particularly limited as long as it is derived from an exosome-carrying species. As the species from which the biological sample is derived, for example, mammals are preferable. Examples of mammals include mice (Mus musculus), cows (Bos Taurus), humans (Homo sapiens) and the like.
(ペプチド)
本発明の単離方法において利用するペプチド(以下、適宜「本発明のペプチド」という。)は、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドであって、試料中のエクソソームと結合することができる。特に、このようなペプチドであればCD63陽性エクソソームと好適に結合することができる。
(peptide)
The peptide used in the isolation method of the present invention (hereinafter, appropriately referred to as "peptide of the present invention") is a peptide containing four or more arginines in close proximity to each other and can bind to exosomes in a sample. .. In particular, such peptides can suitably bind to CD63-positive exosomes.
本発明のペプチドの説明における「互いに近接した」とは、本発明のペプチドを構成するアルギニン同士が互いに隣接している(言い換えれば、連続している)か、または互いのアルギニンの間に、1〜5個(より好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1個)のアルギニン以外のアミノ酸を含んでいることを意味する。 In the description of the peptides of the present invention, "close to each other" means that the arginines constituting the peptides of the present invention are adjacent to each other (in other words, continuous) or between the arginines of the present invention. It means that it contains ~ 5 (more preferably 1-3, more preferably 1) amino acids other than arginine.
本発明の発明者らは、本発明のペプチドが、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むことによって、本発明のペプチドはCD63陽性エクソソームを含む多様なエクソソームと結合できることを見出した。また、本発明の発明者らは、上述の特許文献1に記載のエクソソームの単離方法では、CD9陽性エクソソームが、CD63陽性エクソソームよりも優先的に単離されることを見出した(後述の比較例2参照)。すなわち、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドは、互いに近接した4つ以上のリジンを含むペプチドよりも、CD63陽性エクソソームとの結合親和性が高い。これは、本発明の発明者らによる鋭意研究により見出された知見である。したがって、本発明の単離方法によれば、CD63陽性エクソソームを容易に単離できる。
The inventors of the present invention have found that the peptides of the present invention can bind to various exosomes including CD63-positive exosomes by containing four or more arginines in close proximity to each other. Further, the inventors of the present invention have found that in the method for isolating exosomes described in
本発明のペプチドと結合するエクソソームは、CD63陽性エクソソームの含有量が、CD9陽性エクソソームの含有量の10%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の15%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の20%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量25%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の30%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の35%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の40%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の45%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量50%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の55%以上であり、より好ましくはCD9陽性エクソソームの含有量の60%以上である。 The exosome that binds to the peptide of the present invention has a CD63-positive exosome content of 10% or more of the CD9-positive exosome content, more preferably 15% or more of the CD9-positive exosome content, and more preferably. The content of CD9-positive exosomes is 20% or more, more preferably the content of CD9-positive exosomes is 25% or more, more preferably 30% or more of the content of CD9-positive exosomes, and more preferably CD9-positive exosomes. Is 35% or more, more preferably 40% or more of the content of CD9-positive exosomes, more preferably 45% or more of the content of CD9-positive exosomes, and more preferably the content of CD9-positive exosomes. The amount is 50% or more, more preferably 55% or more of the content of CD9-positive exosomes, and more preferably 60% or more of the content of CD9-positive exosomes.
本発明のペプチドは、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含んでいればエクソソームを単離できる程度の結合強度を持ってエクソソームに結合することができるが、さらに互いに近接した5つ以上のアルギニンを含むことが好ましく、互いに近接した6つ以上のアルギニンを含むことがより好ましく、互いに近接した7つ以上のアルギニンを含むことがさらに好ましく、互いに近接した8つ以上のアルギニンを含むことが特に好ましい。本発明のペプチドが前記構成を有することによって、当該ペプチドは、エクソソームとより結合しやすくなるという利点を有する。 The peptide of the present invention can bind to an exosome with a binding strength sufficient to isolate an exosome if it contains four or more arginines in close proximity to each other, but five or more arginines in close proximity to each other can be bound to the exosome. It is preferably contained, more preferably 6 or more arginines in close proximity to each other, further preferably 7 or more arginines in close proximity to each other, and particularly preferably 8 or more arginines in close proximity to each other. When the peptide of the present invention has the above-mentioned constitution, the peptide has an advantage that it is more easily bound to an exosome.
本発明のペプチドは、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含む限り、その他の構成は特に限定されず、アルギニンのみからなるペプチドであってもよく、またアルギニン以外のアミノ酸を含むペプチドであってもよい。さらには、本発明のペプチドは糖鎖またはイソプレノイド基等のペプチド以外の構造をさらに含む複合ペプチドであってもよい。本発明のペプチドに含まれるアミノ酸は修飾されていてもよい。また本発明のペプチドに含まれるアミノ酸はL型であっても、D型であってもよい。 The peptide of the present invention is not particularly limited in other configurations as long as it contains four or more arginines in close proximity to each other, and may be a peptide consisting only of arginine or a peptide containing amino acids other than arginine. Good. Furthermore, the peptide of the present invention may be a complex peptide further containing a structure other than the peptide such as a sugar chain or an isoprenoid group. The amino acids contained in the peptides of the present invention may be modified. Further, the amino acid contained in the peptide of the present invention may be L-type or D-type.
本発明のペプチドは、当該分野において公知の任意の手法に従って容易に作製され得、例えば、ペプチドの発現ベクターが導入された形質転換体によって発現されても、化学合成されてもよい。すなわち、本発明のペプチドをコードするヌクレオチドもまた、本発明の範囲内である。化学合成法としては、固相法または液相法を挙げることができる。固相法において、例えば、市販の各種ペプチド合成装置(Model MultiPep RS (Intavis AG) 等)を利用することができる。また市販されているポリアルギニンを本発明のペプチドとして利用可能である。市販されているポリアルギニンは、特に限定されるものではないが、ポリ−L−アルギニン(分子量5000〜15000、シグマアルドリッチ社製)等が挙げられる。 The peptide of the present invention can be easily prepared according to any method known in the art, and may be expressed, for example, by a transformant into which an expression vector of the peptide has been introduced, or may be chemically synthesized. That is, the nucleotides encoding the peptides of the invention are also within the scope of the invention. Examples of the chemical synthesis method include a solid phase method and a liquid phase method. In the solid phase method, for example, various commercially available peptide synthesizers (Model MultiPep RS (Intavis AG), etc.) can be used. In addition, commercially available polyarginine can be used as the peptide of the present invention. Commercially available polyarginine is not particularly limited, and examples thereof include poly-L-arginine (molecular weight 5000-15000, manufactured by Sigma-Aldrich).
本発明のペプチドは、最小で4つのアルギニンからなり得るため、本発明のペプチドの分子量の下限は642.78[=(174.21×4)−(18.02×3)]であるといえる。本発明のペプチドの分子量の上限は特に限定されるものではないが、溶解性および粘度等の操作性の観点からは300000程度が上限であるといえる。 Since the peptide of the present invention can consist of at least four arginines, it can be said that the lower limit of the molecular weight of the peptide of the present invention is 642.78 [= (174.21 × 4) − (18.02 × 3)]. .. The upper limit of the molecular weight of the peptide of the present invention is not particularly limited, but it can be said that the upper limit is about 300,000 from the viewpoint of operability such as solubility and viscosity.
本発明のペプチドは、単一の分子量を有するペプチドからなるものであっても、それぞれ異なった分子量を有するペプチドの混合物からなるものであってもよい。 The peptides of the present invention may consist of peptides having a single molecular weight or a mixture of peptides having different molecular weights.
(担体)
本発明の単離方法において利用する担体(以下適宜「本発明の担体」という。)は、本発明のペプチドを担持可能な担体を意味する。本発明の担体は、エクソソームに結合した本発明のペプチドと結合しエクソソーム−本発明のペプチド−本発明の担体の順で結合した複合体を形成し得る。
(Carrier)
The carrier used in the isolation method of the present invention (hereinafter, appropriately referred to as "carrier of the present invention") means a carrier capable of carrying the peptide of the present invention. The carrier of the present invention can bind to the peptide of the present invention bound to an exosome to form a complex bound in the order of exosome-the peptide of the present invention-the carrier of the present invention.
本発明の単離方法では、担体を用いることによって、エクソソームを含む複合体を効率的かつ簡便に単離することが可能となる。 In the isolation method of the present invention, the complex containing exosomes can be efficiently and easily isolated by using a carrier.
担体は、本発明のペプチドを直接的または間接的に担持(保持)できる構造物であれば、その他の構成は特に限定されない。本発明の担体としては、担体に結合する本発明のペプチドの機能を弱めない支持体であることが好ましく、例えば、ガラス、ナイロンメンブレン、半導体ウェハー、ラテックス粒子、セルロース粒子、マイクロビーズ、シリカビーズ、磁性ビーズ等が挙げられる。本発明の担体としては、エクソソームを含む複合体の回収およびエクソソームの単離を容易に行なうことができるという点で、特に磁性ビーズであることが好ましい。磁性ビーズはタンパク質、DNA、細胞等の分離精製において広く使用されており、当業者であれば十分に理解し得る担体である。 The carrier is not particularly limited in other configurations as long as it is a structure capable of directly or indirectly supporting (retaining) the peptide of the present invention. The carrier of the present invention is preferably a support that does not weaken the function of the peptide of the present invention that binds to the carrier. For example, glass, nylon membrane, semiconductor wafer, latex particles, cellulose particles, microbeads, silica beads, etc. Examples include magnetic beads. As the carrier of the present invention, magnetic beads are particularly preferable because the complex containing exosomes can be easily recovered and the exosomes can be easily isolated. Magnetic beads are widely used in the separation and purification of proteins, DNA, cells and the like, and are carriers that can be fully understood by those skilled in the art.
(本発明のペプチドと本発明の担体との結合方法)
上述したように、本発明のペプチドと本発明の担体とは結合することによって、本発明のペプチドを本発明の担体が担持することが可能である。
(Method of binding the peptide of the present invention to the carrier of the present invention)
As described above, the peptide of the present invention can be supported by the carrier of the present invention by binding the peptide of the present invention to the carrier of the present invention.
本発明の一実施形態においてペプチドと担体との結合方法は、別段限定されず、適宜、周知の方法を用いることができる。また、ペプチドと担体との結合は直接的であっても間接的であってもよい。例えば、ビオチンを結合させた本発明のペプチドと、ストレプトアビジンを結合させた本発明の担体とを用い、ビオチンとストレプトアビジンとの結合を介して、ペプチドと担体との間接的な結合を形成することが可能である。ストレプトアビジンは4量体を形成しているので、1つの「担体に結合したストレプトアビジン」に対して4つの「ペプチドに結合したビオチン」が結合することができる。つまり本発明の担体がストレプトアビジンを1つ有している場合、本発明の担体1つに対して本発明のペプチドが4つ結合していることになる。それゆえ、本発明の担体は4つの本発明のペプチドを介して1つ以上のエクソソームに結合することができる。そのため、本発明の担体とエクソソームとの結合力が極めて高くなるか、または、本発明の担体は複数のエクソソームと結合できる。よって、上述の結合方法を用いることにより、極めて高収率にてエクソソームを単離することができる。 In one embodiment of the present invention, the method for binding the peptide to the carrier is not particularly limited, and a well-known method can be used as appropriate. Further, the binding between the peptide and the carrier may be direct or indirect. For example, using the peptide of the present invention to which biotin is bound and the carrier of the present invention to which streptavidin is bound, an indirect bond between the peptide and the carrier is formed through the binding between biotin and streptavidin. It is possible. Since streptavidin forms a tetramer, four "peptide-bound biotins" can be bound to one "carrier-bound streptavidin." That is, when the carrier of the present invention has one streptavidin, four peptides of the present invention are bound to one carrier of the present invention. Therefore, the carrier of the present invention can bind to one or more exosomes via four peptides of the present invention. Therefore, the binding force between the carrier of the present invention and exosomes becomes extremely high, or the carrier of the present invention can bind to a plurality of exosomes. Therefore, by using the above-mentioned binding method, exosomes can be isolated in extremely high yield.
