JP6597614B2 - 脂質膜構造体、脂質膜構造体固定化担体、及び胞体の融合方法 - Google Patents

脂質膜構造体、脂質膜構造体固定化担体、及び胞体の融合方法 Download PDF

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Description

本発明は、脂質二重膜を有する胞体と融合する(融合可能な)膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体、及び該脂質膜構造体が固定化された脂質膜構造体固定化担体、並びにこれらを用いた胞体の融合方法に関する。また、胞体の融合による胞体の分離方法、胞体の検出方法、胞体の移動方法に関する。
本願は、2014年7月24日に、日本に出願された特願2014−150868号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、細胞、細胞小器官等の生体由来の膜小胞、人工の膜小胞など、脂質二重膜により覆われた構造において、これらの構造の内容物や、脂質二重膜上に保持された物質等に対する分析が行われている。
近年、細胞間情報伝達の方法として、脂質二重膜を有する小胞であるエキソソームによる方法が注目されている。
エキソソームは、蛋白質、mRNA、マイクロRNA(miRNA)、DNAなどを内部に包含し、細胞間を移動することにより移動先の細胞に情報を伝達できることが知られた膜小胞である。例えば、がん細胞由来のマイクロRNAを含むエキソソームを受容した細胞において、免疫機能が活性化したり、転移能を獲得したりすることが知られている。
エキソソームには、エキソソームを放出した細胞が保持する遺伝情報その他のシグナル因子に加え、このエキソソームを受容した他の細胞の機能を制御できる因子が含まれていることから、エキソソームは、疾患を診断するための新たなバイオマーカーソースとして活用できると考えられている。
たとえば、特許文献1、3には、エキソソーム内のmiRNAを分析し、がん又は有害な妊娠転帰を診断することが開示されている。
特許文献2には、siRNA(small interfering RNA)/miRNA治療薬による治療の効率を決定するために各RNAを測定することが開示されている。
特許文献4には、心血管系イベントを発症するリスクの指標となる蛋白質マーカーを検出することが開示されている。
特許文献5には、免疫反応性の自己抗体のレベルを測定し、がんや不妊症など自己抗体産生に関連する疾患を診断することが開示されている。
特許文献6には、尿中エキソソームのアクアポリン1を測定することにより小胞体ストレス応答および該応答に関連する腎疾患を検出することが開示されている。
エキソソームは、エキソソームを含む試料から、超遠心分離や密度勾配超遠心分離など、密度差による分離によって分離し、調製することができる。また、特許文献7や特許文献8に記載された方法によってもエキソソームの分離ができる。また、エキソソームを分離精製するキットが市販されている(たとえば、System Biosciences社のExoQuick、Life、あるいは、Technologies社のTotal Exosome Isolationなど)。
日本国特開2013−102768号公報 日本国特表2011−524164号公報 日本国特表2010−534480号公報 日本国特表2013−516619号公報 日本国特表2010−517048号公報 日本国特開2013−7698号公報 日本国特表2003−531864号公報 日本国特表2002−535665号公報
試料中から細胞外胞体を分離する場合、超遠心分離や密度勾配超遠心分離など、密度差による分離によって分離し、分離された細胞外胞体を調製する事ができる。また、細胞外胞体を試料から簡便に分離、精製するキットが市販されている。
超遠心分離や密度勾配超遠心などは、細胞外胞体を分離するための作業手順が煩雑であり、分離精製に長時間を要する。さらに細胞外胞体以外の夾雑物の混入が避けられず、精製度や再現性には課題がある。また、細胞外胞体を簡便に分離する市販精製キットは、精製度が不十分であり信頼性に欠ける。
細胞外胞体と抗体との結合によって、細胞外胞体を試料中から分離する手法では、多種類の細胞外胞体に広く有用であるとは限らない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、より簡便で効率的に胞体を融合させることを可能とする脂質膜構造体及び脂質膜構造体固定化担体、並びに、脂質膜構造体及び脂質膜構造体固定化担体を用いた胞体の融合方法、胞体の分離方法、胞体の検出方法、及び胞体の移動方法を提供する事である。
本発明の第一態様に係る胞体の分離方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体、又は、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体が担体上に固定化された脂質膜構造体固定化担体と、前記胞体を含む試料と、を接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させる。
