JP2023123105A - Method for purifying extracellular vesicle - Google Patents

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祐介 水野
Yusuke Mizuno
隼人 倉田
Hayato Kurata
大樹 岡本
Hiroki Okamoto
悠介 中嶌
Yusuke Nakajima
崇 清水
Takashi Shimizu
徹 大久保
Toru Okubo
桃子 今井
Momoko Imai
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Rohto Pharmaceutical Co Ltd
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Rohto Pharmaceutical Co Ltd
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Abstract

To provide a method capable of separating, concentrating and purifying an extracellular vesicle such as an exosome from a large amount of cell culture solution or the like, and acquiring an extracellular vesicle having more excellent effect of treating a disease, and to provide a composition containing an extracellular vesicle having excellent effect of treating a disease which is obtained by the method.SOLUTION: Provided herein is a method for separating an extracellular vesicle from a sample and purifying it, including: (A1) a process of treating a sample including an extracellular vesicle by using a hollow fiber membrane to concentrate a desired extracellular vesicle; (B1) a process of bringing concentrated liquid of the obtained extracellular vesicle into contact with a carrier carrying a peptide including continuous four or more lysines to form a complex in which the extracellular vesicle and the peptide are bonded; and (B2) a process of bringing the complex into contact with a dissociation buffer including a metal cation to dissociate the extracellular vesicle from the complex.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、細胞外小胞の精製方法に関する。 The present invention relates to a method for purifying extracellular vesicles.

エクソソームは、ほとんどの細胞種が分泌する、脂質二重膜で覆われた細胞外小胞であり、一般に50~150nmの粒子径といくつかの膜発現マーカータンパク質(CD9、CD63、CD81など)で定義される。これらの細胞外小胞は、細胞膜タンパク質や細胞内タンパク質、さらにDNA、mRNA、miRNAといった核酸等を含み、細胞間相互作用に関与するといわれている。このような細胞間相互作用においては、生理学的及び病理学的な機能が注目されており、エクソソームを指標とした疾患の診断法や、エクソソーム自体を疾患の治療に用いる試みも検討されている。 Exosomes are extracellular vesicles covered with a lipid bilayer membrane that are secreted by most cell types, generally with a particle size of 50–150 nm and several membrane-expressed marker proteins (CD9, CD63, CD81, etc.). Defined. These extracellular vesicles contain cell membrane proteins, intracellular proteins, nucleic acids such as DNA, mRNA, and miRNA, and are said to be involved in intercellular interactions. In such intercellular interactions, physiological and pathological functions have attracted attention, and attempts to diagnose diseases using exosomes as indicators and to use exosomes themselves for the treatment of diseases are being investigated.

一方、間葉系幹細胞(Mecenchymal Stem Cells:MSC)は、Friedensteinによって初めて骨髄から単離された多分化能を有する前駆細胞である(非特許文献1参照)。この間葉系幹細胞は、骨髄以外にも、臍帯、脂肪等の様々な組織に存在することが明らかにされており、間葉系幹細胞投与は、様々な難治性疾患に対する新しい治療方法として期待されている(特許文献1及び2参照)。最近の研究によると、間葉系幹細胞による疾患の治療効果の一部は、間葉系幹細胞が放出する細胞外小胞によるものであることもわかってきており、例えば特許文献3には、分泌型細胞由来ベシクル(例えば、エキソソームおよび/または微小小胞体)の精製された集団、組成物、およびそのベシクルを使用して処置する方法が開示されている。 On the other hand, mesenchymal stem cells (MSCs) are progenitor cells with pluripotency that were first isolated from bone marrow by Friedenstein (see Non-Patent Document 1). It has been clarified that mesenchymal stem cells exist in various tissues other than bone marrow, such as umbilical cord and fat, and administration of mesenchymal stem cells is expected as a new treatment method for various intractable diseases (See Patent Documents 1 and 2). According to recent research, it has also been found that part of the therapeutic effect of diseases by mesenchymal stem cells is due to extracellular vesicles released by mesenchymal stem cells. Disclosed are purified populations of type cell-derived vesicles (eg, exosomes and/or microvesicles), compositions, and methods of treatment using the vesicles.

これまでエクソソームの精製には、血清や細胞培養上清等を出発材料とした超遠心法やサイズ排除クロマトグラフィー法が用いられてきていた。しかし、これら従来の精製方法はいずれも実験室レベルのスケールであり、また、エクソソームの回収率も20~30%と低く、産業利用のための大量生産には向いていないという不都合があった。このような中、大量の細胞培養液等からエクソソームを分離、濃縮、精製することができる新しいシステムの開発が求められている。 Until now, ultracentrifugation and size exclusion chromatography using serum and cell culture supernatant as starting materials have been used to purify exosomes. However, all of these conventional purification methods are laboratory scale, and the recovery rate of exosomes is as low as 20 to 30%, which is inconvenient that they are not suitable for mass production for industrial use. Under these circumstances, there is a demand for the development of a new system that can separate, concentrate, and purify exosomes from large amounts of cell culture media and the like.

特開2012-157263号公報JP 2012-157263 A 特表2012-508733号公報Japanese Patent Publication No. 2012-508733 特表2019-501179号公報Japanese Patent Publication No. 2019-501179

Pittenger F.M.et al.,Science,284,pp.143-147,1999Pittenger F. M. et al. , Science, 284, pp. 143-147, 1999

本発明は、上述のような状況の中、大量の細胞培養液等からエクソソーム等の細胞外小胞を分離、濃縮、精製することができ、かつより疾患治療の効果に優れる細胞外小胞を取得することができる方法を提供することを目的とする。 In the circumstances described above, the present invention is capable of separating, concentrating, and purifying extracellular vesicles such as exosomes from a large amount of cell culture media, etc., and providing extracellular vesicles that are more effective in treating diseases. The purpose is to provide a method that can be obtained.

上記課題を解決するために、本発明者が種々検討した結果、中空糸膜を用いた濃縮工程、及び担体に担持された特定のペプチドを用いたアフィニティ精製工程を組み合わせた方法により、大量の細胞培養上清から高純度のエクソソームを含む細胞外小胞集団を容易に分離、濃縮、精製することができることを見出した。また、この方法によって取得した細胞外小胞は、従来の方法で取得した細胞外小胞に比べて、より優れた抗炎症効果を奏することも判明した。すなわち本発明の要旨は、以下の通りである。 In order to solve the above problems, the present inventors conducted various studies and found that a large amount of cells can be obtained by a method combining a concentration step using a hollow fiber membrane and an affinity purification step using a specific peptide supported on a carrier. We found that extracellular vesicle populations containing high-purity exosomes can be easily separated, concentrated, and purified from the culture supernatant. It was also found that extracellular vesicles obtained by this method exhibit superior anti-inflammatory effects compared to extracellular vesicles obtained by conventional methods. That is, the gist of the present invention is as follows.

[1]細胞外小胞を含む試料から細胞外小胞を分離精製する方法であって、
(A1)細胞外小胞を含む試料を、中空糸膜を用いて処理し、所望の細胞外小胞を濃縮する工程、
(B1)得られた上記細胞外小胞の濃縮液を、連続する4個以上のリジンを含むペプチドが担持された担体に接触させ、上記細胞外小胞と上記ペプチドとが結合した複合体を形成させる工程、及び
(B2)上記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、上記複合体から上記細胞外小胞を解離させる工程
を含むことを特徴とする、細胞外小胞の精製方法。
[2]上記細胞外小胞を含む試料が、細胞の培養上清、又は生物の組織若しくはその処理液である、[1]に記載の細胞外小胞の精製方法。
[3](A1)工程の前に、(A0)夾雑物を除去する工程
をさらに含む、[1]又は[2]に記載の細胞外小胞の精製方法。
[4](A1)工程の後に、(A2)上記細胞外小胞の濃縮液の溶媒交換を行う工程
をさらに含む、[1]から[3]のいずれかに記載の細胞外小胞の精製方法。
[5](A1)工程又は(A2)工程の後に、(A3)上記溶媒交換後の細胞外小胞の濃縮液をさらに濃縮する工程
をさらに含む、[1]から[4]のいずれかに記載の細胞外小胞の精製方法。
[6](A0)工程、(A2)工程又は(A3)工程において、中空糸膜を用いる、
[5]に記載の細胞外小胞の精製方法。
[7]上記中空糸膜の分画分子量が100kDa~500kDaである、[1]から[6]のいずれかに記載の細胞外小胞の精製方法。
[8](A0)工程において用いられる中空糸膜の孔径が0.2μm~0.8μmである、[6]又は[7]に記載の細胞外小胞の精製方法。
[9]上記中空糸膜の材質が、ポリエーテルスルホン(PES)、修飾ポリエーテルスルホン(mPES)又はポリアクリロニトリル(PAN)である、[1]から[8]のいずれかに記載の細胞外小胞の精製方法。
[10]上記中空糸膜が、中空糸膜モジュールを構成している、[1]から[9]のいずれかにに記載の細胞外小胞の精製方法。
[11](B1)工程において、連続する4個以上のリジンを含むペプチドにおける連続する4個以上のリジン残基同士はε-アミノ基とカルボキシル基がペプチド結合している、[1]から[10]のいずれかに記載の細胞外小胞の精製方法。
[12](B1)工程において、担体の素材が、セルロース、アガロース、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸、及びシリカから成る群より選択される少なくとも1種である、[1]から[11]のいずれかに記載の細胞外小胞の精製方法。
[1] A method for separating and purifying extracellular vesicles from a sample containing extracellular vesicles,
(A1) a step of treating a sample containing extracellular vesicles with a hollow fiber membrane to concentrate the desired extracellular vesicles;
(B1) The extracellular vesicle concentrate thus obtained is brought into contact with a carrier carrying a peptide containing four or more consecutive lysines to form a complex in which the extracellular vesicle and the peptide are bound. and (B2) contacting the complex with a dissociation buffer containing metal cations to dissociate the extracellular vesicles from the complex. Cell purification method.
[2] The method for purifying extracellular vesicles according to [1], wherein the extracellular vesicle-containing sample is cell culture supernatant, biological tissue, or its treated fluid.
[3] The method for purifying extracellular vesicles according to [1] or [2], further comprising (A0) removing contaminants before the (A1) step.
[4] Purification of extracellular vesicles according to any one of [1] to [3], further comprising a step of (A2) exchanging the solvent of the extracellular vesicle concentrate after step (A1). Method.
[5] Any one of [1] to [4], further comprising (A3) a step of further concentrating the extracellular vesicle concentrate after the solvent exchange after step (A1) or step (A2). A method for purifying extracellular vesicles as described.
[6] Using a hollow fiber membrane in step (A0), step (A2) or step (A3),
The method for purifying extracellular vesicles according to [5].
[7] The method for purifying extracellular vesicles according to any one of [1] to [6], wherein the hollow fiber membrane has a cut-off molecular weight of 100 kDa to 500 kDa.
[8] The method for purifying extracellular vesicles according to [6] or [7], wherein the hollow fiber membrane used in the step (A0) has a pore size of 0.2 μm to 0.8 μm.
[9] The extracellular small molecule according to any one of [1] to [8], wherein the material of the hollow fiber membrane is polyethersulfone (PES), modified polyethersulfone (mPES) or polyacrylonitrile (PAN). Cell purification method.
[10] The method for purifying extracellular vesicles according to any one of [1] to [9], wherein the hollow fiber membrane constitutes a hollow fiber membrane module.
[11] In step (B1), ε-amino group and carboxyl group are peptide-bonded between 4 or more consecutive lysine residues in the peptide containing 4 or more consecutive lysines, [1] to [ 10], the extracellular vesicle purification method according to any one of the above.
[12] of [1] to [11], wherein in step (B1), the carrier material is at least one selected from the group consisting of cellulose, agarose, polystyrene, polyacrylamide, polymethacrylic acid, and silica; The method for purifying extracellular vesicles according to any one of the above.

本発明によると、大量の細胞培養液等からエクソソーム等の細胞外小胞を、容易に分離、濃縮、精製することができ、また、得られるエクソソームの純度にも優れる。さらに、本発明によると、疾患治療の効果に優れる細胞外小胞、特に抗炎症効果を奏する細胞外小胞を取得することができる。また、本発明によると、従来法におけるような遠心操作によるダメージを受けることがないため、細胞外小胞の破壊、凝集が起こりにくいという利点もある。さらに、本発明の方法は、システムのスケールアップにも容易に対応でき、各工程の自動化も可能である。 According to the present invention, extracellular vesicles such as exosomes can be easily separated, concentrated and purified from a large amount of cell culture media and the like, and the purity of the obtained exosomes is excellent. Furthermore, according to the present invention, it is possible to obtain extracellular vesicles that are highly effective in treating diseases, particularly extracellular vesicles that exhibit anti-inflammatory effects. Moreover, according to the present invention, there is the advantage that extracellular vesicles are less likely to be destroyed and aggregated because they are not damaged by centrifugation unlike conventional methods. Furthermore, the method of the present invention can easily scale up the system and automate each step.