ペプチドにビオチンを結合する方法、言い換えればビオチンが結合したペプチド(本明細書中では、適宜「ビオチン標識ペプチド」ともいう。)を作製する方法は特に限定されない。例えば、ビオチンとペプチドとを直接結合させてもよく、間接的に結合させてもよい。ペプチドの構造およびそれに基づく機能をできるだけ正常に維持するという観点からは、ビオチンとペプチドとを間接的に結合させることが好ましい。ビオチンとペプチドとを間接的に結合させる場合には、例えば、本発明のペプチドに任意のリンカーを連結した後に、ペプチドと連結したリンカーに対してビオチンを結合させればよい。ペプチドの構造およびそれに基づく機能をできるだけ正常に維持するという観点からは、ペプチドはそのアミノ末端(N末端)および/またはカルボキシ末端(C末端)に、ビオチンと結合するためのリンカーを有することが好ましい。 The method of binding biotin to the peptide, in other words, the method of producing a biotin-bound peptide (hereinafter, also appropriately referred to as “biotin-labeled peptide”) is not particularly limited. For example, biotin and the peptide may be directly bound or indirectly bound. From the viewpoint of maintaining the structure of the peptide and the function based on the peptide as normal as possible, it is preferable to indirectly bind biotin to the peptide. When indirectly binding biotin to a peptide, for example, any linker may be linked to the peptide of the present invention, and then biotin may be bound to the linker linked to the peptide. From the viewpoint of maintaining the structure of the peptide and the function based on the peptide as normally as possible, it is preferable that the peptide has a linker at its amino-terminal (N-terminal) and / or carboxy-terminal (C-terminal) for binding to biotin. ..
リンカーは、ポリペプチドからなるリンカー(本明細書中では、「ペプチドリンカー」ともいう。)であってもよいし、ビオチンとペプチドとを連結することが可能な周知の架橋剤またはスペーサーアームであってもよい。 The linker may be a linker composed of a polypeptide (also referred to as a "peptide linker" in the present specification), or a well-known cross-linking agent or spacer arm capable of linking biotin and a peptide. You may.
ペプチドリンカーの場合、リンカーの長さおよびそれを構成するアミノ酸の種類は、当業者により適宜設定され得る。ペプチドリンカーの長さは、別段限定されるものではなく、通常、1〜20個、好ましくは、1〜10個(例えば、10個、9個、8個、7個、6個、5個、4個、3個、2個、1個)のアミノ酸からなるリンカーが使用される。また、ペプチドリンカーに用いられるアミノ酸の種類も、別段限定されるものではないが、例えば、グリシン(G)、セリン(S)、スレオニン(T)等が使用され得る。とりわけ、GGS、GGGS(配列番号1)、GGGGS(配列番号2)等のペプチドリンカー、および、これらが複数回繰り返されたペプチドリンカー(例えば、GGGSGGGS(配列番号3)、GGGSGGGSGGGS(配列番号4)等)が好ましく用いられる。 In the case of a peptide linker, the length of the linker and the types of amino acids constituting the linker can be appropriately set by those skilled in the art. The length of the peptide linker is not particularly limited, and is usually 1 to 20, preferably 1 to 10 (for example, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 5). A linker consisting of 4, 3, 2, 1) amino acids is used. The type of amino acid used in the peptide linker is also not particularly limited, but for example, glycine (G), serine (S), threonine (T) and the like can be used. In particular, peptide linkers such as GGS, GGGS (SEQ ID NO: 1), GGGGS (SEQ ID NO: 2), and peptide linkers in which these are repeated a plurality of times (for example, GGGSGGGS (SEQ ID NO: 3), GGGSGGGGSGGGGS (SEQ ID NO: 4), etc.) ) Is preferably used.
ビオチンとペプチドとを連結することが可能な周知の架橋剤としては、例えば、N−スクシンイミジルアミド、N−マレインイミド、イソチオシアネート、ブロモアセトアミド等が挙げられるがこれらに限定されない。 Well-known cross-linking agents capable of linking biotin and peptides include, but are not limited to, N-succinimidylamide, N-maleinimide, isothiocyanate, bromoacetamide and the like.
スペーサーアームとしては、周知のものであれば別段限定されないが、例えば、炭素鎖を含むスペーサーアームが用いられ、より好ましくは、炭素数6個の炭素鎖を有するhexanonateが用いられる。 The spacer arm is not particularly limited as long as it is well known, but for example, a spacer arm containing a carbon chain is used, and more preferably, a hexanonate having a carbon chain having 6 carbon atoms is used.
担体と結合したストレプトアビジンを作製する方法は特に限定されない。例えば、担体とストレプトアビジンとを直接結合させてもよく、間接的に結合させてもよい。適宜、公知の手法に従って、担体と結合したストレプトアビジンを作製すればよい。なお、ストレプトアビジンを結合させた磁性ビーズは市販されており、例えばDynabeads(登録商標、
サーモフィッシャーサイエンティフィック社)等が知られている。
The method for producing streptavidin bound to the carrier is not particularly limited. For example, the carrier and streptavidin may be directly bound or indirectly bound. As appropriate, streptavidin bound to the carrier may be prepared according to a known method. Magnetic beads to which streptavidin is bound are commercially available, for example, Dynabeads (registered trademark, registered trademark,
Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.) is known.
担体と結合するペプチドの種類は、一種類であってもよいし、複数種類の組み合わせであってもよい。複数種類のペプチドが組み合わせて用いられる場合、その組み合わせは別段限定されない。 The type of peptide that binds to the carrier may be one type or a combination of a plurality of types. When a plurality of types of peptides are used in combination, the combination is not particularly limited.
(解離バッファー)
本発明の単離方法では、後述する解離工程において、複合体と金属陽イオンを含む解離バッファー(以下、適宜「本発明の解離バッファー」という。)とを接触させることによって、複合体からエクソソームを解離させ、エクソソームを単離する。本発明の解離バッファーは膜構造に影響を及ぼすような界面活性剤および/またはタンパク質変性剤等を含むことなく、マイルドな(温和な)条件でエクソソームを複合体から解離させることができるため、エクソソームをインタクトな状態(インタクトに近い状態)で単離することができる。このようなマイルドな解離バッファーで、本発明のペプチドとエクソソームとの結合を解離させることができるということを見出したのは本発明者らが初めてである。
(Dissociation buffer)
In the isolation method of the present invention, in the dissociation step described later, the exosome is removed from the complex by contacting the complex with a dissociation buffer containing a metal cation (hereinafter, appropriately referred to as “dissociation buffer of the present invention”). Dissociate and isolate the exosome. Since the dissociation buffer of the present invention can dissociate exosomes from the complex under mild (mild) conditions without containing a surfactant and / or a protein denaturing agent that affects the membrane structure, the exosomes can be dissociated. Can be isolated in an intact state (a state close to intact). The present inventors have found for the first time that such a mild dissociation buffer can dissociate the binding between the peptide of the present invention and an exosome.
本発明の解離バッファーに含まれる金属陽イオンとしては、特に限定されず、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、銀イオン、および銅(I)イオン等の1価の金属陽イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、バリウムイオン、銅(II)イオン、鉄(II)イオン、スズ(II)イオン、コバルト(II)イオン、および鉛(II)イオン等の2価の金属陽イオン、ならびにアルミニウムイオン、および鉄(III)イオン等の3価の金属陽イオン、等が挙げられる。本発明の解離バッファーに含まれる金属陽イオンとしては、これら金属陽イオンの中でも、水溶性が高いことから、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、およびニッケルイオンが好ましい。さらに、複合体からエクソソームを十分に解離させることができることから、本発明の解離バッファーは、上述した金属陽イオンの中でもナトリウムイオン、カリウムイオン、もしくはマグネシウムイオンを、単独でまたは組み合わせて含むことが好ましい。 The metal cation contained in the dissociation buffer of the present invention is not particularly limited, and for example, monovalent metal cations such as sodium ion, potassium ion, lithium ion, silver ion, and copper (I) ion, and magnesium ion. , Calcium ion, Zinc ion, Nickel ion, Barium ion, Copper (II) ion, Iron (II) ion, Tin (II) ion, Cobalt (II) ion, Lead (II) ion and other divalent metal cations Examples thereof include ions, aluminum ions, trivalent metal cations such as iron (III) ions, and the like. Among these metal cations, the metal cations contained in the dissociation buffer of the present invention are preferably sodium ion, potassium ion, magnesium ion, zinc ion, and nickel ion because of their high water solubility. Furthermore, since exosomes can be sufficiently dissociated from the complex, the dissociation buffer of the present invention preferably contains sodium ion, potassium ion, or magnesium ion among the above-mentioned metal cations alone or in combination. ..
本発明の単離方法の目的は、簡便に、かつインタクトな状態で(またはインタクトに近い状態で)エクソソームを単離することである。よって、本発明の単離方法において「インタクトな状態で(またはインタクトに近い状態で)エクソソームを単離する」とは、エクソソームを傷つけることなく(ほぼ傷つけることなく)、試料中のエクソソームを、試料中のエクソソーム以外の物質(例えばタンパク質等)から分離し、単離することを意味する。言い換えれば、本発明の単離方法において「インタクトな状態で(またはインタクトに近い状態で)エクソソームを単離する」とは、エクソソームの膜構造(具体的には脂質二重膜構造)を保った状態(ほぼ保った状態)で、および、膜に存在するタンパク質の構造を保った状態(ほぼ保った状態)で、試料中のエクソソームを、試料中のエクソソーム以外の物質と分離し、単離することを意味する。 An object of the isolation method of the present invention is to isolate exosomes in a simple and intact state (or in a state close to intact). Therefore, in the isolation method of the present invention, "isolating an exosome in an intact state (or in a state close to an intact state)" means that the exosome in the sample is sampled without damaging the exosome (almost without damaging it). It means to separate and isolate from substances other than exosomes (for example, proteins). In other words, in the isolation method of the present invention, "isolating an exosome in an intact state (or in a state close to an intact state)" means that the membrane structure of the exosome (specifically, the lipid bilayer structure) was maintained. Separate and isolate exosomes in the sample from substances other than exosomes in the sample in a state (almost preserved state) and in a state where the structure of the protein present in the membrane is preserved (almost preserved state). Means that.
解離バッファーは、エクソソームの膜構造および膜に存在するタンパク質の構造に影響を与えない範囲において、金属陽イオン以外の物質を含んでいてもよい。 The dissociation buffer may contain a substance other than the metal cation as long as it does not affect the membrane structure of the exosome and the structure of the protein present on the membrane.
解離バッファーにおける金属陽イオンの濃度は、複合体からエクソソームを解離させることが可能であり、かつ、エクソソームの膜構造および膜に存在するタンパク質の構造に影響を与えない限り、特に限定されない。つまり、使用する本発明のペプチドとエクソソームとの結合強度、および金属陽イオンの種類(価数)等に応じて最適な陽イオンの濃度は変わり得る為、適宜最適な濃度を検討の上、決定すればよい。なお、本発明の解離バッファーにおける金属陽イオンの濃度は、特に限定されるものではないが、例えば、0.01〜5Mであることが好ましく、0.05〜2Mであることがより好ましく、0.1〜1Mであることがさらに好ましく、0.2〜0.7Mであることがさらに好ましく、0.2〜0.4Mであることが特に好ましい。 The concentration of metal cations in the dissociation buffer is not particularly limited as long as it is possible to dissociate the exosome from the complex and does not affect the membrane structure of the exosome and the structure of the protein present on the membrane. That is, since the optimum cation concentration may change depending on the binding strength between the peptide of the present invention used and the exosome, the type (valence) of the metal cation, etc., the optimum concentration should be examined and determined as appropriate. do it. The concentration of metal cations in the dissociation buffer of the present invention is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.01 to 5M, more preferably 0.05 to 2M, and 0. It is more preferably 1 to 1 M, further preferably 0.2 to 0.7 M, and particularly preferably 0.2 to 0.4 M.
また、解離バッファーのpHは適宜設定され得る。解離バッファーのpHは、5〜10であることが好ましく、6〜9であることがより好ましく、7〜8であることがさらに好ましく、7.3〜7.5であることが特に好ましい。解離バッファーのpHが前記範囲であれば、エクソソームの膜構造および膜に存在するタンパク質の構造に影響を与えないため好ましい。 Further, the pH of the dissociation buffer can be appropriately set. The pH of the dissociation buffer is preferably 5 to 10, more preferably 6 to 9, further preferably 7 to 8, and particularly preferably 7.3 to 7.5. When the pH of the dissociation buffer is in the above range, it does not affect the membrane structure of the exosome and the structure of the protein present on the membrane, which is preferable.