前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて得られた融合体を、外部引力、サイズ、重量、およびアフィニティーのいずれかにより前記試料から分離してもよい。
本発明の第二態様に係る胞体の検出方法は、上記第一態様に係る胞体の分離方法において、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合した融合体を検出する。
本発明の第三態様に係る胞体の移動方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質を含む脂質膜構造体と、前記胞体とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により、前記融合体を所定の場へと誘導する。
前記所定の場が、基板に設けられた凹部であってもよい。
前記所定の場が、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が基板上に固定化された脂質膜構造体固定化基板であって、前記融合体を前記基板上に固定化された前記脂質膜構造体と融合させていてもよい。
前記凹部に、前記凹部の基板表面の開口部を塞ぐように、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質が設けられおり、前記融合体を基板上の脂質膜構造体と融合させてもよい。
本発明の第四態様に係る胞体の検出方法は、上記第三態様に係る胞体の移動方法において、前記所定の場において前記融合体を検出する。
前記所定の場に反応試薬が配置されており、前記反応試薬と前記融合体の構成成分との反応を行い、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出してもよい。
前記所定の場が、基板上に形成された凹部であり、前記反応試薬が前記凹部に収められていてもよい。
前記所定の場が、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が基板上に固定化された脂質膜構造体固定化基板であって、前記反応試薬が前記脂質膜構造体に含まれており、前記融合体と前記脂質膜構造体とを膜融合させ、前記融合体と前記脂質膜構造体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出してもよい。
本発明の第五態様に係る脂質膜構造体固定化担体は、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有し、担体上に固定化された脂質膜構造体を備える。
前記担体が基板であり、前記基板には凹部が形成されており、前記脂質膜構造体が前記凹部内に収められていてもよい。
前記担体が基板であり、前記基板には凹部が形成されており、前記脂質膜構造体が前記凹部の基板表面の開口部を塞ぐように固定化されていてもよい。
本発明の第六態様に係る脂質膜構造体は、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有する。
本発明の第七態様に係る胞体の融合方法は、上記第五態様に係る脂質膜構造体固定化担体に固定化された脂質膜構造体、又は、上記第六態様に係る脂質膜構造体と、前記胞体と、を接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させる。
前記胞体を含む液と膜融合を誘発する添加剤とを混合し、前記脂質膜構造体と前記胞体とを接触させてもよい。
前記脂質膜構造体が膜融合誘発物質を含んでいてもよい。
本発明の第八態様に係る胞体の検出方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体と、胞体が担体上に固定化された胞体固定化担体とを接触させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体を検出する。
前記脂質膜構造体が前記胞体の構成成分と反応する反応試薬を含み、前記脂質膜構造体と前記胞体とを接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出してもよい。
本発明の第九態様に係る胞体の検出方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質、および、反応試薬を含む脂質膜構造体を、前記脂質膜構造体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により所定の場へと誘導し、前記所定の場に前記胞体が配置されており、前記脂質膜構造体と前記胞体とを前記所定の場において接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
また、本発明の他の態様は、以下の通りであってもよい。
(1)脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体。
(2)前記脂質二重膜を有する胞体が細胞外胞体である前記(1)に記載の脂質膜構造体。
(3)胞状である前記(1)又は(2)に記載の脂質膜構造体。
(4)特性付与物質を含む前記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の脂質膜構造体。
