JP5993967B2 - Standard sample used for detection of intracellular biomolecule and method for detecting intracellular biomolecule - Google Patents

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Description

本発明は、細胞内のタンパク質、核酸、多糖等の生体分子を検出する際に用いる標準試料に関する。また、本発明は、当該標準試料を用いて、免疫染色、インサイチュハイブリダイゼーション等により細胞内の生体分子を検出する方法に関する。   The present invention relates to a standard sample used when detecting biomolecules such as intracellular protein, nucleic acid, polysaccharide and the like. The present invention also relates to a method for detecting intracellular biomolecules by immunostaining, in situ hybridization, and the like using the standard sample.

細胞や生体組織内の生体分子(タンパク質、DNA、RNA、多糖等)を検出し、その分布をイメージングする方法には様々なものがある。生体分子に特異的に結合する分子を利用して検出とイメージングを行う方法、発現するタンパク質に蛍光タンパク質(タグ)を連結し、それを目印にして検出とイメージングを行う方法、あるいは、酵素活性を利用してタンパク質の検出とイメージングを行う方法等である。これらの中でも、生体分子に特異的に結合する分子を利用した検出とイメージングが最も広く行われており、特定の生体分子に特異的な抗体を用いた、いわゆる免疫染色(免疫組織化学、Immunohistochemistry、IHC)や、核酸同士の相補的結合を利用したインサイチュハイブリダイゼーション(in situ hybridization、ISH)が一般的な手法となっている。   There are various methods for detecting biomolecules (proteins, DNA, RNA, polysaccharides, etc.) in cells and biological tissues and imaging their distribution. Detection and imaging using molecules that specifically bind to biomolecules, linking fluorescent proteins (tags) to expressed proteins, and using them as markers for detection and imaging, or enzyme activity And a method for detecting and imaging proteins. Among these, detection and imaging using molecules that specifically bind to biomolecules are the most widely performed, so-called immunostaining (immunohistochemistry, Immunohistochemistry, IHC) and in situ hybridization (ISH) using complementary binding between nucleic acids are common techniques.

免疫染色(免疫組織化学、IHC)やインサイチュハイブリダイゼーション(ISH)を用いれば、患者から採取した組織や細胞に対して、特定の疾患に関連する特定のタンパク質や遺伝子の発現を顕微鏡観察することができるので、これらの手法は病理診断にもよく使用されている。   Using immunostaining (immunohistochemistry, IHC) or in situ hybridization (ISH), it is possible to microscopically observe the expression of specific proteins and genes related to specific diseases in tissues and cells collected from patients. These techniques are often used for pathological diagnosis.

例えば、HER2遺伝子は、ヒト乳癌症例の15〜25%で遺伝子の増幅と、HER2タンパク質の過剰発現が認められる癌遺伝子であるが、HER2遺伝子増幅/HER2タンパク過剰発現のある乳癌患者は予後不良であり、ホルモン療法及びCMF療法に対する治療抵抗性を示すとの報告がある。また、HER2遺伝子増幅/タンパク過剰発現が確認された乳癌に対しては、ハーセプチチン(登録商標、一般名トラスツズマブ)の投与により、生存期間・生存率の有意な改善が認められている。
したがって、乳癌患者に対しては、免疫染色(免疫組織化学、IHC)やインサイチュハイブリダイゼーション(ISH)により、HER2遺伝子/HER2タンパク質の検査を行うことが、予後の予測と治療方針の決定において重要となる。しかし、この判定は、病理医が染色強度などを見て主観的に診断しており、過去のHER2検査のうち20%程度が不正確なものであったとする見解もあり、その精度はまだ十分なものとはいえない。
For example, the HER2 gene is an oncogene with gene amplification and HER2 protein overexpression in 15 to 25% of human breast cancer cases, but breast cancer patients with HER2 gene amplification / HER2 protein overexpression have a poor prognosis. There are reports that it shows resistance to treatment with hormone therapy and CMF therapy. In addition, for breast cancer in which HER2 gene amplification / protein overexpression has been confirmed, significant improvement in survival time and survival rate has been observed by administration of Herceptin (registered trademark, generic name trastuzumab).
Therefore, for breast cancer patients, examination of HER2 gene / HER2 protein by immunostaining (immunohistochemistry, IHC) or in situ hybridization (ISH) is important in predicting prognosis and determining treatment policy. Become. However, this judgment is subjectively diagnosed by the pathologist by looking at the staining intensity, etc., and there is an opinion that about 20% of past HER2 tests were inaccurate, and the accuracy is still sufficient It's not a good thing.

病理診断を誤れば、重大な疾患を見過ごすことにもつながり、また、病理診断の結果が治療方針を大きく左右する。したがって、病理医の主観的な判断だけでなく、客観的な指標を用いることにより、判定制度を高めることが好ましい。免疫染色(免疫組織化学、IHC)やインサイチュハイブリダイゼーション(ISH)による判定精度を高めるためには、標準試料を用いることが一つの効果的な方法である。標準試料とは、検出対象とするタンパク質や核酸を所定の濃度で含む試料であり、この標準試料の染色の程度と、被検試料の染色の程度を比較することにより、検出目的タンパク質/遺伝子の発現の程度を精度良く判定することが可能となる。   If the pathological diagnosis is mistaken, it leads to overlooking a serious disease, and the result of the pathological diagnosis greatly affects the treatment policy. Therefore, it is preferable to enhance the determination system by using not only a pathologist's subjective judgment but also an objective index. In order to increase the accuracy of determination by immunostaining (immunohistochemistry, IHC) or in situ hybridization (ISH), using a standard sample is one effective method. A standard sample is a sample containing a protein or nucleic acid to be detected at a predetermined concentration. By comparing the degree of staining of this standard sample with the degree of staining of a test sample, the target protein / gene It becomes possible to accurately determine the degree of expression.

例えば、特開平2−32260(特許文献1)には、寒天溶液をゲル化したブロックにおいて複数のくぼみを設け、それぞれのくぼみの中に特定濃度の抗原溶液を吸着させたゲルペレットを設けたことを特徴とする標準試料が開示されている。
また、WO91/05263(特許文献2)には、標準となる細胞をゼラチン・寒天などに包埋してスライスした標準試料が開示されている。
WO00/62064(特許文献3)には、特定の濃度の抗原を複数スポットしたスプリット状の標準試料を、免疫染色反応を行うスライドガラス状に貼り付けて使用することが開示されている。
そして、特許第4741486号(特許文献4)には、人工的なビーズにタンパク質を吸着させた標準試料が開示されている。
For example, in JP-A-2-32260 (Patent Document 1), a plurality of depressions are provided in a block in which an agar solution is gelled, and gel pellets in which an antigen solution of a specific concentration is adsorbed in each depression. A standard sample characterized by is disclosed.
Also, WO91 / 05263 (Patent Document 2) discloses a standard sample obtained by embedding and slicing standard cells in gelatin or agar.
WO00 / 62064 (Patent Document 3) discloses that a split standard sample obtained by spotting a plurality of antigens having a specific concentration is attached to a slide glass for performing an immunostaining reaction.
Japanese Patent No. 4741486 (Patent Document 4) discloses a standard sample in which proteins are adsorbed on artificial beads.

しかし、これらのいずれの標準試料も、細胞よりも小さなサイズの標準試料ではなかった。また、特許文献4に記載のビーズにおいては、対比観察に適したサイズと均一性を制御することができるものではなかった。したがって、これらの標準試料は、細胞との対比観察が容易なものではなかった。   However, none of these standard samples was a standard sample having a size smaller than that of the cells. Further, in the beads described in Patent Document 4, the size and uniformity suitable for comparative observation cannot be controlled. Therefore, these standard samples have not been easy to compare with cells.

特開平2−32260号公報JP-A-2-32260 国際公開WO91/05263号パンフレットInternational publication WO91 / 05263 pamphlet 国際公開WO00/62064号パンフレットInternational Publication WO00 / 62064 Pamphlet 特許第4741486号公報Japanese Patent No. 4741486

従来の標準試料は、細胞を含む被検試料との対比観察が容易なものではなかった。
そこで、本発明は、上記従来の状況に鑑み、標準試料と細胞を含む被検試料との対比を容易とし、細胞内生体分子の存在をより精度良く判定するために有効な標準試料及びその標準試料を用いた細胞内生体分子の検出方法を提供することを目的とする。
Conventional standard samples have not been easily observed in comparison with test samples containing cells.
Therefore, in view of the above-described conventional situation, the present invention facilitates comparison between a standard sample and a test sample containing cells, and a standard sample effective for accurately determining the presence of intracellular biomolecules and the standard. It is an object of the present invention to provide a method for detecting intracellular biomolecules using a sample.

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究した結果、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤を反応させて得られるハイドロゲル微粒子を用いれば、細胞よりも小さなサイズに制御して均一な微粒子を製造することができ、これに生体分子を付着させれば、細胞との対比に優れた標準試料とすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, hydrogel fine particles obtained by reacting a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group with a crosslinking agent having two or more reactive sites are used. For example, it has been found that uniform microparticles can be produced by controlling the size to be smaller than that of cells, and if a biomolecule is attached thereto, a standard sample excellent in contrast with cells can be obtained. It came to complete.

すなわち、本発明は、細胞内生体分子の検出に用いる標準試料に係る下記の第1の発明と、細胞内生体分子の検出方法に係る下記の第2の発明を提供する。   That is, this invention provides the following 1st invention which concerns on the standard sample used for the detection of an intracellular biomolecule, and the following 2nd invention which concerns on the detection method of an intracellular biomolecule.

第1の発明は、細胞内生体分子の検出に用いる標準試料を提供するものである。この標準試料は、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを含む複数種類の化合物を反応させて得られるハイドロゲル微粒子と、前記ハイドロゲル微粒子に付着した生体分子とを含むことを特徴とする。
第1の発明の標準試料において、前記2つ以上の反応部位を有する架橋剤として、2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーを用いることが好ましい。
また、上記の標準試料において、前記複数種類の化合物の一つとして、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを使用し、この反応性基と生体分子とを化学反応により結合して、ハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させることが好ましい。
また、上記の標準試料において、ハイドロゲル微粒子を平均粒径0.1〜50μmとすることが好ましい。
また、上記の標準試料において、前記ハイドロゲル微粒子が、異なる濃度の前記生体分子が付着した複数種類のハイドロゲル微粒子としてもよい。
このように、異なる濃度の生体分子が付着した複数種類のハイドロゲル微粒子を用いる場合には、前記ハイドロゲル微粒子が、付着した前記生体分子の濃度に応じてサイズが異なるハイドロゲル微粒子としてもよい。
また、上記の標準試料において、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを用いる場合には、p―ニトロフェニルアクリレート若しくはN−アクリロキシスクシンイミド又はこれらの組み合わせを用いることができる。そして、前記親水性基を有するアルケンからなるモノマーとして、アクリルアミド、N―イソプロピルアクリルアミド若しくはメタクリル酸又はこれらの組み合わせを用い、前記2つ以上の反応部位を有する架橋剤として、メチレンビスアクリルアミドを用いることができる。
さらに、上記の標準試料において、前記生体分子をタンパク質とすることができる。
The first invention provides a standard sample used for detection of intracellular biomolecules. This standard sample is adhered to the hydrogel fine particles obtained by reacting a plurality of types of compounds including a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a crosslinking agent having two or more reaction sites. And biomolecules that have been prepared.
In the standard sample of the first invention, it is preferable to use a monomer having two or more carbon-carbon double bonds as the crosslinking agent having two or more reaction sites.
Further, in the above standard sample, as one of the plurality of kinds of compounds, a monomer composed of an alkene having a reactive group is used, and the reactive group and a biomolecule are bonded by a chemical reaction to form a hydrogel fine particle. It is preferable to attach a biomolecule to the surface.
Moreover, in said standard sample, it is preferable that hydrogel microparticles | fine-particles shall be 0.1-50 micrometers in average particle diameter.
In the standard sample, the hydrogel particles may be a plurality of types of hydrogel particles to which the biomolecules with different concentrations are attached.
As described above, when a plurality of types of hydrogel particles to which biomolecules with different concentrations are attached are used, the hydrogel particles may be hydrogel particles having different sizes depending on the concentration of the attached biomolecules.
Moreover, in the above-mentioned standard sample, when using a monomer comprising an alkene having a reactive group, p-nitrophenyl acrylate, N-acryloxy succinimide, or a combination thereof can be used. Then, acrylamide, N-isopropylacrylamide, methacrylic acid, or a combination thereof is used as the monomer composed of the alkene having the hydrophilic group, and methylenebisacrylamide is used as the crosslinking agent having two or more reaction sites. it can.
Furthermore, in the standard sample, the biomolecule can be a protein.