図1は、各種方法で精製した細胞外小胞の電子顕微鏡写真である。FIG. 1 shows electron micrographs of extracellular vesicles purified by various methods.

以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.

<細胞外小胞の精製方法>
本発明は、細胞外小胞を含む試料から細胞外小胞を分離精製する方法であって、
(A1)細胞外小胞を含む試料を、中空糸膜を用いて処理し、所望の細胞外小胞を濃縮する工程、(B1)得られた上記細胞外小胞の濃縮液を、連続する4個以上のリジンを含むペプチドが担持された担体に接触させ、上記細胞外小胞と上記ペプチドとが結合した複合体を形成させる工程、及び(B2)上記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、上記複合体から上記細胞外小胞を解離させる工程を含むことを特徴とする。上記(A1)工程の前に、(A0)夾雑物を除去する工程を、さらに上記(A1)工程の後に、(A2)上記細胞外小胞の濃縮液の溶媒交換を行う工程、及び/又は(A3)上記溶媒交換後の細胞外小胞の濃縮液をさらに濃縮する工程をさらに含んでいてもよい。本発明の方法によると、中空糸膜を用いる工程により、大量の細胞培養液からエクソソーム等の細胞外小胞を、容易に分離、濃縮、精製することができ、連続する4個以上のリジンを含むペプチドが担持された担体を用いる工程((B1)工程及び(B2)工程)により、エクソソームの純度をさらに向上させることができる。ここで、「所望の細胞外小胞を濃縮する」場合の「濃縮」とは、中空糸膜を用いて、細胞外小胞を含む試料から、所望のサイズの細胞外小胞の比率が増加した液を取得することをいい、中空糸膜を通過しない液を回収する場合も、中空糸膜を通過する液を回収する場合も含まれる。また、単に溶媒の量を減らして所望のサイズの細胞外小胞の濃度を高めることも含まれる。
<Method for purifying extracellular vesicles>
The present invention provides a method for separating and purifying extracellular vesicles from a sample containing extracellular vesicles,
(A1) a step of treating a sample containing extracellular vesicles with a hollow fiber membrane to concentrate the desired extracellular vesicles; contacting a carrier carrying a peptide containing 4 or more lysines to form a complex in which the extracellular vesicle and the peptide are bound; and (B2) comprising the complex and a metal cation. It is characterized by including a step of contacting with a dissociation buffer to dissociate the extracellular vesicles from the complex. Before the step (A1), (A0) removing contaminants, and after the step (A1), (A2) exchanging the solvent of the extracellular vesicle concentrate, and/or (A3) It may further include a step of further concentrating the extracellular vesicle concentrate after the solvent exchange. According to the method of the present invention, extracellular vesicles such as exosomes can be easily separated, concentrated, and purified from a large amount of cell culture medium by the step of using a hollow fiber membrane, and four or more consecutive lysines can be separated. The step ((B1) step and (B2) step) using a carrier supported peptide containing, it is possible to further improve the purity of exosomes. Here, "concentration" in the case of "concentrating the desired extracellular vesicles" means that the ratio of extracellular vesicles of a desired size is increased from a sample containing extracellular vesicles using a hollow fiber membrane. Collecting the liquid which does not pass through the hollow fiber membranes and collecting the liquid which passes through the hollow fiber membranes are also included. It also includes simply reducing the amount of solvent to increase the concentration of extracellular vesicles of the desired size.

(細胞外小胞)
細胞外小胞とは、細胞から放出されるナノメーターサイズの小胞の総称であり、エクソソーム、微小小胞体(Microvesicles)、アポトーシス小体等に分類される。本発明における細胞外小胞は、少なくともエクソソームを含み、好ましくは、高純度のエクソソームである。
(extracellular vesicle)
Extracellular vesicles are a general term for nanometer-sized vesicles released from cells, and are classified into exosomes, microvesicles, apoptotic bodies, and the like. Extracellular vesicles in the present invention contain at least exosomes, preferably high-purity exosomes.

(エクソソーム)
エクソソームとは、細胞外に存在する直径50nm~150nm程度の、細胞に由来する小胞であり、血液、唾液、尿などのあらゆる体液中に多量に存在する。エクソソームは、その表面に細胞膜由来の脂質、タンパク質を含み、内部にはmRNA、miRNA等の核酸やタンパク質が含まれており、放出した細胞由来の情報が含まれている。そのため、エクソソームに包含されている情報はバイオマーカーとして、診断マーカー等に利用することもできる。また、これら核酸やタンパク質からなる生体情報分子はエクソソームを取り込んだ細胞で機能することが知られており、エクソソームを介して、核酸やタンパク質の交換による細胞間コミュニケーションが生じることが明らかとなっている。そのため、エクソソームは、診断だけではなく疾患の予防や治療にも利用できると考えられている。
(exosome)
Exosomes are extracellular vesicles with a diameter of about 50 nm to 150 nm, which are derived from cells, and are present in large amounts in all body fluids such as blood, saliva, and urine. Exosomes contain cell membrane-derived lipids and proteins on their surfaces, and contain nucleic acids and proteins such as mRNA and miRNA inside, and contain information derived from the released cells. Therefore, the information contained in exosomes can also be used as a biomarker, such as a diagnostic marker. In addition, it is known that these biological information molecules composed of nucleic acids and proteins function in cells that have taken up exosomes, and it has been revealed that intercellular communication occurs through the exchange of nucleic acids and proteins via exosomes. . Therefore, it is believed that exosomes can be used not only for diagnosis but also for prevention and treatment of diseases.

細胞外小胞やエクソソームのサイズを特定する際の直径又は粒子径という用語は、本明細書で使用する場合、細胞外小胞は必ずしも球状ではないため、細胞外小胞の最大寸法を指すこととする。直径又は粒子径は、顕微鏡検査法技術(例えば、透過型電子顕微鏡)又は光散乱法技術等のナノ粒子度を測定するための従来技術を使用して測定してもよい。さらに、光散乱及びブラウン運動の両方の分析に基づく、ナノ粒子追跡分析(Nanoparticle Tracking Analysis:NTA)を使用して測定することもできる。本発明において、細胞外小胞の直径又は粒子径は、粒子径50nm以上の細胞外小胞については、NanoSight(Malvern Panalytical、ナノサイトL10)を用い、粒子径50nm未満の細胞外小胞については、透過型電子顕微鏡を用いて測定したものとする。また、エクソソーム数の計測には、ディスクとナノビーズの抗体で表面抗原特異的にサンドイッチ検出する方法によるエクソソーム計測システム(ExoCounter、JVCケンウッド社)等を用いることができる。 The term diameter or particle size when specifying the size of extracellular vesicles or exosomes, as used herein, refers to the largest dimension of an extracellular vesicle, as extracellular vesicles are not necessarily spherical. and The diameter or particle size may be measured using conventional techniques for measuring nanoparticle size, such as microscopy techniques (eg, transmission electron microscopy) or light scattering techniques. It can also be measured using Nanoparticle Tracking Analysis (NTA), which is based on both light scattering and Brownian motion analysis. In the present invention, the diameter or particle size of extracellular vesicles is determined using NanoSight (Malvern Panalytical, NanoSight L10) for extracellular vesicles with a particle size of 50 nm or more, and for extracellular vesicles with a particle size of less than 50 nm. , measured using a transmission electron microscope. In addition, for counting the number of exosomes, an exosome counting system (ExoCounter, JVC Kenwood) or the like can be used that employs a surface antigen-specific sandwich detection method with antibodies of discs and nanobeads.

細胞外小胞やエクソソームのサイズを特定する際に分子量を用いる場合があるが、その場合分子量という用語は、分子中の全ての原子の原子量の合計を指す。したがって、細胞外小胞やエクソソームの分子量という場合、当該細胞外小胞やエクソソーム中に含まれる分子全ての原子の原子量の合計である。細胞外小胞やエクソソームの分子量は、特定のカットオフを有する膜を用いて決定することができる。当業者には周知のことであるが、エクソソームを含有する組成物が分画分子量300kDaカットオフ膜を通過した場合、結果として生じる残留物中に存在する細胞外小胞やエクソソームの分子量は300kDa以上となり、一方で回収液中に存在するエクソソームの分子量は300kDa未満となる。 Molecular weight is sometimes used in specifying the size of extracellular vesicles and exosomes, where the term molecular weight refers to the sum of the atomic weights of all atoms in the molecule. Therefore, the molecular weight of extracellular vesicles or exosomes is the total atomic weight of all atoms contained in the extracellular vesicles or exosomes. The molecular weight of extracellular vesicles and exosomes can be determined using membranes with specific cutoffs. As is well known to those skilled in the art, when a composition containing exosomes passes through a 300 kDa cut-off membrane, extracellular vesicles and exosomes present in the resulting residue have a molecular weight of 300 kDa or greater. On the other hand, the molecular weight of exosomes present in the recovered liquid is less than 300 kDa.

(細胞外小胞を含む試料)
本発明の方法において、「細胞外小胞を含む試料」とは、細胞外小胞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、細胞の培養上清、生物の体内から採取された検体等が挙げられる。具体的には、各種細胞の培養上清、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、硝子体液等が挙げられるが、これらに限定されない。細胞外小胞を含む試料は目的に応じて、適宜選択され得るが、採取の容易さの観点、細胞外小胞の大量精製が可能であるという観点から、各種細胞の培養上清、血液、血漿、血清、唾液、尿等が好ましく、各種細胞の培養上清がより好ましい。
(Sample containing extracellular vesicles)
In the method of the present invention, the "sample containing extracellular vesicles" is not particularly limited as long as it is a mixture containing extracellular vesicles. Examples include collected specimens and the like. Specifically, culture supernatant of various cells, blood, plasma, serum, saliva, urine, tears, sweat, breast milk, amniotic fluid, cerebrospinal fluid (cerebrospinal fluid), bone marrow fluid, pleural fluid, ascites, synovial fluid, eye Examples include, but are not limited to, aqueous humor, vitreous humor, and the like. A sample containing extracellular vesicles can be appropriately selected depending on the purpose. Plasma, serum, saliva, urine and the like are preferred, and culture supernatants of various cells are more preferred.

上記各種細胞の培養上清における細胞は、特に限定されるものではなく、動物細胞であってもよく、植物細胞であってもよく、菌類であってもよく、細菌類であってもよく、藻類であってもよいが、インビトロ条件下で培養できる細胞であることが好ましく、インビトロ条件下で培養できる哺乳動物由来の細胞であることがより好ましい。また、インビトロ条件下で培養できる細胞であれば、哺乳動物より摘出した組織を形成する細胞であっても、インビトロで株化された細胞であってもよい。 The cells in the culture supernatant of the above various cells are not particularly limited, and may be animal cells, plant cells, fungi, or bacteria. Algae may be used, but cells that can be cultured under in vitro conditions are preferred, and mammalian cells that can be cultured under in vitro conditions are more preferred. In addition, as long as the cells can be cultured under in vitro conditions, they may be cells that form tissues excised from mammals or cells that have been established in vitro.

インビトロ条件下で培養できる哺乳動物由来の細胞としては、例えば、間葉系幹細胞、その他の幹細胞(胚性幹細胞、人工多能性幹細胞、造血幹細胞、神経幹細胞、皮膚幹細胞等)、組織前駆細胞、組織細胞(骨細胞、骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、皮膚細胞、神経細胞、筋肉細胞、血液系細胞、線維芽細胞、肝臓細胞等)等が挙げられる。これらのうち、得られる細胞外小胞が多様な生理活性を有し、炎症性疾患等に対する治療効果を有するという観点から、間葉系幹細胞が好ましい。間葉系幹細胞はその由来によって例えば脂肪由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞、骨髄由来間葉系幹細胞等が挙げられるが、中でも脂肪由来間葉系幹細胞、臍帯由来間葉系幹細胞がより好ましく、脂肪由来間葉系幹細胞がさらに好ましい。なお、本発明において細胞外小胞の由来となる細胞は、自己由来でも同種異系由来でも異種由来でもよいが、同種異系由来であることが好ましい。 Mammal-derived cells that can be cultured under in vitro conditions include, for example, mesenchymal stem cells, other stem cells (embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells, hematopoietic stem cells, neural stem cells, skin stem cells, etc.), tissue progenitor cells, tissue cells (bone cells, osteoblasts, adipocytes, chondrocytes, skin cells, nerve cells, muscle cells, blood cells, fibroblasts, liver cells, etc.); Among these, mesenchymal stem cells are preferable from the viewpoint that the obtained extracellular vesicles have various physiological activities and have a therapeutic effect on inflammatory diseases and the like. Mesenchymal stem cells include, for example, adipose-derived mesenchymal stem cells, umbilical cord-derived mesenchymal stem cells, and bone marrow-derived mesenchymal stem cells, depending on the origin of the mesenchymal stem cells. More preferred are adipose-derived mesenchymal stem cells. In the present invention, extracellular vesicle-derived cells may be autologous, allogeneic, or heterologous, but are preferably allogeneic.