(5)膜融合誘発物質を含む前記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の脂質膜構造体。
(6)前記胞体の構成成分と反応する反応試薬を含む前記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の脂質膜構造体。
(7)前記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の脂質膜構造体が固定化された脂質膜構造体固定化担体。
(8)前記担体が基板であり、前記基板には凹部が形成されており、前記脂質膜構造体が前記凹部内に収められている前記(7)に記載の脂質膜構造体固定化担体。
(9)前記担体が基板であり、前記基板には凹部が形成されており、前記脂質膜構造体が前記凹部の基板表面の開口部を塞ぐように固定化されている前記(7)に記載の脂質膜構造体固定化担体。
(10)前記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の脂質膜構造体、又は前記(7)〜(9)のいずれか一つに記載の脂質膜構造体固定化担体に固定化された脂質膜構造体と前記胞体とを接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させる胞体の融合方法。
(11)前記胞体を含む液と膜融合を誘発する添加剤とを混合し、前記脂質膜構造体と前記胞体とを接触させる前記(10)に記載の胞体の融合方法。
(12)前記脂質膜構造体が膜融合誘発物質を含む前記(10)又は(11)に記載の胞体の融合方法。
(13)脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体、又は、
脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が担体上に固定化されてなる脂質膜構造体固定化担体、と、
前記胞体を含む試料とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させる胞体の分離方法。
(14)前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて得られた融合体を、外部引力、サイズ、重量、アフィニティーのいずれかにより前記試料から分離する前記(13)に記載の胞体の分離方法。
(15)脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体、又は、
前記脂質膜構造体が担体上に固定化された脂質膜構造体固定化担体、と、
前記胞体とを接触させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体を検出する胞体の検出方法。
(16)脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体と、胞体が担体上に固定化された胞体固定化担体とを接触させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体を検出する胞体の検出方法。
(17)前記脂質膜構造体が前記胞体の構成成分と反応する反応試薬を含み、前記脂質膜構造体と前記胞体とを接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する前記(15)又は(16)に記載の胞体の検出方法。
(18)脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質を含む脂質膜構造体と、前記胞体とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により、前記融合体を所定の場へと誘導する胞体の移動方法。
(19)前記所定の場が、基板に設けられた凹部である前記(18)に記載の胞体の移動方法。
(20)前記所定の場が、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が基板上に固定化された脂質膜構造体固定化基板であって、前記融合体を基板上に固定化された脂質膜構造体と融合させる前記(18)又は(19)に記載の胞体の移動方法。
(21)前記凹部には、前記凹部の基板表面の開口部を塞ぐように、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質が設けられおり、前記融合体を基板上の脂質膜構造体と融合させる前記(19)に記載の胞体の移動方法。
(22)脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質を含む脂質膜構造体と、前記胞体とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により、前記融合体を所定の場へと誘導し、前記所定の場において前記融合体を検出する胞体の検出方法。
(23)前記所定の場に反応試薬が配置されており、前記反応試薬と前記融合体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する前記(22)に記載の胞体の検出方法。
(24)前記所定の場が、基板上に形成された凹部であり、前記反応試薬が前記凹部に収められている前記(23)に記載の胞体の検出方法。