〔1−2.工程〕
(複合体形成工程)
本発明の単離方法に含まれる複合体形成工程(以下、適宜「本発明の複合体形成工程」という。)は、エクソソームを含む試料と、本発明のペプチドと、本発明の担体とを接触させるか、または、前記試料と、本発明の担体に担持された本発明のペプチドとを接触させることによって、前記エクソソームと前記担体に担持された前記ペプチドとが結合してなる複合体(エクソソーム−本発明のペプチド−本発明の担体の順で結合した複合体。以下、適宜「本発明の複合体」という。)を形成させる複合体形成工程である。つまり、本発明の複合体形成工程では、本発明のペプチドが本発明の担体に担持されていない状態で本発明のペプチドと本発明の担体と試料とを接触させた後に、エクソソーム−本発明のペプチド−本発明の担体の順で結合した複合体を形成させてもよいし、本発明の担体に本発明のペプチドが既に担持させた状態で、当該ペプチドと試料とを接触させて本発明の複合体を形成してもよいということである。ただし、より効率的に本発明の複合体を形成するという観点からは後者の態様がより好ましいといえる。
[1-2. Process]
(Complex formation step)
In the complex formation step (hereinafter, appropriately referred to as “complex formation step of the present invention”) included in the isolation method of the present invention, a sample containing an exosome, a peptide of the present invention, and a carrier of the present invention are brought into contact with each other. A complex (exosome-) formed by binding the exosome and the peptide carried on the carrier by contacting the sample with the peptide of the present invention carried on the carrier of the present invention. This is a complex forming step of forming a complex in which the peptide of the present invention and the carrier of the present invention are bound in this order; hereinafter, appropriately referred to as “complex of the present invention”). That is, in the complex formation step of the present invention, after the peptide of the present invention is brought into contact with the carrier of the present invention and the sample in a state where the peptide of the present invention is not supported on the carrier of the present invention, the exosome-the present invention A complex may be formed in which the peptide-the carrier of the present invention is bound in this order, or the peptide of the present invention is brought into contact with the sample in a state where the peptide of the present invention is already carried on the carrier of the present invention to form the complex of the present invention. It means that a complex may be formed. However, it can be said that the latter aspect is more preferable from the viewpoint of forming the complex of the present invention more efficiently.
エクソソームを含む試料と本発明のペプチドと本発明の担体とを接触させる方法としては、試料中のエクソソームと本発明のペプチドと本発明の担体とが、それぞれ結合し、本発明の複合体を形成できるような条件下で行なわれるものであれば、その他の方法は限定されない。例えば、試料中に、本発明のペプチドと本発明の担体とを添加し、混合する方法が挙げられる。試料、本発明のペプチド、および本発明の担体を接触させる際の添加および混合する順序は特に限定されない。例えば、(1)本発明のペプチドおよび本発明の担体を同時に試料に添加し、混合してもよく、(2)試料に本発明のペプチドを添加し、混合した後に、本発明の担体を添加し、混合してもよく、(3)試料に本発明の担体を添加し、混合した後に、本発明のペプチドを添加し、混合してもよい。ただし、本発明のペプチドがエクソソームに結合し、本発明のペプチドと本発明の担体とが結合することから前記(2)の手順が好ましいといえる。上述した方法による、試料とペプチドと担体との接触によって、エクソソームとペプチドと担体とを含む本発明の複合体が形成され得る。 As a method of contacting the sample containing the exosome with the peptide of the present invention and the carrier of the present invention, the exosome in the sample, the peptide of the present invention and the carrier of the present invention are bound to each other to form a complex of the present invention. Other methods are not limited as long as they are carried out under possible conditions. For example, a method of adding the peptide of the present invention and the carrier of the present invention to a sample and mixing them can be mentioned. The order of addition and mixing when contacting the sample, the peptide of the present invention, and the carrier of the present invention is not particularly limited. For example, (1) the peptide of the present invention and the carrier of the present invention may be added to the sample at the same time and mixed, or (2) the peptide of the present invention is added to the sample and mixed, and then the carrier of the present invention is added. The carrier of the present invention may be added to the sample and mixed, and then the peptide of the present invention may be added and mixed. However, it can be said that the procedure (2) above is preferable because the peptide of the present invention binds to an exosome and the peptide of the present invention binds to the carrier of the present invention. Contact of the sample with the peptide and the carrier according to the method described above can form a complex of the present invention containing an exosome, the peptide and the carrier.
また、試料と、本発明の担体に担持された本発明のペプチドとを接触させる方法としては、試料中のエクソソームと本発明の担体に担持された本発明のペプチドとが結合し、本発明の複合体を形成できるような条件下で行なわれるものであれば、その他の方法は限定されない。例えば、試料中に本発明の担体に担持された本発明のペプチドを添加し、混合させる方法が挙げられる。 Further, as a method of contacting the sample with the peptide of the present invention carried on the carrier of the present invention, the exosome in the sample and the peptide of the present invention carried on the carrier of the present invention are bound to each other, and the present invention Other methods are not limited as long as they are carried out under conditions that allow the formation of a complex. For example, a method of adding the peptide of the present invention supported on the carrier of the present invention to a sample and mixing the samples can be mentioned.
試料と本発明のペプチドと本発明の担体との接触時間、または、試料と本発明の担体に担持された本発明のペプチドとの接触時間は、本発明の複合体を形成するために十分な時間であれば限定されるものではなく、適宜最適な条件を検討の上、決定され得る。 The contact time between the sample and the peptide of the present invention and the carrier of the present invention, or the contact time between the sample and the peptide of the present invention carried on the carrier of the present invention is sufficient to form the complex of the present invention. The time is not limited, and it can be determined after considering the optimum conditions as appropriate.
また、エクソソームを含む試料と本発明のペプチドと本発明の担体との接触において、例えば柱状または円筒状の容器(カラム)に、本発明の担体または本発明のペプチドが担持された本発明の担体を充填することによって作製した、担体を含むカラム(本明細書中では、「担体カラム」という。)を用いることも可能である。担体カラムに試料を含む溶液およびペプチドを含む溶液を通液させて本発明の複合体を得る方法としては、試料中のエクソソームと本発明のペプチドと本発明の担体とが、それぞれ結合し、本発明の複合体を形成できるような条件下で行なわれるものであれば、その他の方法は限定されない。 Further, in the contact between the sample containing the exosome and the peptide of the present invention and the carrier of the present invention, for example, the carrier of the present invention or the carrier of the present invention in which the carrier of the present invention is supported in a columnar or cylindrical container (column). It is also possible to use a column containing a carrier (referred to as a "carrier column" in the present specification) prepared by filling the above. As a method for obtaining the complex of the present invention by passing a solution containing a sample and a solution containing a peptide through a carrier column, the exosome in the sample, the peptide of the present invention, and the carrier of the present invention are bound to each other, respectively. Other methods are not limited as long as they are carried out under conditions that can form the complex of the invention.
担体カラムと、ペプチドおよび/もしくは試料、または、エクソソーム−ペプチド複合体を含む試料、との接触時間は、試料中のエクソソームとペプチドと担体とが本発明の複合体を形成するために十分な時間であることが好ましい。前記時間は、担体カラムへの試料溶液(エクソソームを含む試料をおよび/もしくは本発明のペプチドを含む溶液、またはエクソソーム−ペプチド複合体を含む溶液)の通液速度、または、当該試料溶液を添加してから通液を開始するまでの時間等を調整することによって、適宜設定できる。 The contact time between the carrier column and the peptide and / or sample or the sample containing the exosome-peptide complex is sufficient for the exosome, peptide and carrier in the sample to form the complex of the present invention. Is preferable. During the above time, the flow rate of the sample solution (a sample containing an exosome and / or a solution containing the peptide of the present invention, or a solution containing an exosome-peptide complex) to the carrier column, or the sample solution is added. It can be set appropriately by adjusting the time from the start of the liquid flow to the start of the liquid passage.
前記担体カラムに試料溶液を通液させるための物理的方法は従来公知の方法を用いることが可能である。例えば、以下(1)〜(3)の方法が挙げられる。
(1)鉛直方向に載置された担体カラム上に、前記試料溶液を添加し、重力によって担体カラム内に前記試料溶液を通液させる方法。
(2)担体カラムの一方に前記試料溶液を添加し、試料溶液を添加した方向から加圧するか、または、試料溶液を添加した方向とは逆の方向から吸引することによって、担体カラム内に前記試料溶液を通液させる方法。
(3)担体カラムの一方に試料溶液を添加した後、当該担体カラムを遠心チューブ内に装填し、当該遠心チューブを遠心分離することによって、担体カラム内に前記試料溶液を通液させる方法。なお、前記(3)の方法は、いわゆる従来公知のスピンカラムを用いた方法である。
As a physical method for passing the sample solution through the carrier column, a conventionally known method can be used. For example, the following methods (1) to (3) can be mentioned.
(1) A method in which the sample solution is added onto a carrier column placed in the vertical direction, and the sample solution is passed through the carrier column by gravity.
(2) The sample solution is added to one of the carrier columns, and the pressure is applied from the direction in which the sample solution is added, or the sample solution is sucked in the direction opposite to the direction in which the sample solution is added. A method of passing a sample solution.
(3) A method in which a sample solution is added to one of the carrier columns, the carrier column is loaded into a centrifuge tube, and the centrifuge tube is centrifuged to allow the sample solution to pass through the carrier column. The method (3) is a method using a so-called conventionally known spin column.
(解離工程)
本発明の単離方法に含まれる解離工程(以下、適宜「本発明の解離工程」という。)は、前記複合体形成工程によって得られた本発明の複合体と、金属陽イオンを含む本発明の解離バッファーとを接触させて、本発明の複合体からエクソソームを解離させる工程である。
(Dissociation process)
The dissociation step included in the isolation method of the present invention (hereinafter, appropriately referred to as “dissociation step of the present invention”) is the present invention containing the complex of the present invention obtained by the complex forming step and a metal cation. This is a step of dissociating the exosome from the complex of the present invention by contacting with the dissociation buffer of the present invention.
本発明の複合体と本発明の解離バッファーとを接触させる方法としては、本発明の複合体からエクソソームを解離させるような条件下で行なわれるものであれば、その他の方法は限定されない。例えば、本発明の複合体を含む容器に本発明の解離バッファーを添加し、混合させる方法が挙げられる。本発明の複合体と本発明の解離バッファーとの接触時間は、複合体からエクソソームが解離するために十分な時間であれば特に限定されるものではない。本発明の複合体と本発明の解離バッファーとの接触によって、エクソソームは本発明の複合体から解離され、当該解離バッファーへ移動する。そして、当該解離バッファーと本発明の担体とを分離し当該解離バッファーを単離することにより、エクソソームを単離することができる。 The method for contacting the complex of the present invention with the dissociation buffer of the present invention is not limited to any other method as long as it is carried out under conditions that dissociate exosomes from the complex of the present invention. For example, a method of adding the dissociation buffer of the present invention to a container containing the complex of the present invention and mixing the mixture can be mentioned. The contact time between the complex of the present invention and the dissociation buffer of the present invention is not particularly limited as long as it is a time sufficient for the exosomes to dissociate from the complex. Contact between the complex of the present invention and the dissociation buffer of the present invention dissociates the exosome from the complex of the present invention and moves it to the dissociation buffer. Then, the exosome can be isolated by separating the dissociation buffer and the carrier of the present invention and isolating the dissociation buffer.