上記各種細胞の培養上清の取得方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下のように行うことができる。 The method for obtaining the culture supernatant of the various cells described above is not particularly limited, but can be performed, for example, as follows.

本発明において、細胞の培養方法は、それぞれの細胞に適した方法であれば特に限定されず、従来当業者に従来公知の方法が用いられ、例えば、30℃~37℃の温度、2%~7%CO環境下、5%~21%O環境下で行われる。また、細胞の継代の時期及び方法もそれぞれの細胞に適していれば特に限定されず、細胞の様子を見ながら、従来と同様に行うことができる。 In the present invention, the cell culture method is not particularly limited as long as it is suitable for each cell, and conventionally known methods for those skilled in the art are used. It is carried out under 7% CO 2 environment, 5%-21% O 2 environment. Also, the timing and method of passage of cells are not particularly limited as long as they are suitable for each cell, and can be carried out in the same manner as in the past while observing the condition of the cells.

細胞の培養に用いる培地としては、当業者に従来公知のものを細胞の種類毎にそれぞれ選択して用いることができ、特に限定されない。培養上清由来の細胞外小胞をヒト等に対して用いるという観点から、動物血清を含まない無血清培地であることが好ましい。なお、培養上清由来の細胞外小胞をヒト等に投与する目的以外に用いる場合には、培地中に動物由来の血清が含有されていてもよい。 As the medium used for cell culture, those conventionally known to those skilled in the art can be selected and used for each cell type, and are not particularly limited. From the viewpoint of using the extracellular vesicles derived from the culture supernatant for humans, etc., a serum-free medium that does not contain animal serum is preferable. When the extracellular vesicles derived from the culture supernatant are used for purposes other than administration to humans or the like, the medium may contain animal-derived serum.

前記無血清培地としては、動物血清を含まない培地であればよく、特に限定されない。公知の基本培地に、動物血清を除くその他添加剤を含有した組成を有するものを用いることができる。基本培地の組成は、培養するべき細胞の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、イーグル培地のような最小必須培地(MEM)、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、最小必須培地α(MEM-α)、間葉系幹細胞基礎培地(MSCBM)、Ham’s F-12及びF-10培地、DMEM/F12培地、Williams培地E、RPMI-1640培地、MCDB培地、199培地、Fisher培地、Iscove改変ダルベッコ培地(IMDM)、McCoy改変培地等が挙げられる。 The serum-free medium is not particularly limited as long as it does not contain animal serum. A known basal medium having a composition containing additives other than animal serum can be used. The composition of the basal medium can be appropriately selected according to the type of cells to be cultured. For example, Minimum Essential Medium (MEM) such as Eagle's Medium, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), Minimum Essential Medium α (MEM-α), Mesenchymal Stem Cell Basal Medium (MSCBM), Ham's F-12 and F -10 medium, DMEM/F12 medium, Williams medium E, RPMI-1640 medium, MCDB medium, 199 medium, Fisher medium, Iscove's modified Dulbecco's medium (IMDM), McCoy's modified medium and the like.

基本培地に加えるその他の添加剤としては、アミノ酸類、無機塩類、ビタミン類及び炭素源や抗生物質等の他の添加剤を挙げることができる。これらの添加剤の使用濃度は特に限定されず、通常用いられる濃度で用いることができる。 Other additives added to the basal medium include amino acids, inorganic salts, vitamins and other additives such as carbon sources and antibiotics. Concentrations of these additives to be used are not particularly limited, and they can be used at commonly used concentrations.

(中空糸膜、中空糸膜モジュール)
中空糸膜とは透過膜の一利用形態であって、細いストロー状の細管に形成された膜体をいう。中空糸膜モジュールは、上記中空糸膜を多数本束ねた中空糸膜束が、塩化ビニルの合成樹脂やアルミ等の金属で形成されたハウジング容器に密閉状態で格納されている。一般的に個々の中空糸膜1本当たりの直径(内径)は、100μm~数mm程度であるが、液体を効率良く流通させる為に100μm~500μmであることが好ましく、100μm~300μmであることがより好ましい。また、それぞれの中空糸膜の長さは用途に応じて調整することができるが、長過ぎると液体を流す為の圧力が高くなることから、中空糸膜束の形態で両端の固定部を除いた長さ、所謂有効長が120mm~450mmに形成されていることが好ましく、100mm~300mmであることがより好ましく、150mm~250mmであることがさらに好ましい。また、中空糸膜の膜厚は一般に10μm~100μm程度であるが、20μm~60μmであることが好ましく、20μm~50μmであることがより好ましく、30μm~50μmであることがさらに好ましい。なお、本発明においては、精製効率の観点から、中空糸膜モジュールを用いること(中空糸膜が、中空糸膜モジュールを構成していること)が好ましい。
(Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module)
A hollow fiber membrane is one form of use of a permeable membrane, and refers to a membrane body formed into a thin straw-like tubule. In the hollow fiber membrane module, a bundle of hollow fiber membranes in which a large number of the above hollow fiber membranes are bundled is stored in a sealed state in a housing container made of a synthetic resin such as vinyl chloride or a metal such as aluminum. In general, the diameter (inner diameter) of each hollow fiber membrane is about 100 μm to several mm, but it is preferably 100 μm to 500 μm, more preferably 100 μm to 300 μm, in order to efficiently circulate the liquid. is more preferred. In addition, the length of each hollow fiber membrane can be adjusted according to the application. The length, so-called effective length, is preferably 120 mm to 450 mm, more preferably 100 mm to 300 mm, even more preferably 150 mm to 250 mm. The thickness of the hollow fiber membrane is generally about 10 μm to 100 μm, preferably 20 μm to 60 μm, more preferably 20 μm to 50 μm, even more preferably 30 μm to 50 μm. In the present invention, from the viewpoint of purification efficiency, it is preferable to use a hollow fiber membrane module (the hollow fiber membrane constitutes the hollow fiber membrane module).

本発明の方法において用いられる中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の膜面積は、中空糸膜内外の径差を考慮し、厚みの中間部分における換算値、即ち外面部面積と内面部面積の平均値とすることができる。中空糸膜の膜面積と処理速度は比例関係にあるため、膜面積の大きな中空糸膜モジュールを用いる方が、処理速度が速くなるため、処理にかかる時間を短くすることができ、細胞外小胞が受けるダメージを減少させることができる。一方で、中空糸モジュールの膜面積と精製時のデッドボリューム(流路内残留量)も比例関係にあるため、膜面積の大きな中空糸モジュールを用いるとその分ロスも増える。そのため、目的に合わせて、適切な膜面積の中空糸膜モジュールを選択することが好ましい。本発明の方法において用いられる中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の膜面積としては、1cm~3,000cm程度の範囲の中から、適宜目的に合わせて選択する。例えば、濃縮して小容量にすることが目的の場合には、20cm程度の膜面積の小さいモジュールを使用することが好ましい。また、細胞培養上清の濃縮、濾過、夾雑物の除去等が目的の場合には、その処理量に合わせて、例えば膜面積が115cm程度、1,000cm程度、1,600cm程度の中空糸膜モジュールを使用することが好ましい。 The membrane area of the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane module used in the method of the present invention is a converted value in the middle part of the thickness, that is, the average value of the outer surface area and the inner surface area, considering the diameter difference between the inside and outside of the hollow fiber membrane. can be Since the membrane area of the hollow fiber membrane and the processing speed are in a proportional relationship, using a hollow fiber membrane module with a large membrane area increases the processing speed, so the time required for processing can be shortened. It can reduce the damage taken by cells. On the other hand, since there is a proportional relationship between the membrane area of the hollow fiber module and the dead volume (remaining amount in the flow path) during purification, the use of a hollow fiber module with a large membrane area increases the loss accordingly. Therefore, it is preferable to select a hollow fiber membrane module having an appropriate membrane area according to the purpose. The membrane area of the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module used in the method of the present invention is appropriately selected from the range of about 1 cm 2 to 3,000 cm 2 according to the purpose. For example, when the purpose is to concentrate to a small volume, it is preferable to use a module with a small membrane area of about 20 cm 2 . In addition, when the purpose is concentration, filtration, removal of contaminants, etc. of the cell culture supernatant, for example, the membrane area is about 115 cm 2 , 1,000 cm 2 , or 1,600 cm 2 depending on the amount of treatment. Preference is given to using hollow fiber membrane modules.

本発明の方法において用いられる中空糸膜(中空糸膜モジュールに備わる中空糸膜も含む)の孔径は、目的に応じて選択することができるが、例えば、所望の細胞外小胞よりも大きな夾雑物を除去する場合には、当該夾雑物のみを透過させない孔径を選択する。そのような孔径としては、0.05μm~2μmであり、0.1μm~1μmであることが好ましく、0.2μm~0.8μmであることがより好ましく、0.2μm~0.5μmであることがさらに好ましく、0.22μmであることが特に好ましい。なお、微小小胞体(Microvesicles)を意図的に残そうとする場合には、孔径0.05μm~1μmのものを使用することが好ましい。また、細胞外小胞よりも大きな夾雑物を除去した後の培養上清等から、必要とする細胞外小胞を残し、不要な小さいサイズの粒子や残渣を除去する場合には、分画分子量が100kDa~1,000kDaのカットオフ膜を使用することが好ましく、120kDa~800kDaのカットオフ膜であることがより好ましく、150kDa~500kDaのカットオフ膜であることがさらに好ましく、300kDaのカットオフ膜であることが特に好ましい。この場合において、夾雑物を除去した後の培養上清等の希釈と濃縮を連続して行うことにより、小さいサイズの不要物を除去すると同時に、溶媒交換を行い、必要とするサイズの細胞外小胞を取得しても良い。さらに、上記工程で取得した細胞外小胞をさらに濃縮する場合には、培地や溶媒を透過させることができるサイズの中空糸膜を使用すればよく、分画分子量が10kDa~500kDaのカットオフ膜であることが好ましく、50kDa~300kDaのカットオフ膜であることがより好ましく、100kDa~200kDaのカットオフ膜であることがさらに好ましく、100kDaのカットオフ膜であることが特に好ましい。 The pore size of the hollow fiber membrane (including the hollow fiber membrane provided in the hollow fiber membrane module) used in the method of the present invention can be selected according to the purpose. When removing substances, select a pore size that does not allow permeation of only the contaminants. Such a pore size is 0.05 μm to 2 μm, preferably 0.1 μm to 1 μm, more preferably 0.2 μm to 0.8 μm, and 0.2 μm to 0.5 μm. is more preferred, and 0.22 μm is particularly preferred. When intentionally leaving microvesicles, it is preferable to use vesicles with a pore size of 0.05 μm to 1 μm. In addition, when removing unnecessary small size particles and debris from the culture supernatant etc. after removing contaminants larger than extracellular vesicles, leaving the necessary extracellular vesicles, the cutoff molecular weight It is preferred to use a cut-off membrane with a λ of 100 kDa to 1,000 kDa, more preferably a cut-off membrane of 120 kDa to 800 kDa, even more preferably a cut-off membrane of 150 kDa to 500 kDa, and a cut-off membrane of 300 kDa. is particularly preferred. In this case, by continuously diluting and concentrating the culture supernatant after removing contaminants, unwanted substances of small size are removed, and at the same time, the solvent is exchanged to obtain extracellular small cells of the required size. You can get cells. Furthermore, when further concentrating the extracellular vesicles obtained in the above step, a hollow fiber membrane having a size that allows medium and solvent to permeate may be used, and a cut-off membrane with a cut-off molecular weight of 10 kDa to 500 kDa. , more preferably a 50 kDa to 300 kDa cutoff membrane, even more preferably a 100 kDa to 200 kDa cutoff membrane, and particularly preferably a 100 kDa cutoff membrane.

本発明の方法において用いられる中空糸膜モジュールに備わる中空糸膜の材質は、細胞由来の細胞外小胞を適切に分離する目的で使用できる材質であれば、特に限定されないが、例えば、ポリエーテルスルホン(PES)、修飾ポリエーテルスルホン(mPES)、ポリアクリロニトリル(PAN)等が挙げられる。これらのうち、親水性が高く、タンパク質の吸着性が低いという観点から、ポリエーテルスルホン(PES)、修飾ポリエーテルスルホン(mPES)が好ましく、修飾ポリエーテルスルホン(mPES)がより好ましい。 The material of the hollow fiber membrane provided in the hollow fiber membrane module used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it is a material that can be used for the purpose of appropriately separating cell-derived extracellular vesicles. Sulfone (PES), modified polyethersulfone (mPES), polyacrylonitrile (PAN) and the like. Among these, polyethersulfone (PES) and modified polyethersulfone (mPES) are preferable, and modified polyethersulfone (mPES) is more preferable, from the viewpoint of high hydrophilicity and low protein adsorption.