(25)前記所定の場が、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が基板上に固定化された脂質膜構造体固定化基板であって、前記反応試薬が前記脂質膜構造体に含まれており、前記融合体と前記脂質膜構造体とを膜融合させ、前記融合体と前記脂質膜構造体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する前記(23)又は(24)に記載の胞体の検出方法。
(26)脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質を含む脂質膜構造体を、前記脂質膜構造体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により所定の場へと誘導し、
前記所定の場に前記胞体が配置されており、前記脂質膜構造体と前記胞体とを前記所定の場において接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する胞体の検出方法。
(27) 小胞体の評価方法であって、第1の固定物質を有する第1の小胞体、及び、前記第1の固定物質とは異なる第1の検出物質を有する第1の被検小胞体からなる第1の複合体、または、第2の検出物質を有する第2の小胞体、及び、前記第2の検出物質とは異なる第2の固定物質を有する第2の被検小胞体からなる第2の複合体を形成し、
前記第1の固定物質で前記第1の複合体を、または、第2の固定物質で第2の複合体を、担体に固定分離化し、
前記第1の検出物質または前記第2の検出物質を検出する小胞体の評価方法。
(28) 前記第1の小胞体及び前記第2の小胞体、ならびに、前記第1の被検小胞体及び前記第2の小胞体は脂質二重膜である前記(27)に記載の小胞体の評価方法。
(29) 前記第1の小胞体及び前記第1の被検小胞体により形成された前記第1の複合体、及び、前記第2の小胞体及び前記第2の被検小胞体により形成された前記第2の複合体を、人為的に融合させる前記(27)または前記(28)に記載の小胞体の評価方法。
(30) 前記第1の小胞体を含む液と膜融合を誘発する第1の添加剤とを混合し、前記第1の小胞体と前記第1の被検小胞体とを接触させ、
前記第2の小胞体を含む液と膜融合を誘発する第2の添加剤とを混合し、前記第2の小胞体と前記第2の被検小胞体とを接触させる前記(27)〜前記(29)のいずれか一つに記載の小胞体の評価方法。
(31) 前記第1の小胞体及び前記第2の小胞体のうち少なくとも1つが膜融合誘発物質を含む前記(27)〜前記(30)のいずれか一つに記載の小胞体の評価方法。
(32) 前記担体が前記第1の固定物質及び前記第2の固定物質のうち少なくとも1つと特異的に結合する物質を前記担体の表面に有し、
前記担体が、基板、フィルム、磁性ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、及びポリマーのうち少なくともいずれか1つである前記(27)〜前記(31)のいずれか一つに記載の小胞体の評価方法。
(33) 前記第1の検出物質及び前記第2の検出物質のうち少なくとも1つが、蛍光物質、比色物質、発光物質、酸化還元物質、抗原、核酸、及び酵素からなる群から選ばれた1種以上の物質である前記(27)〜前記(32)のいずれか一つに記載の小胞体の評価方法。
(34) 前記第1の検出物質及び前記第2の検出物質のうち少なくとも1つと反応する物質を含む、前記(33)に記載の小胞体の評価方法。
(35) 前記第1の検出物質及び前記第2の検出物質のうち少なくとも1つと反応する物質が、基質、化学発光物質、酸化還元物質、及び抗体からなる群から選ばれた1種以上の物質である前記(34)に記載の小胞体の評価方法。
(36) 前記第1の検出物質及び前記第2の検出物質のうち少なくとも1つが膜融合前後で蛍光強度が増大する波長領域を持つ2種の蛍光物質から選ばれる前記(27)〜前記(32)のいずれか一つに記載の小胞体の評価方法。
本発明の上記態様に係る脂質膜構造体又は脂質膜構造体固定化担体により、簡便で効率的に細胞外胞体を融合、分離、検出、及び移動させることが可能である。また、本発明の上記態様に係る胞体の融合方法、胞体の分離方法、胞体の検出方法、及び胞体の移動方法によれば、簡便で効率的に細胞外胞体を融合、分離、検出及び移動させることができる。
第2実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体を模式的に示した図である。 第3実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体を模式的に示した図である。 第4実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体を模式的に示した図である。 第5実施形態に係る胞体の融合方法を説明するための図である。 第6実施形態に係る胞体の融合方法を説明するための図である。 第7実施形態に係る胞体の融合方法を説明するための図である。 第8実施形態に係る胞体の分離方法を説明するための図である。 第9実施形態に係る胞体の分離方法を説明するための図である。 第10実施形態に係る胞体の分離方法を説明するための図である。 