第2の発明は、細胞内生体分子の検出方法を提供するものである。この検出方法は、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを含む複数種類の化合物を反応させて得られるハイドロゲル微粒子に、検出対象となる生体分子が付着した標準試料を使用するものである。そして、第1のステップとして、細胞を含む被検試料と前記標準試料とを混合して検体を作成し、第2のステップとして、第1のステップで作製した検体を染色し、第3のステップとして、前記標準試料の染色の程度と、前記被検試料の細胞の染色の程度とを比較するものである。
第2の発明の検出方法において、前記第1のステップでは、前記標準試料として、異なる濃度の前記検出対象となる生体分子が付着した複数種類のハイドロゲル微粒子を用い、前記第3のステップでは、付着した生体分子の濃度に応じた前記複数種類のハイドロゲル微粒子の染色の程度と、前記被検試料の細胞の染色の程度とを比較することにより、前記細胞内の生体分子の濃度を測定することもできる。
このように複数種類のハイドロゲル微粒子を用いる場合には、前記ハイドロゲル微粒子が、付着した前記生体分子の濃度に応じてサイズが異なるものとすることができる。
また、上記の検出方法において、前記第1のステップでは、染色により検出可能な濃度の生体分子が付着したハイドロゲル微粒子を標準試料として用い、前記第3のステップでは、前記標準試料の染色が検出できなかった場合に、検出実験が失敗したと判定することができる。
また、上記の検出方法において、前記第1のステップでは、前記標準試料が、前記検出対象となる生体分子が付着していないか又は前記検出対象となる生体分子とは異なる生体分子が付着しているハイドロゲル微粒子からなる陰性コントロール微粒子をさらに含み、前記第3のステップでは、前記陰性コントロール微粒子が十分に染色された場合には、検出実験が失敗したと判定することができる。
さらに、上記の検出方法において、前記生体分子はタンパク質とし、前記染色を免疫染色とすることができる。
The second invention provides a method for detecting intracellular biomolecules. In this detection method, hydrogel fine particles obtained by reacting a plurality of types of compounds containing a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a crosslinking agent having two or more reactive sites are used as biomolecules to be detected. A standard sample to which is attached is used. Then, as a first step, a test sample containing cells and the standard sample are mixed to create a specimen, and as a second step, the specimen prepared in the first step is stained, and a third step As described above, the degree of staining of the standard sample is compared with the degree of staining of cells of the test sample.
In the detection method of the second invention, in the first step, as the standard sample, a plurality of types of hydrogel fine particles to which biomolecules to be detected of different concentrations are attached are used. In the third step, The concentration of the biomolecule in the cell is measured by comparing the degree of staining of the plurality of types of hydrogel fine particles according to the concentration of the attached biomolecule and the degree of staining of the cell of the test sample. You can also.
Thus, when using multiple types of hydrogel microparticles | fine-particles, the said hydrogel microparticles | fine-particles shall differ in size according to the density | concentration of the said biomolecule which adhered.
In the detection method described above, in the first step, a hydrogel fine particle to which a biomolecule of a concentration detectable by staining is attached is used as a standard sample, and in the third step, staining of the standard sample is detected. If it is not possible, it can be determined that the detection experiment has failed.
In the detection method, in the first step, the standard sample has no biomolecule to be detected attached or a biomolecule different from the biomolecule to be detected attached. In the third step, if the negative control fine particles are sufficiently stained, it can be determined that the detection experiment has failed.
Furthermore, in the above detection method, the biomolecule may be a protein, and the staining may be immunostaining.

第1の発明の細胞内生体分子の検出に用いる標準試料は、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを含む複数種類の化合物を反応させて得られるハイドロゲル微粒子を利用するものである。したがって、原料とするモノマーの種類、その組み合わせ、配合量及び反応条件を適宜選択することにより、ハイドロゲル微粒子のサイズを被検対象とする細胞よりも小さなものに制御することができ、しかも、サイズの均一性の高い微粒子を得ることができる。したがって、このハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させた本発明の標準試料は、細胞と対比するのに適したサイズの標準試料とすることができるという効果を奏する。
また、第2の発明の細胞内生体分子の検出方法は、本発明の標準試料を、細胞を含む被検試料(生体組織等)と混合して検体を作成し、この検体を染色して生体分子を検出するものである。したがって、細胞と標準試料とを、顕微鏡観察における同一視野で比較し、あるいは、同一画像上で比較することができるため、より正確に細胞における生体分子の存在、局在、分布又は濃度を判定することができるという効果を奏する。
A standard sample used for detection of intracellular biomolecules of the first invention is obtained by reacting a plurality of types of compounds including a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a crosslinking agent having two or more reaction sites. The hydrogel fine particles to be used are utilized. Therefore, the size of the hydrogel fine particles can be controlled to be smaller than that of the cell to be examined by appropriately selecting the type of monomer used as a raw material, the combination thereof, the blending amount, and the reaction conditions. Can be obtained. Therefore, the standard sample of the present invention in which biomolecules are attached to the hydrogel fine particles has an effect that it can be a standard sample having a size suitable for comparison with cells.
In addition, in the method for detecting intracellular biomolecules of the second invention, the standard sample of the present invention is mixed with a test sample (biological tissue or the like) containing cells to prepare a specimen, and this specimen is stained to give a living body. It detects molecules. Therefore, cells and standard samples can be compared in the same field of view in a microscope or on the same image, so the presence, localization, distribution, or concentration of biomolecules in cells can be determined more accurately. There is an effect that can be.

本発明の標準試料の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the standard sample of this invention. 2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーを用いて製造した、本発明の標準試料の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the standard sample of this invention manufactured using the monomer which has a 2 or more carbon-carbon double bond. 反応性基を有するアルケンからなるモノマーを用いて製造した、本発明の標準試料の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the standard sample of this invention manufactured using the monomer which consists of an alkene which has a reactive group. 本発明の細胞内生体分子の検出方法の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the detection method of the intracellular biomolecule of this invention. ハイドロゲル微粒子を電子顕微鏡観察した結果を示す図面に代わる写真である。It is the photograph replaced with drawing which shows the result of having observed the hydrogel fine particle by the electron microscope. 本発明の標準試料を用いて免疫染色を行った結果を示す図面に代わる写真である。It is the photograph replaced with drawing which shows the result of having performed immunostaining using the standard sample of this invention. タンパク質の濃度がそれぞれ異なるハイドロゲル微粒子を用いて免疫染色を行った結果を示す図面に代わる写真である。It is a photograph replaced with drawing which shows the result of having performed immunostaining using the hydrogel microparticles | fine-particles from which the density | concentration of protein each differs.

本発明の細胞内生体分子の検出に用いる標準試料は、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを含む複数種類の化合物を反応させてハイドロゲル微粒子を製造し、このハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させたものである。
ここで、生体分子とは、タンパク質、DNA、RNA、多糖、脂質等の生体に存在する分子をいい、糖タンパク質のようにこれらの生体分子同士が結合したものも含む。
The standard sample used for detection of intracellular biomolecules of the present invention is a hydrogel fine particle obtained by reacting a plurality of types of compounds including a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a cross-linking agent having two or more reaction sites. And biomolecules are attached to the hydrogel fine particles.
Here, the biomolecule refers to a molecule existing in a living body such as protein, DNA, RNA, polysaccharide, lipid, and the like, and includes those in which these biomolecules are bound to each other like glycoprotein.

本発明の標準試料の一実施形態を図1に示す。
親水性基を有するアルケンからなるモノマーは、炭素間二重結合(図1中、二重線で示される部分)と、親水性基とを有する化合物である。図1中、Rは水素原子又は任意の置換基を示す。このモノマーは、アルケンの炭素間二重結合部分がラジカル開始剤によって炭素ラジカルとなり、他のモノマーの炭素間二重結合部分に次々と付加してポリマーを形成することができる。
One embodiment of the standard sample of the present invention is shown in FIG.
A monomer composed of an alkene having a hydrophilic group is a compound having a carbon-carbon double bond (portion shown by a double line in FIG. 1) and a hydrophilic group. In FIG. 1, R represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent. In this monomer, the carbon-carbon double bond portion of the alkene can be converted into a carbon radical by the radical initiator, and can be successively added to the carbon-carbon double bond portion of another monomer to form a polymer.

次に、2つ以上の反応部位を有する架橋剤は、2つ以上の反応部位を有し、例えば図1に示されるように、それらの反応部位が任意の置換基を介して連結されている化合物である(図1中、R’は任意の置換基を示す)。ここで、反応部位とは、親水性基を有するアルケンからなるモノマー又はそのモノマーが重合したポリマーと化学反応して結合することができる官能基を有する部位を意味する。この架橋剤を介して、2つの(又は3つ以上の)ポリマーが架橋されることとなる。この架橋は、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを混合して、これらを反応させる一段階反応により行うことができる。あるいは、最初に親水性基を有するアルケンからなるモノマーを重合してポリマーを形成し、さらに架橋剤を加えてポリマー同士を架橋させる、2段階反応により行うこともできる。   Next, a cross-linking agent having two or more reactive sites has two or more reactive sites, for example, as shown in FIG. 1, the reactive sites are linked via an arbitrary substituent. It is a compound (in FIG. 1, R ′ represents an arbitrary substituent). Here, the reaction site means a site having a functional group capable of chemically reacting with a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group or a polymer obtained by polymerizing the monomer. Through this cross-linking agent, two (or three or more) polymers are cross-linked. This crosslinking can be carried out by a one-step reaction in which a monomer composed of an alkene having a hydrophilic group and a crosslinking agent having two or more reaction sites are mixed and reacted. Alternatively, it is possible to carry out by a two-step reaction in which a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group is first polymerized to form a polymer, and a polymer is further cross-linked by adding a cross-linking agent.

このようにして架橋したポリマーを形成すると、三次元の網目構造のポリマー微粒子が形成される。そして、このポリマー微粒子は親水性基を有しているため、網目の内部に水性の溶媒を包含したハイドロゲル微粒子となることができる。
このハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させれば、本発明の標準試料を得ることができる。
本発明の標準試料は、原料とするモノマーの種類、その組み合わせ、配合量及び反応条件を適宜選択することにより、ハイドロゲル微粒子のサイズを被検対象とする細胞よりも小さなものに制御することができ、しかも、サイズの均一性の高い微粒子を得ることができる。したがって、このハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させた本発明の標準試料は、細胞と対比するのに適したサイズの標準試料となるという効果を奏する。
When a crosslinked polymer is formed in this way, polymer fine particles having a three-dimensional network structure are formed. And since this polymer microparticle has a hydrophilic group, it can become a hydrogel microparticle which included the aqueous solvent inside the network.
If a biomolecule is attached to the hydrogel fine particles, the standard sample of the present invention can be obtained.
The standard sample of the present invention can control the size of the hydrogel fine particles to be smaller than the cells to be examined by appropriately selecting the type of monomer used as a raw material, the combination thereof, the blending amount, and the reaction conditions. In addition, fine particles with high size uniformity can be obtained. Therefore, the standard sample of the present invention in which biomolecules are attached to the hydrogel fine particles has an effect of becoming a standard sample having a size suitable for comparison with cells.

本発明の標準試料において、2つ以上の反応部位を有する架橋剤として、2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーを用いることが好ましい。この実施形態を図2に示す。ここで用いる架橋剤は、炭素間二重結合を2つ以上有し、図2に示されるように、任意の置換基を介してそれらが連結されている化合物である(図2中、R’は任意の置換基を示す)。この架橋剤は、炭素間二重結合部分においてポリマーに付加することができるため、この化合物を介して、2つの(又は3つ以上の)ポリマーが架橋されることになる。ポリマーが架橋した状態を図2の中段に(重合してできたポリマーの一部)として示す。   In the standard sample of the present invention, it is preferable to use a monomer having two or more carbon-carbon double bonds as a cross-linking agent having two or more reaction sites. This embodiment is shown in FIG. The cross-linking agent used here is a compound having two or more carbon-carbon double bonds and linked via an arbitrary substituent as shown in FIG. 2 (in FIG. 2, R ′ Represents an arbitrary substituent. This cross-linking agent can be added to the polymer at the carbon-carbon double bond moiety, so that two (or three or more) polymers will be cross-linked through this compound. The state in which the polymer is crosslinked is shown in the middle part of FIG. 2 (part of the polymer formed by polymerization).

この架橋反応は、炭素間二重結合同士の反応により生じるため、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーとを混合し、重合させることによる一段階反応によって行うことができる。したがって、2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーを架橋剤として用いれば、反応を効率的に行うことができるという効果を奏する。   Since this crosslinking reaction is caused by a reaction between carbon-carbon double bonds, a monomer composed of an alkene having a hydrophilic group and a monomer having two or more carbon-carbon double bonds are mixed and polymerized. This can be done by a step reaction. Therefore, if a monomer having two or more carbon-carbon double bonds is used as a cross-linking agent, there is an effect that the reaction can be performed efficiently.

本発明の標準試料のハイドロゲル微粒子を製造するために用いる、親水性基を有するアルケンからなるモノマーとは、炭素間二重結合を有するアルケンにおいて、少なくとも一つの水素が親水性基によって置換されている化合物をいう。ここで、アルケンとは、直鎖状のアルケンだけでなく分岐鎖状のアルケンを含むものであり、また、二重結合が2つ以上あるものであってもよいが、好ましくは、二重結合が1つのアルケンを用いるのが重合に好適である。また、親水性基とは、親水性の官能基又は親水性の官能基を有する置換基をいう。ここで、親水性の官能基とは、酸性の官能基と塩基性の官能基とを含み、これらに限定されるわけではないが、例えば、酸性の官能基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、硫酸基、ホルミル基、チオカルボン酸基、ジチオカルボン酸基等が挙げられ、塩基性の官能基としては、アミノ基、アミド基、水酸基、ピロリドン基、アミン基等が挙げられる。親水性基を有するアルケンは、親水性基以外に他の置換基を有するものであってもよい。   The monomer composed of an alkene having a hydrophilic group used for producing the hydrogel fine particles of the standard sample of the present invention is an alkene having a carbon-carbon double bond in which at least one hydrogen is replaced by a hydrophilic group. Refers to the compound. Here, the alkene includes not only a straight-chain alkene but also a branched-chain alkene, and may have two or more double bonds, preferably a double bond. It is preferred for the polymerization to use one alkene. The hydrophilic group refers to a hydrophilic functional group or a substituent having a hydrophilic functional group. Here, the hydrophilic functional group includes an acidic functional group and a basic functional group, but is not limited thereto. For example, examples of the acidic functional group include a carboxylic acid group and a sulfonic acid group. Groups, phosphonic acid groups, sulfuric acid groups, formyl groups, thiocarboxylic acid groups, dithiocarboxylic acid groups, etc., and basic functional groups include amino groups, amide groups, hydroxyl groups, pyrrolidone groups, amine groups, etc. . Alkenes having a hydrophilic group may have other substituents in addition to the hydrophilic group.

