JP2024012970A - Conjugate, and method for controlling surface properties of target substance and method for recovering target substance using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンジュゲート並びにこれを用いた標的物質の表面特性の制御方法及び標的物質の回収方法に関する。 The present invention relates to a conjugate, a method for controlling the surface properties of a target substance using the same, and a method for recovering the target substance.
混合物から、特定の標的とした物質のみの表面を、疎水性、又は親水性に制御する方法が求められている。特に標的物質が小さく、実質的に一つ一つが取り扱えないような状態、例えば、微粒子の混合物の中から、標的となる粒子のみを特異的に回収することは非常に困難であることは周知である。 There is a need for a method of controlling the surface of a specific target substance to be hydrophobic or hydrophilic from a mixture. It is well known that it is extremely difficult to specifically collect target particles from a mixture of fine particles, especially when the target substance is so small that it is virtually impossible to handle each individual particle. be.
例えば、特許文献1には、ゼオライトのような特異的な吸着性能を持つ物質と凝集剤を併用することで、目的とする無機微粒子を選択的に吸着させて沈殿を生じさせる方法が開示されている。しかしこの方法では、例えば粒子径、比重、極性等の特性が近似した目的物質と夾雑物が混ざり合った中から目的物のみを精度よく回収することはできなかった。 For example, Patent Document 1 discloses a method in which target inorganic fine particles are selectively adsorbed and precipitated by using a flocculant and a substance with specific adsorption properties such as zeolite. There is. However, with this method, it has not been possible to accurately recover only the target substance from a mixture of target substances and impurities that have similar characteristics such as particle size, specific gravity, and polarity.
特に鉱業分野において、金属資源を精錬するためには、鉱物を目的となる金属を含んだ鉱物とそれ以外の鉱物を選別する工程(選鉱)が必要となる。選鉱では、まず、精度を向上させるために全ての粒子が単体分離するように鉱石を十分に細かく粉砕する。その後、標的物質と夾雑物の特性に応じて、例えば標的物質を比重差で分ける比重選別法、また目的物が磁力に対して引き寄せられる物質の場合は磁力選別法、又は標的物質の疎水性・親水性といった表面特性の差を利用して選別する浮遊選別法で選定される。 Particularly in the mining field, in order to refine metal resources, a process (ore beneficiation) is required to separate minerals into minerals containing the target metal and other minerals. In ore beneficiation, the ore is first ground sufficiently finely so that all particles are separated to improve accuracy. Then, depending on the characteristics of the target substance and contaminants, for example, the specific gravity separation method that separates the target substance based on the difference in specific gravity, the magnetic separation method if the target substance is attracted by magnetic force, or the hydrophobicity and They are selected using a flotation method that uses differences in surface properties such as hydrophilicity.
特に浮遊選別法(所謂浮選法)は、具体的には粉砕した鉱石を水槽に投入してエアレーションにより気泡を発生させ、疎水性の粒子を気泡に付着させて浮上分離させる。この際、粉砕した際に有価鉱物の粒子径が小さくなりすぎると、浮選効率が低下し、有価鉱物が、価値のない鉱物粒子中に紛れ込んで損失が生じてしまう。さらには、こうして失われた鉱物に毒性があった場合、回収できず排出されてしまった鉱物によって深刻な鉱毒汚染が環境問題となっている。 Particularly, in the flotation method (so-called flotation method), crushed ore is put into a water tank and bubbles are generated by aeration, and hydrophobic particles are attached to the bubbles and separated by flotation. At this time, if the particle size of the valuable mineral becomes too small during pulverization, the flotation efficiency will decrease and the valuable mineral will be mixed into worthless mineral particles, resulting in loss. Furthermore, if the minerals lost in this way are toxic, the minerals that cannot be recovered and are discharged cause serious mineral pollution, which becomes an environmental problem.
このような有価鉱物の損失に対処する方法として、水等の溶媒中における微粒子の凝集・分散技術が利用されている。例えば、非特許文献1及び2では、所定の界面活性剤を用いることで、微細粉砕した黄銅鉱を凝集させて見かけの粒子径を大きくすることができ、浮選での回収効率が上昇したことが記載されている。しかしながら、非特許文献1及び2に記載のような方法では、特定の有価な鉱物粒子のみを特異的に凝集させることはできなかった。 As a method of dealing with such loss of valuable minerals, techniques for agglomerating and dispersing fine particles in a solvent such as water are used. For example, Non-Patent Documents 1 and 2 show that by using a specific surfactant, finely ground chalcopyrite can be agglomerated to increase the apparent particle size, increasing the recovery efficiency in flotation. is listed. However, with the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2, it was not possible to specifically aggregate only specific valuable mineral particles.
特にこのような場合、目的とする鉱物と夾雑物は、いずれも岩石に由来するもので非常に近似した物性をもち、かつ、岩石を粉砕する工程においては、粒子径、及びその粒度分布を精度よく制御することも実質的に不可能であり、既存の方法ではこれ以上精度よく目的物質のみを選別することはできなかった。 Especially in such cases, the target mineral and the impurities are both derived from rocks and have very similar physical properties, and in the process of crushing the rock, the particle size and particle size distribution must be precisely controlled. Good control is also virtually impossible, and existing methods have not been able to select only the target substance with greater precision.
一方、目的とする物質のみに特異的に吸着するペプチドを選定する方法として、所謂ファージディスプレイ法が知られている。本法は多種のペプチド配列を持ったペプチドライブラリーの中から、目的物質のみに特異的に吸着する特定のペプチドを選抜する手法である。本法の特徴は、特定の物質に対して非常に高い特異性を示すペプチドだけを選別することができることである。 On the other hand, the so-called phage display method is known as a method for selecting peptides that specifically adsorb only to a target substance. This method is a method to select a specific peptide that specifically adsorbs only the target substance from a peptide library with a variety of peptide sequences. A feature of this method is that only peptides that exhibit extremely high specificity for a particular substance can be selected.
特許文献2及び3には、ファージディスプレイ法で選別した特定のペプチドと他機能を有するペプチドとを融合させ、特定の物質のみに作用する機能を有する融合タンパク質が記載されている。 Patent Documents 2 and 3 describe a fusion protein that has a function of acting only on a specific substance by fusing a specific peptide selected by a phage display method with a peptide having other functions.
本発明は、標的物質の表面特性(疎水性又は親水性)を特異的に制御し、又は、標的物質に特異的に吸着し凝集させることができるコンジュゲート、並びに、当該コンジュゲートを用いて標的物質の表面特性を特異的に制御する方法、及び標的物質を特異的に回収する方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to a conjugate that can specifically control the surface properties (hydrophobicity or hydrophilicity) of a target substance, or that can specifically adsorb and aggregate a target substance, and a conjugate that can be used to target a target substance using the conjugate. The present invention aims to provide a method for specifically controlling the surface properties of a substance and a method for specifically recovering a target substance.
本発明者らは、鋭意研究の結果、標的物質に特異的に吸着するペプチド、疎水性部位、特異的な切断サイトを有するリンカー、及び親水性部位をこの順に含む、特徴的なコンジュゲートによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。 As a result of intensive research, the present inventors discovered that a unique conjugate containing a peptide that specifically adsorbs to a target substance, a hydrophobic site, a linker having a specific cleavage site, and a hydrophilic site, in this order, enables The inventors have discovered that the above problems can be solved, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
標的物質に特異的に吸着するペプチド部位(A)、疎水性部位(B)、第1の特異的な切断サイトを含む第1のリンカー(C)、及び親水性部位(D)をこの順に含む、コンジュゲート。
[2]
上記(C)における第1の特異的な切断サイトが、酵素により切断可能である、[1]に記載のコンジュゲート。
[3]
上記(A)と上記(B)との間に、第2の特異的な切断サイトを含む第2のリンカー(E)をさらに含み、上記第1の特異的な切断サイトと第2の特異的な切断サイトとが異なる、[1]又は[2]に記載のコンジュゲート。
[4]
[1]~[3]のいずれかに記載のコンジュゲートを結合させる工程を含む、標的物質の表面特性を制御する方法。
[5]
水性媒体中に存在する標的物質に[1]~[3]のいずれかに記載のコンジュゲートを吸着させる工程、及び、
上記コンジュゲートにおける上記(C)を切断し、上記(B)同士が凝集することにより、上記標的物質を凝集させる工程
を含む、標的物質の回収方法。
[6]
上記標的物質が微粒子であり、上記微粒子の平均粒子径が1nm以上10μm以下である、[5]に記載の回収方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
Contains in this order a peptide site (A) that specifically adsorbs to the target substance, a hydrophobic site (B), a first linker (C) containing a first specific cleavage site, and a hydrophilic site (D). , conjugate.
[2]
The conjugate according to [1], wherein the first specific cleavage site in (C) above is cleavable by an enzyme.
[3]
A second linker (E) including a second specific cleavage site is further included between the above (A) and the above (B), and the first specific cleavage site and the second specific cleavage site are connected to each other. The conjugate according to [1] or [2], wherein the conjugate has a different cleavage site.
[4]
A method for controlling the surface properties of a target substance, the method comprising the step of binding the conjugate according to any one of [1] to [3].
[5]
A step of adsorbing the conjugate according to any one of [1] to [3] to a target substance present in an aqueous medium, and
A method for recovering a target substance, comprising a step of cleaving the above (C) in the conjugate and aggregating the above (B) with each other to aggregate the target substance.
[6]
The recovery method according to [5], wherein the target substance is a fine particle, and the fine particle has an average particle diameter of 1 nm or more and 10 μm or less.
本発明によれば、標的物質の表面特性を特異的に制御し、又は、標的物質を特異的に凝集させることができるコンジュゲート、及びこれを用いて標的物質の表面特性を制御する方法、及び標的物質の回収方法を提供することができる。 According to the present invention, a conjugate capable of specifically controlling the surface properties of a target substance or specifically aggregating the target substance, a method of controlling the surface properties of a target substance using the same, and A method for recovering a target substance can be provided.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
<コンジュゲート>
本実施形態に係るコンジュゲートは、標的物質に特異的に吸着するペプチド部位(A)、疎水性部位(B)、第1の特異的な切断サイトを含む第1のリンカー(C)、及び親水性部位(D)をこの順に含む。
<Conjugate>
The conjugate according to this embodiment includes a peptide site (A) that specifically adsorbs to a target substance, a hydrophobic site (B), a first linker (C) containing a first specific cleavage site, and a hydrophilic site. The sex sites (D) are included in this order.
本実施形態に係るコンジュゲートは、(A)を有するため標的物質に特異的に吸着することができ、さらに(B)~(D)を有するため、後述のように特異的に吸着した標的物質の表面特性を任意のタイミングで親水性、又は疎水性に制御でき、又は、標的物質を特異的に凝集させることができる。したがって、本実施形態に係るコンジュゲートは、標的物質が他の物質と混在している状態(例えば複数の物質を含む懸濁液)において、標的物質のみを凝集させるのに有効である。 Since the conjugate according to this embodiment has (A), it can be specifically adsorbed to a target substance, and furthermore, since it has (B) to (D), the target substance specifically adsorbed as described below The surface properties of the target substance can be controlled to be hydrophilic or hydrophobic at any timing, or the target substance can be specifically aggregated. Therefore, the conjugate according to this embodiment is effective in aggregating only the target substance in a state where the target substance is mixed with other substances (for example, a suspension containing a plurality of substances).
(標的物質)
本明細書において、標的物質は任意の物質であり得、特に限定されず、有機材料(有機物質)であってもよく、無機材料(無機物質)であってもよい。標的物質は、複数であってもよいが、1つだけであることが好ましい。標的物質は、所謂ファージディスプレイ法等により、特定のペプチドが特異性をもって吸着する物質であってもよい。
(Target substance)
In this specification, the target substance may be any substance, and is not particularly limited, and may be an organic material (organic substance) or an inorganic material (inorganic substance). Although there may be a plurality of target substances, it is preferable that there is only one target substance. The target substance may be a substance to which a specific peptide is adsorbed with specificity by a so-called phage display method or the like.