第11実施形態に係る胞体の分離方法を説明するための図である。 第12実施形態に係る胞体の分離方法を説明するための図である。 第13実施形態に係る胞体の分離方法を説明するための図である。 第14実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 第15実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 第16実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 第17実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 第18実施形態に係る胞体の移動方法を説明するための図である。 第19実施形態に係る胞体の移動方法を説明するための図である。 第20実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 第20実施形態に係る胞体の検出方法の変形例を説明するための図である。 第21実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 第22実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 第23実施形態に係る胞体の検出方法を説明するための図である。 実施例1においてリポソームの膜融合を行った後、リポソームの粒径を測定した結果を示すグラフである。 実施例1におけるリポソームの膜融合の様子を模式的に表した図である。 実施例2において蛍光封入リポソームの膜融合を行った後、蛍光強度を測定した結果を示すグラフである。 実施例2において蛍光封入リポソームの膜融合を行った後、蛍光強度を測定した結果を示すグラフである。 実施例2におけるリポソームの膜融合の様子を模式的に表した図である。 本発明の第24実施形態に係る説明図である。 本発明の第25実施形態に係る説明図である。 参考例1および実施例4の結果を示す図である。 実施例5におけるTEM画像である。 実施例5における粒度分布の測定結果である。 実施例5における胞体の融合実験を説明する模式図である。 実施例5における蛍光検出の結果を示すグラフである。 実施例6におけるTEM画像である。 実施例6における粒度分布の測定結果である。 実施例6における蛍光検出の結果を示すグラフである。 実施例7における蛍光検出の結果を示すグラフである。 実施例8における蛍光検出の結果を示すグラフである。 実施例9における蛍光画像である。 実施例9における蛍光画像である。 実施例9における蛍光画像である。 実施例10における蛍光検出の結果を示すグラフである。 実施例11における蛍光検出の結果を示すグラフである。
≪脂質膜構造体≫
本発明の第1実施形態に係る脂質膜構造体は、脂質二重膜を有する胞体と融合する(融合可能な)膜融合性脂質を含有する。
脂質膜構造体は、胞体と融合する脂質膜構造を一層以上形成した脂質膜を有している。
脂質膜構造体は、脂質膜が二層に重なった脂質二重層を形成していることが好ましい。脂質二重層とは、細胞の細胞膜に代表される。脂質膜構造体の有する膜融合性は、脂質膜構造体に含まれる脂質自体の性質であってもよく、脂質膜全体としての性質であってもよい。
脂質膜構造体の脂質膜を形成する脂質としては、例えば、リン脂質、糖脂質、ステロール、飽和又は不飽和の脂肪酸等が挙げられる。
リン脂質としては、例えば、ジオレオイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ジラウロイルホスファチジルコリン等のホスファチジルコリン;ジオレオイルホスファチジルグリセロール、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール、ジラウロイルホスファチジルグリセロール等のホスファチジルグリセロール;ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン、ジラウロイルホスファチジルエタノールアミン等のホスファチジルエタノールアミン;ジオレオイルホスファチジルセリン、ジパルミトイルホスファチジルセリン、ジラウロイルホスファチジルセリン等のホスファチジルセリン;ホスファチジン酸、ホスファチジルイノシトール、カルジオリピン、スフィンゴミエリン、卵黄レシチン、大豆レシチン、及びこれらの水素添加物等が挙げられる。
糖脂質としては、例えば、スルホキシリボシルグリセリド、ジグリコシルジグリセリド、ジガラクトシルジグリセリド等のグリセロ糖脂質;ガラクトシルセレブロシド、ラクトシルセレブロシド、ガングリオシド等のスフィンゴ糖脂質等が挙げられる。
ステロールとしては、例えば、コレステロール、コレステロールコハク酸、ラノステロール等の動物由来のステロール;スチグマステロール、シトステロール、カンペステロール等の植物由来のステロール;チモステロール、エルゴステロール等の微生物由来のステロールが挙げられる。
飽和又は不飽和の脂肪酸としては、例えば、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の炭素数12〜20の飽和又は不飽和の脂肪酸が挙げられる。