親水性基を有するアルケンからなるモノマーとしては、具体例を挙げると、これらに限定されるわけではないが、例えば、アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、メタクリル酸、メタクリル酸−N,N−ジメチルアミノエチル、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、マレイン酸、ビニルアルコール、アリルアミン、N,N―ジメチルアクリルアミド、N−(2―ヒドロキシルエチル)アクリルアミド、N―アミノカルボニルメタクリルアミド、N−(2−ヒドロキシプロピル)アクリルアミド、N−(アクリルアミドメチル)ピロリドン、2−アクロイルフェノール、メタクリル酸3−ヒドロキシブチル、メタクリルアミド、メタクリル酸2−アミノエチル等を使用することができる。
これらの中でも特に、アクリル酸又はメタクリル酸を母体とするモノマーを用いるのが、適したサイズのハイドロゲル微粒子を得る上で好ましい。
Specific examples of the monomer comprising an alkene having a hydrophilic group include, but are not limited to, acrylamide, N-isopropylacrylamide, methacrylic acid, methacrylic acid-N, N-dimethylaminoethyl. N, N-dimethylaminopropylacrylamide, maleic acid, vinyl alcohol, allylamine, N, N-dimethylacrylamide, N- (2-hydroxylethyl) acrylamide, N-aminocarbonylmethacrylamide, N- (2-hydroxypropyl) Acrylamide, N- (acrylamidomethyl) pyrrolidone, 2-acryloylphenol, 3-hydroxybutyl methacrylate, methacrylamide, 2-aminoethyl methacrylate and the like can be used.
Among these, it is particularly preferable to use a monomer having acrylic acid or methacrylic acid as a base material in order to obtain hydrogel fine particles having a suitable size.

これらの親水性基を有するアルケンからなるモノマーは、1種を用いてもよく、また、
2種以上を用いてもよい。
親水性基を有するアルケンからなるモノマーとして、陽イオンとなり得る親水性の官能基を有するモノマーと、陰イオンとなり得る親水性の官能基を有するモノマーとの2つを用いた場合には、陽イオンの官能基と陰イオンの官能基との間に働く電気的な吸引力により収縮して、ハイドロゲル微粒子を小さくすることができる。逆に、陽イオン又は陰イオンとなり得る官能基を有するモノマーの一方のみを使用した場合には、イオン同士が反発して膨潤し、ハイドロゲル微粒子を大きくすることができる。
このように重合に用いるモノマーを適宜選択することにより、ハイドロゲル微粒子のサイズを制御することができる。
One kind of monomer composed of alkene having these hydrophilic groups may be used,
Two or more kinds may be used.
When two monomers, a monomer having a hydrophilic functional group capable of becoming a cation and a monomer having a hydrophilic functional group capable of becoming an anion, are used as a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group, a cation The hydrogel fine particles can be made smaller by contraction due to an electric attractive force acting between the functional group of the anion and the functional group of the anion. On the other hand, when only one of the monomers having a functional group that can be a cation or an anion is used, the ions repel each other and swell to enlarge the hydrogel fine particles.
Thus, the size of the hydrogel fine particles can be controlled by appropriately selecting the monomer used for the polymerization.

本発明の標準試料のハイドロゲル微粒子を製造するために用いる、2つ以上の反応部位を有する架橋剤としては、例えば、これらに限定されるわけではないが、2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーや、2つ以上のエポキシ基を有する分子、2つ以上の水酸基を有する分子等を用いることができる。   Examples of the cross-linking agent having two or more reactive sites used for producing the hydrogel fine particles of the standard sample of the present invention include, but are not limited to, two or more carbon-carbon double bonds. Or a monomer having two or more epoxy groups, a molecule having two or more hydroxyl groups, or the like can be used.

上述のように、これらの中でも、2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーを架橋剤として用いるのが好ましい。2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーとは、分子の少なくとも2箇所に炭素間二重結合を有し、その炭素間二重結合において付加反応が生ずるものをいう。
2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば、N,―N’―メチレンビスアクリルアミド、N,―N’―メチレンビスメタクリルアミド、N,―N’―エチレンビスアクリルアミド、N,―N’―エチレンビスメタクリルアミド、N,―N’―1,3―フェニレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリメタクリレート等を使用することができる。
2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーは、1種を用いてもよく、また、2種以上を用いてもよい。
As described above, among these, it is preferable to use a monomer having two or more carbon-carbon double bonds as a crosslinking agent. The monomer having two or more carbon-carbon double bonds refers to a monomer having carbon-carbon double bonds in at least two positions of the molecule and causing an addition reaction at the carbon-carbon double bonds.
Examples of the monomer having two or more carbon-carbon double bonds include, but are not limited to, N, -N'-methylenebisacrylamide, N, -N'-methylenebismethacrylamide, N, -N'-ethylenebisacrylamide, N, -N'-ethylenebismethacrylamide, N, -N'-1,3-phenylenebisacrylamide, ethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, divinylbenzene, trimethylolpropane tri Methacrylate or the like can be used.
As the monomer having two or more carbon-carbon double bonds, one type may be used, or two or more types may be used.

2つ以上のエポキシ基を有する分子(架橋剤)としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等を使用することができる。
これらのエポキシ基を有する分子は、アミノ基又は水酸基を親水性基として有するポリマーと反応して、ポリマーを架橋することができる。したがって、親水性基を有するアルケンからなるモノマーを重合してポリマーを形成し、さらに架橋剤を加えてポリマー同士を架橋させる、2段階反応によりハイドロゲル微粒子を製造することが好ましい。
Examples of the molecule having two or more epoxy groups (crosslinking agent) include, but are not limited to, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and the like. be able to.
These molecules having an epoxy group can react with a polymer having an amino group or a hydroxyl group as a hydrophilic group to crosslink the polymer. Therefore, it is preferable to produce hydrogel fine particles by a two-stage reaction in which a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group is polymerized to form a polymer, and a polymer is further cross-linked by adding a cross-linking agent.

また、2つ以上の水酸基を有する分子(架橋剤)としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリトリトール等を用いることができる。
これらの水酸基を有する分子は、カルボキシル基を親水性基として有するポリマーと反応して、ポリマーを架橋することができる。この反応は、オキソ酸とアルコールの存在下に行うことができ、こちらも2段階反応によりハイドロゲル微粒子を製造することが好ましい。
Moreover, as a molecule | numerator (crosslinking agent) which has two or more hydroxyl groups, although not necessarily limited, for example, diethylene glycol, triethylene glycol, pentaerythritol, etc. can be used.
These molecules having a hydroxyl group can react with a polymer having a carboxyl group as a hydrophilic group to crosslink the polymer. This reaction can be carried out in the presence of an oxo acid and an alcohol, and it is also preferable to produce hydrogel fine particles by a two-step reaction.

図1に示すように、本発明の標準試料は、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを反応させてハイドロゲル微粒子を得た後、このハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させることにより得られるものである。ハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させる方法としては、生体分子の親水性基とハイドロゲル微粒子の官能基を化学反応により結合させたり、ハイドロゲル微粒子の親水性基の有する電荷と生体分子の有する電荷との間のクーロン力により付着させたりする方法がある。
しかし、容易にかつ強固に生体分子をハイドロゲル微粒子に付着させるためには、ハイドロゲル微粒子を製造する際に、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを用いるのが好ましい。
As shown in FIG. 1, the standard sample of the present invention is obtained by reacting a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group with a cross-linking agent having two or more reaction sites to obtain hydrogel fine particles. It is obtained by attaching biomolecules to gel fine particles. Biomolecules can be attached to the hydrogel particles by combining the hydrophilic groups of the biomolecules and the functional groups of the hydrogel particles by chemical reaction, or the charges of the hydrophilic groups of the hydrogel particles and the charges of the biomolecules. There is a method of making it adhere by the Coulomb force between.
However, in order to easily and firmly attach biomolecules to the hydrogel fine particles, it is preferable to use a monomer composed of an alkene having a reactive group when producing the hydrogel fine particles.

反応性基を有するアルケンからなるモノマーを用いた、本発明の一実施形態を図3に示す。
図3に示すように、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の炭素二重結合を有するモノマーの他に、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを重合に用いる。
この複数種類のモノマーを重合すると、三次元の網目構造のポリマー微粒子が形成されるが、その親水性基によって網目の内部に水性の溶媒を包含したハイドロゲル微粒子が得られる。そして、このハイドロゲル微粒子は、図3に示すように、親水性基だけでなく反応性基を有しているため、生体分子と混合すると、その反応性基が生体分子の官能基と化学反応して、生体分子が共有結合により強固にハイドロゲル微粒子に付着することができるという効果を奏する。
また、反応性基を有するアルケンからなるモノマーの配合量を調節することにより、ハイドロゲル微粒子に付着する生体分子の量を制御することが可能になるという効果も奏する。
One embodiment of the present invention using a monomer comprising an alkene having a reactive group is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, in addition to a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a monomer having two or more carbon double bonds, a monomer comprising an alkene having a reactive group is used for the polymerization.
When these plural types of monomers are polymerized, polymer fine particles having a three-dimensional network structure are formed, and hydrogel fine particles including an aqueous solvent inside the network are obtained by the hydrophilic group. And since this hydrogel fine particle has not only a hydrophilic group but a reactive group, as shown in FIG. 3, when mixed with a biomolecule, the reactive group reacts with a functional group of the biomolecule. Thus, the biomolecule can be firmly attached to the hydrogel fine particles by covalent bonding.
Further, by adjusting the blending amount of the monomer composed of the alkene having a reactive group, it is possible to control the amount of biomolecule attached to the hydrogel fine particles.

ここで、反応性基とは、生体分子と化学反応により共有結合を形成し得る化学基をいい、例えば、これらに限定されるわけではないが、p−ニトロフェニルオキシ基、スクシンイミドオキシカルボニル基、エポキシ基、ホルミル基、マレイミド基等を使用することができる。
反応性基を有するアルケンからなるモノマーとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば、p―ニトロフェニルアクリレート、N−アクリロイルオキシスクシンイミド、メタクリル酸グリシジル、N−ホルミルアクリルアミド等を用いることができる。
Here, the reactive group refers to a chemical group capable of forming a covalent bond by a chemical reaction with a biomolecule. For example, but not limited to, a p-nitrophenyloxy group, a succinimideoxycarbonyl group, Epoxy groups, formyl groups, maleimide groups, and the like can be used.
The monomer comprising an alkene having a reactive group is not limited to these. For example, p-nitrophenyl acrylate, N-acryloyloxysuccinimide, glycidyl methacrylate, N-formylacrylamide and the like can be used. .

反応性基を有するアルケンからなるモノマーは、親水性基を有するアルケンからなるモノマーとは別の種類のモノマーとして加えてもよく、また、親水性基と反応性基の両方を有するアルケンからなる1種類のモノマーを、両者の機能を有するモノマーとして用いてもよい。   A monomer composed of an alkene having a reactive group may be added as a different kind of monomer from a monomer composed of an alkene having a hydrophilic group, or a alkene having both a hydrophilic group and a reactive group. You may use a kind of monomer as a monomer which has both functions.

ハイドロゲル微粒子に用いるモノマーとしては、親水性基を有するアルケンからなるモノマー、2つ以上の反応部位を有する架橋剤、そして、反応性基を有するアルケンからなるモノマーの他に、他のモノマーを用いることもできる。このようなモノマーとしては、重合反応することができる炭素間二重結合を有するモノマーが好ましく、例えば、これらに限定されるわけではないが、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、エチレン、プロピレン、クロロエチレン、スチレン、テトラフルオロエチレン、アクリロニトリル等を用いることができる。   As a monomer used for the hydrogel fine particles, in addition to a monomer composed of an alkene having a hydrophilic group, a crosslinking agent having two or more reactive sites, and a monomer composed of an alkene having a reactive group, other monomers are used. You can also As such a monomer, a monomer having a carbon-carbon double bond capable of undergoing a polymerization reaction is preferable, for example, but not limited to, methyl methacrylate, vinyl acetate, ethylene, propylene, chloroethylene, Styrene, tetrafluoroethylene, acrylonitrile and the like can be used.

上記のモノマーの配合比は、好ましくは、親水性基を有するアルケンからなるモノマーを20〜99重量%、2つ以上の反応部位を有する架橋剤を1〜20%、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを0〜70重量%、その他のモノマーを0〜30%配合するのがよい。
これらのモノマーの種類を適宜選択し、また、配合比を調整することにより、ハイドロゲル微粒子のサイズを制御することができる。
The blending ratio of the above monomers is preferably 20 to 99% by weight of a monomer composed of an alkene having a hydrophilic group, 1 to 20% of a crosslinking agent having two or more reactive sites, and an alkene having a reactive group. It is preferable to blend 0 to 70% by weight of the monomer and 0 to 30% of the other monomers.
The size of the hydrogel fine particles can be controlled by appropriately selecting the type of these monomers and adjusting the blending ratio.

ハイドロゲル微粒子を一段階反応により製造するには、上記の複数種類の化合物を水性の溶媒に溶解させ、これを反応容器内で撹拌しつつ、さらに重合開始剤を添加することにより、モノマーを重合させてハイドロゲル微粒子を得ることができる。
重合を行う際の反応温度は、40℃以上で、溶媒が揮発する温度以下とするのが反応効率の点で好ましく、また、均一で略球形の微粒子を得るためには十分に撹拌することが好ましい。
また、溶媒に含まれる酸素や水が重合開始剤を阻害することがあるため、不活性ガスで溶媒を十分に置換することが好ましい。
In order to produce hydrogel fine particles by a one-step reaction, the monomers are polymerized by dissolving the above-mentioned multiple types of compounds in an aqueous solvent and stirring the mixture in a reaction vessel and further adding a polymerization initiator. Hydrogel fine particles can be obtained.
The reaction temperature during the polymerization is preferably 40 ° C. or higher and lower than the temperature at which the solvent volatilizes from the viewpoint of reaction efficiency, and in order to obtain uniform and substantially spherical fine particles, sufficient stirring may be performed. preferable.
Moreover, since oxygen and water contained in the solvent may inhibit the polymerization initiator, it is preferable to sufficiently replace the solvent with an inert gas.