(連続する4個以上のリジンを含むペプチド)
本発明の方法において用いられる「連続する4個以上のリジンを含むペプチド(以下、単位「本発明のペプチド」ともいう)」は、4個以上連続して結合したリジンを含むペプチドであって、試料中のエクソソーム、特にCD63陽性エクソソームと好適に結合することができる。本発明のペプチドは、連続する4個以上のリジンを含むものであれば、その他の構成は特に限定されず、リジンのみからなるペプチドであってもよいし、リジン以外のアミノ酸を含むペプチドであってもよい。また、本発明のペプチドは糖鎖又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く、アミノ酸はL体であっても、D体であってもよい。さらには、本発明のペプチドは、アミノ酸におけるα位のアミノ基とカルボキシル基とがペプチド結合したものであってもよく、アミノ酸の側鎖に含まれるアミノ基とα位のカルボキシル基とがペプチド結合したものであってもよく、アミノ酸におけるα位のアミノ基とアミノ酸の側鎖に含まれるカルボキシル基とがペプチド結合したものであってもよく、アミノ酸の側鎖に含まれるアミノ基とアミノ酸の側鎖に含まれるカルボキシル基とがペプチド結合したものであってもよい。
(Peptide containing 4 or more consecutive lysines)
The “peptide containing 4 or more consecutive lysines (hereinafter also referred to as the unit “peptide of the present invention”)” used in the method of the present invention is a peptide containing 4 or more consecutively bound lysines, It can preferably bind to exosomes in a sample, particularly CD63-positive exosomes. Other configurations of the peptide of the present invention are not particularly limited as long as it contains four or more consecutive lysines. may In addition, the peptide of the present invention may be a composite peptide further comprising a non-peptide structure such as a sugar chain or an isoprenoid group. The amino acids contained in the peptides of the present invention may be modified, and the amino acids may be in L-form or D-form. Furthermore, the peptide of the present invention may be one in which the amino group at the α-position and the carboxyl group in the amino acid are peptide-bonded, and the amino group contained in the side chain of the amino acid and the carboxyl group at the α-position are peptide-bonded. It may be a peptide bond between the amino group at the α-position in the amino acid and the carboxyl group contained in the side chain of the amino acid, and the amino group contained in the side chain of the amino acid and the side of the amino acid A peptide bond with the carboxyl group contained in the chain may also be used.

本発明のペプチドは、連続する4個以上のリジンを含んでいることで、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。本発明のペプチドは、連続する4個以上のリジンを含むものであり、エクソソームとの結合性を向上させる観点から、連続する10個以上のリジンを含むものであることが好ましく、連続する20個以上のリジンを含むものであることがより好ましく、連続する25個以上のリジンを含むものであることがさらに好ましく、連続する30個以上のリジンを含むものであることがよりさらに好ましく、連続する35個以上のリジンを含むものであることが特に好ましい。また、本発明のペプチドは、連続する40個以下のリジンを含むものであることが好ましい。 Peptides of the present invention, containing four or more consecutive lysines, can bind to exosomes with a binding strength sufficient to isolate exosomes. Peptides of the present invention contain 4 or more consecutive lysines, and from the viewpoint of improving binding to exosomes, preferably contain 10 or more consecutive lysines, and 20 or more consecutive lysines. More preferably, it contains lysine, more preferably contains 25 or more consecutive lysines, even more preferably contains 30 or more consecutive lysines, and contains 35 or more consecutive lysines. is particularly preferred. Also, the peptide of the present invention preferably contains 40 or less consecutive lysines.

本発明のペプチドに含まれる連続する4個以上のリジンは、エクソソームとの結合性を向上させる観点から、L体が好ましい。また、本発明のペプチドに含まれる連続する4個以上のリジンは、エクソソームとの結合性を向上させる観点から、リジン残基同士がε-アミノ基とカルボキシル基とでペプチド結合しているものが好ましい。 Contiguous 4 or more lysines contained in the peptide of the present invention, from the viewpoint of improving the binding property to exosomes, the L-form is preferred. In addition, from the viewpoint of improving the binding property to exosomes, the consecutive 4 or more lysines contained in the peptide of the present invention are those in which the lysine residues are peptide-bonded with the ε-amino group and the carboxyl group. preferable.

本発明のペプチドは、当該分野において公知の方法によって作製することができる。例えば、天然の微生物が発現するものであってもよく、形質転換体によって発現させてもよい。さらに、本発明のペプチドは液相法等により化学合成されてもよい。また市販されているポリリジンを本発明のペプチドとして利用することもできる。 The peptides of the invention can be produced by methods known in the art. For example, it may be expressed by naturally occurring microorganisms, or may be expressed by transformants. Furthermore, the peptide of the present invention may be chemically synthesized by a liquid phase method or the like. A commercially available polylysine can also be used as the peptide of the present invention.

(担体)
本発明の方法において利用する担体(以下、単に「本発明の担体」ともいう)は、本発明のペプチドが担持された担体である。本発明の担体は本発明のペプチドを担持していることで、エクソソームを特異的に結合させることができる。本発明の担体上では、エクソソームと本発明のペプチドとが複合体を形成する。
(Carrier)
The carrier used in the method of the present invention (hereinafter also simply referred to as "the carrier of the present invention") is a carrier carrying the peptide of the present invention. By carrying the peptide of the present invention, the carrier of the present invention can specifically bind exosomes. On the carrier of the present invention, exosomes and the peptide of the present invention form a complex.

本発明の担体は、本発明のペプチドを直接的又は間接的に担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、セルロース、アガロース、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸、シリカ、ガラス、ナイロンメンブレン、半導体ウェハー、ラテックス、マイクロビーズ、磁性ビーズ等が挙げられる。これらのうち、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、カラム精製に適したセルロース、アガロース、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸、シリカが好ましく、中でもセルロースがより好ましい。 Other constitutions of the carrier of the present invention are not particularly limited as long as it is a structure capable of directly or indirectly supporting 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 bound to the carrier. Examples include cellulose, agarose, polystyrene, polyacrylamide, polymethacrylic acid, silica, glass, nylon membrane, Examples include semiconductor wafers, latex, microbeads, and magnetic beads. Among these, the carriers of the present invention are cellulose, agarose, polystyrene, polyacrylamide, and polymethacryl, which are suitable for column purification in that they allow easy recovery of complexes containing exosomes and isolation of exosomes. Acid and silica are preferred, and cellulose is more preferred.

本発明のペプチドと担体との結合態様は、特に限定されず、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。また、本発明のペプチドと担体との結合は、ポリペプチドからなるリンカーを介してもよい。 The mode of binding between the peptide of the present invention and the carrier is not particularly limited, and the binding between the peptide and the carrier may be direct or indirect. Also, the binding between the peptide of the present invention and a carrier may be via a linker comprising a polypeptide.

なお、本発明の方法においては、本発明のペプチドが担持された担体として市販されているものを用いることもできる。そのような市販品としては、例えばエクソピュア(ExoPUA(登録商標)、シリコンバイオ社製)が挙げられる。 In addition, in the method of the present invention, a commercially available carrier supporting the peptide of the present invention can also be used. Examples of such commercial products include Exopure (ExoPUA (registered trademark), manufactured by Silicon Bio).

(解離バッファー)
本発明の方法では、細胞外小胞(エクソソーム)と本発明のペプチドとが結合した複合体から上記細胞外小胞(エクソソーム)を解離させるために、金属陽イオンを含む解離バッファー(以下、単に「本発明の解離バッファー」ともいう)を用いる。本発明の解離バッファーはタンパク質変性剤等を含むことなく、マイルド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に近い状態で単離することが可能である。
(dissociation buffer)
In the method of the present invention, a dissociation buffer containing metal cations (hereinafter simply referred to as Also referred to as "the dissociation buffer of the present invention") is used. The dissociation buffer of the present invention does not contain a protein denaturant or the like and can dissociate exosomes from the complex under mild conditions, so exosomes can be isolated in a nearly intact state.

本発明の解離バッファーに含まれる金属陽イオンは、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、及び銅(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、及び鉛(II)イオン等の2価の金属陽イオン;アルミニウムイオン、及び鉄(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、及びニッケルイオンが好ましく、上記複合体から細胞外小胞(エクソソーム)を十分に解離させることができる点も考慮すると、ナトリウムイオン、カリウムイオン、又はマグネシウムイオンを、単独で又は組み合わせて含むことがより好ましい。 The metal cation contained in the dissociation buffer of the present invention is not particularly limited, and examples include monovalent metal cations such as sodium ion, potassium ion, lithium ion, silver ion, and copper (I) ion; Divalent metal cations such as calcium ions, zinc ions, nickel ions, barium ions, copper(II) ions, iron(II) ions, tin(II) ions, cobalt(II) ions, and lead(II) ions trivalent metal cations such as aluminum ions and iron (III) ions; As the metal cations contained in the dissociation buffer of the present invention, sodium ions, potassium ions, magnesium ions, zinc ions, and nickel ions are preferable among these metal cations because of their high water solubility. Considering that extracellular vesicles (exosomes) can be sufficiently dissociated, it is more preferable to contain sodium ions, potassium ions, or magnesium ions alone or in combination.

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、複合体から細胞外小胞(エクソソーム)を解離させることが可能であり、かつ、細胞外小胞(エクソソーム)の膜構造及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細胞外小胞(エクソソーム)との結合強度、及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、決定することができる。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、0.2M~1Mであることが好ましく、0.2M~0.8Mであることがより好ましく、0.2~0.6Mであることがさらに好ましい。 The concentration of metal cations in the dissociation buffer of the present invention is capable of dissociating extracellular vesicles (exosomes) from the complex, and proteins present in the membrane structure and membrane of extracellular vesicles (exosomes) is not particularly limited as long as it does not affect the structure of In other words, the optimal concentration of cations can vary depending on the binding strength between the peptide of the present invention and extracellular vesicles (exosomes) used, and the type (valence) of the metal cations. can be determined after considering The concentration of metal cations in the dissociation buffer of the present invention is not particularly limited. .2 to 0.6M is more preferred.

本発明の解離バッファーのpHは、5.0~9.0であることが好ましく、5.5~8.5であることがより好ましく、6.0~8.0であることがさらに好ましい。解離バッファーのpHが上記範囲であれば、細胞外小胞(エクソソーム)の膜構造及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。 The pH of the dissociation buffer of the present invention is preferably 5.0 to 9.0, more preferably 5.5 to 8.5, even more preferably 6.0 to 8.0. If the pH of the dissociation buffer is within the above range, it is preferable because it does not affect the membrane structure of extracellular vesicles (exosomes) and the structure of proteins present in the membrane.

本発明の解離バッファーは、細胞外小胞(エクソソーム)の膜構造及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 of the present invention may contain substances other than metal cations as long as they do not affect the membrane structure of extracellular vesicles (exosomes) and the structure of proteins present in the membrane.

(本発明の細胞外小胞の精製方法の各工程について)
本発明の細胞外小胞の精製方法を各工程に分け、具体的に説明するが、本発明は以下に示す方法に限定されない。
(Regarding each step of the extracellular vesicle purification method of the present invention)
The method for purifying extracellular vesicles of the present invention is divided into steps and specifically explained, but the present invention is not limited to the methods shown below.

本発明の細胞外小胞の精製方法は、
(A0)夾雑物を除去する工程、
(A1)細胞外小胞を含む試料を、中空糸膜を用いて処理し、所望の細胞外小胞を濃縮する工程、
(A2)得られた上記細胞外小胞の濃縮液の溶媒交換を行う工程、
(A3)上記溶媒交換後の細胞外小胞の濃縮液をさらに濃縮する工程、
(B1)得られた上記細胞外小胞の濃縮液を、連続する4個以上のリジンを含むペプチドが担持された担体に接触させ、上記細胞外小胞と上記ペプチドとが結合した複合体を形成させる工程、及び
(B2)上記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、上記複合体から上記細胞外小胞を解離させる工程、を含む。
The extracellular vesicle purification method of the present invention comprises
(A0) a step of removing contaminants,
(A1) a step of treating a sample containing extracellular vesicles with a hollow fiber membrane to concentrate the desired extracellular vesicles;
(A2) a step of exchanging the solvent of the extracellular vesicle concentrate obtained;
(A3) a step of further concentrating the extracellular vesicle concentrate after solvent exchange;
(B1) The extracellular vesicle concentrate thus obtained is brought into contact with a carrier carrying a peptide containing four or more consecutive lysines to form a complex in which the extracellular vesicle and the peptide are bound. and (B2) contacting the complex with a dissociation buffer containing metal cations to dissociate the extracellular vesicles from the complex.