脂質二重膜に対する脂質膜の膜融合は自発的に起こる事象であるが、好ましくはpH、温度、電荷、光などの外部刺激により、膜構造が変化し膜融合を起こす脂質膜である事が好ましい。
本実施形態に係る脂質膜構造体に係る脂質膜は、脂質膜を形成する脂質の他に、脂質膜の形成を阻害しない限りにおいて任意の物質を含んでいてもよい。当該物質としては、膜安定化剤、荷電物質、膜タンパク質等が挙げられ、これらの物質を含むことで膜の安定性を高めたり、膜の電荷を調節したりすることができる。
膜安定化剤としては、例えば、ステロール、グリセリン又はその脂肪酸エステル等が挙げられる。
ステロールとしては、上記と同様の具体例が挙げられ、グリセリンの脂肪酸エステルとしては、例えば、トリオレイン、トリオクタノイン等が挙げられる。
正荷電を付与する荷電物質としては、例えば、ステアリルアミン、オレイルアミン等の飽和又は不飽和脂肪族アミン;ジオレオイルトリメチルアンモニウムプロパン等の飽和又は不飽和カチオン性合成脂質等が挙げられる。
負電荷を付与する荷電物質としては、例えば、ホスファチジン酸、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール等が挙げられる。
膜タンパク質としては、例えば、膜表在性タンパク質、膜内在性タンパク質等が挙げられる。
脂質二重膜を有する胞体とは、脂質二重膜によって胞状の形を形成しており、人工的に作られた胞体であっても、天然の胞体であってもよい。天然の胞体としては、脂質二重層を有する細胞、単細胞生物、微生物、菌、細菌、ウィルス、細胞小器官、液胞、膜小胞、小胞、輸送小胞、及びそれらの集合体等が挙げられる。人工的に作られた脂質二重膜を有する胞体としては、リポソーム、天然の胞体を破砕して再び胞状に形成した胞体等が挙げられる。また、脂質二重膜を有する胞体とは、脂質二重膜を有する胞体に由来する胞体であってもよい。後述するように、脂質二重膜を有する胞体として、脂質二重膜を有する胞体と本実施形態に係る脂質膜構造体との融合体も包含される。
前記脂質二重膜を有する胞体は、細胞外胞体であることが好ましい。細胞外胞体とは、細胞外に存在する胞体であり、細胞から分泌された胞体であることが好ましい。細胞外に分泌された胞体の例として、小胞、微小胞、ナノ小胞、分泌小胞、エキソソームを挙げることができる。
ここで、本実施形態及び本願明細書における細胞外胞体とは、細胞外胞体に由来する胞体を含む。細胞外胞体に由来する胞体とは、細胞外胞体と他の脂質二重膜を有する胞体とが膜融合して生じた融合体及び、細胞外胞体から切り出された胞体が挙げられる。ここで、他の脂質二重膜を有する胞体として、本実施形態に係る脂質膜構造体が包含される。
上記脂質膜構造体と融合する細胞外胞体としては、エキソソームであることが好ましい。エキソソームは、蛋白質、mRNA、マイクロRNA(miRNA)、DNAなどを包含し、細胞間を移動することにより移動先の細胞に情報を伝達できることが知られている。
脂質膜構造体は、例えば単独自立膜、水溶液、オイル、高濃度溶液等の界面上膜、金属、ガラス、プラスチック等の基板上膜を脂質膜とすることができる。
脂質膜構造体の形状は、特に制限されないが、例えば、脂質二重膜を有する胞体と融合する脂質を平面状に少なくとも一層以上形成したシート状の脂質膜を例示できる。脂質膜構造体の形状は、シート状又は胞状であることが好ましく、胞状であることがより好ましい。
例えば、脂質二重膜を有する脂質が親水部と疎水部を有している場合、水溶液中に存在する脂質二重膜は、表面には親水部が、内側には疎水部が配置されるようにして整列する。このとき層が胞状であれば、疎水部が表面となる端の部分がないため、シート状の場合よりも安定に液中に存在できる。このように、胞状の脂質膜構造体は溶媒中で安定に存在できるため、脂質膜構造体の形状は、胞状であることがより好ましい。胞状の脂質膜構造体は溶媒中で安定に存在できるため、移動性にも優れる。そのため、胞状の脂質膜構造体では、脂質二重膜を有する胞体と融合するための接触機会が高まり、脂質膜構造体と胞体との融合の効率を向上させることができる。さらには、脂質膜構造体の形状が胞状であることにより、胞体の内部に物質を保持することができる。
脂質膜構造体が胞状であるとき、胞状の脂質膜構造体のサイズは最大直径が10nm〜100μmであることが好ましく、50nm〜10μmであることが好ましい。胞状の脂質膜構造体のサイズは最大直径が50nm〜10μmであるときには、50nm〜500nmであること又は1μm〜10μmであることがより好ましい。
脂質膜構造体と融合する脂質二重膜を有する胞体の組み合わせとしては、脂質二重膜を有する胞体が細胞外胞体であり、脂質膜構造体が人工胞体である組み合わせを、好適な組み合わせとして例示できる。
また、脂質二重膜を有する胞体が、脂質二重膜を有する胞体に由来する胞体であって、該胞体が細胞外胞体と人工胞体との融合体であり、脂質膜構造体が人工胞体である組み合わせも、好適な組み合わせとして例示できる。
脂質膜構造体は、特性付与物質を含むことが好ましい。特性付与物質を含むとは、脂質膜構造体の脂質膜に特性付与物質を含む状態、脂質膜構造体の脂質膜の外側に特性付与物質が係留されている状態のほか、脂質膜構造体が胞状である場合には、脂質膜構造体の内部に特性付与物質を含む状態も包含する。