反応に用いる溶媒としては、反応に用いるモノマーが溶解する極性の溶媒を使用することができ、例えば、これらに限定されるわけではないが、エタノール、イソプロパノール、t−ブチルアルコール等のアルコール類やジオキサン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。
また、溶媒の選択によりハイドロゲル微粒子のサイズを制御することができる。例えば、より極性の小さな溶媒を用いることにより、ハイドロゲル微粒子のサイズを小さくすることができる。
As the solvent used in the reaction, a polar solvent in which the monomer used in the reaction dissolves can be used. For example, alcohols such as ethanol, isopropanol and t-butyl alcohol, and dioxane are not limited thereto. , Tetrahydrofuran and the like can be used.
In addition, the size of the hydrogel fine particles can be controlled by selecting a solvent. For example, the size of the hydrogel fine particles can be reduced by using a solvent having a smaller polarity.

モノマーの重合に用いる重合開始剤としては、ラジカルを発生するものであれば特に限定されないが、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、クメンヒドロペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド等を用いることができる。   The polymerization initiator used for the polymerization of the monomer is not particularly limited as long as it generates radicals. For example, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, cumene hydroperoxide, di-tert-butyl A peroxide or the like can be used.

ハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させるにあたっては、上記のように、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを使用して重合を行い、表面に反応性基を有するハイドロゲル微粒子を得ることが好ましい。
このハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させるには、まず、ハイドロゲル微粒子を洗浄して、これを溶媒に分散させた後、所定の量の生体分子を加えることにより、あるいは、既知濃度の生体分子の溶液を加えることにより、ハイドロゲル微粒子と生体分子とを反応させることができる。
In attaching the biomolecule to the hydrogel fine particles, it is preferable to perform polymerization using a monomer composed of an alkene having a reactive group as described above to obtain hydrogel fine particles having a reactive group on the surface.
In order to attach biomolecules to the hydrogel fine particles, first, the hydrogel fine particles are washed and dispersed in a solvent, and then a predetermined amount of biomolecule is added, or a biomolecule of a known concentration is added. By adding the solution, hydrogel fine particles and biomolecules can be reacted.

ハイドロゲル微粒子と生体分子との反応を行った後、未反応の反応性基が他の生体分子と結合しないようにブロックする処理を行うことが好ましい。未反応の反応基がハイドロゲル微粒子の表面に残っていると、例えば、抗体による生体分子の検出を行う際に、ハイドロゲル微粒子に抗体が付着してしまい、標準試料としての精度が低下してしまうからである。反応性基をブロックするには、これらに限定されるわけではないが、例えば、反応性基と反応できる官能基を有するブロック用低分子化合物を用いるのが好ましい。生体分子が結合したハイドロゲル微粒子を洗浄した後、これを溶媒に分散させ、ブロック用低分子化合物を添加して十分な時間反応させることにより、未反応の反応性基をブロックすることができる。   After the reaction between the hydrogel fine particles and the biomolecule, it is preferable to perform a treatment to block the unreacted reactive group from being bonded to other biomolecules. If unreacted reactive groups remain on the surface of the hydrogel microparticles, for example, when biomolecules are detected by antibodies, the antibodies adhere to the hydrogel microparticles, which decreases the accuracy as a standard sample. Because it ends up. In order to block a reactive group, it is not necessarily limited to these, For example, it is preferable to use the low molecular weight compound for a block which has a functional group which can react with a reactive group. Unwashed reactive groups can be blocked by washing the hydrogel fine particles to which biomolecules are bound, and then dispersing them in a solvent and adding a blocking low-molecular compound and reacting for a sufficient time.

ブロック用低分子化合物としては、例えば、反応性基としてp−ニトロフェニルオキシ基を使用した場合には、これと反応するアミノ基を有する低分子化合物、例えば、エチレンジアミン、エチルアミン、1,3−プロパンジアミン、プロピルアミン等を用いることができる。   As a low molecular weight compound for blocking, for example, when a p-nitrophenyloxy group is used as a reactive group, a low molecular weight compound having an amino group that reacts with the reactive group, such as ethylenediamine, ethylamine, 1,3-propane Diamine, propylamine and the like can be used.

ハイドロゲル微粒子に生体分子を付着させるには、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを使用せずに行う方法もある。例えば、これらに限定されるわけではないが、触媒等を用いた特定の条件下で、生体分子の官能基とハイドロゲル微粒子の官能基を結合させることができる。例えば、生体分子のアミノ基とハイドロゲル微粒子のカルボキシル基とをカップリング触媒(例えば、4−ジメチルアミノピリジン)を用いてアミド結合させることができる。また、疎水性のモノマーを加えてハイドロゲル微粒子の重合を行い、このモノマーが形成する疎水性部分と生体分子の疎水性部分とを疎水性相互作用により吸着させることもできる。また、ハイドロゲル微粒子の親水性基の有する電荷と生体分子の有する電荷との間のクーロン力により、生体分子をハイドロゲル微粒子に吸着させることもできる。さらに、ハイドロゲル微粒子を重合する過程で、ハイドロゲル微粒子の網目構造の中に生体分子を取り込むことにより、生体分子をハイドロゲル微粒子に付着させることもできる。   In order to attach biomolecules to the hydrogel fine particles, there is a method in which a monomer composed of an alkene having a reactive group is not used. For example, but not limited to these, the functional group of the biomolecule and the functional group of the hydrogel fine particles can be combined under specific conditions using a catalyst or the like. For example, an amino group of a biomolecule and a carboxyl group of a hydrogel fine particle can be amide-bonded using a coupling catalyst (for example, 4-dimethylaminopyridine). Alternatively, a hydrophobic monomer can be added to polymerize the hydrogel fine particles, and the hydrophobic portion formed by this monomer and the hydrophobic portion of the biomolecule can be adsorbed by hydrophobic interaction. In addition, the biomolecule can be adsorbed to the hydrogel fine particles by the Coulomb force between the charge of the hydrophilic group of the hydrogel fine particles and the charge of the biomolecule. Further, in the process of polymerizing the hydrogel fine particles, the biomolecules can be attached to the hydrogel fine particles by incorporating the biomolecules into the network structure of the hydrogel fine particles.

ハイドロゲル微粒子に付着させる生体分子については、例えば、これらに限定されるわけではないが、生体試料からの精製、遺伝子工学を用いた組換えタンパク質の作製、化学合成、核酸合成装置を用いた任意配列の核酸の合成等により得ることができる。   Examples of biomolecules attached to the hydrogel particles include, but are not limited to, purification from biological samples, production of recombinant proteins using genetic engineering, chemical synthesis, and any method using a nucleic acid synthesizer It can be obtained by synthesis of nucleic acid of sequence.

上記のようにハイドロゲル微粒子を製造した後には、さらに化学反応により、ハイドロゲル微粒子を修飾してもよい。例えば、これらに限定されるわけではないが、蛍光色素、蛍光タンパク質、親水性基、反応性基等を修飾することができる。   After producing the hydrogel fine particles as described above, the hydrogel fine particles may be further modified by a chemical reaction. For example, but not limited thereto, fluorescent dyes, fluorescent proteins, hydrophilic groups, reactive groups, and the like can be modified.

本発明の標準試料には、生体分子が付着したハイドロゲル微粒子の他に、例えば、これらに限定されるわけではないが、溶媒、pH調整剤、緩衝剤、酵素阻害剤、浸透圧調整剤等を含ませることもできる。   In addition to the hydrogel fine particles to which biomolecules are attached to the standard sample of the present invention, for example, but not limited to, solvents, pH adjusters, buffers, enzyme inhibitors, osmotic pressure adjusters, etc. Can also be included.

本発明の標準試料は、合成に使用するモノマーの種類及び配合量を調整することにより、そのサイズを制御することができる。
特定の生体分子を検出するにあたり、細胞を染色した場合には、その細胞の一部が染色することとなるため、これと比較する標準試料は、細胞よりも小さなサイズとすることが好ましい。細胞よりも大きなサイズの標準試料を用いると、細胞と標準試料とを対比して顕微鏡で観察する際に、視野の大部分を標準試料が占めてしまうことになる。
本発明の標準試料の好ましいサイズとしては、平均粒径が0.1〜50μmとするのがよく、より好ましくは、0.5〜3μmである。
本発明で用いる「平均粒径」とは、大塚電子のFPAR-1000Fを用い、セルに0.01%程度に希釈したゲル微粒子分散液を入れ、室温にて動的光散乱法・光子相関分光法により測定した平均粒子径(散乱強度平均粒子径)をいう。
The size of the standard sample of the present invention can be controlled by adjusting the type and blending amount of monomers used in the synthesis.
When a specific biomolecule is detected, when a cell is stained, a part of the cell is stained. Therefore, it is preferable that the standard sample to be compared with this is a size smaller than the cell. When a standard sample having a size larger than the cells is used, the standard sample occupies most of the visual field when the cells are compared with the standard sample and observed with a microscope.
As a preferable size of the standard sample of the present invention, the average particle diameter is preferably 0.1 to 50 μm, and more preferably 0.5 to 3 μm.
The “average particle size” used in the present invention refers to Otsuka Electronics FPAR-1000F, and a gel fine particle dispersion diluted to about 0.01% is placed in a cell, and at room temperature by dynamic light scattering / photon correlation spectroscopy. It refers to the measured average particle size (scattering intensity average particle size).

また、標準試料の形状は、どのような形状であってもよいが、略球形の微粒子を用いれば、ゆがんだ楕円形の細胞との区別がつきやすく好ましい。
本発明においては、反応容器中で撹拌しつつ反応を行えば球形となるが、微細管などの特殊な環境で反応を行えば、他の形状とすることもできる。
In addition, the shape of the standard sample may be any shape, but it is preferable to use substantially spherical fine particles because they can be easily distinguished from distorted elliptical cells.
In the present invention, if the reaction is carried out while stirring in a reaction vessel, the shape becomes spherical. However, if the reaction is carried out in a special environment such as a fine tube, other shapes can be used.

本発明の他の実施形態では、ハイドロゲル微粒子に付着した生体分子の濃度が異なる、複数種類のハイドロゲル微粒子のセットを標準試料とすることができる。
生体分子の濃度が異なるハイドロゲル微粒子のセットは、染色した場合に、それぞれの生体分子の濃度に応じて染色の強度が異なっている。このため、被検試料の細胞における染色の程度と、本発明の標準試料の段階的な染色の程度とを比較することにより、被検試料の細胞における生体分子の発現の程度をより高い精度で判定することができるという効果を奏する。
さらには、染色の強度を数値化して、標準試料の染色の強度と生体分子の濃度との関係をプロットして検量線を作成することにより、被検試料の細胞における生体分子の濃度を測定することも可能となる。
In another embodiment of the present invention, a set of a plurality of types of hydrogel particles having different concentrations of biomolecules attached to the hydrogel particles can be used as the standard sample.
When the sets of hydrogel fine particles having different biomolecule concentrations are stained, the intensity of staining differs depending on the concentration of each biomolecule. Therefore, by comparing the degree of staining in the cells of the test sample with the degree of stepwise staining of the standard sample of the present invention, the degree of expression of biomolecules in the cells of the test sample can be increased with higher accuracy. There is an effect that it can be determined.
Furthermore, the concentration of staining is digitized, and the relationship between the staining intensity of the standard sample and the concentration of the biomolecule is plotted, and a calibration curve is created to measure the concentration of the biomolecule in the cells of the test sample. It is also possible.

ハイドロゲル微粒子に付着した生体分子の濃度が異なる、複数種類のハイドロゲル微粒子のセットを得るには、例えば、これらに限定されるわけではないが、高濃度の生体分子を含有する溶液、中濃度の生体分子を含有する溶液、低濃度の生体分子を含有する溶液といった濃度が異なる複数種類の生体分子の溶液を用意し、これらの溶液でハイドロゲル微粒子をそれぞれ処理することにより得ることができる。また、反応性基を有するアルケンからなるモノマーの配合量を段階的に変更し、それぞれ重合すれば、表面の反応性基の数がそれぞれ異なるハイドロゲル微粒子のセットが得られる。したがって、このハイドロゲル微粒子のセットを同一濃度の生体分子溶液で処理することによって、付着した生体分子の濃度が異なるハイドロゲル微粒子のセットを得ることができる。   In order to obtain a set of a plurality of types of hydrogel particles with different concentrations of biomolecules attached to the hydrogel particles, for example, but not limited to, a solution containing a high concentration of biomolecules, a medium concentration It can be obtained by preparing solutions of a plurality of types of biomolecules having different concentrations, such as a solution containing a biomolecule and a solution containing a low-concentration biomolecule, and treating the hydrogel fine particles with these solutions, respectively. Moreover, if the compounding quantity of the monomer which consists of an alkene which has a reactive group is changed in steps, and it superposes | polymerizes, the set of hydrogel microparticles | fine-particles from which the number of the reactive groups of a surface each differs will be obtained. Therefore, by treating the set of hydrogel particles with a biomolecule solution having the same concentration, a set of hydrogel particles having different concentrations of attached biomolecules can be obtained.