本発明の解離工程において、本発明のペプチドは、本発明の担体に結合されたままでいてもよく、本発明の担体から解離されていてもよい。また、前記分離の後、単離された解離バッファー中に本発明のペプチドが含まれていてもよい。エクソソームをより純度高く単離する観点から、本発明の解離工程において本発明のペプチドは本発明の担体に結合されたままでいることが好ましく、前記分離の後、単離された解離バッファー中に本発明のペプチドが含まれていないことが好ましい。 In the dissociation step of the present invention, the peptide of the present invention may remain bound to the carrier of the present invention or may be dissociated from the carrier of the present invention. In addition, the peptide of the present invention may be contained in the isolated dissociation buffer after the separation. From the viewpoint of isolating the exosome with higher purity, it is preferable that the peptide of the present invention remains bound to the carrier of the present invention in the dissociation step of the present invention, and after the separation, the present invention is placed in the isolated dissociation buffer. It is preferable that the peptide of the invention is not contained.
また、複合体形成工程においてカラムが使用された場合には、複合体形成工程において本発明の複合体が形成されたカラムに、本発明の解離バッファーを通液させることによって、本発明の複合体と本発明の解離バッファーとを接触させることが可能である。カラムへ本発明の解離バッファーを通液させるための物理的方法としては、(複合体形成工程)の項に記載した(1)〜(3)の方法が挙げられる。カラムと本発明の解離バッファーとを接触させた場合には、エクソソームは複合体から解離され当該解離バッファーへ移動する。従って、カラム通液後の解離バッファーを単離することによって、エクソソームを単離することができる。 When a column is used in the complex forming step, the complex of the present invention is passed by passing the dissociation buffer of the present invention through the column in which the complex of the present invention is formed in the complex forming step. Can be brought into contact with the dissociation buffer of the present invention. Examples of the physical method for passing the dissociation buffer of the present invention through the column include the methods (1) to (3) described in the section (complex forming step). When the column is brought into contact with the dissociation buffer of the present invention, the exosome is dissociated from the complex and transferred to the dissociation buffer. Therefore, exosomes can be isolated by isolating the dissociation buffer after column passage.
本発明の単離方法は、上述した複合体形成工程および解離工程以外の工程が含まれていてもよい。その他の工程としては、例えば洗浄工程、および回収工程が挙げられる。 The isolation method of the present invention may include steps other than the above-mentioned complex formation step and dissociation step. Other steps include, for example, a cleaning step and a recovery step.
(回収工程)
回収工程は、複合体形成工程と解離工程との間に設けられ、複合体形成工程によって得られた本発明の複合体を回収する工程である。回収工程は、複合体形成工程および担体等に応じて従来公知の方法が適宜採用され得る。
(Recovery process)
The recovery step is a step of recovering the complex of the present invention obtained by the complex forming step, which is provided between the complex forming step and the dissociation step. As the recovery step, a conventionally known method can be appropriately adopted depending on the complex forming step, the carrier and the like.
担体が、〔1−1.材料〕の(担体)の項で説明したような構造物である場合には、遠心分離によって本発明の複合体を含む担体を回収することができる。例えば、500〜4000×gの条件下で遠心を行なうことによって、本発明の複合体を含む担体を回収することが可能である。 The carrier is [1-1. In the case of a structure as described in the section (Carrier) of [Material], the carrier containing the complex of the present invention can be recovered by centrifugation. For example, it is possible to recover the carrier containing the complex of the present invention by centrifuging under the condition of 500 to 4000 × g.
また担体が、磁性ビーズである場合には、従来公知のマグネティックスタンド等の磁性体を用いて外部から磁力を与えることによって、担体を容易に回収することができる。担体が磁性ビーズであり、磁性体を用いて回収する場合には、遠心の方法と比較して、以下の(1)および(2)の利点を有する:(1)磁性ビーズである担体は、磁性体に引き寄せられているため、上清をほぼ完全に取り除くことが可能であり、得られるエクソソームの純度が高くなること;(2)上清を取り除く際に、磁性ビーズを一緒に取り除いてしまう虞が小さくなり、得られるエクソソームの損失を防ぐことができること(エクソソームの単離率を向上することができる)。 When the carrier is magnetic beads, the carrier can be easily recovered by applying a magnetic force from the outside using a magnetic material such as a conventionally known magnetic stand. When the carrier is a magnetic bead and is recovered using a magnetic material, it has the following advantages (1) and (2) as compared with the centrifugation method: (1) The carrier which is a magnetic bead has the following advantages. Since it is attracted to the magnetic material, it is possible to remove the supernatant almost completely, and the purity of the obtained exosome is high; (2) When the supernatant is removed, the magnetic beads are removed together. The risk is reduced and the loss of the obtained exosome can be prevented (the isolation rate of the exosome can be improved).
なお、本発明の複合体形成工程において、担体カラムが用いられる場合には、本発明の複合体を含む担体はカラム内に留まることとなる。このため、上述の回収工程は必要とされない。 When a carrier column is used in the complex forming step of the present invention, the carrier containing the complex of the present invention stays in the column. Therefore, the above-mentioned recovery step is not required.
(洗浄工程)
本発明の単離方法には、解離工程の前に、さらに洗浄工程が含まれていることが好ましい。
(Washing process)
The isolation method of the present invention preferably further includes a washing step before the dissociation step.
洗浄工程は、回収された本発明の複合体、または、カラム中の本発明の複合体を、適当な洗浄液を用いて、適当な回数洗浄する工程である。洗浄工程は、当該複合体が解離しない条件下で行なわれるものであれば、使用される洗浄液の種類および洗浄回数等は特に限定されない。 The washing step is a step of washing the recovered complex of the present invention or the complex of the present invention in the column with an appropriate cleaning solution an appropriate number of times. The type of cleaning liquid used, the number of cleanings, and the like are not particularly limited as long as the cleaning step is performed under conditions where the complex does not dissociate.
洗浄工程で使用される洗浄液としては、例えば、生理食塩水またはリン酸緩衝生理食塩水(Phosphate buffered saline、PBS)が挙げられる。 Examples of the cleaning solution used in the cleaning step include physiological saline or Phosphate buffered saline (PBS).
本発明の一実施形態が回収工程を含む場合には、洗浄工程としては、以下のような方法が挙げられる。(1)回収された本発明の複合体を含む担体を前記洗浄液と混合することによって、担体を当該洗浄液に再懸濁する。(2)再度、本発明の複合体を含む担体を回収する(すなわち、本発明の複合体を含む担体と洗浄液とを分離する。)。 When one embodiment of the present invention includes a recovery step, the cleaning step includes the following methods. (1) By mixing the recovered carrier containing the complex of the present invention with the cleaning solution, the carrier is resuspended in the cleaning solution. (2) Again, the carrier containing the complex of the present invention is recovered (that is, the carrier containing the complex of the present invention and the washing liquid are separated).
また本発明の複合体形成工程において、担体カラムを用いた場合には、本発明の複合体が形成された後のカラムに対して前記洗浄液を適当量通液すればよい。 When a carrier column is used in the complex forming step of the present invention, an appropriate amount of the washing liquid may be passed through the column after the complex of the present invention is formed.
〔2.エクソソームの除去方法〕
本発明の一実施形態に係るエクソソームの除去方法(以下、適宜「本発明の除去方法」という。)は、エクソソームを含む試料からエクソソームを除去する、エクソソームの除去方法であって、
前記試料と、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドと、前記ペプチドを担持可能な担体とを接触させるか、または、前記試料と、前記担体に担持された前記ペプチドとを接触させることによって、前記エクソソームと前記担体に担持された前記ペプチドとが結合してなる複合体を形成させる複合体形成工程、および、
前記複合体形成工程によって得られた前記複合体を担持する前記担体と、前記試料とを分離して、前記試料から前記エクソソームの少なくとも一部が除去された分離液を得る分離工程を含んでいる。
[2. How to remove exosomes]
The method for removing exosomes according to an embodiment of the present invention (hereinafter, appropriately referred to as "the method for removing exosomes of the present invention") is a method for removing exosomes from a sample containing exosomes.
By contacting the sample with a peptide containing four or more arginines in close proximity to each other and a carrier capable of supporting the peptide, or by contacting the sample with the peptide supported on the carrier. , A complex forming step of forming a complex formed by binding the exosome and the peptide supported on the carrier, and
It includes a separation step of separating the carrier carrying the complex obtained by the complex formation step and the sample to obtain a separation solution from which at least a part of the exosome has been removed from the sample. ..
本発明の一実施形態に係るエクソソームの除去方法は、前記構成とすることから、下記(1)および(2)の効果を奏する。
(1)超遠心機等を使用する必要がないため、短時間に、かつ、簡便に、エクソソームを除去できる。
(2)アルギニンが、CD63陽性エクソソームを含む多様なエクソソームの膜に結合することを利用しているため、広くエクソソームを捕捉し、単離することができる。
Since the method for removing exosomes according to the embodiment of the present invention has the above-mentioned constitution, the following effects (1) and (2) are exhibited.
(1) Since it is not necessary to use an ultracentrifuge or the like, exosomes can be removed quickly and easily.
(2) Since arginine utilizes the fact that it binds to the membranes of various exosomes including CD63-positive exosomes, exosomes can be widely captured and isolated.
前記(1)および(2)の効果により、本発明の除去方法によって、試料から、CD63陽性エクソソームを含む多様な種類のエクソソームが効率的に除去された分離液を得ることができる。したがって、エクソソームの残留が極めて少ない分離液を、簡便な方法により容易に得ることができる。 Due to the effects of (1) and (2) above, a separation solution in which various types of exosomes including CD63-positive exosomes are efficiently removed can be obtained from a sample by the removal method of the present invention. Therefore, a separation solution having extremely little residual exosome can be easily obtained by a simple method.
このようなエクソソームの除去方法は、例えばエクソソームを除去した血清の作製に有用である。培養細胞を培養する場合、一般的にウシ胎児血清(FBS)が使用される。通常、FBSにはウシ由来のエクソソームが含まれるため、ヒト細胞から分泌されたエクソソームを回収したい場合、あらかじめウシ由来のエクソソームを除去したFBSを使用する必要がある。このようなFBSを作製するために、一般的には100000×gで16時間以上、4℃で超遠心分離することで、エクソソームを除去する方法が用いられる。しかしながら、この超遠心法ではエクソソームの除去に長時間必要となる、FBS中から完全にエクソソームを除去することは難しい(例えば、超遠心時間が16時間だと、約20%のエクソソームはFBS中に残存する)等の問題がある。一方、本発明の除去方法によれば、ウシ由来のエクソソームが含まれたFBSから、担体を用いて容易にエクソソームを除去できるため、ウシ由来のエクソソームを除去したFBSを容易に作製できる。 Such a method for removing exosomes is useful, for example, for producing serum from which exosomes have been removed. When culturing cultured cells, fetal bovine serum (FBS) is generally used. Normally, FBS contains bovine-derived exosomes, so if it is desired to recover exosomes secreted from human cells, it is necessary to use an FBS from which bovine-derived exosomes have been removed in advance. In order to prepare such an FBS, a method of removing exosomes by ultracentrifugation at 100,000 × g for 16 hours or more at 4 ° C. is generally used. However, it is difficult to completely remove exosomes from FBS, which requires a long time to remove exosomes by this ultracentrifugation method (for example, when the ultracentrifugation time is 16 hours, about 20% of exosomes are in FBS. There are problems such as (remaining). On the other hand, according to the removal method of the present invention, exosomes can be easily removed from an FBS containing bovine-derived exosomes using a carrier, so that an FBS from which bovine-derived exosomes have been removed can be easily produced.
〔3.エクソソームの単離キット〕
本発明の一実施形態に係るエクソソームの単離キット(以下、適宜「本発明のキット」という)は、上述した本発明の単離方法または本発明の除去方法を行なうためのキットであって、上述した本発明のペプチド、本発明の担体、および本発明の解離バッファー、を含む。よって、キットの構成の説明については、〔1.エクソソームの単離方法〕の説明が援用可能である。
[3. Exosome isolation kit]
The exosome isolation kit according to one embodiment of the present invention (hereinafter, appropriately referred to as “kit of the present invention”) is a kit for carrying out the above-mentioned isolation method of the present invention or the removal method of the present invention. Includes the peptides of the invention described above, the carriers of the invention, and the dissociation buffers of the invention. Therefore, for the explanation of the configuration of the kit, see [1. Method of isolating exosomes] can be incorporated.