特性付与物質とは、脂質膜構造体と融合し得る胞体に特性を付与する物質である。特性付与物質は、脂質膜構造体と融合した胞体に新たな特性を付け加える、又は該胞体の既存の特性のレベルを変化させる物質である。特性付与物質によって付与される特性としては、例えば重量、サイズ、任意の物質とのアフィニティー、電荷、磁性、及びこれらの組み合わせが挙げられる。上記に挙げた重量、サイズ、任意の物質とのアフィニティー、電荷、磁性のいずれの特性も、脂質膜構造体と融合し得る胞体の有する既存の特性である場合が想定されるので、特性付与物質によって、これらの特性のレベルが変化させられるといえる。なかでも、アフィニティー、及び磁性は、脂質膜構造体と融合し得る胞体の有する既存の特性でない新たな特性となり易いため、特性付与物質によって付与される特性としては、アフィニティー、及び磁性がより好ましい。
より具体的な特性付与物質としては、金属化合物、磁性体、電荷物質、及びアフィニティー物質が挙げられる。
金属化合物は、任意の形状の一つ以上の金属物質または金属粒子を含み、脂質膜構造体と融合し得る胞体よりも比重が大きい事が好ましい。金属化合物としては金コロイド等の金属コロイド粒子が好ましい。他方、金コロイド粒子以外の金属コロイドとしては、例えば各種磁性金属の微粒子が用いられる。
磁性体は、任意の形状の一つ以上の磁性物質または磁化可能粒子を含み、磁力発生手段によって引き付けられる。磁性体としてはマグネタイトなどのフェライト粒子が好ましい。他方、フェライト以外の磁性体としては、例えば各種磁性金属の微粒子、又は各種磁性化合物が用いられる。
電荷物質としては、電荷性脂質、ペプチド、タンパク質、核酸、ポリマー等が挙げられる。
アフィニティー物質は特定の物質と結合・脱離が可能な物質であり、例えばHis−tag等のアフィニティータグや抗体等のタンパク質が挙げられる。
特性付与物質は、脂質膜構造体と融合し得る胞体に特性付与物質の有する特性を付与することができるので、付与された特性を利用して、胞体を分離、検出、移動させることができる。
脂質膜構造体は、膜融合誘発物質を含むことが好ましい。膜融合誘発物質を含むとは、脂質膜構造体の脂質膜に膜融合誘発物質を含む状態、脂質膜構造体の脂質膜の外側に膜融合誘発物質が係留されている状態のほか、脂質膜構造体が胞状である場合には、膜融合誘発物質の内部に特性付与物質を含む状態も包含する。しかし、膜融合を誘発するという観点からは、膜融合誘発物質は、脂質膜構造体の表面に存在していることが好ましい。すなわち、膜融合誘発物質は脂質膜構造体の脂質膜に含まれていることが好ましい。
膜融合の誘発とは、脂質膜構造体と胞体との膜融合を誘発する、促進する、頻度を高めることを含む。
膜融合誘発物質は例えば膜透過性ペプチド、膜融合性ポリマー、ウィルス由来タンパク質、及び刺激感受性ペプチドやポリマー等である。
膜透過性ペプチドとしては、ポリアルギニン、ポリリシン、ポリヒスチジン等が挙げられる。膜融合性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。ウィルス由来タンパク質としては、HAタンパク質等が挙げられる。刺激感受性ペプチドとしては、GALAペプチド、KALAペプチド等が挙げられる。刺激感受性ポリマーとしては、ポリ−N−イソプロピルアクリルアミド等が挙げられる。
膜融合誘発物質によって、細胞外胞体と人工胞体との膜融合における膜融合効率を向上させることができる。
脂質膜構造体は、胞体の構成成分と反応する反応試薬を含むことが好ましい。反応試薬を含むとは、脂質膜構造体の脂質膜に反応試薬を含む状態、脂質膜構造体の脂質膜の外側に反応試薬が係留されている状態のほか、脂質膜構造体が胞状である場合には、脂質膜構造体の内部に反応試薬を含む状態も包含する。
胞体の構成成分とは、胞体の脂質膜を構成している成分及び胞体の内容物も含む。
反応試薬は例えば核酸分析試薬、タンパク質分析試薬等の生化学分析試薬である。核酸分析試薬としては、例えばインベーダー反応試薬等、タンパク質分析試薬としては、例えばイムノアッセイ試薬等である。
脂質膜構造体が、胞体の構成成分と反応する反応試薬を含むことにより、胞体及び、胞体内の内容物もしくは胞体の構成物質の存在を検出することができる。
≪脂質膜構造体固定化担体≫
本発明の第2〜第4実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体は、上記第1実施形態に係る脂質膜構造体が固定化されている。第2〜第4実施形態に係る脂質膜構造体については、上記第1実施形態に説明したものと同様であるため、説明を省略する。
担体としては、脂質膜構造体を固定化できるものであれば、特に制限されない。担体の形状としては板状であっても、粒子状であってもよく、担体を構成する材料としては、ガラス、多孔質ガラス、有機化合物、高分子化合物、樹脂、ゲル、金属、半導体、無機化合物、有機化合物と無機化合物の混合物等が挙げられる。
樹脂としては、生化学反応容器等に用いられる樹脂が好ましい。例としてポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネートを挙げることができる。
担体が反応を阻害する可能性がある場合は、担体表面に反応阻害しない樹脂などをコーティングして担体とすることが好ましい。