ハイドロゲル微粒子に付着した生体分子の濃度が異なる、複数種類のハイドロゲル微粒子のセットを製造する他の方法としては、次の方法を用いることもできる。まず、反応性基を有するハイドロゲル微粒子を製造し、この反応性基に生体分子を結合させる前に、ブロック用低分子化合物を用いてブロック処理を行い、活性な反応性基の量を減らしておく。このブロック用低分子化合物の量又はブロック処理の時間を段階的に変更すれば、活性な反応性基の量がそれぞれ異なる、複数種類のハイドロゲル微粒子を得ることができる。そして、これらの複数種類のハイドロゲル微粒子に、生体分子を反応させれば、結合した生体分子の濃度が異なるハイドロゲル微粒子のセットを得ることができる。   As another method for producing a set of a plurality of types of hydrogel fine particles having different concentrations of biomolecules attached to the hydrogel fine particles, the following method can also be used. First, hydrogel fine particles having reactive groups are manufactured, and before binding biomolecules to the reactive groups, a block treatment is performed using a low molecular weight compound for blocking to reduce the amount of active reactive groups. deep. By changing the amount of the low molecular weight compound for blocking or the block treatment time stepwise, a plurality of types of hydrogel fine particles having different amounts of active reactive groups can be obtained. If biomolecules are reacted with these plural types of hydrogel fine particles, a set of hydrogel fine particles having different concentrations of bound biomolecules can be obtained.

本発明の他の実施形態では、ハイドロゲル微粒子に付着した生体分子の濃度が異なる、複数種類のハイドロゲル微粒子のセットにおいて、その生体分子の濃度に応じてサイズが異なるものとしたハイドロゲル微粒子のセットを標準試料とすることができる。
ハイドロゲル微粒子のサイズを変更するには、上述したように、例えば、重合に用いるモノマーの種類を変更することにより、異なるサイズのハイドロゲル微粒子を得ることができる。この場合には、微粒子のサイズが異なれば濃度も異なることが把握できるので、対比観察が容易になるという効果を奏する。
In another embodiment of the present invention, the hydrogel microparticles having different sizes depending on the concentration of the biomolecules in a set of a plurality of types of hydrogel microparticles having different biomolecule concentrations attached to the hydrogel microparticles. The set can be a standard sample.
In order to change the size of the hydrogel fine particles, as described above, for example, by changing the type of monomer used for polymerization, hydrogel fine particles having different sizes can be obtained. In this case, since it can be understood that the concentration is different if the size of the fine particles is different, there is an effect that the comparative observation becomes easy.

次に本発明の標準試料を用いた細胞内生体分子の検出方法について説明をする。
本発明の検出方法の一実施形態を図4に示す。
本発明の細胞内生体分子の検出方法では、親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを含む複数種類の化合物を反応させて得られるハイドロゲル微粒子を用いる。
そして、本発明の第1のステップとして、まず、ハイドロゲル微粒子に検出対象となる生体分子が付着した標準試料と、細胞を含む被検試料(例えば、患者からサンプリングした生体組織)とを、図4の上段に示すように混合して検体を作成する。
次に、第2のステップとして、作成した検体の染色を行う。検体を染色した状態を図4の中段に示す。
そして、第3のステップとして、標準試料の染色の程度と、被検試料の細胞の染色の程度とを比較する。図4の中段に示されるように、標準試料と比較して細胞が十分に強く染色されている場合には、検出目的となる生体分子が十分に発現していると判定することができる。
Next, a method for detecting intracellular biomolecules using the standard sample of the present invention will be described.
One embodiment of the detection method of the present invention is shown in FIG.
In the method for detecting intracellular biomolecules of the present invention, hydrogel fine particles obtained by reacting a plurality of types of compounds containing a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a crosslinking agent having two or more reaction sites are used. Use.
As a first step of the present invention, first, a standard sample in which a biomolecule to be detected is attached to a hydrogel fine particle and a test sample containing cells (for example, a biological tissue sampled from a patient) As shown in the upper part of FIG.
Next, as a second step, the created specimen is stained. The state where the specimen is stained is shown in the middle of FIG.
Then, as a third step, the degree of staining of the standard sample is compared with the degree of staining of the cells of the test sample. As shown in the middle part of FIG. 4, when the cells are sufficiently intensely stained as compared with the standard sample, it can be determined that the biomolecule to be detected is sufficiently expressed.

本発明の検出方法によれば、図4に示されるように、細胞と標準試料とを、顕微鏡観察における同一視野で比較し、あるいは、同一画像上で比較することができるため、より正確に細胞における生体分子の存在、局在、分布又は濃度を判定することができるという効果を奏する。   According to the detection method of the present invention, as shown in FIG. 4, the cells and the standard sample can be compared in the same field of view in the microscope observation or on the same image. It is possible to determine the presence, localization, distribution, or concentration of biomolecules in.

以下、本発明の細胞内生体分子の検出方法について、ステップごとに詳細に説明する。
本発明の検出方法の第1のステップは、本発明の標準試料を、細胞を含む被検試料と混合して検体を作製する工程である。ここで、細胞を含む被検試料とは、細胞を含むものであればいかなるものでもよく、ヒト、ヒト以外の動物又は植物の器官若しくは生体組織の一部又は細胞として得ることができる。また、細胞を含む被検試料として微生物や培養細胞を用いてもよい。さらに、観察が可能であれば、これらの細胞の断片を含むものであってもよい。
Hereinafter, the method for detecting intracellular biomolecules of the present invention will be described in detail step by step.
The first step of the detection method of the present invention is a process for preparing a specimen by mixing the standard sample of the present invention with a test sample containing cells. Here, the test sample containing cells may be any sample as long as it contains cells, and can be obtained as a part of human or non-human animal or plant organs or biological tissues or cells. Moreover, you may use microorganisms and a cultured cell as a test sample containing a cell. Furthermore, as long as observation is possible, you may include the fragment of these cells.

被検試料は、化学的あるいは物理的に固定されたものを用いてもよく、また、固定されていないものを用いてもよい。化学的な固定としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、ホルムアルデヒド、グルタールアルデヒド、スベリミド酸ジメチル二塩酸塩、四酸化オスミウム等を、生体組織や細胞に浸潤させ、生体組織・細胞内の高分子物質を架橋することによって不動化する方法がある。また、物理的な固定としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、煮沸やマイクロウェーブ照射による熱凝固や、凍結により生体組織・細胞内の高分子物質を不動化する方法がある。また、これらを組み合わせ、例えば、被検試料を急速凍結後に、ホルマリン/アセトン中で置換固定したものであってもよい。その他、被検試料に対しては、抗原賦活化等の処理を行ってもよい。
また、被検試料は、上記の化学的・物理的な固定や、抗原賦活化等の処理を行っていないものを用いてもよい。あるいは、細胞を含む被検試料と本発明の標準試料とを混合した上で、上記の固定や処理を行ってもよい。
As the test sample, a chemically or physically fixed sample may be used, or a non-fixed sample may be used. Examples of chemical fixation include, but are not limited to, for example, formaldehyde, glutaraldehyde, dimethyl suberimidate dihydrochloride, osmium tetroxide, and the like infiltrated into living tissue or cells. There is a method of immobilization by cross-linking the polymer substance inside. In addition, the physical fixation is not limited to these, but there is, for example, a method of immobilizing a macromolecular substance in a living tissue or cell by boiling or thermal coagulation by microwave irradiation or freezing. In addition, a combination of these may be used, for example, a sample to be tested may be rapidly frozen and replaced and fixed in formalin / acetone. In addition, the test sample may be subjected to a treatment such as antigen activation.
In addition, a test sample that has not been subjected to the above-described chemical / physical fixation or antigen activation may be used. Alternatively, the above-described fixation or treatment may be performed after mixing a test sample containing cells and the standard sample of the present invention.

通常、器官や生体組織の一部を被検試料とする場合、そのままの大きさで顕微鏡観察することが難しいため、ある程度の厚さの切片を作製する。切片の作製方法としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、標準試料と被検試料との混合物(検体)をOCTコンパウンド等の凍結組織包埋剤に包埋し、凍結してから凍結ミクロトームにて薄切りする方法や、被検試料を凍結せずにそのまま振動式ミクロトーム等により薄切りする方法や、被検試料をパラフィンに包埋し冷却して硬くした後に、ミクロトームにて薄切りする方法などがある。
尚、培養細胞や微生物を被検試料とする場合には、包埋剤に包埋してブロック状にして切片を作製したり、包埋剤でシート状にしたり、ガラス基板に細胞を固定したりすることもできるが、そのままの状態で標準試料と混合して次のステップの染色に進むことも可能である。
Usually, when a part of an organ or a living tissue is used as a test sample, it is difficult to make a microscopic observation with the same size, so a slice with a certain thickness is prepared. The section preparation method is not limited to these. For example, a section (specimen) of a standard sample and a test sample is embedded in a frozen tissue embedding agent such as an OCT compound and then frozen. A method of slicing with a freezing microtome, a method of slicing a test sample as it is with a vibrating microtome without freezing, or a method of slicing with a microtome after the test sample is embedded in paraffin and cooled and hardened and so on.
When cultured cells or microorganisms are used as test samples, they are embedded in an embedding agent to form blocks, sliced with embedding agents, or fixed to a glass substrate. However, it is also possible to proceed to the next step of staining by mixing it with the standard sample as it is.

本発明の標準試料を、細胞を含む被検試料と混合するとは、両者を一緒にして両者の少なくとも一部が混合した状態にすることをいう。例えば、細胞を含む被検試料(生体組織等)と標準試料とをゼラチンの中で混合して検体を作製することができる。この検体をさらにOCTコンパウンドやパラフィン等で包埋して、切片を作製することができる。
また、OCTコンパウンドやパラフィン等の包埋剤中に被検試料と標準試料の両者を加えて、包埋剤中で両者が混合した検体とすることもできる。
さらに、本発明の標準試料をゲル等で包埋したカプセルを作製し、被検試料をOCTコンパウンドやパラフィン等で包埋して作製したブロックに、このカプセルを埋め込むことにより、両者が混合した検体を作製してもよい。
The mixing of the standard sample of the present invention with a test sample containing cells means that both are combined and at least a part of both is mixed. For example, a specimen can be prepared by mixing a test sample (such as a biological tissue) containing cells and a standard sample in gelatin. This specimen can be further embedded with OCT compound, paraffin or the like to prepare a section.
Moreover, both the test sample and the standard sample can be added to an embedding agent such as OCT compound or paraffin to prepare a specimen in which both are mixed in the embedding agent.
Furthermore, a capsule in which the standard sample of the present invention is embedded in a gel or the like is prepared, and the sample is embedded in a block prepared by embedding the test sample in OCT compound or paraffin, thereby mixing both samples. May be produced.

次に本発明の検出方法の第2のステップは、本発明の標準試料を混合した被検試料を染色する工程である。
ここで、本発明における染色とは、色素を付着させる狭義の意味の「染色」を意味するものではなく、細胞中の生体分子の存在、局在、分布又は濃度のイメージングを可能にすることをいう。例えば、これらに限定されるわけではないが、検出対象となる生体分子に特異的に、色素、蛍光色素、金コロイド粒子、蛍光タンパク質、放射性同位体、標識酵素等の標識を直接又は間接的に結合させることにより染色することができる。そして、これらの標識による発色、発光、放射線、あるいは、酵素反応により生成される色素による発色等により、生体分子をイメージング(可視化又は画像化)することができる。
Next, the second step of the detection method of the present invention is a step of staining a test sample mixed with the standard sample of the present invention.
Here, the staining in the present invention does not mean “staining” in a narrow sense to attach a dye, but enables imaging of the presence, localization, distribution or concentration of a biomolecule in a cell. Say. For example, but not limited thereto, a label such as a dye, a fluorescent dye, a colloidal gold particle, a fluorescent protein, a radioactive isotope, or a labeling enzyme is directly or indirectly specific to the biomolecule to be detected. It can be stained by binding. Then, biomolecules can be imaged (visualized or imaged) by coloring with these labels, luminescence, radiation, or coloring with a dye generated by an enzyme reaction.

特定の生体分子にこれらの標識を結合させる方法としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、検出対象となる生体分子に特異的に結合する抗体を用いる方法、標的となる核酸に相補的な配列を有する核酸をハイブリダイズさせる方法、特定の生体分子に親和性のある低分子化合物や毒素を用いる方法、遺伝子工学的手法を用いて発現するタンパク質に蛍光タンパク質等の標識を連結する方法、糖鎖と結合する能力を有するタンパク質であるレクチンを用いる方法等がある。   Methods for binding these labels to specific biomolecules are not limited to these. For example, a method using an antibody that specifically binds to a biomolecule to be detected, complementary to a target nucleic acid. A method of hybridizing nucleic acids having specific sequences, a method of using low molecular weight compounds and toxins having affinity for specific biomolecules, and a method of linking a label such as a fluorescent protein to a protein expressed using genetic engineering techniques And a method using a lectin which is a protein having an ability to bind to a sugar chain.

生体分子としてタンパク質を染色する方法としては、タンパク質に特異的な抗体を用いた免疫染色(免疫組織化学、Immunohistochemistry、IHC)がよく使用される。この免疫染色は、ペルオキシダーゼやアルカリホスファターゼ等の酵素を標識として連結させた抗体を用いる酵素抗体法と、蛍光色素を標識として連結させた抗体を用いる蛍光抗体法とが2本の柱となる手法である。
この二つの手法のうち、酵素抗体法は、病理診断等で組織切片の生体分子を検出するのに適している一方、蛍光抗体法は、培養細胞の生体分子を検出するのに適している。
As a method of staining a protein as a biomolecule, immunostaining (immunohistochemistry, Immunohistochemistry, IHC) using an antibody specific for the protein is often used. This immunostaining is a technique in which two pillars are an enzyme antibody method using an antibody in which an enzyme such as peroxidase or alkaline phosphatase is linked as a label, and a fluorescent antibody method using an antibody in which a fluorescent dye is linked as a label. is there.
Of these two methods, the enzyme antibody method is suitable for detecting biomolecules in tissue sections for pathological diagnosis and the like, while the fluorescent antibody method is suitable for detecting biomolecules in cultured cells.