有機材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロプレン、ブタジエン等の脂肪族ポリオレフィンビニル系(共)重合体;ポリスチレン等のビニル系芳香族炭化水素(共)重合体;ポリアクリロトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の置換ビニル系(共)重合体;ポリ(メタ)アクリル酸、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸、及びそのエステル系(共)重合体;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリ乳酸等のポリエステル系(共)重合体;脂肪族及び芳香族ジアミン並びに脂肪族及び芳香族ジカルボン酸類から誘導されるポリアミド系(共)重合体;脂肪族及び芳香族テトラアミン並びに脂肪族及び芳香族テトラカルボン酸類から誘導されるポリイミド類;フェノール樹脂類;エポキシ樹脂類;ポリウレタン系樹脂類、ポリエーテルエーテルケトン樹脂類;シクロオレフィン系(共)重合体類;ポリオキシメチレン、ポリアルキレングリコール等のポリエーテル系(共)重合体;トリアセチルセルロース、ニトロセルロース等変性多糖類等の合成樹脂類;セルロース、ヘミセルロース、キチン、キトサン、フコイダン、アルギン酸、ヒアルロン酸、デキストラン、アガロース、及びヘパリン等の多糖類;リグニン類;タンパク質;核酸;フタロシアニン、キナクリドン、イソインドリン、ジスアゾイエロー等の有機低分子量化合物等の結晶体、ガラス体、凝固体等;が挙げられる。 Examples of organic materials include aliphatic polyolefin vinyl (co)polymers such as polyethylene, polypropylene, and butadiene; vinyl aromatic hydrocarbon (co)polymers such as polystyrene; polyacrylotrile, polyvinyl acetate, and polyvinyl acetate. Substituted vinyl (co)polymers such as vinyl chloride and polyvinylidene chloride; (meth)acrylic acids such as poly(meth)acrylic acid, polymethyl (meth)acrylate, and polybutyl (meth)acrylate, and their esters (co)polymers; Polymers: Polyester-based (co)polymers such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycaprolactone, polycarbonate, and polylactic acid; Polyamide-based (co)polymers derived from aliphatic and aromatic diamines and aliphatic and aromatic dicarboxylic acids Polymers; polyimides derived from aliphatic and aromatic tetraamines and aliphatic and aromatic tetracarboxylic acids; phenolic resins; epoxy resins; polyurethane resins, polyether ether ketone resins; ) Polymers; polyether (co)polymers such as polyoxymethylene and polyalkylene glycol; synthetic resins such as modified polysaccharides such as triacetylcellulose and nitrocellulose; cellulose, hemicellulose, chitin, chitosan, fucoidan, alginic acid , polysaccharides such as hyaluronic acid, dextran, agarose, and heparin; lignins; proteins; nucleic acids; crystals, glass bodies, coagulates, etc. of organic low molecular weight compounds such as phthalocyanine, quinacridone, isoindoline, and disazo yellow; Can be mentioned.
無機材料としては、例えば、鉱物、金属、合金、金属塩、セラミックス、シリカ等が挙げられ、中でも鉱物が好ましい。 Examples of the inorganic material include minerals, metals, alloys, metal salts, ceramics, and silica, and minerals are preferred among them.
本明細書において鉱物とは、天然に産する無機及び有機結晶性物質を指す。鉱物としては例えば、下記金属からなる元素鉱物類;黄銅鉱、方鉛鉱、閃亜鉛鉱、黄鉄鉱、硫鉄ニッケル鉱、斑銅鉱等の硫化鉱物類;石英、赤鉄鉱、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、スピネル、コランダム、ボーキサイト、錫石、灰重石、ゼオライト、カオリン、ベントナイト等の酸化鉱物類;岩塩、蛍石等のハロゲン化鉱物類;方解石、苦石灰、石灰石等の炭酸塩鉱物類;ホウ砂等のホウ酸塩鉱物類;ミョウバン石、石膏等の硫酸塩鉱物類;燐灰石等のリン酸塩鉱物;珪石、石綿等のケイ酸塩鉱物類;黒鉛;石炭類が挙げられる。 As used herein, mineral refers to naturally occurring inorganic and organic crystalline substances. Minerals include, for example, elemental minerals consisting of the following metals; sulfide minerals such as chalcopyrite, galena, sphalerite, pyrite, nickel sulfite, and bornite; quartz, hematite, magnetite, titanite, and spinel. , corundum, bauxite, cassiterite, scheelite, zeolite, kaolin, bentonite, and other oxidized minerals; halite, fluorite, and other halogenated minerals; calcite, dolomite, limestone, and other carbonate minerals; borax, etc. Examples include borate minerals; sulfate minerals such as alumite and gypsum; phosphate minerals such as apatite; silicate minerals such as silica and asbestos; graphite; and coals.
標的物質が鉱物である場合、鉱物の粉砕物であってもよい。鉱物の粉砕物は、標的物質と夾雑物が一つの粒子の中に交じっている場合があるが、標的物質が粉砕物の表面に露出していれば、本発明のコンジュゲートにおける(A)に認識される。 When the target substance is a mineral, it may be a crushed product of the mineral. In crushed minerals, the target substance and impurities may be mixed in one particle, but if the target substance is exposed on the surface of the crushed mineral, (A) in the conjugate of the present invention Recognized.
金属としては、例えば、金、白金、銀、銅、チタン、鉄、鉛、亜鉛、ニッケル、アルミニウム、コバルト、マンガン、タングステン、カドミウム、アンチモン、スズ、インジウム、水銀、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、モリブデン、タンタル、ニオブ、バナジウム、ジルコニウム等の単一金属類、黄銅、青銅、白銅、丹銅、赤銅、鋼、マグネシウム合金、クロムモリブデン鋼、ステンレス鋼、マンガンモリブデン鋼、ジュラルミン鋼、ハステロイ鋼、インコネル鋼、はんだ、アマルガム等の合金類が挙げられる。これらは金属結晶、金属塩の結晶、金属イオン等のいずれの形態で存在してもよい。 Examples of metals include gold, platinum, silver, copper, titanium, iron, lead, zinc, nickel, aluminum, cobalt, manganese, tungsten, cadmium, antimony, tin, indium, mercury, palladium, iridium, rhodium, ruthenium, Single metals such as molybdenum, tantalum, niobium, vanadium, and zirconium, brass, bronze, cupronickel, red copper, shakudo, steel, magnesium alloy, chrome-molybdenum steel, stainless steel, manganese-molybdenum steel, duralumin steel, Hastelloy steel, Inconel Examples include alloys such as steel, solder, and amalgam. These may exist in any form such as metal crystals, metal salt crystals, and metal ions.
金属塩としては、例えば、酸化銀、酸化スズ、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア等の金属酸化物;アルカリ金属類(リチウム、ナトリウム、カリウム等)、又はアルカリ土類金属類(ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム等)の塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩、有機カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、有機リン酸塩等の金属塩類等が挙げられる。 Examples of metal salts include metal oxides such as silver oxide, tin oxide, iron oxide, copper oxide, zinc oxide, alumina, titania, zirconia, and ceria; alkali metals (lithium, sodium, potassium, etc.), or alkaline earths. Metal salts such as hydrochlorides, sulfates, phosphates, carbonates, borates, organic carboxylates, organic sulfonates, organic phosphates, etc. of similar metals (beryllium, magnesium, calcium, barium, etc.) can be mentioned.
標的物質の形状又は形態は特に限定されず、固体、半固体、ゲル状であってよく、また、粒子状(顆粒状)、板状、棒状、不定形、粉状(粉体)、塊状であってもよい。好ましくは、標的物質が固体であり、水等の水性媒体に懸濁又は分散できるほどの大きさを有することが好ましく、微粒子であることがより好ましい。 The shape or form of the target substance is not particularly limited, and may be solid, semi-solid, or gel-like, or may be particulate (granule-like), plate-like, rod-like, amorphous, powdery (powder), or lump-like. There may be. Preferably, the target substance is solid and has a size large enough to be suspended or dispersed in an aqueous medium such as water, and more preferably in the form of fine particles.
微粒子状の場合、粒子一つ一つを選択的に取り扱うことは実質的に不可能であり、また例えば、沈殿化、比重又は極性による従来の分離方法も困難になるが、本発明のコンジュゲートによれば、微粒子であっても特異的に表面特性を制御し、又は特異的に回収することができる。 In the case of fine particles, it is virtually impossible to selectively handle individual particles, and conventional separation methods, for example by precipitation, specific gravity or polarity, are difficult, but the conjugates of the present invention According to the method, the surface properties of even fine particles can be specifically controlled or specifically recovered.
従来法では、微粒子の平均粒子径が10μmを下回ると選別、分離が困難になってくる。したがって、本発明の効果が特に発揮される標的物質(微粒子)の大きさ(平均粒子径)は、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは5μm以下であり、また、1nm以上、より好ましくは10nm以上、特に好ましくは100nm以上である。平均粒子径が例えば1nm以上10μm以下であってよく、10nm以上5μm以下であることが好ましく、100nm以上5μm以下であることがより好ましい。ここで、平均粒子径とは、電子顕微鏡像からの画像解析結果により得られる粒度分布のD50値を意味する。 In conventional methods, when the average particle diameter of fine particles is less than 10 μm, it becomes difficult to sort and separate them. Therefore, the size (average particle diameter) of the target substance (fine particles) at which the effects of the present invention are particularly exhibited is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and 1 nm or more, more preferably 10 nm or less. The thickness is particularly preferably 100 nm or more. The average particle diameter may be, for example, 1 nm or more and 10 μm or less, preferably 10 nm or more and 5 μm or less, and more preferably 100 nm or more and 5 μm or less. Here, the average particle diameter means the D50 value of the particle size distribution obtained from the image analysis result from an electron microscope image.
本明細書において水性媒体とは、水又は水溶液を意味する。水としては、脱イオン水、蒸留水等が挙げられ、水溶液としては、トリス-塩酸緩衝液、又はHEPES(4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸)等の緩衝液が挙げられる。標的物質は水性媒体に懸濁又は分散されている状態であってもよい。 As used herein, aqueous medium means water or an aqueous solution. Examples of water include deionized water, distilled water, etc., and examples of the aqueous solution include buffers such as Tris-HCl buffer and HEPES (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid). It will be done. The target substance may be suspended or dispersed in an aqueous medium.
(特異的に吸着するペプチド部位(A))
本明細書において、「ペプチド」とは2以上のアミノ酸残基がペプチド結合(アミド結合)によって連結されたものを意味し、ポリペプチド又はタンパク質であってもよい。アミノ酸残基としては、天然型アミノ酸であっても、非天然型アミノ酸であってもよい。ペプチドの長さは特に限定されないが、2~1000程度のアミノ酸残基を含んでもよい。
(Specifically adsorbing peptide site (A))
As used herein, "peptide" means two or more amino acid residues connected by a peptide bond (amide bond), and may be a polypeptide or protein. The amino acid residue may be a natural amino acid or a non-natural amino acid. The length of the peptide is not particularly limited, but may contain about 2 to 1000 amino acid residues.
特異的に吸着するペプチド部位(A)は、標的物質に特異的に吸着し、本発明のコンジュゲートに物質の特異性を付与することを目的とした部位(領域)であり、この機能を有するペプチド(コンジュゲートにおいては、ペプチド残基である)であれば特に限定されない。 The specifically adsorbing peptide site (A) is a site (region) that specifically adsorbs to a target substance and is intended to impart substance specificity to the conjugate of the present invention, and has this function. There is no particular limitation as long as it is a peptide (in the case of a conjugate, it is a peptide residue).
(A)のペプチドの長さは特に限定されないが、アミノ酸残基数が2以上であればよく、好ましくは4以上、より好ましくは6以上である。また、(A)のアミノ酸残基数は32以下であってよく、より好ましくは16以下、更に好ましくは12以下であってもよい。特異的に吸着するペプチド部位(A)は、ファージディスプレイによって選別されるものである場合、一般的にファージディスプレイ法に用いるペプチドライブラリーにおけるペプチドの長さを有してもよい。 The length of the peptide (A) is not particularly limited, as long as the number of amino acid residues is 2 or more, preferably 4 or more, more preferably 6 or more. Further, the number of amino acid residues in (A) may be 32 or less, more preferably 16 or less, still more preferably 12 or less. When the specifically adsorbed peptide site (A) is selected by phage display, it may have the length of a peptide in a peptide library generally used for phage display.