本発明のキットに含まれる本発明のペプチドおよび本発明の担体は、本発明のペプチドが本発明の担体に予め担持された状態で本発明のキットに含まれていてもよいし、それぞれが別体として含まれていてもよい。 The peptide of the present invention and the carrier of the present invention included in the kit of the present invention may be included in the kit of the present invention in a state where the peptide of the present invention is pre-supported on the carrier of the present invention, and each of them is different. It may be included as a body.
また、本発明のキットには、磁性ビーズ、ストレプトアビジンが固定化された磁性ビーズ、およびマグネティックスタンド等の磁性体、ならびにビオチン等が含まれていてもよい。 Further, the kit of the present invention may include magnetic beads, magnetic beads on which streptavidin is immobilized, a magnetic substance such as a magnetic stand, biotin and the like.
また本発明のキットには、前記の構成の他に、特定の材料を内包する容器(例えば、ボトル、プレート、チューブ、ディッシュ、カラム等)が含まれていてもよい。本発明のキットは、希釈剤、溶媒、洗浄液またはその他の試薬を内包した容器を備え得る。本発明のキットの説明において使用される用語「備えた(備えている)」は、キットを構成する個々の容器のいずれかの中に内包されている状態が意図され得る。 In addition to the above configuration, the kit of the present invention may include a container (for example, a bottle, a plate, a tube, a dish, a column, etc.) containing a specific material. The kit of the present invention may include a container containing a diluent, solvent, cleaning solution or other reagent. The term "equipped" as used in the description of the kit of the present invention may be intended to be contained within any of the individual containers that make up the kit.
また本発明のキットは、本発明の単離方法または本発明の除去方法を実施するための説明書を備えていてもよい。 The kit of the present invention may also include instructions for carrying out the isolation method of the present invention or the removal method of the present invention.
以下、実施例により本発明の一実施形態をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<1.ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた培養上清からのエクソソームの単離および除去>
〔材料および方法〕
(試料の調製)
エクソソームの多産生株として知られている乳がんの細胞株MCF−7(JCRB細胞バンク)を用いて、以下の方法により試料の調製を行なった。培地はDMEM培地(Dulbecco's modified Eagle medium、Thermo Fisher Scientific社)を用いた。
(1)ディッシュ中で、MCF−7細胞を10mLのDMEM培地に播種し(1.0×105cells/mL)、37℃、5%CO2の条件で培養を行なった。DMEM培地には予め、10%(v/v)非働化ウシ胎児血清(HyClone FBS、GE Healthcare社)、100units/mLペニシリン(ナカライテスク社)、および0.1mg/mLストレプトマイシン(Meiji Seikaファルマ社)を添加した。
(2)細胞がディッシュの培養面積に対して50〜80%になるまで培養した。
(3)3mLのPBS(ナカライテスク社)をゆっくりと添加してディッシュ全体に行き渡らせた後、PBSを取り除いた。
(4)(3)の洗浄工程を2回行ない、ディッシュからFBS由来のエクソソームを取り除いた。
(5)10mLのAdvanced DMEM培地(Thermo Fisher Scientific社)を添加して培養を行なった。24時間培養後、エクソソームが含まれる培養上清を回収した。
(6)培養上清を2000×g、10minの遠心分離を行ない、ディッシュから剥がれた培養上清中の細胞を取り除いた。
(7)培養上清を10000×g、30minの遠心分離を行ない、培養上清中のデブリを取り除いた。
(8)培養上清を0.22μmフィルターで濾過し、試料(以下、「上清サンプル」という。)とした。上清サンプルは、必要に応じて−80℃で保存した。
<1. Isolation and removal of exosomes from culture supernatants using polyarginine-immobilized magnetic beads>
〔Materials and methods〕
(Sample preparation)
Samples were prepared by the following method using the breast cancer cell line MCF-7 (JCRB cell bank) known as a prolific strain of exosomes. DMEM medium (Dulbecco's modified Eagle medium, Thermo Fisher Scientific) was used as the medium.
(1) In a dish, MCF-7 cells were seeded in 10 mL of DMEM medium (1.0 × 10 5 cells / mL) and cultured at 37 ° C. under the condition of 5% CO 2. DMEM medium is pre-prepared with 10% (v / v) deactivated fetal bovine serum (HyClone FBS, GE Healthcare), 100units / mL penicillin (Nacalai Tesque), and 0.1 mg / mL streptomycin (Meiji Seika Pharma). Was added.
(2) The cells were cultured until they became 50 to 80% of the culture area of the dish.
(3) 3 mL of PBS (Nacalai Tesque) was slowly added to spread the whole dish, and then PBS was removed.
(4) The washing step of (3) was performed twice to remove exosomes derived from FBS from the dish.
(5) 10 mL of Advanced DMEM medium (Thermo Fisher Scientific) was added and cultured. After culturing for 24 hours, the culture supernatant containing exosomes was collected.
(6) The culture supernatant was centrifuged at 2000 × g for 10 minutes, and the cells in the culture supernatant peeled off from the dish were removed.
(7) The culture supernatant was centrifuged at 10000 × g for 30 minutes to remove debris in the culture supernatant.
(8) The culture supernatant was filtered through a 0.22 μm filter to prepare a sample (hereinafter referred to as “supernatant sample”). The supernatant sample was stored at −80 ° C. as needed.
(アルギニンが担持された磁性ビーズの作製)
互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドを磁性ビーズ(担体)に結合させ(担持させ)、ペプチドが担持された磁性ビーズを作製した。
(Preparation of magnetic beads carrying arginine)
Peptides containing four or more arginines in close proximity to each other were bound (supported) to magnetic beads (carriers) to prepare magnetic beads in which the peptides were supported.
担体としては、ストレプトアビジンが固定化された磁性ビーズ(ExoIntact Exosome精製試薬キット付属、HMTバイオメディカル株式会社)(本明細書中では、「ストレプトアビジン磁性ビーズ」ともいう。)を用いた。 As the carrier, magnetic beads on which streptavidin was immobilized (attached to the ExoIntact Exosome Purification Reagent Kit, HMT Biomedical Co., Ltd.) (also referred to as “streptavidin magnetic beads” in the present specification) were used.
ペプチドとしては、GGGSGGGS(配列番号3)またはGGGSGGGSGGGS(配列番号4)からなるリンカーペプチドと、4、8、または16個の連続したアルギニン残基からなる配列と、を含むペプチド(以下、「ポリアルギニンペプチド」という。)を使用した。本実施例で用いたアミノ酸は全てL型アミノ酸である。当該ポリアルギニンペプチドは、さらに、ストレプトアビジンを有する磁性ビーズ(担体)と結合するために、ポリアルギニンペプチドのN末端にビオチンが結合されている。当該ビオチンが結合しているポリアルギニンペプチドを、以下、「ビオチン標識ポリアルギニンペプチド」と称する。なお、本実施例において使用したビオチン標識ポリアルギニンペプチドは、ユーロフィンジェノミクス社による受託合成により作製された。 The peptide includes a linker peptide consisting of GGGSGGGGS (SEQ ID NO: 3) or GGGSGGGSGGGGS (SEQ ID NO: 4) and a sequence consisting of 4, 8, or 16 consecutive arginine residues (hereinafter, "polyarginine"). "Peptide") was used. The amino acids used in this example are all L-type amino acids. The polyarginine peptide further has biotin bound to the N-terminus of the polyarginine peptide in order to bind to magnetic beads (carriers) having streptavidin. The polyarginine peptide to which the biotin is bound is hereinafter referred to as "biotin-labeled polyarginine peptide". The biotin-labeled polyarginine peptide used in this example was prepared by contract synthesis by Eurofins Genomics.
本実施例において使用した、ビオチン標識ポリアルギニンペプチドの名称、およびそれぞれのビオチン標識ポリアルギニンペプチドが有するポリアルギニンペプチドのアミノ酸配列は、以下の通りである。
1.BIOTIN−R4;GGGSGGGSGGGSRRRR(配列番号5)で示されるアミノ酸配列からなるペプチドのN末端をビオチンによって修飾したもの。
2.BIOTIN−R8;GGGSGGGSGGGSRRRRRRRR(配列番号6)で示されるアミノ酸配列からなるペプチドのN末端をビオチンによって修飾したもの。
3.BIOTIN−R16;GGGSGGGSRRRRRRRRRRRRRRRR(配列番号7)で示されるアミノ酸配列からなるペプチドのN末端をビオチンによって修飾したもの。
The names of the biotin-labeled polyarginine peptides used in this example and the amino acid sequences of the polyarginine peptides contained in the respective biotin-labeled polyarginine peptides are as follows.
1. 1. BIOTIN-R4; GGGSGGGSGGGSRRRRR (SEQ ID NO: 5) The N-terminal of the peptide consisting of the amino acid sequence is modified with biotin.
2. BIOTIN-R8; GGGSGGGSGGGSRRRRRRRRR (SEQ ID NO: 6) The N-terminal of the peptide consisting of the amino acid sequence is modified with biotin.
3. 3. BIOTIN-R16; GGGSGGGSRRRRRRRRRRRRRRRRRRR (SEQ ID NO: 7) The N-terminal of the peptide consisting of the amino acid sequence is modified with biotin.
ビオチン−ストレプトアビジンの相互作用を利用して、具体的には以下の方法によって、ポリアルギニンペプチドが担持された磁性ビーズを作製した。
(1)20μL(0.2mg)のストレプトアビジン磁性ビーズを、1.5mLのマイクロチューブ(単に「チューブ」ともいう。)に加え、当該チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(2)チューブをマグネットスタンドから外し、0.2mLのBW Buffer(ExoIntact Exosome精製試薬キット付属、HMTバイオメディカル株式会社)を添加し、混合した。チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。当該(2)の操作(洗浄)を合計2回行なった。
(3)チューブに200μLのBW Bufferを添加し、ストレプトアビジン磁性ビーズをBW Buffer中に再懸濁し、洗浄したストレプトアビジン磁性ビーズ(180μL)を得た。
(4)チューブに、それぞれ、20μLのビオチン標識ポリアルギニンペプチド(Biotin−R4、Biotin−R8、またはBiotin−R16;100μM)を加えた。
(5)チューブを室温で20分混合し、ビオチン標識ポリアルギニンペプチドとストレプトアビジン磁性ビーズとを接触させることによって、ビオチン標識ポリアルギニンペプチドをストレプトアビジン磁性ビーズに結合させた(すなわち担持させた。)。
(6)チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(7)前記(2)と同様の操作(洗浄)を合計3回行なった。
(8)チューブに50μLのBW Bufferを添加し、ストレプトアビジン磁性ビーズをBW Buffer中に再懸濁し、ビオチン標識ポリアルギニンペプチドが担持されたストレプトアビジン磁性ビーズ(0.2mg/50μL)を得た。
Using the biotin-streptavidin interaction, specifically, magnetic beads carrying a polyarginine peptide were produced by the following method.
(1) Add 20 μL (0.2 mg) of streptavidin magnetic beads to a 1.5 mL microtube (also simply referred to as a “tube”), set the tube on a magnet stand, let stand for 1 minute, and then stand on top. Qing was removed.
(2) The tube was removed from the magnet stand, 0.2 mL of BW Buffer (attached to the ExoIntact Exosome Purification Reagent Kit, HMT Biomedical Co., Ltd.) was added and mixed. The tube was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant. The operation (cleaning) of (2) was performed twice in total.
(3) 200 μL of BW Buffer was added to the tube, and the streptavidin magnetic beads were resuspended in the BW Buffer to obtain washed streptavidin magnetic beads (180 μL).
(4) 20 μL of biotin-labeled polyarginine peptide (Biotin-R4, Biotin-R8, or Biotin-R16; 100 μM) was added to each tube.
(5) The tube was mixed at room temperature for 20 minutes, and the biotin-labeled polyarginine peptide was brought into contact with the streptavidin magnetic beads to bind (ie, support) the biotin-labeled polyarginine peptide to the streptavidin magnetic beads. ..
(6) The tube was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant.
(7) The same operation (washing) as in (2) above was performed a total of three times.
(8) 50 μL of BW Buffer was added to the tube, and the streptavidin magnetic beads were resuspended in the BW Buffer to obtain streptavidin magnetic beads (0.2 mg / 50 μL) carrying a biotin-labeled polyarginine peptide.