病理診断でのタンパク質検出に適した酵素抗体法について詳しく述べると、標識として用いられる酵素としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、ペルオキシターゼ(西洋ワサビペルオキシダーゼ、Horseradish peroxidase: HRP)、アルカリホスファターゼ(alkaline phosphatase: AP)、グルコースオキシダーゼ(β-D galactosidase: GAL)等の酵素を用いることができる。
これらの酵素の基質としては、ペルオキシターゼに対しては、例えば、3,3’-ジアミノベンジジン(DAB)を用いて茶色に発色させたり、3-アミノ-9-エチルカルバゾール(AEC)を用いて赤色に発色させることができる。
The enzyme antibody method suitable for protein detection in pathological diagnosis will be described in detail. Examples of the enzyme used as a label include, but are not limited to, peroxidase (horseradish peroxidase: HRP), alkali Enzymes such as phosphatase (alkaline phosphatase: AP) and glucose oxidase (β-D galactosidase: GAL) can be used.
As a substrate for these enzymes, for example, 3,3'-diaminobenzidine (DAB) can be used to develop a brown color, or 3-amino-9-ethylcarbazole (AEC) can be used as a red color for peroxidase. Can develop color.

酵素抗体法には、大きく分けて直接法と間接法とがある。直接法は、抗体に直接酵素を連結し、抗原と反応させるものである。一方、間接法は、検出すべき抗原に対する抗体(一次抗体)には酵素標識せず、その抗体に対する抗体(二次抗体)に酵素標識して検出する方法である。間接法は、直接法に比べて反応回数が多いが、一次抗体を同種の動物で作製すれば、1種類の2次抗体であらゆる免疫染色をすることができ、また、感度の面でも優れている。したがって、酵素抗体法では、間接法が使用されることが多い。   Enzyme antibody methods are roughly classified into direct methods and indirect methods. In the direct method, an enzyme is directly linked to an antibody and reacted with an antigen. On the other hand, the indirect method is a method in which the antibody (primary antibody) against the antigen to be detected is not enzyme-labeled but the antibody against the antibody (secondary antibody) is enzyme-labeled and detected. The indirect method has a larger number of reactions than the direct method, but if the primary antibody is prepared from the same species of animal, all kinds of immunostaining can be performed with one type of secondary antibody, and the sensitivity is also excellent. Yes. Therefore, indirect methods are often used in enzyme antibody methods.

免疫染色を行うにあたっては、特開2012−13598号公開公報に開示されている変動電界による非接触撹拌を用いた免疫染色法を用いることができる。この方法は、免疫染色によりタンパク質を検出する組織に、抗体を含む溶液を滴下し、変動電界によりこの液滴を撹拌し、抗原抗体反応を促進するものである。具体的には、組織を載置したスライドガラスの下部に電極を配し、その電極と対向する側にも液滴に接触しないように電極を配して、この2つの電極間に変動電界を発生させる。この変動電界は、矩形波と10〜300Hzの周波数信号とが重畳したものであり、この変動電界により液滴が撹拌され、抗原抗体反応が促進される。この変動電界を用いた迅速免疫染色法を用いれば、通常、70〜200分程度の時間を必要としていた免疫染色を、15〜30分程度で迅速に行うことができる。本発明の標準試料は、免疫染色における判定を容易にし、短い時間で正確な判定を行うことを可能とするため、この迅速免疫染色法と本発明の標準試料とを併せて用いることにより、迅速な病理診断が可能になる。例えば、手術中に患者から採取した組織を迅速に病理診断することにより手術の方針を決定する、術中迅速病理診断が可能になる。   In performing immunostaining, an immunostaining method using non-contact stirring by a variable electric field disclosed in JP 2012-13598 A can be used. In this method, a solution containing an antibody is dropped onto a tissue where protein is detected by immunostaining, and the droplet is stirred by a varying electric field to promote an antigen-antibody reaction. Specifically, an electrode is disposed below the slide glass on which the tissue is placed, an electrode is disposed on the side facing the electrode so as not to contact the droplet, and a varying electric field is generated between the two electrodes. generate. This fluctuating electric field is a superposition of a rectangular wave and a frequency signal of 10 to 300 Hz, and the droplet is stirred by this fluctuating electric field, and the antigen-antibody reaction is promoted. If this rapid immunostaining method using a varying electric field is used, immunostaining that normally requires a time of about 70 to 200 minutes can be rapidly performed in about 15 to 30 minutes. Since the standard sample of the present invention facilitates determination in immunostaining and enables accurate determination in a short time, by using this rapid immunostaining method in combination with the standard sample of the present invention, rapid Pathological diagnosis becomes possible. For example, a rapid pathological diagnosis during surgery in which a surgical strategy is determined by rapidly pathologically diagnosing tissue collected from a patient during surgery.

生体分子としてタンパク質を染色する方法としては、この他に、遺伝子工学的手法を用いて検出対象となるタンパク質に蛍光タンパク質等のタグを連結して発現させる方法がある。蛍光タンパク質としては、EGFP(緑色蛍光)、DsRed(赤蛍光)、ECFP(青色蛍光)等を用いることができる。
その他の手法としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、糖タンパク質の糖鎖をレクチンで染色する方法、F―アクチンというタンパク質をファロイジンという毒素で染色する方法、核酸に結合するタンパク質を、蛍光色素で標識した核酸で染色する方法(サウスウェスタン)等がある。
As another method for staining proteins as biomolecules, there is a method in which a tag such as a fluorescent protein is linked to a protein to be detected using a genetic engineering technique. As the fluorescent protein, EGFP (green fluorescence), DsRed (red fluorescence), ECFP (blue fluorescence), or the like can be used.
Other methods include, but are not limited to, for example, a method of staining a glycoprotein sugar chain with a lectin, a method of staining a protein called F-actin with a toxin called phalloidin, and a protein binding to a nucleic acid. And a method of staining with a nucleic acid labeled with a fluorescent dye (Southwestern).

生体分子として核酸を染色する方法としては、標的となる核酸に相補的な配列を有する核酸をハイブリダイズさせるインサイチュハイブリダイゼーション(in situ hybridization、ISH)を用いるのが一般的である。
ISHでは、検出対象となる核酸に相補的な配列を有する核酸を合成し、その相補的核酸を標識したプローブを作製する。そして、切片とした被検試料に、プローブを添加し、検出対象となる核酸とプローブとをハイブリダイゼーションさせる。ハイブリダイゼーション後、蛍光顕微鏡で観察すると、検出対象となる核酸を検出することができる。ISHを用いて、細胞のDNAを検出する方法では、細胞の染色体中の特定の遺伝子のコピー数を調べることができる。
As a method for staining a nucleic acid as a biomolecule, in situ hybridization (ISH) in which a nucleic acid having a sequence complementary to a target nucleic acid is hybridized is generally used.
In ISH, a nucleic acid having a sequence complementary to a nucleic acid to be detected is synthesized, and a probe labeled with the complementary nucleic acid is prepared. Then, a probe is added to the test sample as a section, and the nucleic acid to be detected and the probe are hybridized. When observed with a fluorescence microscope after hybridization, the nucleic acid to be detected can be detected. In the method of detecting cell DNA using ISH, the copy number of a specific gene in the cell chromosome can be examined.

インサイチュハイブリダイゼーションを行うにあたっては、特開2010−119388号公開公報に記載された、非接触撹拌を用いたハイブリダイゼーションを用いることができる。この方法は、方形波に0.1〜800Hzの周波数信号を重畳させた変動電界により、核酸とその相補的な核酸が混合した液滴を非接触に撹拌し、ハイブリダイゼーション反応を促進するものである。この場合も同様に、本発明の標準試料とこの非接触撹拌を用いたハイブリダイゼーションを併せて用いることにより、迅速な病理診断が可能となる。
生体分子として核酸を染色する他の方法としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、核酸に特異的な抗体を用いた染色がある。
In performing in situ hybridization, hybridization using non-contact stirring described in JP 2010-119388 A can be used. This method promotes a hybridization reaction by agitating a droplet in which a nucleic acid and its complementary nucleic acid are mixed in a non-contact manner by a varying electric field in which a frequency signal of 0.1 to 800 Hz is superimposed on a square wave. is there. In this case as well, rapid pathological diagnosis is possible by using the standard sample of the present invention and the hybridization using this non-contact stirring together.
Other methods for staining nucleic acids as biomolecules include, but are not limited to, for example, staining using antibodies specific for nucleic acids.

生体分子として脂質を染色する方法としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、脂質に特異的な抗体を用いる方法や、フィリピン(Filipin)、ライセニン(Lysenin)等の脂質に結合する物質を用いる方法がある。
生体分子として多糖を染色する方法としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、多糖に特異的な抗体を用いる方法や、多糖に結合するアルシアンブルー(Alcian Blue)を用いた染色や、レクチンを用いる方法がある。
Methods for staining lipids as biomolecules are not limited to these, but include, for example, methods that use antibodies specific for lipids, and substances that bind to lipids such as Filipin and Lysenin. There is a method of using.
The method for staining a polysaccharide as a biomolecule is not limited to these methods. For example, a method using an antibody specific for a polysaccharide, a staining using Alcian Blue that binds to a polysaccharide, There is a method using a lectin.

本発明の第3のステップは、本発明の標準試料の染色の程度と、被検試料の細胞に存在する前記生体分子の染色の程度とを比較する工程である。
これらの染色の程度は、発色、発光、放射線等の強度により把握することができる。発色・発光の強度は、顕微鏡等で視認することができ、また、放射線の強度は、放射線により感光するフィルムを用いて画像化することができる。
The third step of the present invention is a step of comparing the degree of staining of the standard sample of the present invention with the degree of staining of the biomolecule present in the cells of the test sample.
The degree of these dyeings can be grasped by the intensity of color development, light emission, radiation and the like. The intensity of color development / light emission can be visually recognized with a microscope or the like, and the intensity of radiation can be imaged using a film that is sensitive to radiation.

これらの染色の程度は、従来、研究者や病理医が、発色の強度等を視認して主観的に判断しているものであった。しかし、染色の程度は、例えば、抗体との接触時間や、抗体濃度、発色時間などの影響を受けるため、同じ生体分子の量であったとしても一定の結果が得られるとは限らない。また、検出対象となる生体分子が存在しているのにもかかわらず、染色反応に失敗した場合には、その失敗に気が付かないまま、染色されないことから検出対象となる生体分子が存在しないと判定される恐れもある。   Conventionally, the degree of staining has been subjectively determined by researchers and pathologists by visually recognizing the intensity of coloring. However, the degree of staining is affected by, for example, the contact time with the antibody, the antibody concentration, the color development time, and the like, so that even if the amount of the same biomolecule is used, a certain result is not always obtained. Also, if the staining reaction fails even though the biomolecule to be detected exists, it is determined that there is no biomolecule to be detected because it is not stained without being aware of the failure. There is also a risk of being.

一方、本発明の標準試料を用いれば、標準試料に含まれる生体分子の量を作製時に所定のものとすることができ、この標準試料に対して被検試料と全く同一の染色処理を施すことができるため、この標準試料の染色の強度を参照して、細胞中の生体分子の量をより正確に把握することができるという効果を奏する。また、染色反応に失敗した場合には、標準試料に十分検出可能な量の生体分子が含有されていたときであっても、標準試料が十分に染色されない結果となるので、それにより検出実験が失敗したことを把握することができる。すなわち、本発明の標準試料は、陽性コントロールとしての機能も奏するものである。
本発明の標準試料は、細胞を含む被検試料と混合して、両者が混在した状態で染色等によるイメージングを行うことができる。したがって、被検試料と標準試料とを顕微鏡観察における同一視野で比較し、あるいは、同一画像上で比較することができるため、より正確に細胞中における生体分子の存在、局在、分布又は濃度を判定することができるという効果を奏するものである。
On the other hand, when the standard sample of the present invention is used, the amount of biomolecules contained in the standard sample can be set to a predetermined value at the time of production, and this standard sample is subjected to exactly the same staining treatment as the test sample. Therefore, referring to the intensity of staining of this standard sample, there is an effect that the amount of biomolecule in the cell can be grasped more accurately. In addition, if the staining reaction fails, even if the standard sample contains a sufficiently detectable amount of biomolecules, the standard sample will not be sufficiently stained. You can see what has failed. That is, the standard sample of the present invention also functions as a positive control.
The standard sample of the present invention can be mixed with a test sample containing cells, and imaging by staining or the like can be performed in a state where both are mixed. Therefore, the test sample and the standard sample can be compared in the same field of view in the microscopic observation or on the same image, so that the presence, localization, distribution or concentration of the biomolecule in the cell can be more accurately determined. There is an effect that it can be determined.

例えば、現在の免疫染色によるHER2タンパク過剰発現の判定は、0、1+、2+、3+の4段階であり、「強い完全な細胞膜の陽性染色がある癌細胞が30%以上である」と観察された場合に3+と判定し、ハーセプチン(登録商標)による治療対象としていた(HER2検査ガイドブック第三版、2009年9月、トラスツズマブ病理部会作成)。しかし、「強い完全な細胞膜の陽性染色」とは病理医が主観的に判断するものであるため、判定の精度が十分なものではなかった。本発明の標準試料を用いれば、「強い完全な細胞膜の陽性染色」がどの程度の染色であるかを、標準試料の染色の程度により把握でき、これと癌細胞の染色の程度とを顕微鏡観察における同一視野で比較することにより、判定の精度を高めることが可能となる。   For example, the determination of HER2 protein overexpression by current immunostaining is in four stages of 0, 1+, 2+, 3+, and it is observed that “over 30% of cancer cells have strong complete cell membrane positive staining”. In this case, it was determined to be 3+ and treated as Herceptin (registered trademark) (HER2 Examination Guidebook Third Edition, September 2009, created by Trastuzumab Pathology Committee). However, since “a strong complete positive staining of cell membrane” is subjectively determined by a pathologist, the determination accuracy is not sufficient. By using the standard sample of the present invention, it is possible to grasp the degree of staining of “strong complete cell membrane positive staining” by the degree of staining of the standard sample, and the degree of staining of cancer cells by microscopic observation By comparing in the same field of view, it is possible to improve the accuracy of determination.