標的物質に特異的に吸着することとは、標的物質に吸着するが、それ以外の物質、特に標的物質が存在する混合物又は懸濁液中の他の物質に吸着しない又は吸着するとしても、吸着能力は標的物質に対して1/10以下、1/20以下、1/50以下、又は1/100以下である。なお、本明細書において「吸着」は、「結合」ともいい、物理的吸着(物理的結合)であってもよく、化学的吸着(化学的結合)であってもよい。吸着能力は、ELISA法、表面プラズモン観測式分子間相互作用測定法(所謂Biacore法)、等温滴定型カロリメトリー式分子間相互作用測定法(所謂iTC法)、免疫沈降法、標的物質の回収率等で評価することができる。 Specific adsorption to a target substance means adsorption to the target substance but not or even adsorption to other substances, especially other substances in the mixture or suspension in which the target substance is present. The ability is 1/10 or less, 1/20 or less, 1/50 or less, or 1/100 or less of the target substance. In addition, in this specification, "adsorption" may also be referred to as "bonding" and may be physical adsorption (physical bond) or chemical adsorption (chemical bond). Adsorption capacity can be determined by ELISA method, surface plasmon observation type molecular interaction measurement method (so-called Biacore method), isothermal titration type calorimetry type molecular interaction measurement method (so-called iTC method), immunoprecipitation method, target substance recovery rate, etc. can be evaluated.
標的物質に特異的に吸着するペプチドは、例えば、ペプチドライブラリーを作製したのち、標的物質と接触させる等してスクリーニングを実施することで得ることができる。このような手法としては、例えば、ファージディスプレイ法、リボソームディスプレイ法、バクテリア又は酵母等を用いた細胞表層ディスプレイ法、mRNAディスプレイ法、又はcDNAディスプレイ法を用いた手法が挙げられる。ここで、ペプチドライブラリーは、例えば任意の組合せを有する4~8アミノ酸残基からなるペプチドライブラリーであってよく、このようなライブラリーは人工合成によって作製することができる。本明細書において、ペプチドライブラリーは、ファージライブラリーも含む。 Peptides that specifically adsorb to a target substance can be obtained, for example, by preparing a peptide library, then bringing it into contact with the target substance, and performing screening. Examples of such methods include methods using a phage display method, a ribosome display method, a cell surface display method using bacteria or yeast, an mRNA display method, or a cDNA display method. Here, the peptide library may be, for example, a peptide library consisting of 4 to 8 amino acid residues having any combination, and such a library can be created by artificial synthesis. As used herein, peptide libraries also include phage libraries.
標的物質に特異的に吸着するペプチドを選抜する方法として、特に所謂ファージディスプレイ法が好適に用いられる。この方法は、標的物質に特異的に吸着するペプチドをライブラリーから効率よく選別する方法として広く知られている。 As a method for selecting peptides that specifically adsorb to a target substance, a so-called phage display method is particularly preferably used. This method is widely known as a method for efficiently selecting peptides that specifically adsorb to a target substance from a library.
ファージディスプレイ法は、一般的に以下のような手法である。まず、それぞれ個別のファージに任意の遺伝子を組み込むことで多種の遺伝子持つファージの集合体を得る。このような集合体はファージライブラリーと呼ばれる。次に、このライブラリーを標的物質に吸着させ、選択操作(バイオパンニング、親和性選抜等)を行うことにより、標的物質に吸着するファージ群を濃縮する。 The phage display method is generally the following method. First, by integrating an arbitrary gene into each individual phage, a collection of phages containing various genes is obtained. Such a collection is called a phage library. Next, this library is adsorbed to a target substance and a selection operation (biopanning, affinity selection, etc.) is performed to concentrate the phage group adsorbed to the target substance.
(バイオ)パンニングとしては、まず、ファージライブラリーを標的物質とともにインキュベートすることで、標的物質に親和性を持つファージを標的物質に吸着させる一方、親和性を持たないファージは、標的物質を洗浄することで取り除かれることで標的物質に親和性を持つファージのみを集める。次に、標的物質に吸着したファージを溶出し、これを宿主大腸菌に感染させた後に培養液中で増幅させ、増幅させたファージを再び同様の方法で標的物質との親和性によって選抜し、この操作を数回繰り返すことにより、より親和性(吸着活性)のあるファージ群を選抜、濃縮することができる。こうして選抜したファージのクローニングを行った後、ファージのゲノムDNAを解析することで標的物質に特異的に吸着するペプチドのアミノ酸配列を同定することで、標的物質に対して特異的に吸着するペプチドを選抜できる。 (Bio)panning involves first incubating a phage library with a target substance, so that phages that have an affinity for the target substance are adsorbed to the target substance, while phages that do not have an affinity for the target substance are washed away. This process collects only the phages that have an affinity for the target substance. Next, the phage adsorbed to the target substance is eluted, the host E. coli is infected with it, and the amplified phage is amplified in the culture medium. By repeating the operation several times, a group of phages with higher affinity (adsorption activity) can be selected and concentrated. After cloning the phage selected in this way, the genomic DNA of the phage is analyzed to identify the amino acid sequence of the peptide that specifically adsorbs to the target substance. Can be selected.
特異的に吸着するペプチド部位(A)は、上記の手法によって選別することできるため、特に限定されないが、例えば、特異的に黄銅鉱に結合するペプチド(黄銅鉱結合ペプチド、DSQKTNPS、配列番号2)を挙げることができる。また、従来知られている、特定の物質に特異的に結合するペプチドとして、例えば、金に特異的に結合するペプチド(MHGKTQATSGTIQS、配列番号7)、白金に特異的に結合するペプチド(PTSTGQA、配列番号8)、銀に特異的に結合するペプチド(NPSSLFRYLPSD、配列番号9)、チタンに特異的に結合するペプチド(RKLPDAPGMHTW、配列番号10)、ゼオライトに特異的に結合するペプチド(VKTQATSREEPPRLPSKHRPG、配列番号11)、リン酸カルシウムに特異的に結合するペプチド(KDVVVGVPGGQD、配列番号12)等が挙げられる(Sarikaya M et al., “Molecular biomimetics: nanotechnology throughbiology.” Nat Mater. 2003 Sep;2(9):577-85.)。 The specifically adsorbing peptide site (A) can be selected by the above method and is not particularly limited, but for example, a peptide that specifically binds to chalcopyrite (chalcopyrite-binding peptide, DSQKTNPS, SEQ ID NO: 2) can be mentioned. In addition, conventionally known peptides that specifically bind to specific substances include, for example, a peptide that specifically binds to gold (MHGKTQATSGTIQS, SEQ ID NO: 7), a peptide that specifically binds to platinum (PTSTGQA, sequence No. 8), a peptide that specifically binds to silver (NPSSLFRYLPSD, SEQ ID NO: 9), a peptide that specifically binds to titanium (RKLPDAPGMHTW, SEQ ID NO: 10), a peptide that specifically binds to zeolite (VKTQATSREEPPRLPSKHRPG, SEQ ID NO: 11) ), a peptide that specifically binds to calcium phosphate (KDVVVGVPGGQD, SEQ ID NO: 12), etc. (Sarikaya M et al., “Molecular biomimetics: nanotechnology through biology.” Nat Mater. 2003 Sep;2(9):577-85 ).
(疎水性部位(B))
疎水性部位(B)は、疎水性相互作用によって標的物質を水性溶媒から凝集させることを目的としている部位(領域)である。すなわち、本実施形態に係るコンジュゲートを、特異的に吸着するペプチド部位(A)を介して、標的物質に吸着させた後、後述の第1の特異的な切断サイトを含む第1のリンカー(C)を切断することで、後述の親水性部位(D)がコンジュゲートから切り離され、疎水性部位(B)が外側に露出する。その結果標的物質の表面が疎水化し、(B)同士の疎水性相互作用により、標的物質が水性媒体中において凝集する。
(Hydrophobic site (B))
The hydrophobic site (B) is a site (region) whose purpose is to aggregate a target substance from an aqueous solvent by hydrophobic interaction. That is, after adsorbing the conjugate according to this embodiment to a target substance via the specifically adsorbing peptide site (A), a first linker (described later) containing a first specific cleavage site ( By cutting C), the hydrophilic site (D) described below is separated from the conjugate, and the hydrophobic site (B) is exposed to the outside. As a result, the surface of the target substance becomes hydrophobic, and the target substance aggregates in the aqueous medium due to the hydrophobic interaction between (B).
疎水性部位(B)は、標的物質を凝集させる疎水性を有すれば特に限定されず、また疎水性物質の基であってよい。疎水性部位(B)の疎水性の一つの指標としては、例えば疎水性部位(B)の分子中のアニオン性極性基、具体的にはカルボキシル基、リン酸基の和に対しての当量が500g/eq以上であればよく、700g/eq以上であることが好ましい。また、疎水性部位(B)の分子中のイオン性極性基、具体的には上記アニオン性極性基とアミノ基、イミノ基等のカチオン性極性基の和に対するイオン性極性基当量が245g/eq以上であることが好ましい。疎水性の別の指標としては、例えばHLB(親水性/疎水性バランス)が挙げられる。 The hydrophobic moiety (B) is not particularly limited as long as it has hydrophobicity to aggregate the target substance, and may be a group of a hydrophobic substance. One indicator of the hydrophobicity of the hydrophobic moiety (B) is, for example, the equivalent of the hydrophobic moiety (B) to the sum of the anionic polar groups in the molecule, specifically carboxyl groups and phosphate groups. It is sufficient if it is 500 g/eq or more, and preferably 700 g/eq or more. In addition, the ionic polar group equivalent to the sum of the ionic polar groups in the molecule of the hydrophobic part (B), specifically the above-mentioned anionic polar groups and cationic polar groups such as amino groups and imino groups, is 245 g/eq. It is preferable that it is above. Another indicator of hydrophobicity includes, for example, HLB (hydrophilicity/hydrophobicity balance).
(B)は疎水性であれば特に制限はなく、合成系高分子でもよく、天然系高分子であってもよい。本明細書において合成系高分子とは、化学的手法を用いて合成したポリマー、又はオリゴマーの総称である。また、天然系高分子としては、天然物から抽出、分解(低分子量化)して得られるポリマー、オリゴマーの総称である。ここで、疎水性部位(B)は、コンジュゲートにおいて他の部位と化学的に結合しているため、高分子化合物としてではなく、これらの高分子化合物の基として存在する。 (B) is not particularly limited as long as it is hydrophobic, and may be a synthetic polymer or a natural polymer. In this specification, the synthetic polymer is a general term for polymers or oligomers synthesized using chemical methods. Furthermore, natural polymers are a general term for polymers and oligomers obtained by extracting and decomposing (lowering molecular weight) natural products. Here, since the hydrophobic site (B) is chemically bonded to other sites in the conjugate, it exists not as a polymer compound but as a group of these polymer compounds.
合成系高分子として、例えば、ポリエチレン、ポリプロプレン、ブタジエン等の脂肪族ポリオレフィンビニル系(共)重合体;ポリスチレン等のビニル系芳香族炭化水素(共)重合体;ポリアクリロトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の置換ビニル系(共)重合体;ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート等のアクリル酸エステル系(共)重合体;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリ乳酸等のポリエステル系(共)重合体;脂肪族及び芳香族ジアミン並びに脂肪族及び芳香族ジカルボン酸類から誘導されるポリアミド系(共)重合体;脂肪族及び芳香族テトラアミン並びに脂肪族及び芳香族テトラカルボン酸類から誘導されるポリイミド類;エポキシ樹脂類;ポリウレタン系樹脂類;シクロオレフィン系(共)重合体類;一繰り返し単位における炭素数が3以上のポリアルキレングリコール等のポリエーテル系(共)重合体が挙げられる。 Examples of synthetic polymers include aliphatic polyolefin vinyl (co)polymers such as polyethylene, polypropylene, and butadiene; vinyl aromatic hydrocarbon (co)polymers such as polystyrene; polyacrylotrile, polyvinyl acetate, Substituted vinyl (co)polymers such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; Acrylic acid ester (co)polymers such as polymethyl (meth)acrylate and polybutyl (meth)acrylate; Polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycaprolactone , polyester-based (co)polymers such as polycarbonate and polylactic acid; polyamide-based (co)polymers derived from aliphatic and aromatic diamines and aliphatic and aromatic dicarboxylic acids; aliphatic and aromatic tetraamines and aliphatic and polyimides derived from aromatic tetracarboxylic acids; epoxy resins; polyurethane resins; cycloolefin (co)polymers; polyethers such as polyalkylene glycols having 3 or more carbon atoms in one repeating unit Examples include (co)polymers.