本明細書中では、ビオチン標識ポリアルギニンペプチドが担持されたストレプトアビジン磁性ビーズを、ポリアルギニン固定化磁性ビーズという。また、本明細書中では、特に、Biotin−R4を担持させたストレプトアビジン磁性ビーズ、Biotin−R8を担持させたストレプトアビジン磁性ビーズ、およびBiotin−R16を担持させたストレプトアビジン磁性ビーズを、それぞれ、「R4固定化磁性ビーズ」、「R8固定化磁性ビーズ」、および「R16固定化磁性ビーズ」という。 In the present specification, streptavidin magnetic beads carrying a biotin-labeled polyarginine peptide are referred to as polyarginine-immobilized magnetic beads. Further, in the present specification, in particular, streptavidin magnetic beads carrying Biotin-R4, streptavidin magnetic beads carrying Biotin-R8, and streptavidin magnetic beads carrying Biotin-R16 are used, respectively. They are referred to as "R4 immobilized magnetic beads", "R8 immobilized magnetic beads", and "R16 immobilized magnetic beads".
(リジンが担持された磁性ビーズの作製)
比較例1として、8つのリジンを含むペプチドを磁性ビーズ(担体)に結合させ(担持させ)、ペプチドが担持された磁性ビーズを作製した。
(Preparation of magnetic beads carrying lysine)
As Comparative Example 1, a peptide containing eight lysines was bound (supported) to a magnetic bead (carrier) to prepare a magnetic bead in which the peptide was supported.
担体としては前記ポリアルギニン固定化磁性ビーズと同様、ストレプトアビジン磁性ビーズを用いた。 As the carrier, streptavidin magnetic beads were used as in the case of the polyarginine-immobilized magnetic beads.
ペプチドとしては、GGGSGGGSGGGS(配列番号4)からなるリンカーペプチドと、8個の連続したリジン残基からなる配列と、を含むペプチド(以下、「ポリリジンペプチド」という。)を使用した。比較例1で用いたアミノ酸は全てL型アミノ酸である。当該ポリリジンペプチドは、ストレプトアビジンを有する磁性ビーズ(担体)と結合するために、ポリリジンペプチドのN末端にビオチンが結合されている。当該ビオチンが結合しているポリリジンペプチドを、以下、「ビオチン標識ポリリジンペプチド」と称する。なお、比較例1において使用したビオチン標識ポリリジンペプチドは、ユーロフィンジェノミクス社による受託合成により作製された。 As the peptide, a peptide containing a linker peptide consisting of GGGSGGGSGGGGS (SEQ ID NO: 4) and a sequence consisting of eight consecutive lysine residues (hereinafter referred to as "polylysine peptide") was used. The amino acids used in Comparative Example 1 are all L-type amino acids. In order to bind the polylysine peptide to magnetic beads (carrier) having streptavidin, biotin is bound to the N-terminal of the polylysine peptide. The polylysine peptide to which the biotin is bound is hereinafter referred to as "biotin-labeled polylysine peptide". The biotin-labeled polylysine peptide used in Comparative Example 1 was prepared by contract synthesis by Eurofin Genomics.
比較例1において使用した、ビオチン標識ポリリジンペプチドの名称、およびビオチン標識ポリリジンペプチドが有するポリリジンペプチドのアミノ酸配列は、以下の通りである。
4.Biotin−K8;GGGSGGGSGGGSKKKKKKKK(配列番号8)で示されるアミノ酸配列からなるペプチドのN末端をビオチンによって修飾したもの。
The name of the biotin-labeled polylysine peptide used in Comparative Example 1 and the amino acid sequence of the polylysine peptide contained in the biotin-labeled polylysine peptide are as follows.
4. Biotin-K8; The N-terminal of a peptide consisting of the amino acid sequence shown by GGGSGGGGSGGGSKKKKKKKKK (SEQ ID NO: 8) modified with biotin.
ポリリジンペプチドが担持された磁性ビーズは、上述の(アルギニンが担持された磁性ビーズの作製)の方法(1)〜(8)と同様の操作を行ない作製した。 The magnetic beads carrying the polylysine peptide were prepared by performing the same operations as in the above-mentioned methods (1) to (8) of the above-mentioned methods (preparation of magnetic beads carrying arginine).
本明細書中では、ビオチン標識ポリリジンペプチドが担持されたストレプトアビジン磁性ビーズを、ポリリジン固定化磁性ビーズという。また、本明細書中では、特に、Biotin−K8を担持させたストレプトアビジン磁性ビーズを、「K8固定化磁性ビーズ」という。 In the present specification, streptavidin magnetic beads carrying a biotin-labeled polylysine peptide are referred to as polylysine-immobilized magnetic beads. Further, in the present specification, in particular, streptavidin magnetic beads carrying Biotin-K8 are referred to as "K8-immobilized magnetic beads".
(ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた培養上清からのエクソソームの単離および除去)
本発明の実施例1として、ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いて、上清サンプルからのエクソソームの単離および除去を行なった。また、比較例1としてポリリジン固定化磁性ビーズを用いて、上清サンプルからのエクソソームの単離および除去を行なった。
(Isolation and removal of exosomes from culture supernatants using polyarginine-immobilized magnetic beads)
As Example 1 of the present invention, exosomes were isolated and removed from the supernatant sample using polyarginine-immobilized magnetic beads. In addition, polylysine-immobilized magnetic beads were used as Comparative Example 1 to isolate and remove exosomes from the supernatant sample.
ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた単離方法について、図1を参照して以下に説明する。
(1)0.5mLの上清サンプルに50μLのBinding Buffer(ExoIntact Exosome精製試薬キット付属、HMTバイオメディカル株式会社)を添加した。
(2)Binding Bufferを添加した上清サンプル550μLを含むチューブに、R4固定化磁性ビーズ、R8固定化磁性ビーズ、またはR16固定化磁性ビーズを50μL添加した。
(3)チューブを室温で、60分混合させることによって、上清サンプル中のエクソソームとポリアルギニン固定化磁性ビーズとを接触させ、ポリアルギニンペプチドにエクソソームを結合させた。すなわち、当該(3)の工程にて、エクソソームとポリアルギニンペプチドとストレプトアビジン磁性ビーズ(担体)とを含む複合体が形成された。
(4)チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(5)次の操作を行ない、複合体を洗浄した:(5−1)チューブをマグネットスタンドから外し、1.0mLのBW Bufferをチューブに添加して、混合した;(5−2)チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(6)前記(5)の操作(洗浄)をさらに2回(合計3回)行ない、上清サンプル中のエクソソームを複合体として含む、ポリアルギニン固定化磁性ビーズ(0.2mg)を回収した。
(7)解離バッファーとして、NaCl溶液[10mM Tris−HCl(pH7.5)、0.5M NaCl]を50μL添加して、混合した。
(8)10分間静置し、複合体からエクソソームを解離させ、当該解離バッファー(50μL)を回収して、溶出サンプルとした。
An isolation method using polyarginine-immobilized magnetic beads will be described below with reference to FIG.
(1) 50 μL of Binding Buffer (attached to ExoIntact Exosome Purification Reagent Kit, HMT Biomedical Co., Ltd.) was added to 0.5 mL of the supernatant sample.
(2) 50 μL of R4 immobilized magnetic beads, R8 immobilized magnetic beads, or R16 immobilized magnetic beads was added to a tube containing 550 μL of the supernatant sample to which Binding Buffer was added.
(3) The exosomes in the supernatant sample were brought into contact with the polyarginine-immobilized magnetic beads by mixing the tubes at room temperature for 60 minutes, and the exosomes were bound to the polyarginine peptide. That is, in the step (3), a complex containing an exosome, a polyarginine peptide, and streptavidin magnetic beads (carrier) was formed.
(4) The tube was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant.
(5) The complex was washed by performing the following operations: (5-1) The tube was removed from the magnet stand, 1.0 mL of BW Buffer was added to the tube and mixed; (5-2) Tube It was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant.
(6) The operation (washing) of (5) above was performed twice more (three times in total), and polyarginine-immobilized magnetic beads (0.2 mg) containing the exosomes in the supernatant sample as a complex were collected.
(7) As a dissociation buffer, 50 μL of NaCl solution [10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.5 M NaCl] was added and mixed.
(8) The mixture was allowed to stand for 10 minutes to dissociate exosomes from the complex, and the dissociation buffer (50 μL) was collected and used as an elution sample.
比較例1としてK8固定化磁性ビーズ(50μL)、ネガティブコントールとしてペプチドが担持されていないストレプトアビジン磁性ビーズ(0.2mg/50μL)を用いて、前記(1)〜(7)と同様の操作を行ない、エクソソームの溶出サンプルを得た。 Using K8-immobilized magnetic beads (50 μL) as Comparative Example 1 and streptavidin magnetic beads (0.2 mg / 50 μL) in which a peptide is not supported as a negative control, the same operations as in (1) to (7) above are performed. This was performed to obtain an elution sample of exosomes.
(エクソソームの定量)
上述のポリアルギニン固定化磁性ビーズによって得られた溶出サンプルのエクソソーム濃度は、CD9/CD63ELISAキット(コスモ・バイオ社)を用いて測定した。測定サンプルとしては、上清サンプルまたは各溶出サンプルを20倍にアッセイバッファーで希釈して調製した。また、標準タンパク質として、CD9/CD63融合タンパク質を使用した。測定方法は、同キットのプロトコールに従って行なった。具体的な測定方法を以下に示す。
(1)抗CD9抗体固相化96ウェルプレートに、100μLの希釈した測定サンプル、または100μLのCD9/CD63融合タンパク質の段階希釈サンプル(12.5〜100pg/mL)を添加して、2時間静置で反応させた。
(2)300μLの洗浄バッファー(1×)で3回洗浄した後、100μLのHRP標識抗CD63抗体溶液を添加して2時間静置で反応させた。
(3)300μLの洗浄バッファー(1×)で3回洗浄した後、100μLの基質液を添加して10分間発色反応させ、50μLの停止液を添加して発色反応を停止させた。
(4)プレートリーダー(ARVO MX 1420、パーキンエルマー社)でA450の吸光度を測定した。
(Quantification of exosomes)
The exosome concentration of the eluted sample obtained by the above-mentioned polyarginine-immobilized magnetic beads was measured using a CD9 / CD63ELISA kit (Cosmo Bio Co., Ltd.). As a measurement sample, a supernatant sample or each eluted sample was prepared by diluting it 20-fold with assay buffer. In addition, a CD9 / CD63 fusion protein was used as a standard protein. The measurement method was performed according to the protocol of the kit. The specific measurement method is shown below.
(1) To an anti-CD9 antibody-immobilized 96-well plate, a 100 μL diluted measurement sample or a 100 μL serially diluted sample of the CD9 / CD63 fusion protein (12.5 to 100 pg / mL) was added and allowed to stand for 2 hours. It was reacted at the table.
(2) After washing 3 times with 300 μL of washing buffer (1 ×), 100 μL of HRP-labeled anti-CD63 antibody solution was added and the reaction was allowed to stand for 2 hours.
(3) After washing three times with 300 μL of washing buffer (1 ×), 100 μL of the substrate solution was added to cause a color reaction for 10 minutes, and 50 μL of a stop solution was added to stop the color development reaction.
(4) The absorbance of A450 was measured with a plate reader (ARVO MX 1420, PerkinElmer).
標準タンパク質である、CD9/CD63融合タンパク質の段階希釈サンプルの測定結果から検量線を作成し、測定サンプル中に含まれるエクソソーム濃度を、CD9/CD63融合タンパク質の濃度で換算した。 A calibration curve was prepared from the measurement results of the serially diluted sample of the CD9 / CD63 fusion protein, which is a standard protein, and the exosome concentration contained in the measurement sample was converted into the concentration of the CD9 / CD63 fusion protein.
また、ネガティブコントロールのエクソソーム濃度およびK8固定化磁性ビーズを用いた比較例1のエクソソーム濃度も、同様に、CD9/CD63ELISAキットを用いて測定した。 In addition, the exosome concentration of the negative control and the exosome concentration of Comparative Example 1 using the K8-immobilized magnetic beads were also measured using the CD9 / CD63ELISA kit in the same manner.