また、本発明の他の実施形態では、ハイドロゲル微粒子に付着させる生体分子の濃度を所定のものとし、濃度が異なるものを複数作製して、このハイドゲル微粒子のセットを被検試料と混合することもできる。
この実施形態では、ハイドロゲル微粒子は、含有する生体分子の濃度が異なるため、染色強度が段階的となる。したがって、複数のハイドロゲル微粒子のセットの段階的な染色の程度と比較することにより、被検試料の細胞において染色された箇所における生体分子のだいたいの濃度を把握することも可能である。
また、画像処理により数値化された染色強度をX軸に、その染色強度を有する微粒子が含有する生体分子の濃度をY軸にプロットすることにより検量線を作成することができる。
そして、被検試料の細胞内の染色を、当該検量線と比較することにより、細胞において染色された箇所における生体分子の濃度を測定することができる。
In another embodiment of the present invention, the concentration of biomolecules attached to the hydrogel fine particles is a predetermined concentration, a plurality of different concentrations are prepared, and the set of hydegel fine particles is mixed with the test sample. You can also.
In this embodiment, since the hydrogel fine particles have different concentrations of biomolecules contained therein, the staining intensity is stepwise. Therefore, it is also possible to grasp the approximate concentration of biomolecules at the site stained in the cells of the test sample by comparing the degree of stepwise staining of a set of a plurality of hydrogel fine particles.
In addition, a calibration curve can be created by plotting the staining intensity quantified by image processing on the X axis and the concentration of biomolecules contained in the fine particles having the staining intensity on the Y axis.
And the density | concentration of the biomolecule in the location dye | stained in the cell can be measured by comparing the intracellular dyeing | staining of a test sample with the said calibration curve.

また、本発明の他の実施形態では、含有する生体分子の濃度が異なるハイドロゲル微粒子を複数作製するとともに、その濃度に応じてハイドロゲル微粒子のサイズを異なるものとすることとできる。
この場合には、微粒子のサイズが異なれば濃度も異なることが把握できるので、顕微鏡等での観察が容易となるという効果を奏するものである。
In another embodiment of the present invention, a plurality of hydrogel fine particles having different concentrations of biomolecules contained therein can be produced, and the size of the hydrogel fine particles can be varied depending on the concentration.
In this case, since it can be understood that the concentration is different if the size of the fine particles is different, there is an effect that observation with a microscope or the like becomes easy.

本発明の他の実施形態では、検出対象の生体分子とは異なる生体分子を含有した陰性コントロール微粒子を、本発明の標準試料に含ませてもよい。この陰性コントロール微粒子は、検出対象の生体分子とは異なる分子であるので、本来染色されることはないはずのものである。しかし、この陰性コントロール微粒子が染色された場合には、非特異的な染色反応等が生じた結果であるため、検出実験が失敗したことを把握することができるという効果を奏するものである。ここで、陰性コントロール微粒子を他の微粒子とは異なるサイズとすれば、陰性コントロール微粒子であることを容易に識別できるのでより好ましい。   In another embodiment of the present invention, negative control fine particles containing a biomolecule different from the biomolecule to be detected may be included in the standard sample of the present invention. Since the negative control fine particles are molecules different from the biomolecule to be detected, they should not be stained originally. However, when this negative control fine particle is stained, it is a result of a non-specific staining reaction or the like, so that it is possible to grasp that the detection experiment has failed. Here, it is more preferable that the negative control fine particles have a size different from that of other fine particles because the negative control fine particles can be easily identified.

(ハイドロゲル微粒子の製造)
アクリルアミド 10 m mol(0.71 g)、メタクリル酸 10 m mol(0.82 g)、ニトロフェニルアクリレート 10 m mol(2.70 g)、メチレンビスアクリルアミド 5 m mol(0.77 g)を40 mLのエタノールに溶解した溶液を調製した。この溶液を、羽根付き攪拌棒、コンデンサー、窒素導入管、温度計を取り付けたフラスコ中に、注入した。4つ口フラスコを60℃の恒温槽に浸け、溶液に窒素ガスを30分間バブリングした後、1.5 g の重合開始剤アゾビスイソブチロニトリルをエタノールに溶かした溶液を注入した。反応系は約30分で白濁し粒子の生成が確認され、反応を6時間で止めて、生成したハイドロゲル微粒子を回収した。大塚電子のFPAR-1000Fを用い、セルに0.01%程度に希釈したハイドロゲル微粒子分散液を入れ、室温にて動的光散乱法・光子相関分光法により測定したところ平均粒径は1.2 μmであった。
(Manufacture of hydrogel fine particles)
A solution of acrylamide 10 mmol (0.71 g), methacrylic acid 10 mmol (0.82 g), nitrophenyl acrylate 10 mmol (2.70 g), and methylenebisacrylamide 5 mmol (0.77 g) in 40 mL ethanol. Prepared. This solution was poured into a flask equipped with a stirring bar equipped with a blade, a condenser, a nitrogen introduction tube, and a thermometer. The four-necked flask was immersed in a constant temperature bath at 60 ° C., and nitrogen gas was bubbled through the solution for 30 minutes, and then a solution of 1.5 g of the polymerization initiator azobisisobutyronitrile in ethanol was injected. The reaction system became cloudy in about 30 minutes, and the formation of particles was confirmed. The reaction was stopped in 6 hours, and the produced hydrogel fine particles were collected. Using Otsuka Electronics' FPAR-1000F, a hydrogel fine particle dispersion diluted to about 0.01% was placed in a cell and measured by dynamic light scattering / photon correlation spectroscopy at room temperature. The average particle size was 1.2 μm. It was.

(生体分子の吸着)
上記のハイドロゲル微粒子を遠心精製した後、ハイドロゲル微粒子を0.1 %含有する水分散液とした。分散液を4つに分け、それぞれに、肺がんに特異的に発現するタンパク質であるサイトケラチン19を0、0.001、0.005、0.010%加えた。室温で30分間軽く撹拌し、ハイドロゲル微粒子の反応性基(p−ニトロフェニルオキシ基)にサイトケラチン19を付着させた。次に、それぞれに1 mmol(0.061 g)のエタノールアミンを加えて再度30分撹拌し、未反応の反応性基をブロックした。その後1000rpmで10分間遠心分離し、上澄みを純水と交換した。保管は冷蔵庫で行った。
(Adsorption of biomolecules)
The hydrogel fine particles were subjected to centrifugal purification, and then an aqueous dispersion containing 0.1% hydrogel fine particles was obtained. The dispersion was divided into four, and 0, 0.001, 0.005, and 0.010% of cytokeratin 19, which is a protein specifically expressed in lung cancer, was added to each. The mixture was lightly stirred at room temperature for 30 minutes to attach cytokeratin 19 to the reactive group (p-nitrophenyloxy group) of the hydrogel fine particles. Next, 1 mmol (0.061 g) of ethanolamine was added to each and stirred again for 30 minutes to block unreacted reactive groups. Thereafter, the mixture was centrifuged at 1000 rpm for 10 minutes, and the supernatant was exchanged with pure water. Storage was performed in a refrigerator.

(電子顕微鏡観察)
上記により得られたハイドロゲル微粒子を、走査型電子顕微鏡で観察した。その電子顕微鏡画像を図5に示す。電子顕微鏡画像に示されるように、本発明の標準試料は、略球形でサイズが揃っている単分散性のハイドロゲル微粒子であった。
(Electron microscope observation)
The hydrogel fine particles obtained as described above were observed with a scanning electron microscope. The electron microscope image is shown in FIG. As shown in the electron microscope image, the standard sample of the present invention was monodisperse hydrogel fine particles having a substantially spherical shape and uniform size.

(染色用切片の作製)
肺癌の培養細胞H358を固定液(50mM Dimethyl suberimidate dihydrochloride)で固定後6%ゼラチンに浮遊させて固化させた(細胞ブロック)。このゼラチン内にサイトケラチン19を付着させたハイドロゲル微粒子(陽性コントロール)と、サイトケラチン19を付着させていないハイドロゲル微粒子(陰性コントロール)とを標準試料として同時浮遊させた。
標準試料を含んだ細胞ブロックをO.C.Tコンパウンド(Sakura Finetek Japan CO., Ltd., Japan)に包埋して-80℃の冷アセトンでHisto-Tek Pino (Sakura Finetek Japan)を用いて凍結した。この検体をクリオスタット(CM1900 Leica, Wetzlar, Germany)で5μmの厚さに薄切し、スライドグラス上に貼り付けた。得られた切片を2分間アセトンで固定した。
(Preparation of sections for staining)
Lung cancer cultured cells H358 were fixed with a fixative (50 mM Dimethyl suberimidate dihydrochloride), then suspended in 6% gelatin and solidified (cell block). Hydrogel fine particles with cytokeratin 19 attached in this gelatin (positive control) and hydrogel fine particles without cytokeratin 19 attached (negative control) were suspended as a standard sample at the same time.
The cell block containing the standard sample was embedded in OCT compound (Sakura Finetek Japan CO., Ltd., Japan) and frozen with cold acetone at −80 ° C. using Histo-Tek Pino (Sakura Finetek Japan). This specimen was sliced into a thickness of 5 μm with a cryostat (CM1900 Leica, Wetzlar, Germany) and pasted on a slide glass. The obtained sections were fixed with acetone for 2 minutes.

(免疫染色)
上記により作成した切片を、リン酸緩衝液で3度洗浄後(各5秒)、抗サイトケラチン抗体カクテル(AE1/AE3; Progen Biotechnik GmbH, Heiderberg)1:200倍濃度(5μg/ml)を添加して1時間反応させた。その後、リン酸緩衝液で3度洗浄後、30分間二次抗体(EnVison + System/HRP Mouse (DAB+) Dako)と反応させた。そしてリン酸緩衝液で3度洗浄してDAB(3,3’ diaminobenzidine substrate)で発色させた。核をヘマトキシリン液で染色して、カバーグラスをかけた後に顕微鏡で観察した。その結果を図6に示す。
図6Aは、陰性コントロールと肺癌細胞H358の組織を抗サイトケラチン抗体カクテルAE1/AE3で染色したものである。図6Bは、陽性コントロールと肺癌細胞H358の組織を抗サイトケラチン抗体カクテルAE1/AE3で染色したものである。図6Aでは肺癌細胞H358(Bの矢印で示されるもの)は染色されているが、陰性コントロールは染色されておらず、写真には写っていない。一方、図6Bでは肺癌細胞H358(Bの矢印で示されるもの)と陽性コントロール(Aの矢印で示されるもの)がともに染色されている。図6に示すように、肺癌細胞は抗サイトケラチン抗体カクテルAE1/AE3で細胞は染色されている。一方、陽性コントロールは抗サイトケラチン抗体カクテルAE1/AE3で染色されているが、陰性コントロールは染色されていない。
(Immunostaining)
The section prepared above was washed 3 times with phosphate buffer solution (5 seconds each), and anti-cytokeratin antibody cocktail (AE1 / AE3; Progen Biotechnik GmbH, Heiderberg) was added 1: 200 times (5 μg / ml) And allowed to react for 1 hour. Then, after washing 3 times with a phosphate buffer, it was reacted with a secondary antibody (EnVison + System / HRP Mouse (DAB +) Dako) for 30 minutes. Then, it was washed 3 times with a phosphate buffer and developed with DAB (3,3 ′ diaminobenzidine substrate). The nucleus was stained with a hematoxylin solution, covered with a cover glass, and observed with a microscope. The result is shown in FIG.
FIG. 6A shows the negative control and lung cancer cell H358 tissues stained with anti-cytokeratin antibody cocktail AE1 / AE3. FIG. 6B shows the positive control and lung cancer cell H358 tissues stained with anti-cytokeratin antibody cocktail AE1 / AE3. In FIG. 6A, lung cancer cell H358 (indicated by the arrow B) is stained, but the negative control is not stained and is not shown in the photograph. On the other hand, in FIG. 6B, lung cancer cells H358 (indicated by the arrow B) and positive control (indicated by the arrow A) are both stained. As shown in FIG. 6, lung cancer cells are stained with anti-cytokeratin antibody cocktail AE1 / AE3. On the other hand, the positive control is stained with the anti-cytokeratin antibody cocktail AE1 / AE3, while the negative control is not stained.