(A0)夾雑物を除去する工程
本工程においては、細胞外小胞を含む試料(細胞の培養上清等)から、細胞残渣やその他の不要なゴミを除去するために、吸引濾過ユニット又は中空糸膜モジュールを用いた濾過を行う。必要に応じて、濾過を行う前に、細胞培養上清を2,000×g、20min等の条件で遠心分離し、細胞や大きなゴミ等を沈殿させ、その上清を用いてもよい。上記吸引濾過ユニットには、孔径0.22μmのメンブレンフィルターをセットし、常法に従って行うことができる。また、中空糸膜モジュールを用いる場合には、中空糸膜の孔径は、0.05μm~2μmであり、0.1μm~1μmであることが好ましく、0.2μm~0.8μmであることがより好ましく、0.2μm~0.5μmであることがさらに好ましく、0.22μmであることが特に好ましい。なお、微小小胞体(Microvesicles)を残そうとする場合には、孔径0.05μm~1μmのものを使用することが好ましい。本工程においては、濾過装置又は中空糸膜モジュールのサイズを変更することで、処理できる試料の量を調節することができる。
(A0) Step of removing contaminants In this step, a suction filtration unit or a hollow Filtration is performed using a fiber membrane module. If necessary, before filtration, the cell culture supernatant may be centrifuged under conditions such as 2,000×g for 20 minutes to precipitate cells and large debris, and the supernatant may be used. A membrane filter with a pore size of 0.22 μm is set in the suction filtration unit, and a conventional method can be used. Further, when a hollow fiber membrane module is used, the pore size of the hollow fiber membrane is 0.05 μm to 2 μm, preferably 0.1 μm to 1 μm, more preferably 0.2 μm to 0.8 μm. It is preferably 0.2 μm to 0.5 μm, particularly preferably 0.22 μm. When microvesicles are to be left, it is preferable to use vesicles with a pore size of 0.05 μm to 1 μm. In this step, the amount of sample that can be processed can be adjusted by changing the size of the filtration device or the hollow fiber membrane module.

本工程で使用する具体的な吸引濾過ユニットとしては、例えば、フィルターシステムとしてCorning社の431097、ThermoFisher社の566-0020等が挙げられる。中空糸膜モジュールとしては、ラボスケールではC02P20U05N、大量処理の場合にはS02P20U05N(いずれもRepligen社製)等が挙げられる。 Specific suction filtration units used in this step include, for example, filter systems such as Corning 431097 and ThermoFisher 566-0020. Examples of the hollow fiber membrane module include C02P20U05N for laboratory scale and S02P20U05N (both manufactured by Repligen) for large-scale processing.

(A1)細胞外小胞を含む試料を、中空糸膜を用いて処理し、所望の細胞外小胞を濃縮する工程
本工程においては、夾雑物を除去した後の細胞外小胞を含む試料(細胞の培養上清等)から、必要とする細胞外小胞を残し、不要な小さいサイズの粒子や残渣を除去する。具体的には、夾雑物を除去した試料(細胞の培養上清等)をFeedボトル等に導入し、ポンプを作動させて中空糸膜モジュールにロードする。その後、トータルで試料の約50倍量~150倍量のPBS等を透過させ、所望のサイズの細胞外小胞を中空糸膜モジュール内に残して濃縮し、所望の細胞外小胞の濃縮液を得ると共に、洗浄することができる。濾液は、ポンプにより廃液タンク等に送られる。この工程においては、中空糸膜モジュールに備わる中空糸膜を適宜選択することによって、回収する細胞外小胞のサイズを調節することができる。本発明の精製方法においては、本工程に用いる中空糸膜としては、100kDa~1,000kDaのカットオフ膜であることが好ましく、120kDa~800kDaのカットオフ膜であることがより好ましく、150kDa~500kDaのカットオフ膜であることがさらに好ましく、300kDaのカットオフ膜であることが特に好ましい。このようなカットオフ膜を選択することで、間葉系幹細胞等の培養上清等の試料から、粒子径50nm以上(50nm以上220nm以下、好ましくは50nm以上150nm以下)のエクソソーム等の細胞外小胞に加えて、粒子径50nm未満(1nm以上50nm未満、好ましくは10nm以上50nm未満)の細胞外小胞が含まれる、抗炎症効果を有する細胞外小胞集団を取得することができる。本工程においても、中空糸膜モジュールのサイズを変更することで、処理できる培養上清の量を調節することができる。
(A1) A step of treating a sample containing extracellular vesicles with a hollow fiber membrane to concentrate the desired extracellular vesicles. In this step, the sample containing extracellular vesicles after removing contaminants. From (cell culture supernatant, etc.), leaving the necessary extracellular vesicles, unnecessary small-sized particles and debris are removed. Specifically, a sample (cell culture supernatant, etc.) from which contaminants have been removed is introduced into a feed bottle or the like, and a pump is operated to load the hollow fiber membrane module. Thereafter, a total of about 50 to 150 times the volume of the sample is permeated with PBS or the like to concentrate extracellular vesicles of a desired size while leaving them in the hollow fiber membrane module to obtain the desired concentrate of extracellular vesicles. can be obtained and washed. The filtrate is pumped to a waste liquid tank or the like. In this step, the size of extracellular vesicles to be collected can be adjusted by appropriately selecting the hollow fiber membranes provided in the hollow fiber membrane module. In the purification method of the present invention, the hollow fiber membrane used in this step is preferably a cut-off membrane of 100 kDa to 1,000 kDa, more preferably a cut-off membrane of 120 kDa to 800 kDa, more preferably 150 kDa to 500 kDa. is more preferred, and a 300 kDa cut-off membrane is particularly preferred. By selecting such a cut-off membrane, extracellular small particles such as exosomes with a particle size of 50 nm or more (50 nm or more and 220 nm or less, preferably 50 nm or more and 150 nm or less) can be extracted from samples such as culture supernatants of mesenchymal stem cells and the like. In addition to vesicles, it is possible to obtain an extracellular vesicle population having an anti-inflammatory effect that contains extracellular vesicles with a particle size of less than 50 nm (1 nm or more and less than 50 nm, preferably 10 nm or more and less than 50 nm). Also in this step, the amount of culture supernatant that can be treated can be adjusted by changing the size of the hollow fiber membrane module.

本工程で使用する具体的な中空糸膜モジュールとしては、ラボスケールではC02E30005N、大量処理の場合にはC04N30005N(いずれもRepligen社製)等の市販品が挙げられる。 Specific hollow fiber membrane modules used in this step include commercially available products such as C02E30005N for laboratory scale and C04N30005N (both manufactured by Repligen) for large-scale processing.

(A2)得られた上記細胞外小胞の濃縮液の溶媒交換を行う工程
本工程においては、上記工程で取得した濃縮液について、目的とする溶液での希釈および限外濾過装置、中空糸膜、中空糸膜モジュール等での濃縮を一度又は繰り返し行うことにより、上記工程で取得した濃縮液の溶媒交換を行う。上記限外濾過装置には、培地や溶媒を透過させることができる孔径のカットオフ膜をセットする。分画分子量が10kDa~500kDaのカットオフ膜であることが好ましく、50kDa~300kDaのカットオフ膜であることがより好ましく、100kDa~200kDaのカットオフ膜であることがさらに好ましく、100kDaのカットオフ膜であることが特に好ましい。また、本工程に中空糸膜、中空糸膜モジュールを用いる場合は、使用する中空糸膜としては、上記と同様に、培地や溶媒を透過させることができるサイズであればよく、分画分子量が10kDa~500kDaのカットオフ膜であることが好ましく、50kDa~300kDaのカットオフ膜であることがより好ましく、100kDa~200kDaのカットオフ膜であることがさらに好ましく、100kDaのカットオフ膜であることが特に好ましい。このようなカットオフ膜を選択することで、取得した細胞外小胞を失うことなく、適切な溶媒に置き換えることができる。
(A2) A step of exchanging the solvent of the obtained extracellular vesicle concentrate In this step, the concentrate obtained in the above step is diluted with a target solution, an ultrafiltration device, a hollow fiber membrane , the concentration in the hollow fiber membrane module or the like is performed once or repeatedly to exchange the solvent of the concentrate obtained in the above step. A cut-off membrane having a pore size that allows medium and solvent to permeate is set in the ultrafiltration device. It is preferably a cut-off membrane with a cut-off molecular weight of 10 kDa to 500 kDa, more preferably a cut-off membrane of 50 kDa to 300 kDa, even more preferably a cut-off membrane of 100 kDa to 200 kDa, and a cut-off membrane of 100 kDa. is particularly preferred. In addition, when a hollow fiber membrane or a hollow fiber membrane module is used in this step, the hollow fiber membrane to be used may be of a size that allows the culture medium and solvent to permeate, as in the above. It is preferably a 10 kDa to 500 kDa cutoff membrane, more preferably a 50 kDa to 300 kDa cutoff membrane, even more preferably a 100 kDa to 200 kDa cutoff membrane, and preferably a 100 kDa cutoff membrane. Especially preferred. By selecting such a cut-off membrane, it is possible to replace the obtained extracellular vesicles with an appropriate solvent without losing them.

本工程で使用する具体的な中空糸膜モジュールとしては、C02E10005N(Repligen社製)等の市販品が挙げられる。 Specific hollow fiber membrane modules used in this step include commercially available products such as C02E10005N (manufactured by Repligen).

(A3)上記溶媒交換後の細胞外小胞の濃縮液をさらに濃縮する工程
本工程においては、上記工程で取得した溶媒交換後の細胞外小胞の濃縮液を、限外濾過装置、中空糸膜、中空糸膜モジュール等を用いてさらに濃縮する。上記限外濾過装置には、培地や溶媒を透過させることができる孔径のカットオフ膜をセットする。分画分子量が10kDa~500kDaのカットオフ膜であることが好ましく、50kDa~300kDaのカットオフ膜であることがより好ましく、100kDa~200kDaのカットオフ膜であることがさらに好ましく、100kDaのカットオフ膜であることが特に好ましい。また、本工程に中空糸膜モジュールを用いる場合は、中空糸膜としては、上記と同様に、培地や溶媒を透過させることができるサイズであればよく、分画分子量が10kDa~500kDaのカットオフ膜であることが好ましく、50kDa~300kDaのカットオフ膜であることがより好ましく、100kDa~200kDaのカットオフ膜であることがさらに好ましく、100kDaのカットオフ膜であることが特に好ましい。このようなカットオフ膜を選択することで、取得した細胞外小胞を失うことなく、不要物を除去し、適切な濃度に濃縮することができる。
(A3) Step of further concentrating the extracellular vesicle concentrate after solvent exchange In this step, the extracellular vesicle concentrate after solvent exchange obtained in the above step is subjected to an ultrafiltration device, hollow fibers It is further concentrated using a membrane, hollow fiber membrane module, or the like. A cut-off membrane having a pore size that allows medium and solvent to permeate is set in the ultrafiltration device. It is preferably a cut-off membrane with a cut-off molecular weight of 10 kDa to 500 kDa, more preferably a cut-off membrane of 50 kDa to 300 kDa, even more preferably a cut-off membrane of 100 kDa to 200 kDa, and a cut-off membrane of 100 kDa. is particularly preferred. In addition, when a hollow fiber membrane module is used in this step, the hollow fiber membrane may be of a size that allows medium and solvent to permeate, and has a cut-off molecular weight cutoff of 10 kDa to 500 kDa. It is preferably a membrane, more preferably a 50 kDa to 300 kDa cutoff membrane, even more preferably a 100 kDa to 200 kDa cutoff membrane, particularly preferably a 100 kDa cutoff membrane. By selecting such a cut-off membrane, it is possible to remove unnecessary substances and concentrate the extracellular vesicles to an appropriate concentration without losing the obtained extracellular vesicles.

本工程で使用する具体的な中空糸膜モジュールとしては、C02E10005N(Repligen社製)等の市販品が挙げられる。 Specific hollow fiber membrane modules used in this step include commercially available products such as C02E10005N (manufactured by Repligen).

上記により精製濃縮された細胞外小胞の濃縮液は、上記Feedボトルに回収し、さらに必要に応じてスケールの小さい中空糸膜モジュールを用いて濃縮を行ってもよい。またその際には、ポンプを使用する代わりに、シリンジ、限外濾過装置等を使用した手動濃縮を行ってもよい。 The concentrate of extracellular vesicles purified and concentrated as described above may be collected in the feed bottle and further concentrated using a small-scale hollow fiber membrane module as necessary. In that case, instead of using a pump, manual concentration using a syringe, an ultrafiltration device, or the like may be performed.

得られた細胞外小胞の濃縮液は、クリーンベンチ内で、滅菌と、精製段階で生じた凝集を取り除く目的で、0.22μmフィルター濾過を行ってもよい。 The obtained concentrate of extracellular vesicles may be filtered through a 0.22 μm filter in a clean bench for the purpose of sterilization and removal of aggregates generated in the purification step.