〔結果:培養上清からのエクソソームの単離〕
図2に、R4固定化磁性ビーズ、R8固定化磁性ビーズ、またはR16固定化磁性ビーズを用いた実施例1と、ストレプトアビジン磁性ビーズのみ(図2では「磁性ビーズのみ」と表記。)を用いたネガティブコントロールとの、エクソソーム濃度の測定結果を示す。図2で示すように、ネガティブコントロールではエクソソームが検出されなかったため、ストレプトアビジン磁性ビーズそれ自体にはほとんどエクソソームが結合しないことが分かった。一方、R4固定化磁性ビーズ、R8固定化磁性ビーズ、またはR16固定化磁性ビーズを用いた実施例1では、溶出サンプルからエクソソームが検出された。
[Result: Isolation of exosomes from culture supernatant]
In FIG. 2, Example 1 using R4-immobilized magnetic beads, R8-immobilized magnetic beads, or R16-immobilized magnetic beads and only streptavidin magnetic beads (denoted as “magnetic beads only” in FIG. 2) are used. The measurement result of the exosome concentration with the negative control that was present is shown. As shown in FIG. 2, since no exosomes were detected by the negative control, it was found that almost no exosomes were bound to the streptavidin magnetic beads themselves. On the other hand, in Example 1 using R4 immobilized magnetic beads, R8 immobilized magnetic beads, or R16 immobilized magnetic beads, exosomes were detected in the eluted sample.
したがって、4つ以上のアルギニンを含むペプチド(ポリアルギニンペプチド)を用いた本発明の単離方法は、当該ポリアルギニンペプチドに特異的にエクソソームが結合することによって、エクソソームを単離できることが示された。さらに、R4固定化磁性ビーズ、R8固定化磁性ビーズ、またはR16固定化磁性ビーズを用いた実施例1のエクソソーム濃度を比較したところ、R8固定化磁性ビーズのエクソソーム濃度が最も高いことが示された。したがって、8つ以上のアルギニンを含むペプチドを用いた本発明の単離方法は、極めて効率よくエクソソームを単離できることが示された。 Therefore, it was shown that the isolation method of the present invention using a peptide containing four or more arginines (polyarginine peptide) can isolate exosomes by specifically binding exosomes to the polyarginine peptide. .. Furthermore, when the exosome concentrations of Example 1 using the R4 immobilized magnetic beads, the R8 immobilized magnetic beads, or the R16 immobilized magnetic beads were compared, it was shown that the exosome concentration of the R8 immobilized magnetic beads was the highest. .. Therefore, it was shown that the isolation method of the present invention using a peptide containing 8 or more arginines can isolate exosomes extremely efficiently.
次に、R8固定化磁性ビーズを用いた実施例1と、K8固定化磁性ビーズを用いた比較例1との、エクソソーム濃度の測定結果を図3に示す。K8固定化磁性ビーズを用いた比較例1と比較して、R8固定化磁性ビーズを用いた実施例1ではエクソソーム濃度が約2.4倍に向上していることが分かった。したがって、ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた本発明の単離方法では、同じ鎖長のポリリジン固定化磁性ビーズを用いた単離方法よりも、エクソソームを効率よく単離できることが示された。 Next, FIG. 3 shows the measurement results of the exosome concentration between Example 1 using R8-immobilized magnetic beads and Comparative Example 1 using K8-immobilized magnetic beads. It was found that the exosome concentration was improved about 2.4 times in Example 1 using the R8-immobilized magnetic beads as compared with Comparative Example 1 using the K8-immobilized magnetic beads. Therefore, it was shown that the isolation method of the present invention using polyarginine-immobilized magnetic beads can isolate exosomes more efficiently than the isolation method using polylysine-immobilized magnetic beads having the same chain length.
〔結果:培養上清からのエクソソームの除去〕
図2および図3で示すように、実施例1の溶出サンプルには、エクソソームがポリアルギニン固定化磁性ビーズに結合し、溶出していることが示された。よって、ポリアルギニン固定化磁性ビーズとエクソソームとを混合し、マグネットスタンドで静置した後の上清は、エクソソームを含む試料中からエクソソームの少なくとも一部が除去された分離液であるといえる。このことから、本発明の除去方法によれば、試料からエクソソームを高効率に除去できることが示された。
[Result: Removal of exosomes from culture supernatant]
As shown in FIGS. 2 and 3, it was shown that the exosomes were bound to the polyarginine-immobilized magnetic beads and eluted in the eluted sample of Example 1. Therefore, it can be said that the supernatant after mixing the polyarginine-immobilized magnetic beads and the exosomes and allowing them to stand on a magnet stand is a separation solution in which at least a part of the exosomes is removed from the sample containing the exosomes. From this, it was shown that the removal method of the present invention can remove exosomes from a sample with high efficiency.
<2.ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた血清からのエクソソームの単離>
〔材料および方法〕
(試料の調製)
血清としてHuman Serum(BSL社)を用いて、以下の方法により試料の調整を行なった。スピンカラムとしてMicroSpin S-400 HR Columns(GE Healthcare社)を用いた。
(1)スピンカラムを1.5mLのチューブにセットし、スピンカラムのレジンのボルテックスを行なった後、1分間静置した。
(2)スピンカラムを付属のコレクションチューブに取り付け、735×g、1minの遠心分離を行ない、保存液を取り除いた。
(3)スピンカラムを新しい1.5mLチューブに取り付け、0.1mLの血清をスピンカラムにゆっくりと添加した。
(4)735×g、2minの遠心分離を行ない、血清中のデブリを取り除いた。
(5)0.1mLの上清に0.4mLのBW Bufferを添加し、0.5mLの試料(以下、「血清サンプル」という。)とした。
<2. Isolation of exosomes from serum using polyarginine-immobilized magnetic beads>
〔Materials and methods〕
(Sample preparation)
Using Human Serum (BSL) as serum, the sample was prepared by the following method. MicroSpin S-400 HR Columns (GE Healthcare) was used as the spin column.
(1) The spin column was set in a 1.5 mL tube, the resin of the spin column was vortexed, and then the mixture was allowed to stand for 1 minute.
(2) A spin column was attached to the attached collection tube, and the mixture was centrifuged at 735 × g for 1 min to remove the preservative solution.
(3) The spin column was attached to a new 1.5 mL tube, and 0.1 mL of serum was slowly added to the spin column.
(4) Centrifugation of 735 × g for 2 minutes was performed to remove debris in serum.
(5) 0.4 mL of BW Buffer was added to 0.1 mL of the supernatant to prepare a 0.5 mL sample (hereinafter referred to as “serum sample”).
(ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた血清からのエクソソームの単離および定量)
本発明の実施例2として、ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いて血清からのエクソソームの単離を行なった。図4に、本発明の実施例2に係る単離方法の概要を示している。ポリアルギニン固定化磁性ビーズは、<1.ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた培養上清からのエクソソームの単離および除去>で使用したR8固定化磁性ビーズを用いた。
(Isolation and quantification of exosomes from serum using polyarginine-immobilized magnetic beads)
As Example 2 of the present invention, exosomes were isolated from serum using polyarginine-immobilized magnetic beads. FIG. 4 shows an outline of the isolation method according to Example 2 of the present invention. The polyarginine-immobilized magnetic beads are <1. Isolation and removal of exosomes from culture supernatants using polyarginine-immobilized magnetic beads> The R8-immobilized magnetic beads used in> were used.
具体的な方法について、以下に示す。
(1)0.5mLの血清サンプルに50μLのR8固定化磁性ビーズを添加した。
(2)チューブを室温で、60分混合させることによって、血清サンプル中のエクソソームとR8固定化磁性ビーズとを接触させ、ポリアルギニンペプチドにエクソソームを結合させた。すなわち、当該(2)の工程にて、エクソソームとポリアルギニンペプチドとストレプトアビジン磁性ビーズ(担体)とを含む複合体が形成された。
(3)チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(4)次の操作を行ない、複合体を洗浄した:(4−1)チューブをマグネットスタンドから外し、1.0mLのBW Bufferをチューブに添加して、混合した;(4−2)チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(5)前記(4)の操作(洗浄)をさらに2回(合計3回)行ない、血清サンプル中のエクソソームを複合体として含む、R8固定化磁性ビーズ(0.2mg)を回収した。
(6)解離バッファーとして、NaCl溶液[10mM Tris−HCl(pH7.5)、0.5M NaCl]を50μL添加して、混合した。
(7)10分間静置し、複合体からエクソソームを解離させ、当該解離バッファー(50μL)を回収して、溶出サンプルとした。
The specific method is shown below.
(1) 50 μL of R8-immobilized magnetic beads were added to 0.5 mL of serum sample.
(2) The exosomes in the serum sample were brought into contact with the R8-immobilized magnetic beads by mixing the tubes at room temperature for 60 minutes, and the exosomes were bound to the polyarginine peptide. That is, in the step (2), a complex containing an exosome, a polyarginine peptide, and streptavidin magnetic beads (carrier) was formed.
(3) The tube was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant.
(4) The complex was washed by performing the following operations: (4-1) The tube was removed from the magnet stand, 1.0 mL of BW Buffer was added to the tube and mixed; (4-2) Tube was added. It was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant.
(5) The operation (washing) of (4) above was performed twice more (three times in total), and R8-immobilized magnetic beads (0.2 mg) containing the exosomes in the serum sample as a complex were collected.
(6) As a dissociation buffer, 50 μL of NaCl solution [10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.5 M NaCl] was added and mixed.
(7) The mixture was allowed to stand for 10 minutes to dissociate exosomes from the complex, and the dissociation buffer (50 μL) was collected and used as an elution sample.
得られた溶出サンプルを、<1.ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた培養上清からのエクソソームの単離および除去>で行なった定量方法と同様に、CD9/CD63ELISAキットを用いてエクソソーム濃度を測定した。 The obtained eluted sample is <1. The exosome concentration was measured using the CD9 / CD63ELISA kit in the same manner as in the quantification method performed in> Isolation and removal of exosomes from the culture supernatant using polyarginine-immobilized magnetic beads>.
〔結果〕
R8固定化磁性ビーズを用いた本発明の実施例2では、血清から132pg/mLのエクソソームを回収できることが分かった。したがって、ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた本発明の単離方法では、培養上清からだけでなく、エクソソーム以外の夾雑物を多く含む血清からも、エクソソームを回収できることが示された。すなわち、本発明の単離方法では、効率よく生体由来の試料からエクソソームの単離を行なうことができる。
〔result〕
In Example 2 of the present invention using R8-immobilized magnetic beads, it was found that 132 pg / mL exosomes could be recovered from serum. Therefore, it was shown that the isolation method of the present invention using polyarginine-immobilized magnetic beads can recover exosomes not only from the culture supernatant but also from serum containing a large amount of impurities other than exosomes. That is, in the isolation method of the present invention, exosomes can be efficiently isolated from a sample derived from a living body.
<3.ポリアルギニン固定化磁性ビーズによる多様なエクソソームの単離>
〔材料および方法〕
(ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いたエクソソームの単離およびマーカー解析)
本発明の実施例3として、ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いてエクソソームの単離を行なった。図5に、本発明の実施例3に係る単離方法の概要を示している。エクソソームを単離する試料は、<1.ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた培養上清からのエクソソームの単離および除去>で使用した上清サンプルを用いた。また、ポリアルギニン固定化磁性ビーズは、<1.ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた培養上清からのエクソソームの単離および除去>で使用したR8固定化磁性ビーズを用いた。比較例2として、<1.ポリアルギニン固定化磁性ビーズを用いた培養上清からのエクソソームの単離および除去>で使用したK8固定化磁性ビーズを用いた。
<3. Isolation of various exosomes with polyarginine-immobilized magnetic beads>
〔Materials and methods〕
(Isolation of exosomes and marker analysis using polyarginine-immobilized magnetic beads)
As Example 3 of the present invention, exosomes were isolated using polyarginine-immobilized magnetic beads. FIG. 5 shows an outline of the isolation method according to Example 3 of the present invention. Samples for isolating exosomes are <1. Isolation and removal of exosomes from culture supernatants using polyarginine-immobilized magnetic beads> The supernatant sample used in was used. The polyarginine-immobilized magnetic beads are <1. Isolation and removal of exosomes from culture supernatants using polyarginine-immobilized magnetic beads> The R8-immobilized magnetic beads used in> were used. As Comparative Example 2, <1. Isolation and removal of exosomes from culture supernatants using polyarginine-immobilized magnetic beads> The K8-immobilized magnetic beads used in> were used.