天然系高分子としては、セルロース、ヘミセルロース、キチン、キトサン、非水溶性アルギン酸、非水溶性ヒアルロン酸等の非水溶性多糖類、リグニン類、蜜蝋、パームワックス、カルナバワックス等の油脂類、疎水性ペプチド(疎水性タンパク質を含む)等が挙げられる。この中で、分散媒での安定性、コンジュゲートを構成させる際の容易さを考慮すると、天然系高分子、特に疎水性ペプチドが好適に用いられる。 Natural polymers include cellulose, hemicellulose, chitin, chitosan, water-insoluble polysaccharides such as water-insoluble alginic acid and water-insoluble hyaluronic acid, lignins, oils and fats such as beeswax, palm wax, and carnauba wax, and hydrophobic Examples include peptides (including hydrophobic proteins). Among these, natural polymers, especially hydrophobic peptides, are preferably used in view of stability in dispersion media and ease of constructing the conjugate.
本実施形態に係るコンジュゲートにおける疎水性部位(B)が疎水性ペプチドであることが好ましい。疎水性ペプチドは、その立体構造において疎水性ヘリックス構造を有してよく、疎水性は、例えば上述の疎水性指標、後述のハイドロパシープロット値、HLBを用いて評価することができる。 It is preferable that the hydrophobic site (B) in the conjugate according to this embodiment is a hydrophobic peptide. Hydrophobic peptides may have a hydrophobic helical structure in their three-dimensional structure, and hydrophobicity can be evaluated using, for example, the above-mentioned hydrophobicity index, the hydropathy plot value described below, or HLB.
ハイドロパシープロット(疎水性プロット)値とは、ペプチドの親水性、又は疎水性を示す指標である。具体的には、タンパク質を構成するアミノ酸種それぞれに提示されたハイドロパシー指数を用いて、各アミノ酸残基の前後それぞれ2つのアミノ酸残基も含めた5つのアミノ酸残基のハイドロパシー指数の平均値をとり、親水性、又は疎水性の指標とするものである。この値が大きい場合はより高い疎水性を示し、その逆にこの値が小さい場合は親水性が高いと評価される。 The hydropathy plot (hydrophobicity plot) value is an index indicating the hydrophilicity or hydrophobicity of a peptide. Specifically, the average value of the hydropathic index of five amino acid residues, including two amino acid residues before and after each amino acid residue, is calculated using the hydropathic index presented for each amino acid species that constitutes a protein. It is used as an index of hydrophilicity or hydrophobicity. When this value is large, it indicates higher hydrophobicity, and conversely, when this value is small, it is evaluated as having high hydrophilicity.
本実施形態に係るコンジュゲートにおいて、疎水性部位(B)の、ハイドロパシー指数が-1.8以下であるアミノ残基数の全アミノ酸残基に対する比率が好ましくは25%以下、より好ましくは15%以下、更に好ましくは10%以下である疎水性部位が好ましい。ハイドロパシープロット値及びハイドロパシー指数については、例えばJ. Kyte, R. F. Doolittle, “A simple methodfor displaying the hydropathic character of a protein”,J. Mol. Biol., 1982, 157, 105-132に示される。 In the conjugate according to the present embodiment, the ratio of the number of amino acid residues having a hydropathic index of -1.8 or less to all amino acid residues in the hydrophobic site (B) is preferably 25% or less, more preferably 15% or less. % or less, more preferably 10% or less. Hydropathy plot values and hydropathic indices are shown, for example, in J. Kyte, R. F. Doolittle, "A simple method for displaying the hydropathic character of a protein", J. Mol. Biol., 1982, 157, 105-132.
疎水性ペプチドとしては、例えば、配列番号3のアミノ酸配列を含む疎水性ペプチド等が挙げられる。配列番号3のアミノ酸配列は4本のα-ヘリックスがバンドル状に集まった構造をしており、そのバンドルの内部は疎水性残基が囲われた構造であると考えられている。水性媒体中においては、この構造をとっていることで親水性残基がコンジュゲートの表面に出ているが、第1のリンカー(C)の切断に伴い、疎水性残基が表層に現れて、より好適な疎水性相互作用を生じるものと推定している。 Examples of the hydrophobic peptide include a hydrophobic peptide containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 has a structure in which four α-helices are assembled into a bundle, and the inside of the bundle is thought to be a structure in which hydrophobic residues are surrounded. In an aqueous medium, this structure allows hydrophilic residues to appear on the surface of the conjugate, but with the cleavage of the first linker (C), hydrophobic residues appear on the surface. , it is estimated that more favorable hydrophobic interactions occur.
疎水性部位(B)は、高分子化合物である場合、その重量平均分子量は特に限定されず、例えば1,000以上であってよく、好ましくは3,000以上、より好ましくは8,000以上であり、また、80,000以下であってよく、好ましくは40,000以下、より好ましくは20,000以下であってもよい。 When the hydrophobic site (B) is a polymer compound, its weight average molecular weight is not particularly limited, and may be, for example, 1,000 or more, preferably 3,000 or more, more preferably 8,000 or more. It may be 80,000 or less, preferably 40,000 or less, more preferably 20,000 or less.
(B)が疎水性ペプチド(コンジュゲートにおいては、ペプチド残基である)である場合、(B)のアミノ酸残基数は特に制限されないが、例えば8以上であってよく、好ましくは20以上、より好ましくは60以上であり、また、例えば700以下であってよく、好ましくは400以下、より好ましくは180以下である。(B)のアミノ酸残基数は、例えば50~200、又は80~150であってもよい。 When (B) is a hydrophobic peptide (in a conjugate, it is a peptide residue), the number of amino acid residues in (B) is not particularly limited, but may be, for example, 8 or more, preferably 20 or more, It is more preferably 60 or more, and may be, for example, 700 or less, preferably 400 or less, and more preferably 180 or less. The number of amino acid residues in (B) may be, for example, 50 to 200 or 80 to 150.
(第1のリンカー(C))
第1の特異的な切断サイトを含む第1のリンカー(C)は、必要に応じて切断することによって後述する親水性部位(D)を任意のタイミングで切り離すことを目的とした部位(領域)である。また、(C)は第1の特異的な切断サイトの配列のみからなっていてもよいし、他の部位との連結性向上等を目的とした連結配列をさらに含んでいてもよい。
(First linker (C))
The first linker (C) containing the first specific cleavage site is a site (region) that is intended to cleave the hydrophilic site (D) described below at any timing by cutting as necessary. It is. Moreover, (C) may consist only of the sequence of the first specific cleavage site, or may further include a linking sequence for the purpose of improving connectivity with other sites.
(C)は、化学的結合によって(B)と(D)とを連結する。第1のリンカー(C)としては、(B)と(D)を化学結合によって連結できるものであれば特に制限されない。(B)及び後述の(D)のいずれもペプチドである場合は、第1のリンカー(C)としては、例えばペプチドリンカーであってよい。ペプチドリンカーは、2~50個、好ましくは2~20個、3~15個又は4~10個のアミノ酸残基からなるリンカーであってよい。ペプチドリンカーの他に、ε-アミノカプロン酸、βアミノアラニン、γ-アミノ酪酸、7-アミノヘプタン酸、12-アミノラウリン酸、グルタミン酸、p-アミノ安息香酸等を含むリンカーであってもよい。(B)及び後述の(D)のいずれか又は両方がペプチドでない場合は、(C)は第1の特異的な切断サイトを含み、かつ、(B)と(D)を化学的に結合できるリンカーであればよい。 (C) connects (B) and (D) through a chemical bond. The first linker (C) is not particularly limited as long as it can connect (B) and (D) through a chemical bond. When both (B) and (D) described below are peptides, the first linker (C) may be, for example, a peptide linker. The peptide linker may be a linker consisting of 2 to 50, preferably 2 to 20, 3 to 15 or 4 to 10 amino acid residues. In addition to peptide linkers, linkers containing ε-aminocaproic acid, β-aminoalanine, γ-aminobutyric acid, 7-aminoheptanoic acid, 12-aminolauric acid, glutamic acid, p-aminobenzoic acid, etc. may be used. If either or both of (B) and (D) described below are not peptides, (C) contains the first specific cleavage site and is capable of chemically bonding (B) and (D). Any linker is fine.
「特異的な切断サイト」とは、何らかの切断処理によって特異的に切断可能な部位であり、ここで、「特異的に切断可能」とは、意図される切断サイト以外の部位を切断せず、意図される切断サイトのみ切断できることを意味する。(C)における第1の特異的な切断サイトは、特異的に切断できるサイトであれば特に限定されないが、例えば、エステル結合、アミド結合、グリコシド結合、ヒドラゾン結合、ジスルフィド結合等の結合を有していてもよく、エステル結合及び/又はアミド結合を有していることが好ましく、酵素的処理又は非酵素的処理によって切断できる切断サイトであってよく、酵素的処理によって切断できる切断サイトであることが好ましい。また、当業者は必要に応じて、適した特異的な切断サイトを選択することができるが、コンジュゲートにおける他の部位にすでに存在する構造を、切断サイトとすることはできない。 A “specific cleavage site” is a site that can be specifically cleaved by some kind of cleavage process, and “specifically cleavable” means a site that does not cleave at a site other than the intended cleavage site; This means that only the intended cutting site can be cut. The first specific cleavage site in (C) is not particularly limited as long as it is a site that can be specifically cleaved; The cleavage site may have an ester bond and/or an amide bond, and may be a cleavage site that can be cleaved by enzymatic or non-enzymatic treatment. is preferred. Furthermore, although those skilled in the art can select suitable specific cleavage sites as necessary, structures that already exist elsewhere in the conjugate cannot be used as cleavage sites.
(C)における第1の特異的な切断サイトの切断処理としては、(C)を特異的に切断できれば特に限定されないが、酵素的な切断であっても、非酵素的な切断であってもよい。酵素的な切断としては例えば、エステラーゼ、タンパク質分解酵素、グリコシダーゼ等による切断であってもよい。非酵素的な切断としては例えば、光、酸性物質、塩基性物質、又は熱による切断であってもよい。 The cleavage treatment at the first specific cleavage site in (C) is not particularly limited as long as (C) can be specifically cleaved, but may be enzymatic or non-enzymatic cleavage. good. Enzymatic cleavage may be, for example, cleavage with esterase, protease, glycosidase, or the like. Non-enzymatic cleavage may be, for example, cleavage by light, acidic substances, basic substances, or heat.
タンパク質分解酵素としては、(C)における第1の特異的な切断サイトを認識して切断するタンパク質分解酵素であればよく、当業者に一般に知られているものを適用することができる。特にタンパク質分解酵素を用いて切断する手法は、他の(A)、(B)、(D)の機能への影響を最小限にしたうえで結合を切断することができるために特に好ましく用いることができる。 The protease may be any protease that recognizes and cleaves the first specific cleavage site in (C), and those commonly known to those skilled in the art can be used. In particular, the method of cleaving using proteolytic enzymes is particularly preferably used because the bond can be cleaved with minimal effect on the functions of other (A), (B), and (D). Can be done.