本発明の精製方法によると、細胞培養上清5mL~50L程度まで処理することが可能となるので、産業利用のために、細胞外小胞を必要に応じて大量調製することもできる。なお、上記各工程は、一連の操作を制御するソフトウェアによって制御し、自動化することも可能である。 According to the purification method of the present invention, it is possible to process up to about 5 mL to 50 L of cell culture supernatant, so extracellular vesicles can be prepared in large quantities as needed for industrial use. It should be noted that each of the above steps can be controlled and automated by software that controls a series of operations.

(B1)得られた上記細胞外小胞の濃縮液を、連続する4個以上のリジンを含むペプチドが担持された担体に接触させ、上記細胞外小胞と上記ペプチドとが結合した複合体を形成させる工程(複合体形成工程)
本工程は、一連のA工程で得られた濃縮液(所望の細胞外小胞(エクソソーム等)を含む試料)と、本発明の担体に担持された連続する4個以上のリジンを含む本発明のペプチドとを接触させることによって、上記細胞外小胞(エクソソーム等)と上記ペプチドとが結合した複合体を形成させる工程である。上記細胞外小胞(エクソソーム等)と本発明のペプチドとを接触させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、柱状又は円筒状のカラムに本発明のペプチドが担持された担体を充填することによって調製したカラムを用いる方法が好ましい方法として挙げられる。上記カラムに、A工程で得られた濃縮液を通液させることによって、上記細胞外小胞(エクソソーム等)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、複合体を得ることが可能である。本工程においては、本発明のペプチドが本発明の担体に予め担持された、市販の4個以上のリジンを含むεポリペプチド担体等を用い、4個以上のリジンを含むεポリペプチド担体等をカラムに充填することによって、上記カラムを作製してもよい。
(B1) The extracellular vesicle concentrate thus obtained is brought into contact with a carrier carrying a peptide containing four or more consecutive lysines to form a complex in which the extracellular vesicle and the peptide are bound. Forming step (complex forming step)
In this step, the concentrate obtained in a series of steps A (sample containing desired extracellular vesicles (exosomes, etc.)) and the present invention containing 4 or more consecutive lysines supported on the carrier of the present invention By contacting with the peptide, the step of forming a complex in which the extracellular vesicles (exosomes, etc.) and the peptide are bound. The method of contacting the extracellular vesicles (exosomes, etc.) with the peptide of the present invention is not particularly limited, but for example, a columnar or cylindrical column with a carrier carrying the peptide of the present invention. A preferred method is a method using a column prepared by packing. By passing the concentrate obtained in step A through the column, the extracellular vesicles (exosomes, etc.) and the peptide of the present invention supported on the carrier of the present invention are brought into contact to obtain a complex. Is possible. In this step, a commercially available ε-polypeptide carrier or the like containing 4 or more lysines, in which the peptide of the present invention is previously supported on the carrier of the present invention, is used. The columns may be made by packing the columns.

上記カラムに、A工程で得られた濃縮液を通液させる具体的な方法については、当業者に従来公知の方法を用いることができる。例えば、本発明のペプチドが担持された担体を充填した上記カラムを、ナトリウムイオン等の金属陽イオンを0.15M以下の濃度で含むリン酸緩衝液、Tris緩衝液、Bis-Tris緩衝液、又はHEPES緩衝液等の結合バッファー(pH6.0~8.0)等で置換した後、A工程で得られた濃縮液(細胞外小胞(エクソソーム等)を含む試料を添加し、重力或いは遠心力によって、又は上部から加圧或いは下部から吸引することによって、カラム内に通液させる。なお、A工程で得られた濃縮液(細胞外小胞(エクソソーム等)を含む試料には、結合バッファーを混合してもよい。 As a specific method for passing the concentrate obtained in step A through the column, a method conventionally known to those skilled in the art can be used. For example, the column packed with the carrier supporting the peptide of the present invention is placed in a phosphate buffer, Tris buffer, Bis-Tris buffer, or After substitution with a binding buffer such as HEPES buffer (pH 6.0 to 8.0), etc., the concentrated solution obtained in step A (extracellular vesicles (exosomes, etc.) was added to the sample, gravity or centrifugal force or by pressurizing from the top or sucking from the bottom.In addition, the concentrated solution obtained in step A (sample containing extracellular vesicles (exosomes, etc.) contains a binding buffer May be mixed.

上記カラムと試料との接触時間は、試料中の細胞外小胞(エクソソーム等)と本発明の担体に担持された本発明のペプチドとが複合体を形成するために十分な時間であり、試料を含む溶液の通液速度を調整すること等によって適宜設定できる。上記通液速度は、試料の粘性によって変動するため、試料の粘性によって最適な流速は変化する。 The contact time between the column and the sample is a time sufficient for extracellular vesicles (exosomes, etc.) in the sample and the peptide of the present invention supported on the carrier of the present invention to form a complex, and the sample It can be set as appropriate by adjusting the flow rate of the solution containing. Since the liquid flow rate varies depending on the viscosity of the sample, the optimum flow rate changes depending on the viscosity of the sample.

本工程は、カラムを用いずに、本発明のペプチドが結合した担体と、試料とを混合して接触させ、細胞外小胞(エクソソーム等)-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。 In this step, without using a column, the carrier to which the peptide of the present invention is bound and the sample are mixed and brought into contact, and extracellular vesicles (such as exosomes) - the peptide of the present invention - the carrier of the present invention in this order. Bound complexes may be formed.

本工程の後、後述する(B2)工程の前に、洗浄工程が含まれていることが好ましい。洗浄工程においては、洗浄液で洗浄することで、本発明のペプチドに結合せず、複合体を形成しなかった物質が取り除かれる。洗浄工程は、上記複合体が解離しない条件下で行なわれ、使用される洗浄液の種類や洗浄回数等は特に限定されないが、通常合計で、カラムボリュームの5倍量程度の液量で洗浄し、モニター等で確認しながら、A260(260nmの吸収)やA280(280nmの吸収)が十分低下するまで洗浄することが好ましい。上記洗浄液としては、例えば、リン酸緩衝液(PBS)等の緩衝液が挙げられる。 A washing step is preferably included after this step and before step (B2), which will be described later. In the washing step, substances that do not bind to the peptide of the present invention and do not form a complex are removed by washing with a washing solution. The washing step is carried out under conditions in which the complex does not dissociate, and the type of washing solution used and the number of times of washing are not particularly limited. It is preferable to wash until the A260 (absorption at 260 nm) and A280 (absorption at 280 nm) are sufficiently lowered while checking with a monitor or the like. Examples of the washing liquid include buffers such as phosphate buffer (PBS).

(B2)上記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、上記複合体から上記細胞外小胞を解離させる工程
本工程は、上記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファー(上述の本発明の解離バッファー)とを接触させて、上記複合体からエクソソーム等の細胞外小胞を解離させる工程である。
(B2) A step of contacting the complex with a dissociation buffer containing metal cations to dissociate the extracellular vesicles from the complex. This step includes the complex and a dissociation buffer containing metal cations. (Dissociation buffer of the present invention described above) is brought into contact to dissociate extracellular vesicles such as exosomes from the complex.

上記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、例えば、上記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できる。カラムへ本発明の解離バッファーを通液させるための具体的方法としては、解離バッファーを添加し、重力或いは遠心力によって、又は上部から加圧或いは下部から吸引することによって、カラム内に通液させる方法が挙げられる。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、細胞外小胞(エクソソーム等)は複合体から解離され、解離バッファー中へ移動する。 As a method for contacting the complex with the dissociation buffer of the present invention, for example, the dissociation buffer of the present invention is passed through the column in which the complex of the present invention was formed in the complex formation step. A complex of the invention can be contacted with a dissociation buffer of the invention. As a specific method for passing the dissociation buffer of the present invention through the column, the dissociation buffer is added and passed through the column by gravity or centrifugal force, or by pressurizing from the top or sucking from the bottom. method. When the column is brought into contact with the dissociation buffer of the present invention, extracellular vesicles (exosomes, etc.) are dissociated from the complex and migrate into the dissociation buffer.

上記複合体と本発明の解離バッファーとの接触時間は、上記複合体から細胞外小胞(エクソソーム等)が解離するために十分な時間であり、試料を含む溶液の通液速度を調整すること等によって適宜設定できる。 The contact time between the complex and the dissociation buffer of the present invention is a sufficient time for extracellular vesicles (such as exosomes) to dissociate from the complex, and the flow rate of the solution containing the sample is adjusted. It can be appropriately set by, for example.

上記複合体から細胞外小胞(エクソソーム等)を効率的に解離させて回収するために、上述したとおりの金属陽イオン濃度の解離バッファーが全くふくまれない緩衝液(解離バッファー0%)から徐々に解離バッファーの含有率を上げ、最終的に解離バッファー100%とする、0%~100%のリニアグラジエントによる溶出を行い、特定量毎にフラクションを分取してもよい。その後、各フラクションの細胞外小胞(エクソソーム等)の含有量を測定し、細胞外小胞(エクソソーム等)を含むフラクションのみを回収し、所望の細胞外小胞を含む、細胞外小胞含有組成物を取得する。 In order to efficiently dissociate and recover extracellular vesicles (exosomes, etc.) from the above complex, gradually from a buffer solution that does not contain any dissociation buffer (dissociation buffer 0%) with the metal cation concentration as described above The content of the dissociation buffer may be gradually increased to 100% of the dissociation buffer, elution may be performed with a linear gradient of 0% to 100%, and fractions may be collected for each specific amount. After that, measure the content of extracellular vesicles (exosomes, etc.) in each fraction, collect only the fraction containing extracellular vesicles (exosomes, etc.), and extract the desired extracellular vesicle-containing Get the composition.

なお、本工程において、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が、細胞外小胞(エクソソーム等)をより純度高く単離する観点から、本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い。 In this step, 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. From the standpoint of isolation, the peptide of the present invention preferably remains bound to the carrier of the present invention in this step.

本発明の精製方法によって、間葉系幹細胞の培養上清を出発材料として細胞外小胞を精製した場合、最終的に得られる細胞外小胞(エクソソーム等)の平均直径は、50nm以上220nm以下であり、50nm以上200nm以下であることが好ましく、50nm以上150nm以下であることがより好ましく、120nm以上150nm以下であることがさらに好ましい。 When extracellular vesicles are purified using the mesenchymal stem cell culture supernatant as a starting material by the purification method of the present invention, the finally obtained extracellular vesicles (such as exosomes) have an average diameter of 50 nm or more and 220 nm or less. is preferably 50 nm or more and 200 nm or less, more preferably 50 nm or more and 150 nm or less, and even more preferably 120 nm or more and 150 nm or less.

本発明の精製方法によって、間葉系幹細胞の培養上清を出発材料として細胞外小胞を精製した場合、最終的に得られる細胞外小胞中、直径50nm以上220nm以下(好ましくは50nm以上150nm以下)のエクソソーム等の細胞外小胞は全粒子数の70%以上であり、好ましくは80%以上であり、より好ましくは90%以上である。 When extracellular vesicles are purified using the mesenchymal stem cell culture supernatant as a starting material by the purification method of the present invention, the finally obtained extracellular vesicles have a diameter of 50 nm or more and 220 nm or less (preferably 50 nm or more and 150 nm). Below), extracellular vesicles such as exosomes account for 70% or more of the total number of particles, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.

本発明の精製方法によって、間葉系幹細胞の培養上清を出発材料として細胞外小胞を精製した場合、最終的に得られる細胞外小胞中、エクソソームマーカーであるCD9及びCD63を発現する小胞の割合を測定することで、エクソソームの純度を確認することができる。本発明の精製方法によって得られる細胞外小胞は、70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、99%以上がCD9及びCD63を発現するエクソソームである。また、細胞外小胞を含む精製物中の総粒子数(NTA法)及びエクソソームマーカー陽性粒子数(エクソカウンター)をそれぞれ測定し、総粒子数に対するエクソソームマーカー陽性粒子率を算出する。さらに、本発明の精製方法によって得られる細胞外小胞は、不純物の混入が少ないため、精製前の陽性粒子率を1に換算し、精製後の陽性粒子率を算出すると、その値は、2以上であり、2.5以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましく、5.0以上であることがさらに好ましい。この数値の上限は高い程好ましいが、通常20以下であり、15以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。なお、この精製前の陽性粒子率を1に換算した場合の、精製後の陽性粒子率は、細胞外小胞以外の不純物粒子を除去すればするほど高い値を示すが、不純物粒子を除去しない場合は、1に近い値となる。 When extracellular vesicles are purified using mesenchymal stem cell culture supernatant as a starting material by the purification method of the present invention, exosome markers CD9 and CD63 are expressed in the finally obtained extracellular vesicles. Exosome purity can be confirmed by measuring the percentage of vesicles. Extracellular vesicles obtained by the purification method of the present invention, 70% or more, 80% or more, 90% or more, 95% or more, 99% or more are exosomes expressing CD9 and CD63. In addition, the total number of particles in the purified product containing extracellular vesicles (NTA method) and the number of exosome marker-positive particles (exocounter) are measured, respectively, and the exosome marker-positive particle rate relative to the total number of particles is calculated. Furthermore, since the extracellular vesicles obtained by the purification method of the present invention are less contaminated with impurities, the positive particle rate before purification is converted to 1, and the positive particle rate after purification is calculated. It is preferably 2.5 or more, more preferably 3 or more, and even more preferably 5.0 or more. Although the upper limit of this numerical value is preferably as high as possible, it is usually 20 or less, preferably 15 or less, and more preferably 10 or less. When the positive particle rate before purification is converted to 1, the positive particle rate after purification shows a higher value as impurity particles other than extracellular vesicles are removed, but the impurity particles are not removed. value close to 1.