具体的な方法について、以下に示す。
(1)0.2mLの上清サンプルに0.02mLのBinding Bufferを添加した。
(2)Binding Bufferを添加した上清サンプル220μLを含むチューブに、R8固定化磁性ビーズ、またはK8固定化磁性ビーズを8μL添加した。
(3)チューブを室温で、30分混合させることによって、上清サンプル中のエクソソームとR8固定化磁性ビーズまたはK8固定化磁性ビーズとを接触させ、ポリアルギニンペプチドまたはポリリジンペプチドにエクソソームを結合させた。すなわち、当該(2)の工程にて、エクソソームとポリアルギニンペプチドまたはポリリジンペプチドとストレプトアビジン磁性ビーズ(担体)とを含む複合体が形成された。
(4)チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(5)次の操作を行ない、複合体を洗浄した:(5−1)チューブをマグネットスタンドから外し、0.2mLのBW Bufferをチューブに添加して、混合した;(5−2)チューブをマグネットスタンドにセットして1分静置し、上清を取り除いた。
(6)前記(5)の操作(洗浄)をさらに2回(合計3回)行ない、200μLのBW Bufferに再懸濁した。
(7)得られた懸濁液を、CD9陽性エクソソームの検出用と、CD63陽性エクソソームの検出用とに分けて、それぞれ100μLずつ1.5mLチューブに分注した。また陰性コントロールとして、1.5mLチューブに、4μLのR8固定化磁性ビーズまたはK8固定化磁性ビーズのみを分注したものを2本用意した。
(8)1.5mLチューブをマグネットスタンドに1分間静置した後、上清を取り除き、100μLのブロッキング溶液を添加して、20min混和反応させた。R8固定化磁性ビーズのブロッキング溶液は、TBS(pH7.4、ナカライテスク社)に、2%ブロックエース(ケー・エー・シー社)および0.025% Tween 20(富士フィルム和光純薬社)を添加した溶液を用いた。K8固定化磁性ビーズのブロッキング溶液は、TBS(pH7.4、ナカライテスク社)に、2%BSA(富士フィルム和光純薬社)および0.025% Tween 20(富士フィルム和光純薬社)を添加した溶液を用いた。
(9)さらに100μLの1次抗体溶液を添加して、30min混和反応させた。1次抗体溶液としては、抗CD9抗体(Anti-CD9 Human (Mouse) Unlabeled 12A12、コスモ・バイオ社)、または抗CD63抗体(Anti-CD63、Monoclonal Antibody (3-13)、富士フィルム和光純薬社)を、それぞれブロッキング溶液で1000倍希釈したものを用いた。
(10)1次抗体溶液を添加して30min反応後、マグネットスタンドに1分間静置し、上清を取り除き、0.1mLのTBS−T(TBS(pH7.4)に0.025% Tween 20を添加した溶液)で2回洗浄した。
(11)それぞれの1.5mLチューブをマグネットスタンドに1分間静置した後、上清を取り除き、100μLの2次抗体溶液を添加して、30min混和反応させた。2次抗体溶液としては、Anti-Mouse-HRP(Goat Anti-Mouse IgG H&L (HRP)、ab97023、Abcam社)をブロッキング溶液で50000倍希釈したものを用いた。
(12)2次抗体溶液を添加して30min反応後、1.5mLチューブをマグネットスタンドに1分間静置し、上清を取り除き、0.1mLのTBS−Tで3回洗浄した。
(13)1.5mLチューブをマグネットスタンドに1分間静置した後、上清を取り除き、0.04mLのTBS(pH7.4)に懸濁した。
(14)得られた懸濁液10μLに90μLの発光基質(ELISA-Starペルオキシダーゼ化学発光基質、富士フィルム和光純薬社)を添加して5min反応後、プレートリーダーで発光値を測定した。
The specific method is shown below.
(1) 0.02 mL of Binding Buffer was added to 0.2 mL of the supernatant sample.
(2) 8 μL of R8-immobilized magnetic beads or K8-immobilized magnetic beads was added to a tube containing 220 μL of the supernatant sample to which Binding Buffer was added.
(3) By mixing the tubes at room temperature for 30 minutes, the exosomes in the supernatant sample were brought into contact with the R8-immobilized magnetic beads or K8-immobilized magnetic beads, and the exosomes were bound to the polyarginine peptide or polylysine peptide. .. That is, in the step (2), a complex containing an exosome and a polyarginine peptide or a polylysine peptide and a streptavidin magnetic bead (carrier) was formed.
(4) The tube was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant.
(5) The complex was washed by performing the following operations: (5-1) The tube was removed from the magnet stand, 0.2 mL of BW Buffer was added to the tube and mixed; (5-2) Tube was added. It was set on a magnet stand and allowed to stand for 1 minute to remove the supernatant.
(6) The operation (washing) of (5) above was performed twice more (three times in total) and resuspended in 200 μL of BW Buffer.
(7) The obtained suspension was divided into a suspension for detecting CD9-positive exosomes and a suspension for detecting CD63-positive exosomes, and 100 μL of each was dispensed into a 1.5 mL tube. As a negative control, two 1.5 mL tubes were prepared by dispensing only 4 μL of R8-immobilized magnetic beads or K8-immobilized magnetic beads.
(8) After allowing the 1.5 mL tube to stand on the magnet stand for 1 minute, the supernatant was removed, 100 μL of the blocking solution was added, and the mixture reaction was carried out for 20 minutes. For the blocking solution of R8-immobilized magnetic beads, add 2% Block Ace (KAC) and 0.025% Tween 20 (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to TBS (pH 7.4, Nacalai Tesque). The added solution was used. For the blocking solution of K8-immobilized magnetic beads, 2% BSA (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 0.025% Tween 20 (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added to TBS (pH 7.4, Nacalai Tesque). Was used.
(9) Further, 100 μL of the primary antibody solution was added, and the mixture reaction was carried out for 30 minutes. As the primary antibody solution, anti-CD9 antibody (Anti-CD9 Human (Mouse) Unlabeled 12A12, Cosmo Bio Co., Ltd.) or anti-CD63 antibody (Anti-CD63, Monoclonal Antibody (3-13), Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) Was diluted 1000-fold with a blocking solution.
(10) After adding the primary antibody solution and reacting for 30 minutes, the mixture was allowed to stand on a magnet stand for 1 minute, the supernatant was removed, and 0.025% Tween 20 was added to 0.1 mL of TBS-T (TBS (pH 7.4)). Was washed twice with the solution to which the above was added.
(11) Each 1.5 mL tube was allowed to stand on a magnet stand for 1 minute, the supernatant was removed, 100 μL of a secondary antibody solution was added, and a mixture reaction was carried out for 30 minutes. As the secondary antibody solution, Anti-Mouse-HRP (Goat Anti-Mouse IgG H & L (HRP), ab97023, Abcam) diluted 50,000 times with a blocking solution was used.
(12) After adding the secondary antibody solution and reacting for 30 minutes, the 1.5 mL tube was allowed to stand on the magnet stand for 1 minute, the supernatant was removed, and the mixture was washed 3 times with 0.1 mL TBS-T.
(13) The 1.5 mL tube was allowed to stand on the magnet stand for 1 minute, the supernatant was removed, and the tube was suspended in 0.04 mL of TBS (pH 7.4).
(14) 90 μL of a luminescent substrate (ELISA-Star peroxidase chemiluminescent substrate, Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 10 μL of the obtained suspension, and after a 5-minute reaction, the luminescence value was measured with a plate reader.
得られた発光値から、陰性コントロールの発光値を差し引いて、R8固定化磁性ビーズまたはK8固定化磁性ビーズ結合したCD9陽性エクソソームまたはCD63陽性エクソソームの量を定量した。 The amount of CD9-positive exosomes or CD63-positive exosomes bound to R8-immobilized magnetic beads or K8-immobilized magnetic beads was quantified by subtracting the luminescence value of the negative control from the obtained luminescence value.
〔結果〕
図6に示すように、R8固定化磁性ビーズを用いた本発明の実施例3では、K8固定化磁性ビーズを用いた比較例2と比べて、CD9陽性エクソソームおよびCD63陽性エクソソームの両方を、良好に単離できることが分かった。
〔result〕
As shown in FIG. 6, in Example 3 of the present invention using R8-immobilized magnetic beads, both CD9-positive exosomes and CD63-positive exosomes were better than in Comparative Example 2 using K8-immobilized magnetic beads. It was found that it can be isolated.
また、磁性ビーズに結合するCD63陽性エクソソームの量を、磁性ビーズに結合するCD9陽性エクソソームの量で除した値(CD63/CD9)を比較した結果を図7に示す。図7に示すように、R8固定化磁性ビーズでは、K8固定化磁性ビーズに比べてCD63/CD9の値が約10倍高まった。言い換えれば、K8固定化磁性ビーズはCD9陽性エクソソームへの結合と比較して、CD63陽性エクソソームへの結合が非常に弱いことが示唆された。一方、R8固定化磁性ビーズはCD9陽性エクソソームへの結合も、CD63陽性エクソソームへの結合も良好であることが示唆された。 Further, FIG. 7 shows a comparison of values (CD63 / CD9) obtained by dividing the amount of CD63-positive exosomes bound to the magnetic beads by the amount of CD9-positive exosomes bound to the magnetic beads. As shown in FIG. 7, the value of CD63 / CD9 in the R8-immobilized magnetic beads was about 10 times higher than that in the K8-immobilized magnetic beads. In other words, it was suggested that the K8-immobilized magnetic beads had very weak binding to CD63-positive exosomes as compared to binding to CD9-positive exosomes. On the other hand, it was suggested that the R8-immobilized magnetic beads had good binding to CD9-positive exosomes and CD63-positive exosomes.
以上より、エクソソームを単離するためにポリアルギニンを用いれば、ポリリジンを用いる場合と比較して、CD63陽性エクソソームを含む多様な種類のエクソソームをより好適に単離できることが示された。 From the above, it was shown that when polyarginine is used to isolate exosomes, various types of exosomes including CD63-positive exosomes can be more preferably isolated as compared with the case where polylysine is used.
本発明によると、簡便に、かつインタクトな状態(インタクトに近い状態)で、CD63陽性エクソソームを含む多様な種類のエクソソームを単離または試料から除去することができる。したがって、本発明によると、多様な種類のエクソソームの内部に包含される物質の解析を簡便に、かつ、詳細に行なうことができるようになる。したがって、本発明は、種々の技術分野、とりわけ、製薬および医療分野等において有用である。 According to the present invention, various types of exosomes including CD63-positive exosomes can be easily isolated or removed from a sample in an intact state (close to intact state). Therefore, according to the present invention, it becomes possible to easily and in detail analyze substances contained inside various types of exosomes. Therefore, the present invention is useful in various technical fields, especially in the pharmaceutical and medical fields.
Claims (8)
前記試料と、互いに近接した4つ以上のアルギニンを含むペプチドと、前記ペプチドを担持可能な担体とを接触させるか、または、前記試料と、前記担体に担持された前記ペプチドとを接触させることによって、前記エクソソームと前記担体に担持された前記ペプチドとが結合してなる複合体を形成させる複合体形成工程、および、
前記複合体形成工程によって得られた前記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、前記複合体から前記エクソソームを解離させる解離工程を含むことを特徴とする、エクソソームの単離方法。 An exosome isolation method for isolating exosomes from a sample containing exosomes.
By contacting the sample with a peptide containing four or more arginines in close proximity to each other and a carrier capable of supporting the peptide, or by contacting the sample with the peptide supported on the carrier. , A complex forming step of forming a complex formed by binding the exosome and the peptide supported on the carrier, and
Isolation of exosomes, which comprises a dissociation step of contacting the complex obtained by the complex forming step with a dissociation buffer containing a metal cation to dissociate the exosome from the complex. Method.
前記ペプチド、前記担体および前記解離バッファーを含むことを特徴とする、エクソソームの単離キット。 An exosome isolation kit for performing the method for isolating an exosome according to any one of claims 1 to 6.
An exosome isolation kit comprising said peptide, said carrier and said dissociation buffer.
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