タンパク質分解酵素と特異的な切断サイトのアミノ酸配列の好適な組み合わせは広く知られている。例えば、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ由来プレシジョンプロテアーゼ(HRV3C)が、アミノ酸配列LEVLPQ/GP(配列番号13、切断部位を/で示す、以下同じ)を、ウシ血液凝固第Xa因子由来(ファクターXa)が、アミノ酸配列IDGR/(配列番号4)又はIEGR/(配列番号14)を、ウシ血液凝固第IIa因子由来(トロンビン)が、アミノ酸配列LVPRK/GS(配列番号15)を、タバコエッチウイルスNIaプロテアーゼ(TEVプロテアーゼ)が、アミノ酸配列ENLYFQ/G(配列番号16)を切断することが知られている。これらは切断反応を行う際の条件(例えば温度、時間)は当業者が適宜選択できる。また、当業者が特異的な切断サイトを適宜に選択することができるが、その際に(A)、(B)及び(D)の部位に存在する配列を、切断サイトの配列とすることができない。 Suitable combinations of proteolytic enzymes and amino acid sequences of specific cleavage sites are widely known. For example, precision protease derived from human rhinovirus 3C protease (HRV3C) has the amino acid sequence LEVLPQ/GP (SEQ ID NO: 13, the cleavage site is indicated by /, the same applies hereinafter), and precision protease derived from bovine blood coagulation factor Xa (factor Xa) The amino acid sequence IDGR/ (SEQ ID NO: 4) or IEGR/ (SEQ ID NO: 14) is derived from bovine blood coagulation factor IIa (thrombin), and the amino acid sequence LVPRK/GS (SEQ ID NO: 15) is derived from tobacco etch virus NIa protease (TEV). Protease) is known to cleave the amino acid sequence ENLYFQ/G (SEQ ID NO: 16). Those skilled in the art can appropriately select the conditions (eg, temperature, time) for carrying out the cleavage reaction. Further, a person skilled in the art can appropriately select a specific cleavage site, but in this case, the sequences present at the sites (A), (B), and (D) may be used as the cleavage site sequence. Can not.
(親水性部位(D))
親水性部位(D)は、水性媒体中で、コンジュゲート同士が凝集しないようにする機能を目的としている部位(領域)である。この機能を有する親水性部位であれば特に限定されない。より具体的には、本実施形態に係るコンジュゲートは、(D)を有するため、(B)の疎水性相互作用による凝集を抑制することができ、そして(C)を切断することによって本実施形態におけるコンジュゲートから(D)が切り離され、(B)同士が凝集する。すなわち、(D)は本実施形態に係るコンジュゲートにおける(B)同士の凝集を抑制する作用を示す親水性部位である。
(Hydrophilic site (D))
The hydrophilic site (D) is a site (region) whose purpose is to prevent the conjugates from aggregating in an aqueous medium. It is not particularly limited as long as it is a hydrophilic site that has this function. More specifically, since the conjugate according to the present embodiment has (D), it is possible to suppress aggregation due to hydrophobic interaction of (B), and by cutting (C), the conjugate according to the present embodiment can be suppressed. (D) is separated from the conjugate in the form, and (B) aggregates with each other. That is, (D) is a hydrophilic site that exhibits an effect of suppressing aggregation of (B) in the conjugate according to the present embodiment.
親水性部位(D)は、本実施形態のコンジュゲートを水性媒体中に均一に溶解又は分散させる親水性を有すればよく、特に限定されず、また親水性物質の基であってよい。親水性部位(D)の親水性の指標としては、親水性部位(D)の分子中のアニオン性極性基、具体的にはカルボキシル基、リン酸基の和に対しての当量が450g/eq以下であればよく、400g/eq以下であることが好ましい。また、親水性部位(D)の分子中のイオン性極性基、具体的には上記アニオン性極性基とアミノ基、イミノ基等のカチオン性極性基の和に対するイオン性極性基当量が230g/eq以上であることが好ましい。親水性の別の指標としては、例えばHLB(親水性/疎水性バランス)が挙げられる。 The hydrophilic moiety (D) is not particularly limited as long as it has the hydrophilicity to uniformly dissolve or disperse the conjugate of this embodiment in an aqueous medium, and may be a group of a hydrophilic substance. As an indicator of the hydrophilicity of the hydrophilic site (D), the equivalent to the sum of anionic polar groups, specifically carboxyl groups and phosphoric acid groups in the molecule of the hydrophilic site (D) is 450 g/eq. It may be below, and preferably below 400 g/eq. In addition, the ionic polar group equivalent to the sum of the ionic polar groups in the molecule of the hydrophilic moiety (D), specifically the above-mentioned anionic polar groups and cationic polar groups such as amino groups and imino groups, is 230 g/eq. It is preferable that it is above. Another index of hydrophilicity includes, for example, HLB (hydrophilicity/hydrophobicity balance).
親水性部位(D)は上記特性が発揮されれば合成系高分子であってもよく、天然系高分子であってもよい。ここで、親水性部位(D)は、コンジュゲートにおいて他の部位と化学的に結合しているため、高分子化合物としてではなく、これらの高分子化合物の基として存在する。親水性部位(D)としては、例えば、ポリビニルベンゼンスルホン酸及びその塩等の炭化水素ビニル系(共)重合体;ポリビニルピロリドン及びその塩等の水溶性置換ビニル系(共)重合体;ポリ(メタ)アクリル酸及びその塩等の水溶性アクリル酸エステル系(共)重合体;ポリエチレンレングリコール等の水溶性ポリエーテル系(共)重合体等の水溶性合成樹脂類;水溶性キトサン塩;フコイダン;水溶性アルギン酸及びその塩;水溶性ヒアルロン酸及びその塩;デキストラン、アガロース、ヘパリン等の水溶性多糖類及びその塩;水溶性タンパク質等の水溶性天然系高分子類等が挙げられる。この中で、分散媒での安定性、コンジュゲートを構成させる際の容易さを考慮すると、天然系高分子、特に親水性ペプチドであることが好ましい。 The hydrophilic portion (D) may be a synthetic polymer or a natural polymer as long as the above characteristics are exhibited. Here, since the hydrophilic site (D) is chemically bonded to other sites in the conjugate, it exists not as a polymer compound but as a group of these polymer compounds. Examples of the hydrophilic moiety (D) include hydrocarbon vinyl (co)polymers such as polyvinylbenzenesulfonic acid and its salts; water-soluble substituted vinyl (co)polymers such as polyvinylpyrrolidone and its salts; poly( Water-soluble acrylic ester-based (co)polymers such as meth)acrylic acid and its salts; Water-soluble synthetic resins such as water-soluble polyether-based (co)polymers such as polyethylene glycol; Water-soluble chitosan salts; Fucoidan water-soluble alginic acid and its salts; water-soluble hyaluronic acid and its salts; water-soluble polysaccharides and their salts such as dextran, agarose, and heparin; water-soluble natural polymers such as water-soluble proteins, and the like. Among these, natural polymers, particularly hydrophilic peptides, are preferred in view of stability in a dispersion medium and ease of constructing a conjugate.
本実施形態に係るコンジュゲートにおける親水性部位(D)がペプチドである場合、その立体構造において親水性ヘリックス構造を有してよく、親水性は、例えば上述の親水性指標、ハイドロパシープロット値、HLB値等を用いて評価することができる。 When the hydrophilic site (D) in the conjugate according to the present embodiment is a peptide, it may have a hydrophilic helix structure in its three-dimensional structure, and the hydrophilicity can be determined by, for example, the above-mentioned hydrophilicity index, hydropathy plot value, It can be evaluated using HLB value or the like.
本実施形態に係るコンジュゲートにおいて、親水性部位(D)のハイドロパシー指数が-1.8以下であるアミノ酸残基数の全アミノ酸残基に対する比率が好ましくは25%超、より好ましくは30%以上、更に好ましくは35%以上である親水性部位が好ましい。 In the conjugate according to this embodiment, the ratio of the number of amino acid residues in the hydrophilic site (D) with a hydropathic index of -1.8 or less to all amino acid residues is preferably more than 25%, more preferably 30%. Hydrophilic sites having a hydrophilic content of 35% or more are preferred.
親水性ペプチドとしては例えば、配列番号5のアミノ酸配列からなるペプチド(Pseudomonas syringae由来の氷核タンパク質InaKのC末端ドメイン)等が挙げられる。 Examples of the hydrophilic peptide include a peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 5 (C-terminal domain of ice nucleoprotein InaK derived from Pseudomonas syringae).
親水性部位(D)が高分子化合物である場合、その重量平均分子量は特に限定されず、例えば1,000以上であってよく、好ましくは2,000以上、より好ましくは3,000以上であり、また、50,000以下であってよく、好ましくは30,000以下、より好ましくは1,000以下である。 When the hydrophilic moiety (D) is a polymer compound, its weight average molecular weight is not particularly limited, and may be, for example, 1,000 or more, preferably 2,000 or more, more preferably 3,000 or more. , and may be 50,000 or less, preferably 30,000 or less, more preferably 1,000 or less.
(D)が親水性ペプチド(コンジュゲートにおいては、ペプチド残基である)である場合、(D)のアミノ酸残基数は特に制限されないが、例えば10以上であってよく、好ましくは20以上、より好ましくは40以上であり、また、400以下であってよく、好ましくは200以下、より好ましくは100以下である。(D)のアミノ酸残基数は、例えば50~200、又は80~150であってもよい。 When (D) is a hydrophilic peptide (in the conjugate, it is a peptide residue), the number of amino acid residues in (D) is not particularly limited, but may be, for example, 10 or more, preferably 20 or more, It is more preferably 40 or more, and may be 400 or less, preferably 200 or less, and more preferably 100 or less. The number of amino acid residues in (D) may be, for example, 50 to 200 or 80 to 150.
(コンジュゲート)
一実施形態のコンジュゲートにおいて、(B)及び(D)がペプチド残基であり、(C)がペプチドリンカーであり得る。この場合、コンジュゲートが融合タンパク質であり得る。本実施形態に係るコンジュゲートが融合タンパク質である場合、N末端側からC末端側に向かって、(A)~(D)の順に含んでいてもよく、(D)~(A)の順に含んでいてもよい。
(conjugate)
In one embodiment of the conjugate, (B) and (D) are peptide residues and (C) can be a peptide linker. In this case, the conjugate may be a fusion protein. When the conjugate according to this embodiment is a fusion protein, it may contain (A) to (D) in the order from the N-terminus side to the C-terminus side, and may contain in the order of (D) to (A). It's okay to stay.
本実施形態に係るコンジュゲートが融合タンパク質である場合、融合タンパク質のアミノ酸残基数としては、特に限定されないが、20以上であってよく、好ましくは40以上、より好ましくは80以上であり、また、1000以下であってよく、好ましくは800以下、より好ましくは400以下、特に好ましくは240以下である。 When the conjugate according to this embodiment is a fusion protein, the number of amino acid residues in the fusion protein is not particularly limited, but may be 20 or more, preferably 40 or more, more preferably 80 or more, and , may be 1000 or less, preferably 800 or less, more preferably 400 or less, particularly preferably 240 or less.
本実施形態に係るコンジュゲートの重量平均分子量は、特に限定されないが、例えば、3,000以上であってよく、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上であり、また、100,000以下であってよく、好ましくは50,000以下、より好ましくは30,000以下である。 The weight average molecular weight of the conjugate according to this embodiment is not particularly limited, but may be, for example, 3,000 or more, preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and 100, 000 or less, preferably 50,000 or less, more preferably 30,000 or less.
本実施形態に係るコンジュゲートにおいては、(A)と(B)が直接的に融合してもよく、又はリンカーを介して連結されていてもよい。(A)と(B)がリンカーを介して連結されている場合、当該リンカーは、第2の特異的な切断サイトを含む第2のリンカー(E)であってもよい。第2のリンカー(E)の構造については、第1のリンカー(C)と異なる特異的な切断サイトを有する以外に、第1のリンカー(C)に準ずる。(B)及び(D)が共にペプチド残基であり、第1のリンカー(C)及び第2のリンカー(E)が共にペプチドリンカーである場合は、本実施形態に係るコンジュゲートが融合タンパク質であり得る。 In the conjugate according to this embodiment, (A) and (B) may be directly fused, or may be connected via a linker. When (A) and (B) are connected via a linker, the linker may be a second linker (E) containing a second specific cleavage site. The structure of the second linker (E) is similar to that of the first linker (C) except that it has a specific cleavage site different from that of the first linker (C). When (B) and (D) are both peptide residues, and the first linker (C) and the second linker (E) are both peptide linkers, the conjugate according to this embodiment is a fusion protein. could be.