本発明の精製方法によって、間葉系幹細胞の培養上清を出発材料として細胞外小胞を精製した場合、最終的に得られる細胞外小胞は、炎症性マクロファージを抗炎症性マクロファージに誘導する作用、即ち抗炎症作用を有しているが、この作用は、従来公知の精製方法によって分離精製されたエクソソーム等の細胞外小胞には見られない。したがって、本発明の精製方法によって得られる細胞外小胞は、炎症性の疾患に対して、予防及び/又は治療効果を期待して使用することができる。 When extracellular vesicles are purified using mesenchymal stem cell culture supernatant as a starting material by the purification method of the present invention, the finally obtained extracellular vesicles induce inflammatory macrophages into anti-inflammatory macrophages. It has an action, that is, an anti-inflammatory action, but this action is not seen in extracellular vesicles such as exosomes isolated and purified by conventionally known purification methods. Therefore, the extracellular vesicles obtained by the purification method of the present invention can be used in anticipation of preventive and/or therapeutic effects on inflammatory diseases.

<細胞外小胞精製システム>
本発明は、上述の本発明の細胞外小胞の精製方法を実現するための、試薬類、装置、器具、制御ソフトウェアを全て含む細胞外小胞精製システムもその範囲に含む。具体的な試薬類、装置、器具、制御ソフトウェア、精製工程の内容については、細胞外小胞の精製方法の項における説明を適用できる。
<Extracellular vesicle purification system>
The scope of the present invention also includes an extracellular vesicle purification system including all of the reagents, devices, instruments, and control software for realizing the extracellular vesicle purification method of the present invention. For specific reagents, devices, instruments, control software, and details of the purification process, the description in the section on the method for purifying extracellular vesicles can be applied.

以下に本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on examples below, but the present invention is not limited to these examples.

[細胞外小胞の精製]
1.間葉系幹細胞培養上清の調製
ヒト脂肪由来間葉系幹細胞(AD-MSC, Lonza)を間葉系幹細胞用無血清培地(ロート製薬株式会社製)で2-5日間培養し、培地を回収した。回収した培地を400×gの条件で遠心し、間葉系幹細胞培養上清を取得した。
[Purification of extracellular vesicles]
1. Preparation of mesenchymal stem cell culture supernatant Human adipose-derived mesenchymal stem cells (AD-MSC, Lonza) were cultured in a serum-free medium for mesenchymal stem cells (manufactured by Rohto Pharmaceutical Co., Ltd.) for 2 to 5 days, and the medium was collected. did. The collected medium was centrifuged at 400×g to obtain a mesenchymal stem cell culture supernatant.

2.細胞外小胞の精製
(1)実施例1:
上記で取得した間葉系幹細胞培養上清から、中空糸膜により細胞外小胞含有組成物を取得した。
2. Purification of extracellular vesicles (1) Example 1:
A composition containing extracellular vesicles was obtained from the mesenchymal stem cell culture supernatant obtained above using a hollow fiber membrane.

具体的には、まず、間葉系幹細胞培養上清を0.22μmのフィルター又は夾雑物除去用の0.2μm中空糸膜モジュール(Repligen社製、C02P20U05N)を用いて濾過し、夾雑物を除去した。なお、上記中空糸膜モジュールの中空糸膜の材質は、修飾ポリエーテルスルホン(mPES)である。 Specifically, first, the mesenchymal stem cell culture supernatant is filtered using a 0.22 μm filter or a 0.2 μm hollow fiber membrane module for removing contaminants (C02P20U05N, manufactured by Repligen) to remove contaminants. did. The material of the hollow fiber membranes of the hollow fiber membrane module is modified polyethersulfone (mPES).

夾雑物を除去した培養上清をfeedボトルに導入した。メインポンプにより、培養上清をfeedボトルから精製用の中空糸膜モジュール(Repligen社製、C02E30005N)にロードし、濃縮を行った。続いて、濃縮液に下記A液を加えて希釈した後、中空糸膜モジュールを用いて再度濃縮した。なお、上記中空糸膜モジュールの中空糸膜の材質は、修飾ポリエーテルスルホン(mPES)である。この工程により、分子量約300kDa以下の夾雑物質が除去され、溶媒がA液に置換された、細胞外小胞の濃縮液を得た。なお、A液として、100mMの塩化ナトリウムを含有するリン酸緩衝液(pH7.0)を用いた。 The culture supernatant from which contaminants were removed was introduced into the feed bottle. Using the main pump, the culture supernatant was loaded from the feed bottle into a hollow fiber membrane module for purification (C02E30005N, manufactured by Repligen) and concentrated. Subsequently, the following liquid A was added to the concentrate for dilution, and then concentrated again using a hollow fiber membrane module. The material of the hollow fiber membranes of the hollow fiber membrane module is modified polyethersulfone (mPES). By this step, contaminants with a molecular weight of about 300 kDa or less were removed, and a concentrated solution of extracellular vesicles in which the solvent was replaced with solution A was obtained. As liquid A, a phosphate buffer (pH 7.0) containing 100 mM sodium chloride was used.

次に、上記工程で得られた細胞外小胞の濃縮液(70~90mL)を、液体クロマトグラフィー用エクソソーム精製カラム(ExoPUAカラム,有限会社シリコンバイオ社製)を用いて精製・濃縮を行った。ExoPUAカラムは、エクソソームの脂質二重膜に結合するペプチド(互いに近接した4つ以上のリジンを含むペプチド)を固定したセルロース担体が充填されたカラムである。チューブポンプを用いて、ExoPUAカラムをA液(20mL)で平衡化した後、上記の細胞外小胞の濃縮液(70~90mL)をExoPUAカラムに送液した。次いで、A液(20mL)を送液し、カラム内の細胞外小胞以外の不純物等を洗浄した。その後、B液(20mL)を送液し、カラム内の細胞外小胞を溶出し、分取用チューブに回収し、実施例1の細胞外小胞含有組成物とした。なお、B液として、600mMの塩化ナトリウムを含有するリン酸緩衝液(pH7.0)を用いた。 Next, the extracellular vesicle concentrate (70 to 90 mL) obtained in the above step was purified and concentrated using an exosome purification column for liquid chromatography (ExoPUA column, manufactured by Silicon Bio Co., Ltd.). . The ExoPUA column is a column packed with a cellulose carrier on which peptides (peptides containing four or more lysines in close proximity to each other) that bind to the lipid bilayer membrane of exosomes are immobilized. After equilibrating the ExoPUA column with liquid A (20 mL) using a tube pump, the extracellular vesicle concentrate (70 to 90 mL) was sent to the ExoPUA column. Next, liquid A (20 mL) was fed to wash impurities other than extracellular vesicles in the column. After that, liquid B (20 mL) was fed to elute the extracellular vesicles in the column and collected in a fractionating tube to obtain the extracellular vesicle-containing composition of Example 1. As liquid B, a phosphate buffer (pH 7.0) containing 600 mM sodium chloride was used.

(2)比較例1:超遠心法(Ultracentrifuge:UC)
上記で取得した間葉系幹細胞培養上清を2,000×g、20分の条件で遠心し、その後、吸引濾過フィルター(Corning,431096)を用いて吸引濾過して夾雑物を除去した。濾過した培養上清を、以下の工程で超遠心した。即ち、濾過した培養上清20mLを、超遠心用チューブ(Koki Holdings,S309156A)に充填し、超遠心機(Koki Holdings, CS100FNX)を使用して120,000×g、70min、4℃の条件で超遠心した。超遠心用チューブから上清を除去し、濾過した培養上清を新規に20mL充填し、同様の操作を繰り返し、合計80mL分の培養上清から調製されるペレットを得た。さらに、D-PBS(-)20mLを充填し、同様に超遠心し、上清を除去した。超遠心用チューブの底部にできたペレットをD-PBS(-)0.5mLで溶解し、比較例1の細胞外小胞含有組成物とした。
(2) Comparative Example 1: Ultracentrifuge (UC)
The mesenchymal stem cell culture supernatant obtained above was centrifuged at 2,000×g for 20 minutes, and then filtered by suction using a suction filtration filter (Corning, 431096) to remove contaminants. The filtered culture supernatant was ultracentrifuged in the following steps. That is, 20 mL of the filtered culture supernatant was filled in an ultracentrifuge tube (Koki Holdings, S309156A) and centrifuged at 120,000 x g, 70 min, 4°C using an ultracentrifuge (Koki Holdings, CS100FNX). ultracentrifuged. The supernatant was removed from the ultracentrifugation tube, 20 mL of the filtered culture supernatant was newly filled, and the same operation was repeated to obtain a pellet prepared from a total of 80 mL of the culture supernatant. Further, 20 mL of D-PBS(-) was filled, followed by ultracentrifugation in the same manner, and the supernatant was removed. A pellet formed at the bottom of the ultracentrifugation tube was dissolved with 0.5 mL of D-PBS(-) to obtain an extracellular vesicle-containing composition of Comparative Example 1.

(3)比較例2:ポリマー沈降法(Total Exosome Isolation Reagent:TEIR)
Thermo Fisher SCIENTIFIC製の「Total Exosome Isolation Reagent(from cell culture media)」を用い、付属のプロトコールに従って精製した。上記で取得した培養上清80mLを2,000×g、20分の条件で遠心し、その後、吸引濾過フィルター(Corning、431096)を用いて吸引濾過して夾雑物を除去した。50mL遠心管(TPP社,91050)に濾過した培養上清とTotal Exosome Isolation Reagentを2:1の割合で充填し、十分に混和した後、4℃で一晩静置した。翌日、10,000×g、60min、4℃の条件で遠心した(KUBOTA、6200)。遠心管から上清を除去し、D-PBS(-)1mLで容器内を洗い、再度溶液成分を除去した。Flashで壁面の溶液を落として除去してから底部にできたペレットをD-PBS(-)0.5mLで溶解し、比較例2の細胞外小胞含有組成物とした。
(3) Comparative Example 2: Polymer Sedimentation Method (Total Exosome Isolation Reagent: TEIR)
Using "Total Exosome Isolation Reagent (from cell culture media)" manufactured by Thermo Fisher SCIENTIFIC, purification was performed according to the attached protocol. 80 mL of the culture supernatant obtained above was centrifuged at 2,000×g for 20 minutes, and then suction filtered using a suction filtration filter (Corning, 431096) to remove contaminants. A 50 mL centrifugation tube (TPP, 91050) was filled with the filtered culture supernatant and Total Exosome Isolation Reagent at a ratio of 2:1, thoroughly mixed, and allowed to stand overnight at 4°C. The next day, it was centrifuged at 10,000×g, 60 min, 4° C. (KUBOTA, 6200). The supernatant was removed from the centrifuge tube, the inside of the container was washed with 1 mL of D-PBS(-), and the solution components were removed again. After the solution on the wall surface was removed by flashing, the pellet formed at the bottom was dissolved with 0.5 mL of D-PBS(−) to obtain an extracellular vesicle-containing composition of Comparative Example 2.

(4)比較例3:サイズ排除クロマトグラフィー法(SEC)
iZON製の「qEV35」を用い、付属のプロトコールに従って精製した。上記で取得した間葉系幹細胞培養上清80mLを2,000×g、20分の条件で遠心し、その後、吸引濾過フィルター(Corning、431096)を用いて吸引濾過して夾雑物を除去した。Amicon Ultra-15に、濾過した培養上清を充填し、5,000×g、20min、4℃の条件での遠心を、上清量が0.15mLになるまで繰り返した。qEV35カラムをスタンドに固定し、上部、下部のキャップを外し、bufferを排出させた。カラムに計3.5mLのD-PBS(-)を添加し、排出させた。濃縮した培養上清0.15mLをカラムに充填し、その後合計量が1mLとなるようにD-PBS(-)を充填、排出した。D-PBS(-)を0.2mLずつ添加/排出し排出された溶液をそれぞれ回収し、そのうち1~3の分画を、比較例3の細胞外小胞含有組成物とした。
(4) Comparative Example 3: Size exclusion chromatography method (SEC)
Purification was performed using iZON's "qEV35" according to the attached protocol. 80 mL of the mesenchymal stem cell culture supernatant obtained above was centrifuged at 2,000×g for 20 minutes, followed by suction filtration using a suction filtration filter (Corning, 431096) to remove contaminants. Amicon Ultra-15 was filled with the filtered culture supernatant, and centrifugation was repeated at 5,000×g, 20 min, 4° C. until the volume of the supernatant reached 0.15 mL. The qEV35 column was fixed on a stand, the upper and lower caps were removed, and the buffer was discharged. A total of 3.5 mL of D-PBS(-) was added to the column and drained. A column was filled with 0.15 mL of the concentrated culture supernatant, and then filled and discharged with D-PBS(−) so that the total volume was 1 mL. 0.2 mL of D-PBS(−) was added/discharged and the discharged solutions were collected, and fractions 1 to 3 thereof were used as the extracellular vesicle-containing composition of Comparative Example 3.