(ハイドロゲル微粒子の製造)
次に、結合したタンパク質濃度がそれぞれ異なるハイドロゲル微粒子のセットの製造を行った。
まず、ハイドロゲル微粒子を合成するためのモノマー液として、アクリルアミド 10 m mol(0.710 g)、メタクリル酸 10 m mol(0.860 g)、ニトロフェニルアクリレート 4 m mol(0.756 g)、メチレンビスアクリルアミド 4 m mol(0.616 g)を、フラスコ内でエタノール:メタノール=4:1の割合のもの40mL に溶解して調整した。これを撹拌しながら60℃とし、0.5 g の重合開始剤アゾビスイソブチロニトリルをエタノールに溶解したものを注入した。60℃を保ち、羽つき攪拌棒で200 rpmで均一に6時間撹拌し重合を行なった。このとき、重合促進のためフラスコ内の空気は窒素に置換し、溶液も約20分バブリングし、液体内に存在する可能性のある気体を窒素に置換した。反応系は約15分で白濁し粒子の生成が確認され、反応を6時間で止めて、生成したハイドロゲル微粒子を遠心分離により回収した。
(Manufacture of hydrogel fine particles)
Next, a set of hydrogel microparticles with different bound protein concentrations was produced.
First, as a monomer solution for synthesizing hydrogel particles, acrylamide 10 mmol (0.710 g), methacrylic acid 10 mmol (0.860 g), nitrophenyl acrylate 4 mmol (0.756 g), methylenebisacrylamide 4 mmol (0.616 g) was prepared by dissolving in 40 mL of ethanol: methanol = 4: 1 in the flask. The mixture was heated to 60 ° C. with stirring, and 0.5 g of a polymerization initiator azobisisobutyronitrile dissolved in ethanol was injected. The polymerization was carried out by maintaining the temperature at 60 ° C. and stirring uniformly at 200 rpm with a winged stirring rod for 6 hours. At this time, in order to accelerate polymerization, the air in the flask was replaced with nitrogen, the solution was bubbled for about 20 minutes, and the gas that might be present in the liquid was replaced with nitrogen. The reaction system became cloudy in about 15 minutes, and the formation of particles was confirmed. The reaction was stopped in 6 hours, and the generated hydrogel fine particles were collected by centrifugation.

(ブロッキング)
今回作成したハイドロゲル微粒子は、タンパク質と結合する反応性基を有するため、標的となるタンパク質を結合させることができる。そして、標的タンパク質が結合したハイドロゲル微粒子は、標的タンパク質に対する抗体を用いた酵素抗体法による免疫染色で染色することができる。一方、実際に標的タンパクが発現している組織では、そのタンパク量により免疫染色強度が変化する。同様に、ハイドロゲル微粒子に結合させるタンパク量を増減させることで、染色強度を変化させることができる。しかし、タンパク質と未反応の反応性基には、免疫染色で用いる一次抗体も結合し、染色性を示したため、タンパク質が結合していないハイドロゲル微粒子も染色されてしまうことや、少量のタンパク質しか結合していない(本来染色強度が低いはずの)ハイドロゲル微粒子が強く染色されてしまうことが懸念された。そこで、グリシン( 1mol/L )をハイドロゲル微粒子分散液に加え1時間反応させることで、タンパク質が結合していない未反応性基をブロッキングしたところ、非特異的反応は抑えられた。
(blocking)
The hydrogel particles created this time have a reactive group that binds to the protein, so that the target protein can be bound. And the hydrogel fine particle which the target protein couple | bonded can be dye | stained by the immuno-staining by the enzyme antibody method using the antibody with respect to a target protein. On the other hand, in the tissue where the target protein is actually expressed, the intensity of immunostaining changes depending on the amount of the protein. Similarly, the staining intensity can be changed by increasing or decreasing the amount of protein bound to the hydrogel fine particles. However, the primary antibody used in immunostaining binds to the reactive group that has not reacted with the protein, and the staining is demonstrated, so that the hydrogel fine particles not bound to the protein may be stained, or only a small amount of protein may be stained. There was a concern that hydrogel fine particles that were not bound (which should originally have low staining intensity) would be strongly stained. Thus, glycine (1 mol / L) was added to the hydrogel fine particle dispersion and allowed to react for 1 hour to block unreactive groups to which no protein was bound. As a result, nonspecific reaction was suppressed.

(タンパク質の結合)
60℃、200 rpmで6時間の重合を行ない生成したハイドロゲル微粒子は、遠心分離により取りだされ、溶媒であるアルコールは蒸留水に置換した。このハイドロゲル微粒子分散液を3つに分け、Cytokeratin19タンパクを0、0.001、0.010%加えた。前述したブロッキングのため、それぞれに1molグリシン溶液を加え、4℃で1時間静置し反応させた。
(Protein binding)
Hydrogel fine particles produced by polymerization at 60 ° C. and 200 rpm for 6 hours were removed by centrifugation, and the alcohol as a solvent was replaced with distilled water. This hydrogel fine particle dispersion was divided into three, and 0, 0.001, and 0.010% of Cytokeratin 19 protein was added. For blocking as described above, 1 mol glycine solution was added to each and allowed to stand at 4 ° C. for 1 hour to react.

(抗原抗体反応の実施)
反応を終えた3 種類のハイドロゲル微粒子分散液を遠心分離にて取り出しアルギン酸ナトリウムに分散させ、CaCl2 を加えて固化した。試料をO.C.Tコンパウンド(Sakura Finetek Japan CO., Ltd., Japan)に包埋して-80℃の冷アセトンでHisto-Tek Pino (Sakura Finetek Japan)を用いて凍結した。この検体をクリオスタット(CM1900 Leica, Wetzlar, Germany)で4μmの厚さに薄切し、スライドグラス上に貼り付けた。得られた切片を2分間アセトンで固定した。
上記により作成した切片を、リン酸緩衝液で3度洗浄後(各5秒)、抗サイトケラチン抗体カクテル(AE1/AE3; Progen Biotechnik GmbH, Heiderberg)1:200倍濃度(5μg/ml)を添加して10分間反応させた。その後、リン酸緩衝液で3度洗浄後、20分間二次抗体(EnVison + System/HRP Mouse (DAB+) Dako)と反応させた。そしてリン酸緩衝液で3度洗浄してDAB(3,3’ diaminobenzidine substrate)で発色させた。その結果を図7に示す。図7(A)〜(C)はそれぞれ、Cytokeratin 19を0 %、0.001 %、0.010 %加えた条件でタンパク質を結合させたハイドロゲル微粒子を免疫染色した結果を示す。図7から明らかなように、添加するタンパク量が増えるにつれ、染色強度は増加した。

(Implementation of antigen-antibody reaction)
Three types of hydrogel fine particle dispersions after the reaction were removed by centrifugation, dispersed in sodium alginate, and solidified by adding CaCl 2 . The sample was embedded in an OCT compound (Sakura Finetek Japan CO., Ltd., Japan) and frozen with -80 ° C. cold acetone using Histo-Tek Pino (Sakura Finetek Japan). This specimen was sliced into a thickness of 4 μm with a cryostat (CM1900 Leica, Wetzlar, Germany) and pasted on a slide glass. The obtained sections were fixed with acetone for 2 minutes.
After the section prepared above was washed 3 times with phosphate buffer solution (5 seconds each), anti-cytokeratin antibody cocktail (AE1 / AE3; Progen Biotechnik GmbH, Heiderberg) added 1: 200 times concentration (5μg / ml) And allowed to react for 10 minutes. Then, after washing 3 times with a phosphate buffer, it was reacted with a secondary antibody (EnVison + System / HRP Mouse (DAB +) Dako) for 20 minutes. Then, it was washed 3 times with a phosphate buffer and developed with DAB (3,3 ′ diaminobenzidine substrate). The result is shown in FIG. FIGS. 7A to 7C show the results of immunostaining of hydrogel fine particles to which proteins were bound under the conditions where Cytokeratin 19 was added at 0%, 0.001% and 0.010%, respectively. As apparent from FIG. 7, the staining intensity increased as the amount of protein added increased.

Claims (14)

細胞内生体分子の検出に用いる標準試料において、
親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを含む複数種類の化合物を反応させて得られるハイドロゲル微粒子と、
前記ハイドロゲル微粒子に付着した、検出対象となる生体分子と
を含むことを特徴とする標準試料。
In a standard sample used for detection of intracellular biomolecules,
Hydrogel fine particles obtained by reacting a plurality of types of compounds including a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a crosslinking agent having two or more reactive sites;
A standard sample comprising: a biomolecule to be detected attached to the hydrogel fine particles.
前記2つ以上の反応部位を有する架橋剤が、2つ以上の炭素間二重結合を有するモノマーである、請求項1に記載の標準試料。   The standard sample according to claim 1, wherein the crosslinking agent having two or more reactive sites is a monomer having two or more carbon-carbon double bonds. 前記複数種類の化合物が、反応性基を有するアルケンからなるモノマーを含み、前記検出対象となる生体分子が、前記反応性基と化学反応して結合することにより前記ハイドロゲル微粒子に付着していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の標準試料。 The plurality of types of compounds include a monomer composed of an alkene having a reactive group, and the biomolecule to be detected is attached to the hydrogel fine particles by chemically reacting with and binding to the reactive group. The standard sample according to claim 1 or 2, wherein 前記ハイドロゲル微粒子が、平均粒径0.1〜50μmのハイドロゲル微粒子であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の標準試料。   The standard sample according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogel fine particles are hydrogel fine particles having an average particle diameter of 0.1 to 50 µm. 前記ハイドロゲル微粒子が、同一種類で異なる濃度の前記検出対象となる生体分子が付着した複数種類のハイドロゲル微粒子であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の標準試料。 The standard sample according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogel fine particles are a plurality of types of hydrogel fine particles to which biomolecules to be detected of the same type and different concentrations are attached. 前記ハイドロゲル微粒子が、付着した前記検出対象となる生体分子の濃度に応じてサイズが異なるハイドロゲル微粒子であることを特徴とする請求項5に記載の標準試料。 The standard sample according to claim 5, wherein the hydrogel fine particles are hydrogel fine particles having different sizes depending on the concentration of the biomolecule to be detected attached thereto. 前記親水性基を有するアルケンからなるモノマーとして、アクリルアミド、N―イソプロピルアクリルアミド若しくはメタクリル酸又はこれらの組み合わせを用い、前記2つ以上の反応部位を有する架橋剤として、メチレンビスアクリルアミドを用い、前記反応性基を有するアルケンからなるモノマーとして、p―ニトロフェニルアクリレート若しくはN−アクリロイルオキシスクシンイミド又はこれらの組み合わせを用いることを特徴とする、請求項3から5のいずれかに記載の標準試料。   As the monomer comprising an alkene having a hydrophilic group, acrylamide, N-isopropylacrylamide, methacrylic acid or a combination thereof is used, and as the cross-linking agent having two or more reactive sites, methylene bisacrylamide is used. The standard sample according to any one of claims 3 to 5, wherein p-nitrophenyl acrylate, N-acryloyloxysuccinimide, or a combination thereof is used as a monomer comprising an alkene having a group. 前記検出対象となる生体分子がタンパク質であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の標準試料。 The standard sample according to claim 1, wherein the biomolecule to be detected is a protein. 細胞内生体分子を検出する方法において、
親水性基を有するアルケンからなるモノマーと、2つ以上の反応部位を有する架橋剤とを含む複数種類の化合物を反応させて得られるハイドロゲル微粒子に、検出対象となる生体分子が付着した標準試料を、
細胞を含む被検試料と混合して検体を作成する第1のステップと、
前記検体を染色する第2のステップと、
前記標準試料の染色の程度と、前記被検試料の細胞の染色の程度とを比較する第3のステップと
を有することを特徴とする検出方法。
In a method for detecting intracellular biomolecules,
A standard sample in which biomolecules to be detected are attached to hydrogel fine particles obtained by reacting a plurality of types of compounds including a monomer comprising an alkene having a hydrophilic group and a crosslinking agent having two or more reaction sites. The
A first step of preparing a specimen by mixing with a test sample containing cells;
A second step of staining the specimen;
A detection method comprising a third step of comparing the degree of staining of the standard sample and the degree of staining of cells of the test sample.
前記第1のステップは、前記標準試料として、同一種類で異なる濃度の前記検出対象となる生体分子が付着した複数種類のハイドロゲル微粒子を用い、
前記第3のステップは、付着した生体分子の濃度に応じた前記複数種類のハイドロゲル微粒子の染色の程度と、前記被検試料の細胞の染色の程度とを比較することにより、前記細胞内の生体分子の濃度を測定することを特徴とする請求項9に記載の検出方法。
The first step uses, as the standard sample, a plurality of types of hydrogel fine particles to which biomolecules to be detected of the same type and different concentrations are attached,
The third step comprises comparing the degree of staining of the plurality of types of hydrogel fine particles according to the concentration of attached biomolecules with the degree of staining of the cells of the test sample. The detection method according to claim 9, wherein the concentration of the biomolecule is measured.
前記ハイドロゲル微粒子が、付着した生体分子の濃度に応じてサイズが異なるハイドロゲル微粒子であることを特徴とする請求項10に記載の検出方法。   The detection method according to claim 10, wherein the hydrogel fine particles are hydrogel fine particles having different sizes depending on the concentration of attached biomolecules. 前記第1のステップにおいて、染色により検出可能な濃度の生体分子が付着したハイドロゲル微粒子を標準試料として用い、
前記第3のステップにおいて、前記標準試料の染色が検出できなかった場合には、検出実験が失敗したと判定することを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載の検出方法。
In the first step, a hydrogel fine particle to which a biomolecule at a concentration detectable by staining is attached is used as a standard sample,
The detection method according to claim 9, wherein in the third step, if the staining of the standard sample cannot be detected, it is determined that the detection experiment has failed.
前記第1のステップにおいて、前記標準試料が、前記検出対象となる生体分子が付着していないか又は前記検出対象となる生体分子とは異なる生体分子が付着している前記ハイドロゲル微粒子からなる陰性コントロール微粒子をさらに含み、
前記第3のステップにおいて、前記陰性コントロール微粒子が十分に染色された場合には、検出実験が失敗したと判定することを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載の検出方法。
In the first step, the standard sample is negative consisting of the hydrogel fine particles to which the biomolecule to be detected is not attached or a biomolecule different from the biomolecule to be detected is attached. Further comprising control particulates,
The detection method according to claim 9, wherein in the third step, when the negative control fine particles are sufficiently stained, it is determined that the detection experiment has failed.
前記検出対象となる生体分子はタンパク質であり、前記染色は免疫染色であることを特徴とする、請求項9から13のいずれかに記載の検出方法。 The detection method according to claim 9, wherein the biomolecule to be detected is a protein, and the staining is immunostaining.
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