(A)と(B)の間にリンカー(E)を挿入することで、(C)の切断後凝集した標的物質を、再び水性溶媒に分散させることが可能になる。例えば、微粒子の特異的回収に本実施形態に係るコンジュゲートを用いた場合、凝集した標的物質をエアレーション等で回収、洗浄した後、さらに疎水性部位(B)を切り離すことで微粒子を水性媒体中に再分散させてることができる。 By inserting the linker (E) between (A) and (B), it becomes possible to disperse the target substance aggregated after the cleavage of (C) in the aqueous solvent again. For example, when the conjugate according to this embodiment is used for specific collection of fine particles, after collecting and washing the aggregated target substance by aeration etc., the fine particles can be placed in an aqueous medium by cutting off the hydrophobic part (B). can be redistributed to
また、本実施形態に係るコンジュゲートは、例えば(A)の部位に複数の(B)が結合し、それぞれに(C)、(D)が順に結合している場合、さらには(B)に複数の(C)が結合し、それぞれに(D)が順に結合している場合も含んでもよい。すなわち、一分子のコンジュゲートに、複数の(B)~(D)がが含まれてもよいが、結合の順番は(A)~(D)の順に並んでいる必要がある。また、複数の(B)、(C)、又は(D)は同じであっても、異なっていてもよい。 Further, in the conjugate according to the present embodiment, for example, when a plurality of (B)s are bonded to the site of (A), and (C) and (D) are bonded to each site in order, It may also include a case where a plurality of (C) are combined and each (D) is combined in sequence. That is, one molecule of the conjugate may contain a plurality of (B) to (D), but the bonding order must be in the order of (A) to (D). Moreover, a plurality of (B), (C), or (D) may be the same or different.
本実施形態に係るコンジュゲートは、水性媒体中に均一に溶解、又は分散させることができる親水性を有するものである。本実施形態に係るコンジュゲートの親水性/疎水性は、疎水性部位(B)及び親水性部位(D)の両方の影響を受ける。例えば、疎水性部位(B)が、親水性部位(D)に比べて、サイズが大きすぎる又は疎水性が強すぎると、コンジュゲートの全体として疎水性に傾く可能性があるため、疎水性部位(B)と親水性部位(D)のバランスを考慮して、本実施形態に係るコンジュゲートが親水性となるように設計する必要がある。本実施形態に係るコンジュゲートの親水性は、上記の指標で評価することができる。 The conjugate according to this embodiment has hydrophilic properties that allow it to be uniformly dissolved or dispersed in an aqueous medium. The hydrophilicity/hydrophobicity of the conjugate according to this embodiment is influenced by both the hydrophobic site (B) and the hydrophilic site (D). For example, if the hydrophobic site (B) is too large in size or too hydrophobic compared to the hydrophilic site (D), the conjugate as a whole may tend to be hydrophobic; It is necessary to design the conjugate according to this embodiment to be hydrophilic by considering the balance between (B) and the hydrophilic site (D). The hydrophilicity of the conjugate according to this embodiment can be evaluated using the above-mentioned index.
本実施形態に係るコンジュゲートは、水性媒体中に均一に溶解又は分散させる親水性を有すればよく、特に限定されない。親水性の指標としては、例えばHLB(親水性/疎水性バランス)や、ハイドロパシープロット値等が挙げられる。また、疎水性部位(B)と親水性部位(D)とでは、(B)又は(D)の全アミノ酸残基数に対するハイドロパシー指数が-1.8以下のアミノ酸残基数(強い親水性を示す残基)の比率は、疎水性部位(B)の方が低い。また(B)と(D)との間における全アミノ酸残基数に対する強い親水性を示すアミノ酸残基数の比率の差は、特に限定されないが、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは30%以上である。 The conjugate according to this embodiment is not particularly limited as long as it has hydrophilicity that allows it to be uniformly dissolved or dispersed in an aqueous medium. Examples of hydrophilicity indicators include HLB (hydrophilic/hydrophobic balance) and hydropathy plot values. In addition, the number of amino acid residues (strong hydrophilic The ratio of residues (residues exhibiting this) is lower in the hydrophobic site (B). Further, the difference in the ratio of the number of amino acid residues exhibiting strong hydrophilicity to the total number of amino acid residues between (B) and (D) is not particularly limited, but is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. , more preferably 30% or more.
(コンジュゲートの作製)
本実施形態に係るコンジュゲートは、当業者にとって公知の方法によって作製することができる。本実施形態に係るコンジュゲートが融合タンパク質でない場合、(A)、(B)及び(D)をそれぞれ作製したのち、公知の方法によって適切なリンカー(C)で(A)、(B)、(C)及び(D)の順番でこれらを連結して作製することができる。また、本実施形態に係るコンジュゲートが融合タンパク質である場合、すなわち、(B)、(C)及び(D)がペプチドである場合、(A)、(B)、(C)及び(D)の各ペプチドの作製に関しては、ペプチドが短い場合は、公知のペプチド合成法によって、人工合成して作製することができる。そのような合成法としては例えば、Fmoc法、Boc法等の固相合成法、及び液相合成法が挙げられる。ペプチドが長い場合は、遺伝子工学的手法にて作製することができる。遺伝子工学的な手法による作製方法は特に限定されないが、目的のペプチドをコードする核酸を適切な発現ベクターに挿入し、宿主細胞に発現させることによって得ることができる。
(Preparation of conjugate)
The conjugate according to this embodiment can be produced by a method known to those skilled in the art. When the conjugate according to this embodiment is not a fusion protein, (A), (B), and (D) are prepared respectively, and then (A), (B), ( It can be produced by connecting these in the order of C) and (D). Furthermore, when the conjugate according to this embodiment is a fusion protein, that is, when (B), (C), and (D) are peptides, (A), (B), (C), and (D) Regarding the production of each peptide, if the peptide is short, it can be produced by artificial synthesis using a known peptide synthesis method. Examples of such synthesis methods include solid phase synthesis methods such as the Fmoc method and Boc method, and liquid phase synthesis methods. If the peptide is long, it can be produced using genetic engineering techniques. Although the production method using genetic engineering techniques is not particularly limited, it can be obtained by inserting a nucleic acid encoding a peptide of interest into an appropriate expression vector and expressing it in a host cell.
本実施形態に係るコンジュゲートが融合タンパク質である場合は、上記遺伝子工学的な手法で全長の融合タンパク質を作製することができる。また、人工合成によって作製することもできる。 When the conjugate according to this embodiment is a fusion protein, the full-length fusion protein can be produced by the genetic engineering method described above. Moreover, it can also be produced by artificial synthesis.
(コンジュゲートの使用)
本実施形態に係るコンジュゲートは、後述の標的物質の表面特性の制御方法及び標的物質の回収方法に用いることができる。より具体的には、本実施形態に係るコンジュゲートによれば、標的物質の表面特性(親水性又は疎水性)を特異的に、かつ、任意のタイミングで制御できる。この特徴を鑑みれば、標的物質の表面特性の制御方法や混合物から微粒子である標的物質の特異的回収方法のみならず、表面に標的物質と併せて複数の物質が存在する複合表面における、標的物質のマーキング、パターニング、イメージング、定性的・定量的アナライジング、標的物質表面へのその他物質の特異的アンカーリング手段として活用することもできる。また、本実施形態に係るコンジュゲートは、標的物質の吸着剤として用いることもできる。
(Use of conjugate)
The conjugate according to this embodiment can be used in a method for controlling the surface properties of a target substance and a method for recovering a target substance, which will be described later. More specifically, according to the conjugate according to this embodiment, the surface properties (hydrophilicity or hydrophobicity) of the target substance can be controlled specifically and at any timing. In view of this feature, it is possible to use not only a method for controlling the surface properties of a target substance or a specific recovery method for a target substance in the form of fine particles from a mixture, but also a method for controlling the surface properties of a target substance on a composite surface where multiple substances exist in addition to the target substance on the surface. It can also be used for marking, patterning, imaging, qualitative and quantitative analysis, and as a means for specific anchoring of other materials to the surface of a target material. Further, the conjugate according to this embodiment can also be used as an adsorbent for a target substance.
<標的物質の表面特性の制御方法>
本実施形態に係る標的物質の表面特性を制御する方法は、標的物質の表面に上記コンジュゲートを吸着させる工程(以下、「吸着工程」ともいう)を含む。上記コンジュゲートは疎水性部位(B)及び親水性部位(D)を有しているため、標的物質の表面特性を任意のタイミングで疎水性又は親水性に制御することができる。
<Method for controlling surface properties of target substance>
The method for controlling the surface properties of a target material according to the present embodiment includes a step of adsorbing the conjugate onto the surface of the target material (hereinafter also referred to as "adsorption step"). Since the above-mentioned conjugate has a hydrophobic site (B) and a hydrophilic site (D), the surface properties of the target substance can be controlled to be hydrophobic or hydrophilic at any timing.
吸着工程は、標的物質の表面に上記コンジュゲートを吸着させる工程である。標的物質の表面に親水性のコンジュゲートが吸着されているため、標的物質の表面を親水性に制御することができる。吸着工程は、標的物質の種類、性質等により適宜設定すればよいが、水性媒体中で標的物質と上記コンジュゲートを混合することにより吸着させる工程であってもよく、標的物質の表面に上記コンジュゲート溶液又は分散液を塗布することにより吸着させる工程であってもよい。 The adsorption step is a step of adsorbing the conjugate onto the surface of the target substance. Since the hydrophilic conjugate is adsorbed on the surface of the target substance, the surface of the target substance can be controlled to be hydrophilic. The adsorption step may be set as appropriate depending on the type, properties, etc. of the target substance, but it may also be a step of adsorption by mixing the target substance and the above conjugate in an aqueous medium, and the above conjugate may be adsorbed on the surface of the target substance. The adsorption process may be performed by applying a gate solution or a dispersion liquid.
標的物質は、特に限定されず、有機材料であってもよく、無機材料であってもよい。また、これらの両方を含有する材料であってもよい。有機材料及び無機材料については、上述のとおりである。 The target substance is not particularly limited, and may be an organic material or an inorganic material. Alternatively, a material containing both of these may be used. The organic materials and inorganic materials are as described above.
本実施形態に係る標的物質の表面特性を制御する方法は、上記コンジュゲートにおける上記(C)を切断する工程(以下、「切断工程」ともいう)をさらに含んでいてもよい。切断工程によって、親水性部位(D)が切り離されて、疎水性部位(B)が表面に露出する。それによって、標的物質の表面を疎水性に制御することができる。切断工程は、上述のとおりである。 The method for controlling the surface properties of a target substance according to the present embodiment may further include a step of cleaving the above (C) in the conjugate (hereinafter also referred to as a "cutting step"). By the cutting process, the hydrophilic site (D) is separated and the hydrophobic site (B) is exposed on the surface. Thereby, the surface of the target substance can be controlled to be hydrophobic. The cutting process is as described above.
上記各工程は、コンジュゲートが分散された水性媒体中で行われてもよく、標的物質が大気に暴露される条件下で行われてもよい。大気に暴露される条件下では、コンジュゲートを水性媒体に分散して、標的物質に塗布、噴霧等によって行うことができる。 Each of the above steps may be performed in an aqueous medium in which the conjugate is dispersed, or may be performed under conditions where the target substance is exposed to the atmosphere. Under conditions of exposure to the atmosphere, the conjugate can be dispersed in an aqueous medium and applied to the target substance, sprayed, etc.
本実施形態に係る標的物質の表面特性を制御する方法は、標的物質単独、又は混合物中の標的物質のいずれに対しても、特異的に表面特性を制御することができる。 The method for controlling the surface properties of a target substance according to the present embodiment can specifically control the surface properties of either the target substance alone or the target substance in a mixture.