3.細胞外小胞含有組成物の性状解析
(1)タンパク質濃度及びエクソソーム濃度と純度
培養上清には、細胞外小胞以外に、培養に必要なタンパク質及び細胞が分泌したタンパク質を豊富に含んでいる。これらタンパク質は、最終的に精製される細胞外小胞に対する不純物に相当し、細胞外小胞の品質への影響、ひいては安全性や有効性への影響が懸念される。この実験では、実施例1および比較例1~3の細胞外小胞含有組成物のタンパク質濃度及びエクソソーム濃度(CD9/CD63ELISAキット)をそれぞれ測定し、タンパク質濃度に対するエクソソーム濃度の比率(ppm)をそれぞれ算出し、その値を各組成物の純度とした。すなわち、不純物の持ち込み量が多いほど、純度は低い値を示し、不純物を除去すればするほど、高い値を示す。結果を下記表1に示す。
3. Characterization of extracellular vesicle-containing composition (1) Protein concentration and exosome concentration and purity In addition to extracellular vesicles, the culture supernatant contains abundant proteins necessary for culture and proteins secreted by cells. . These proteins correspond to impurities in the extracellular vesicles that are finally purified, and there is concern that they may affect the quality of the extracellular vesicles and, in turn, their safety and efficacy. In this experiment, the protein concentration and exosome concentration (CD9/CD63 ELISA kit) of the extracellular vesicle-containing composition of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were measured, and the ratio of exosome concentration to protein concentration (ppm) was measured respectively. The value was used as the purity of each composition. That is, the larger the amount of impurities brought in, the lower the purity, and the more impurities are removed, the higher the purity. The results are shown in Table 1 below.

表1に示すとおり、精製前の培養上清の純度は、0.054であったのに対し、精製後の純度は、実施例1および比較例1~3では、それぞれ20、12、2.4及び8.3であった。このように、いずれの方法によっても細胞外小胞として精製されたことが確認されたが、実施例1により精製された細胞外小胞が最も純度が高いことが確認された。 As shown in Table 1, the purity of the culture supernatant before purification was 0.054, whereas the purity after purification was 20, 12, 2.0 in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, respectively. 4 and 8.3. Thus, it was confirmed that extracellular vesicles were purified by any method, and it was confirmed that the extracellular vesicles purified by Example 1 had the highest purity.

Figure 2023123105000001
Figure 2023123105000001

(2)総粒子数及びエクソソームマーカー(CD63/CD9)陽性粒子数と陽性粒子率
培養上清中の粒子の中には、細胞外小胞以外に、死細胞の断片、ウイルス、タンパク質の凝集塊及び析出した塩類などの粒子が含まれている可能性も否定できない。これら粒子は、最終的に精製される細胞外小胞に対する不純物に相当し、細胞外小胞の品質への影響、ひいては安全性や有効性への影響が懸念される。そのため、実施例1および比較例1~3の細胞外小胞含有組成物の総粒子数(NTA法)及びエクソソームマーカー陽性粒子数(エクソカウンター)をそれぞれ測定し、総粒子数に対するエクソソームマーカー陽性粒子率を算出した。さらに精製前の陽性粒子率を1に換算し、精製後の陽性粒子率の変化を下記表2に示した。すなわち、細胞外小胞以外の不純物粒子を除去すればするほど高い値を示すが、不純物粒子を除去しない場合は、1に近い値となる。
(2) Total number of particles and exosome marker (CD63/CD9) positive particle number and positive particle rate Among the particles in the culture supernatant, in addition to extracellular vesicles, fragments of dead cells, viruses, aggregates of proteins The possibility of inclusion of particles such as lumps and precipitated salts cannot be denied. These particles correspond to impurities in the extracellular vesicles that are finally purified, and there are concerns that they may affect the quality of the extracellular vesicles and, in turn, the safety and efficacy of the extracellular vesicles. Therefore, the total number of particles (NTA method) and the number of exosome marker-positive particles (exocounter) of the extracellular vesicle-containing composition of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were measured, respectively, exosome markers for the total number of particles A positive particle rate was calculated. Furthermore, the positive particle rate before purification was converted to 1, and changes in the positive particle rate after purification are shown in Table 2 below. That is, the more impurity particles other than extracellular vesicles are removed, the higher the value is, but the value is close to 1 when the impurity particles are not removed.

その結果、表2に示すとおり、精製後のエクソソームマーカー陽性粒子率の変動は、実施例1および比較例1~3で、それぞれ5.6、0.9、0.9及び0.8であった。実施例1では、比較例1~3よりも陽性粒子率が高く、不純物粒子が除去されていることが確認された。一方、比較例1~3では、不純物粒子を除去することなく、非選択的に粒子が回収されることが確認された。実施例1の細胞外小胞は、陽性粒子率が高いため、抗炎症効果にも優れている。 As a result, as shown in Table 2, the fluctuations in the exosome marker-positive particle rate after purification were 5.6, 0.9, 0.9 and 0.8 in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, respectively. there were. In Example 1, the positive particle rate was higher than in Comparative Examples 1 to 3, and it was confirmed that impurity particles were removed. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, it was confirmed that the particles were non-selectively recovered without removing the impurity particles. Since the extracellular vesicles of Example 1 have a high positive particle rate, they also have an excellent anti-inflammatory effect.

Figure 2023123105000002
Figure 2023123105000002

(3)電子顕微鏡観察
実施例1および比較例1~3の細胞外小胞を透過型電子顕微鏡により観察した(図1)。その結果、本発明により精製したエクソソームは、球形・脂質二重膜構造が良好に維持されており、周囲の夾雑物も顕著に少ないことがわかった。
(3) Electron Microscopic Observation The extracellular vesicles of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were observed by a transmission electron microscope (FIG. 1). As a result, it was found that the exosomes purified by the present invention have a well-maintained spherical lipid bilayer membrane structure and remarkably low contaminants in the surroundings.

本発明によると、大量の細胞培養液等からエクソソーム等の細胞外小胞を、容易に分離、濃縮、精製することができ、また、得られるエクソソームの純度にも優れる。さらに、本発明によると、疾患治療の効果に優れる細胞外小胞、特に抗炎症効果を奏する細胞外小胞を取得することができる。また、本発明によると、従来法におけるような遠心操作によるダメージを受けることがないため、細胞外小胞の破壊、凝集が起こりにくいという利点もある。さらに、本発明の方法は、システムのスケールアップにも容易に対応でき、各工程の自動化も可能である。 According to the present invention, extracellular vesicles such as exosomes can be easily separated, concentrated and purified from a large amount of cell culture media and the like, and the purity of the obtained exosomes is excellent. Furthermore, according to the present invention, it is possible to obtain extracellular vesicles that are highly effective in treating diseases, particularly extracellular vesicles that exhibit anti-inflammatory effects. Moreover, according to the present invention, there is the advantage that extracellular vesicles are less likely to be destroyed and aggregated because they are not damaged by centrifugation unlike conventional methods. Furthermore, the method of the present invention can easily scale up the system and automate each step.

Claims (12)

細胞外小胞を含む試料から細胞外小胞を分離精製する方法であって、
(A1)細胞外小胞を含む試料を、中空糸膜を用いて処理し、所望の細胞外小胞を濃縮する工程、
(B1)得られた上記細胞外小胞の濃縮液を、連続する4個以上のリジンを含むペプチドが担持された担体に接触させ、上記細胞外小胞と上記ペプチドとが結合した複合体を形成させる工程、及び
(B2)上記複合体と、金属陽イオンを含む解離バッファーとを接触させて、上記複合体から上記細胞外小胞を解離させる工程
を含むことを特徴とする、細胞外小胞の精製方法。
A method for separating and purifying extracellular vesicles from a sample containing extracellular vesicles,
(A1) a step of treating a sample containing extracellular vesicles with a hollow fiber membrane to concentrate the desired extracellular vesicles;
(B1) The extracellular vesicle concentrate thus obtained is brought into contact with a carrier carrying a peptide containing four or more consecutive lysines to form a complex in which the extracellular vesicle and the peptide are bound. and (B2) contacting the complex with a dissociation buffer containing metal cations to dissociate the extracellular vesicles from the complex. Cell purification method.
上記細胞外小胞を含む試料が、細胞の培養上清、又は生物の組織若しくはその処理液である、請求項1に記載の細胞外小胞の精製方法。 2. The method for purifying extracellular vesicles according to claim 1, wherein the sample containing extracellular vesicles is cell culture supernatant, biological tissue or its treated fluid. (A1)工程の前に、(A0)夾雑物を除去する工程
をさらに含む、請求項1又は2に記載の細胞外小胞の精製方法。
3. The method for purifying extracellular vesicles according to claim 1, further comprising (A0) removing contaminants before the (A1) step.
(A1)工程の後に、(A2)上記細胞外小胞の濃縮液の溶媒交換を行う工程
をさらに含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の細胞外小胞の精製方法。
4. The method for purifying extracellular vesicles according to any one of claims 1 to 3, further comprising the step of (A2) exchanging the solvent of the extracellular vesicle concentrate after the step (A1).
(A1)工程又は(A2)工程の後に、(A3)上記溶媒交換後の細胞外小胞の濃縮液をさらに濃縮する工程
をさらに含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の細胞外小胞の精製方法。
5. The cell according to any one of claims 1 to 4, further comprising (A3) a step of further concentrating the extracellular vesicle concentrate after the solvent exchange after the step (A1) or (A2). Method for purification of outer vesicles.
(A0)工程、(A2)工程又は(A3)工程において、中空糸膜を用いる、
請求項4に記載の細胞外小胞の精製方法。
(A0) step, (A2) step or (A3) step, using a hollow fiber membrane,
The method for purifying extracellular vesicles according to claim 4.
上記中空糸膜の分画分子量が100kDa~500kDaである、請求項1から6のいずれか1項に記載の細胞外小胞の精製方法。 The method for purifying extracellular vesicles according to any one of claims 1 to 6, wherein the hollow fiber membrane has a cut-off molecular weight of 100 kDa to 500 kDa. (A0)工程において用いられる中空糸膜の孔径が0.2μm~0.8μmである、請求項6又は7に記載の細胞外小胞の精製方法。 8. The method for purifying extracellular vesicles according to claim 6 or 7, wherein the hollow fiber membrane used in step (A0) has a pore size of 0.2 μm to 0.8 μm. 上記中空糸膜の材質が、ポリエーテルスルホン(PES)、修飾ポリエーテルスルホン(mPES)又はポリアクリロニトリル(PAN)である、請求項1から8のいずれか1項に記載の細胞外小胞の精製方法。 Purification of extracellular vesicles according to any one of claims 1 to 8, wherein the material of the hollow fiber membrane is polyethersulfone (PES), modified polyethersulfone (mPES) or polyacrylonitrile (PAN). Method. 上記中空糸膜が、中空糸膜モジュールを構成している、請求項1から9のいずれかに1項に記載の細胞外小胞の精製方法。 The method for purifying extracellular vesicles according to any one of claims 1 to 9, wherein the hollow fiber membrane constitutes a hollow fiber membrane module. (B1)工程において、連続する4個以上のリジンを含むペプチドにおける連続する4個以上のリジン残基同士はε-アミノ基とカルボキシル基がペプチド結合している、請求項1から10のいずれか1項に記載の細胞外小胞の精製方法。 11. Any one of claims 1 to 10, wherein in the step (B1), the ε-amino group and the carboxyl group are peptide-bonded between the 4 or more consecutive lysine residues in the peptide containing 4 or more consecutive lysines. 2. The method for purifying extracellular vesicles according to item 1. (B1)工程において、担体の素材が、セルロース、アガロース、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸、及びシリカから成る群より選択される少なくとも1種である、請求項1から11のいずれか1項に記載の細胞外小胞の精製方法。 12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein in step (B1), the carrier material is at least one selected from the group consisting of cellulose, agarose, polystyrene, polyacrylamide, polymethacrylic acid, and silica. A method for purifying extracellular vesicles as described.
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