<標的物質の回収方法>
本実施形態に係る標的物質の回収方法は、水性媒体中で標的物質に上記コンジュゲートを吸着させる工程(以下、「吸着工程」ともいう。)、及び、上記コンジュゲートにおける上記(C)を切断し、上記(B)同士が凝集することにより、標的物質を凝集させる工程(以下、「凝集工程」ともいう。)を含む。本実施形態に係る標的物質の回収方法は、吸着工程によって標的物質の表面にコンジュゲートを吸着させ、そして、切断工程によって、標的物質の表面を疎水化させることで、標的物質を特異的に凝集させて回収することができ、さらに凝集するタイミングは任意に制御することができる。
<Target substance recovery method>
The target substance recovery method according to the present embodiment includes a step of adsorbing the conjugate to the target substance in an aqueous medium (hereinafter also referred to as "adsorption step"), and cleaving the above (C) in the conjugate. However, it includes a step (hereinafter also referred to as "aggregation step") of aggregating the target substance by aggregating the above (B). In the target substance recovery method according to the present embodiment, the target substance is specifically aggregated by adsorbing the conjugate on the surface of the target substance through an adsorption process, and making the surface of the target substance hydrophobic through a cutting process. Furthermore, the timing of aggregation can be arbitrarily controlled.
吸着工程では、水性媒体中で標的物質の表面に上記コンジュゲートを吸着させる。吸着工程は、適宜設定すればよいが、水性媒体中で標的物質と、上記コンジュゲートを混合することにより吸着させる工程であってもよい。なお、標的物質は上述のとおりであるが、特に微粒子であることが好ましい。 In the adsorption step, the conjugate is adsorbed onto the surface of the target substance in an aqueous medium. The adsorption step may be set as appropriate, but may be a step of adsorbing the target substance and the conjugate by mixing them in an aqueous medium. Although the target substance is as described above, it is particularly preferable that it is a fine particle.
水性媒体は上述したとおりである。水性媒体において、標的物質は水性媒体の表面に浮遊しているか、分散若しくは懸濁されているか、又はその両方であってよい。標的物質の大きさは、水性媒体中に懸濁又は分散できるほどの大きさであれば、特に限定されず、例えば上記微粒子であることが好ましい。水性媒体中は、標的物質の他、他の物質が存在していてもよい。本実施形態の回収方法は、他の物質の存在下であっても、標的物質のみを特異的に吸着させ、凝集させ回収することができる。 The aqueous medium is as described above. In an aqueous medium, the target substance may be floating, dispersed or suspended on the surface of the aqueous medium, or both. The size of the target substance is not particularly limited as long as it is large enough to be suspended or dispersed in an aqueous medium, and is preferably, for example, the above-mentioned fine particles. In addition to the target substance, other substances may be present in the aqueous medium. The recovery method of this embodiment allows only the target substance to be specifically adsorbed, aggregated, and recovered even in the presence of other substances.
水性媒体における上記コンジュゲートの添加量は、コンジュゲートの分子量、親水性/疎水性等の特性、及び標的物質の質量に応じて適宜設定すればよいが、例えば、標的物質の全質量に対して0.1質量%以上であってよく、好ましくは1重量%以上、より好ましくは3重量%以上であり、また、100質量%以下であってよく、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下である。 The amount of the conjugate added in the aqueous medium may be appropriately set depending on the molecular weight of the conjugate, properties such as hydrophilicity/hydrophobicity, and the mass of the target substance. It may be 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 3% by weight or more, and may be 100% by weight or less, preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less. % by weight or less.
本実施形態に係る標的物質の回収方法は、上記コンジュゲートを1種類のみ用いてもよく、複数種類同時に用いてもよい。 In the target substance recovery method according to the present embodiment, only one type of the above-mentioned conjugate may be used, or a plurality of types may be used simultaneously.
凝集工程では、上記コンジュゲートにおける(C)を切断し、(B)を標的物質の表面に露出させることで、標的物質の表面を疎水化させ、さらに、水性溶媒中で(B)同士が疎水性相互作用によって凝集することにより、標的物質を凝集させる。上記コンジュゲートにおける(C)を切断するタイミングは任意に決定することができるため、標的物質の凝集を任意のタイミングで制御することができる。なお、上記コンジュゲートにおける(C)の切断処理については上述のとおりである。 In the aggregation step, (C) in the above conjugate is cleaved and (B) is exposed on the surface of the target substance, thereby making the surface of the target substance hydrophobic, and further, (B) becomes hydrophobic with each other in an aqueous solvent. The target substance is aggregated by aggregation due to sexual interaction. Since the timing of cleaving (C) in the conjugate can be arbitrarily determined, aggregation of the target substance can be controlled at any timing. The cutting process (C) in the conjugate is as described above.
本実施形態に係る標的物質の回収方法は、標的物質を回収する工程(回収工程)をさらに含んでいてもよい。回収工程は、標的物質のみを回収し、標的物質以外の物質を除去する工程である。回収工程は、標的物質の凝集体を回収し、それ以外の物質及び水性媒体を除去する工程であってもよい。本実施形態に係る標的物質の回収方法は、回収工程を含むことで、高純度に標的物質を回収することができる。 The target substance recovery method according to the present embodiment may further include a step of recovering the target substance (recovery process). The recovery process is a process of recovering only the target substance and removing substances other than the target substance. The recovery step may be a step of recovering aggregates of the target substance and removing other substances and the aqueous medium. The method for recovering a target substance according to the present embodiment includes a recovery step, so that the target substance can be recovered with high purity.
回収工程は、凝集工程により産生された凝集物の沈降を促進すること、例えば、凝集物等を含む溶液に対して遠心力及び/又は重力を加えることによって行ってもよい。具体的には、遠心分離が挙げられる。 The recovery step may be performed by promoting sedimentation of the aggregates produced in the aggregation step, for example, by applying centrifugal force and/or gravity to the solution containing the aggregates. Specifically, centrifugation is mentioned.
回収工程は、また、凝集物等を含む水性溶媒をろ過することによって行ってもよい。ろ過は、適宜設定すればよいが、一般的なフィルター又はストレーナー等によって行うことができる。遠心分離とろ過を組み合わせてもよい。 The recovery step may also be performed by filtering the aqueous solvent containing aggregates and the like. Filtration can be performed using a general filter, strainer, etc., although settings may be made as appropriate. Centrifugation and filtration may be combined.
回収工程は、さらに、エアレーションによって行ってもよい。エアレーションとは、空気を媒体中でバブリングさせることで、空気の泡に疎水化した標的物質を吸着させて分散液表面に浮かして回収する方法である。 The recovery step may further be performed by aeration. Aeration is a method in which air is bubbled in a medium to cause the hydrophobic target substance to be adsorbed by the air bubbles, floated on the surface of the dispersion, and recovered.
本実施形態に係る標的物質の回収方法は、上記コンジュゲートが第2の特異的な切断サイトを含む第2のリンカー(E)を含む場合、更に第2のリンカー(E)を切断し、標的物質を再分散させる工程(以下、「再分散工程」)を含んでいてもよい。再分散工程を含むことで、標的物質の表面の疎水性部位(B)を切り離することができ、標的物質を水性溶媒に再分散することが可能となる。標的物質が可溶性である場合は、標的物質を溶液の状態で取り扱うことができる。標的物質が不溶性の微粒子である場合は、水性溶媒中の分散液の状態で取り扱うことができる。 In the method for recovering a target substance according to the present embodiment, when the conjugate includes a second linker (E) containing a second specific cleavage site, the method further cleaves the second linker (E) to target the target substance. It may also include a step of redispersing the substance (hereinafter referred to as "redispersion step"). By including the redispersion step, the hydrophobic site (B) on the surface of the target substance can be separated, and the target substance can be redispersed in the aqueous solvent. If the target substance is soluble, it can be handled in a solution state. When the target substance is an insoluble fine particle, it can be handled in the form of a dispersion in an aqueous solvent.
再分散工程は、(E)を切断することによって実施することができる。なお、(E)の切断処理については、上述のとおりである。 The redispersion step can be carried out by cutting (E). Note that the cutting process (E) is as described above.
本実施形態に係る標的物質の回収方法は、上記コンジュゲートを1種類のみ用いてもよく、複数種類用いてもよい。 The target substance recovery method according to the present embodiment may use only one type of the above-mentioned conjugate, or may use a plurality of types.
本実施形態に係る標的物質の回収方法は、上述したとおり標的物質を特異的に凝集させて回収することができるため、上記工程を含む、標的物質の除去方法として捉えることもできる。 Since the target substance recovery method according to the present embodiment can specifically aggregate and recover the target substance as described above, it can also be regarded as a target substance removal method including the above steps.
以下、本発明を実施例に基づいてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<1.コンジュゲートの製造>
コンジュゲートを、配列番号1に示すアミノ酸配列からなる融合タンパク質となるように設計した。具体的には、N末端側からC末端側に向かって、標的物質に特異的に吸着するペプチド部位(A)が黄銅鉱に特異的に吸着するペプチド(黄銅鉱結合ペプチド、ChalBP、配列番号2)疎水性部位(B)がエアー結合ドメイン(ABD、配列番号3)、第1の特異的な切断サイトを含む第1のリンカー(C)がファクターXa切断サイトを有するリンカー(配列番号4)、親水性部位(D)がPseudomonas syringae由来の氷核タンパク質InaK(Genbankアクセッション番号:AF013159)のC末端ドメイン(InaKC、配列番号5)から構成される融合タンパク質となるように設計した。なお、(A)と(B)との間には、アミノ酸配列がGGGS(配列番号6)であるペプチドリンカー(X)が挿入され、Niカラムにて精製できるように融合タンパク質のC末端側に6×Hisタグが付加されている。
(A)+(X)+(B)+(C)+(D)配列番号1:
DSQKTNPSGGGSMDPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHAIDGRFRLWDGKRYRQLVARTGENGVEADIPYYVNEDDDIVDKPDEDDDWIEVK
(A)配列番号2:DSQKTNPS
(B)配列番号3:
MDPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHA
(C)配列番号4:IDGR
(D)配列番号5:FRLWDGKRYRQLVARTGENGVEADIPYYVNEDDDIVDKPDEDDDWIEVK
(X)配列番号6:GGGS
<1. Manufacture of conjugate>
The conjugate was designed to be a fusion protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:1. Specifically, from the N-terminal side to the C-terminal side, a peptide site (A) that specifically adsorbs to the target substance is a peptide that specifically adsorbs to chalcopyrite (chalcopyrite-binding peptide, ChalBP, SEQ ID NO: 2). ) a linker in which the hydrophobic site (B) has an air binding domain (ABD, SEQ ID NO: 3), the first linker (C) has a Factor Xa cleavage site (SEQ ID NO: 4), which includes a first specific cleavage site; A fusion protein was designed in which the hydrophilic region (D) was composed of the C-terminal domain (InaKC, SEQ ID NO: 5) of the ice nucleoprotein InaK (Genbank accession number: AF013159) derived from Pseudomonas syringae. A peptide linker (X) with the amino acid sequence GGGS (SEQ ID NO: 6) was inserted between (A) and (B), and a peptide linker (X) was inserted at the C-terminus of the fusion protein so that it could be purified with a Ni column. A 6×His tag is added.
(A) + (X) + (B) + (C) + (D) Sequence number 1:
DSQKTNPSGGGSMDPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHAIDGRFRLWDGKRYRQLVARTGENGVEADIPYYVNEDDDIVDKPDEDDDWIEVK
(A) Sequence number 2: DSQKTNPS
(B) Sequence number 3:
MDPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHADPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHA
(C) Sequence number 4: IDGR
(D) Sequence number 5: FRLWDGKRYRQLVARTGENGVEADIPYYVNEDDDIVDKPDEDDDWIEVK
(X) Sequence number 6: GGGS
黄銅鉱結合ペプチド(ChalBP)は、ファージディスプレイ法により得られたものであり、この手法ではペプチドはN末側が自由端となっているため、当該融合タンパク質においても黄銅鉱結合ペプチドのN末端が自由端となるように配置した。 The chalcopyrite-binding peptide (ChalBP) was obtained by the phage display method, and in this method, the N-terminus of the peptide is free, so the N-terminus of the chalcopyrite-binding peptide is free in this fusion protein. It was placed at the end.
疎水性部位(B)の配列番号3に示されるアミノ酸配列からなるペプチドは、アミノ酸配列が、M(DPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHA)4であり、α-ヘリックス構造を形成するMKQLADSLHQLARQVSRLEHAというアミノ酸配列が、DPSというアミノ酸配列を介して4つ連結されたものである。 The peptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 in the hydrophobic region (B) has the amino acid sequence M(DPSMKQLADSLHQLARQVSRLEHA) 4 , and the amino acid sequence MKQLADSLHQLARQVSRLEHA forming an α-helical structure has the amino acid sequence DPS. There are four connected through the wire.
上記1.で製造した融合タンパク質の疎水性部位(B)において、ハイドロパシー指数が-1.8以下のアミノ酸残基(すなわち強い親水性を示すアミノ酸残基)数は、疎水性部位(B)の全アミノ酸残基数97残基中4残基であり、その比率は4%である。すなわち、強い親水性を示す残基が少ないことから疎水性を示す。一方、上記1.で製造した融合タンパク質の親水性部位(D)において、ハイドロパシー指数が-1.8以下の残基数は、親水性部位(D)の全残基数49残基中19残基であり、その比率は39%であった。すなわち、強い親水性を示す残基が比較的多く含まれていることから、親水性部位(B)は強い親水性を示す。 Above 1. In the hydrophobic site (B) of the fusion protein produced in , the number of amino acid residues with a hydropathic index of -1.8 or less (that is, amino acid residues exhibiting strong hydrophilicity) is the total number of amino acid residues in the hydrophobic site (B). There are 4 residues out of 97 residues, and the ratio is 4%. That is, it exhibits hydrophobicity because there are few residues that exhibit strong hydrophilicity. On the other hand, above 1. In the hydrophilic site (D) of the fusion protein produced, the number of residues with a hydropathic index of -1.8 or less is 19 out of the total number of 49 residues in the hydrophilic site (D), The ratio was 39%. That is, since a relatively large number of residues exhibiting strong hydrophilicity are contained, the hydrophilic site (B) exhibits strong hydrophilicity.
上記融合タンパク質に対応する塩基配列を挿入したpET-22b(+)ベクターを作製し、大腸菌BL21(DE3)株を形質転換した。この形質転換菌体を、アンピシリンを含むLB培地中にて37℃で培養した。その後、IPTGを終濃度0.2mMとなるように添加して、さらに培養し、上記融合タンパク質の発現誘導を行った。発現誘導後、遠心分離により菌体を回収し、超音波照射による菌体破砕後、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)により融合タンパク質の発現を確認した。 A pET-22b(+) vector into which a base sequence corresponding to the above fusion protein was inserted was prepared and transformed into Escherichia coli BL21 (DE3) strain. This transformed bacterial cell was cultured at 37°C in LB medium containing ampicillin. Thereafter, IPTG was added to the final concentration of 0.2 mM, and the cells were further cultured to induce expression of the fusion protein. After induction of expression, the bacterial cells were collected by centrifugation, disrupted by ultrasonic irradiation, and the expression of the fusion protein was confirmed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).
上述したとおり、設計した融合タンパク質はNiカラムで精製するためのHisタグが付加されている。そこで、上記の操作により得られた菌体破砕液の可溶性画分を用いて、常法に従ってNiカラムによるアフィニティ精製を行った。表1に精製にて用いたバッファーの組成を、表2にHisタグアフィニティ精製の手順を示す。また、図1に融合タンパク質の精製過程における各手順で得られた試料についてのSDS-PAGEの結果を示す。目的の融合タンパク質は、図1中矢印で示す。
図1の濃縮タンパク質のレーン(Cのレーン)から分かるとおり、精製後の濃縮した融合タンパク質溶液では、目的の融合タンパク質以外のバンドも若干確認されたが、相対的な濃度としては目的の融合タンパク質と比較して非常に低いレベルであったため、この融合タンパク質溶液を後述の凝集性の評価に用いた。 As can be seen from the concentrated protein lane (lane C) in Figure 1, in the concentrated fusion protein solution after purification, some bands other than the target fusion protein were also observed, but the relative concentration was that of the target fusion protein. This fusion protein solution was used for the evaluation of aggregation properties described below.
<2.コンジュゲートの凝集性の評価(1)>
表3に示す組成となるように、黄銅鉱微粒子(10mg、粒径3~4μm)を含むトリス-HCl緩衝溶液(1mL、pH7.4)に上記1.で得られた黄銅鉱凝集融合タンパク質(終濃度2.5μM)を添加した。次いで、部位特異的タンパク質分解酵素であるファクターXa(1μg、メルク社製)を加えたのち、180秒間、25℃で転倒混和し、黄銅鉱微粒子分散溶液を調製した。調製した黄銅鉱微粒子分散溶液を、光学顕微鏡にて観察し、上記融合タンパク質による黄銅鉱微粒子の凝集性を評価した。比較として、融合タンパク質を含まない系で同様の評価を行った。その結果を図2に示す。
The above 1. The chalcopyrite aggregate fusion protein obtained in (final concentration 2.5 μM) was added. Next, Factor Xa (1 μg, manufactured by Merck & Co., Ltd.), which is a site-specific proteolytic enzyme, was added and mixed by inversion at 25° C. for 180 seconds to prepare a chalcopyrite fine particle dispersion solution. The prepared chalcopyrite fine particle dispersion solution was observed with an optical microscope to evaluate the agglomeration of the chalcopyrite fine particles by the above fusion protein. For comparison, a similar evaluation was performed using a system that does not contain the fusion protein. The results are shown in FIG.
図2(A)に示すように、目視においても、融合タンパク質非添加系では黄銅鉱微粒子は分散した状態のままであったのに対し、融合タンパク質添加系では黄銅鉱微粒子が凝集することが分かった。また、図2(B)に示すように、融合タンパク質非添加系と添加系の黄銅鉱微粒子分散溶液を、光学顕微鏡で観察したところ、融合タンパク質非添加系では黄銅鉱の凝集は見られなかったが、融合タンパク質添加系では50μmほどの大きな凝集体が確認された。 As shown in Figure 2 (A), visual inspection revealed that the chalcopyrite fine particles remained dispersed in the system without the addition of the fusion protein, whereas in the system with the addition of the fusion protein, the chalcopyrite fine particles aggregated. Ta. Furthermore, as shown in Figure 2 (B), when the chalcopyrite fine particle dispersion solutions of the system without and the system with the addition of the fusion protein were observed using an optical microscope, no aggregation of chalcopyrite was observed in the system without the addition of the fusion protein. However, in the fusion protein addition system, large aggregates of about 50 μm were observed.
上記2.で示した結果については、その作用機構は完全に解明されていないが、以下のように推測される。配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるペプチド(エアー結合ドメイン)は、4本のα-ヘリックス構造がバンドル状に集まった構造で、そのバンドルの内部は疎水性残基が囲われた構造をしており、気-液界面に配向する性質を有する疎水性が非常に高いペプチドであると考えられる。一方、上記1.で製造した融合タンパク質(InaKC)は親水性が高く、エアー結合ドメインのバンドル構造が親水性の高いInaKCによってキャッピングされている。水性媒体においては、エアー結合ドメインは上記の構造をとっていることで親水性残基が表面に出ているが、部位特異的タンパク質分解酵素による第1の特異的な切断サイトを含む第1のリンカー(C)の切断に伴い、親水性部位であるInaKCが融合タンパク質から除去されると、疎水性部位であるエアー結合ドメインの立体構造が変化して疎水(あるいは気液)界面に配向し、エアー結合ドメインの疎水性残基が表層に露出し、それらの疎水性相互作用による凝集力が生じるため、黄銅鉱微粒子が凝集したと考えられる。 Above 2. Although the mechanism of action of the results shown in is not completely elucidated, it is assumed as follows. The peptide (air-binding domain) consisting of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 3 has a structure in which four α-helix structures are assembled in a bundle, and the inside of the bundle is surrounded by hydrophobic residues. It is considered to be a highly hydrophobic peptide that has the property of oriented at the gas-liquid interface. On the other hand, above 1. The fusion protein (InaKC) produced in the above is highly hydrophilic, and the bundle structure of the air-binding domain is capped by the highly hydrophilic InaKC. In an aqueous medium, the air-binding domain has the above structure with hydrophilic residues exposed on the surface, but the air-binding domain has a first structure containing the first specific cleavage site by a site-specific proteolytic enzyme. When InaKC, a hydrophilic site, is removed from the fusion protein due to cleavage of the linker (C), the conformation of the air-binding domain, a hydrophobic site, changes and becomes oriented at the hydrophobic (or air-liquid) interface. It is thought that the chalcopyrite fine particles aggregated because the hydrophobic residues of the air-binding domain were exposed to the surface layer and a cohesive force was generated due to their hydrophobic interaction.
また、黄銅鉱微粒子の凝集性評価実験後の粉末を凍結乾燥させて走査型電子顕微鏡(SEM)にて表面分析をしたところ、図3に示すように、上記融合タンパク質添加系ではサイズの異なる黄銅鉱微粒子が凝集している様子が確認された。 In addition, when the powder after the agglomeration evaluation experiment of chalcopyrite fine particles was freeze-dried and the surface analyzed using a scanning electron microscope (SEM), as shown in Figure 3, it was found that in the above fusion protein addition system, yellow It was confirmed that copper ore fine particles were agglomerated.
<3.コンジュゲートの凝集性の評価(2)>
黄銅鉱微粒子の代わりに、シリカ微粒子、又は黄銅鉱微粒子-シリカ微粒子混合物を用いたこと以外は上記2.と同様にして、それぞれの微粒子分散溶液を調製し、光学顕微鏡にて観察することで、上記融合タンパク質による各微粒子の凝集性を評価した。その結果を図4~5に示す。
<3. Evaluation of aggregation of conjugate (2)>
2. above except that silica fine particles or a mixture of chalcopyrite fine particles and silica fine particles were used instead of chalcopyrite fine particles. In the same manner as above, each fine particle dispersion solution was prepared and observed under an optical microscope to evaluate the aggregation property of each fine particle due to the above fusion protein. The results are shown in Figures 4 and 5.
図4に示すように、シリカ微粒子を用いて調製した微粒子分散溶液では、上記融合タンパク質の非添加系、及び添加系のいずれにおいても凝集は確認されなかった。 As shown in FIG. 4, in the microparticle dispersion solution prepared using silica microparticles, no aggregation was observed in either the system without the addition of the fusion protein or the system with the addition of the fusion protein.
図5に示すように、黄銅鉱微粒子(黒色微粒子)とシリカ微粒子(透明微粒子)の混合物を用いて調製した微粒子分散溶液において、上記融合タンパク質非添加系では黄銅鉱微粒子(黒色微粒子)及びシリカ微粒子(透明微粒子)のいずれの凝集も見られないのに対し、上記融合タンパク質添加系では黄銅鉱微粒子(黒色微粒子)の凝集体が確認された。 As shown in FIG. 5, in a microparticle dispersion solution prepared using a mixture of chalcopyrite microparticles (black microparticles) and silica microparticles (transparent microparticles), in the system without the addition of the fusion protein, chalcopyrite microparticles (black microparticles) and silica microparticles In contrast, in the above fusion protein addition system, aggregates of chalcopyrite fine particles (black fine particles) were observed.
これらの上記融合タンパク質による微粒子の凝集性の評価から、上記融合タンパク質は黄銅鉱微粒子を特異的に凝集させる機能を有することが示された。 Evaluation of the aggregation properties of microparticles by these fusion proteins showed that the fusion proteins have a function of specifically aggregating chalcopyrite microparticles.
Claims (6)
前記コンジュゲートにおける前記(C)を切断し、前記(B)同士が凝集することにより、前記標的物質を凝集させる工程
を含む、標的物質の回収方法。 adsorbing the conjugate according to any one of claims 1 to 3 onto a target substance present in an aqueous medium, and
A method for recovering a target substance, comprising a step of cleaving the (C) in the conjugate and aggregating the (B) with each other to aggregate the target substance.
The method for collecting a target substance according to claim 5, wherein the target substance is a fine particle, and the fine particle has an average particle diameter of 1 nm or more and 10 μm or less.
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