これらの担体は、後述する基板としても利用可能である。
脂質膜構造体固定化担体は、さらに、電気泳動力発生手段、磁力発生手段等の外部引力発生手段を備えていてもよい。電気泳動力発生手段としては、例えば、電気泳動装置や電場印加装置、電極等が挙げられる。磁力発生手段としては、例えば、磁力発生装置、マグネタイト、フェライト、ネオジウム等の永久磁石、電磁石等が挙げられる。
脂質膜構造体固定化担体が外部引力発生手段を備えることで、脂質膜構造体、胞体、及び脂質膜構造体と胞体との融合体のふるまいを制御することができるので、脂質膜構造体と、融合対象の胞体との融合をより高効率で実現することができる。
また、脂質膜構造体固定化担体は、さらに、胞体の構成成分と反応する反応試薬を備えていてもよい。当該反応試薬としては、上記の脂質膜構造体に含まれ得る試薬として説明した試薬と同様の試薬を挙げることができる。
脂質膜構造体固定化担体が反応試薬を備えることで、脂質膜固定化担体に係る脂質膜構造体と膜融合した胞体、及び、胞体内の内容物もしくは胞体の構成物質の存在を検出することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体は、前記担体が基板であり、前記基板には凹部が形成されており、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が前記凹部内に収められている。脂質膜構造体固定化担体は、脂質膜構造体が収められた凹部を複数有していてもよい。
図1は、本実施形態に係る脂質膜構造体固定化基板1を示す模式図である。基板2は、表面3に凹部4が形成された板状部材である。凹部4には人工胞体5(胞状である脂質膜構造体)が収められており、凹部4の底面に固定化されている。人工胞体5の固定化方法としては、疎水性相互作用による物理吸着、静電的相互作用による静電吸着、及び化学結合による化学吸着等が挙げられる。人工胞体5の内部には、融合対象である胞体の構成成分と反応する反応試薬6を含んでいる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体は、前記担体が基板であり、シート状である脂質膜構造体が基板に固定化されている。
図2は、本実施形態の脂質膜構造体固定化基板1を示す模式図である。基板2の表面3には融合膜15(シート状である脂質膜構造体)が固定化されている。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体は、前記担体が基板であり、前記基板には凹部が形成されており、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体が前記凹部の基板表面の開口部を塞ぐように固定化されている。第4実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体における基板は、基板上の脂質膜構造体が位置する側とは反対の側(位置)に、外部引力発生手段(外部引力発生装置)を備える。
図3は、本実施形態の脂質膜構造体固定化基板1を示す模式図である。基板2は、表面3に凹部4が形成された板状部材である。融合膜15(シート状である脂質膜構造体)が凹部4の基板表面3の開口部を塞ぐように固定化されている。融合膜15によって塞がれた凹部4内部には、反応試薬6が収められている。基板2の脂質膜構造体が位置する面とは反対の面には、磁力発生装置7(外部引力発生手段)を備える。脂質膜構造体固定化担体は、脂質膜構造体が固定化された凹部を複数有していてもよい。
≪胞体の融合方法≫
本発明の第5〜第7実施形態に係る胞体の融合方法は、上記実施形態に係る脂質膜構造体、又は上記実施形態に係る脂質膜構造体固定化担体に固定化された脂質膜構造体と前記胞体とを接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させる方法である。脂質膜構造体及び脂質膜構造体固定化担体は、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫及び≪脂質膜構造体固定化担体(第2〜第4実施形態)≫において説明したものを、同様に例示できる。特に、膜融合誘発物質を含む脂質膜構造体、及び膜融合誘発物質を含む脂質膜構造体が担体に固定化された脂質膜構造体固定化担体を好適なものとして例示できる。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態に係る胞体の融合方法では、細胞外胞体(胞体)110を含む液と、膜融合を誘発する添加剤111とを混合し、人工胞体(脂質膜構造体)5と前記胞体110とを接触させる(図4)。
膜融合の誘発とは、脂質膜構造体と胞体との膜融合を誘発する、促進する、頻度を高めることを含む。
胞体を含む液は、例えば、血液、血清、尿等の生体由来の試料溶液、これらを調製して得られた溶液等、胞体を含み得る任意の材料を用いることができる。
胞体110を含む液と添加剤111との混合は、脂質膜構造体5と胞体110とを接触させる前に、予め行ってもよく、脂質膜構造体5と胞体110とを接触させるのと同時、又は脂質膜構造体5と胞体110とを接触させた後に行ってもよい。
胞体110を含む液と添加剤111との混合を、脂質膜構造体5と胞体110とを接触させる前に行う場合としては、例えば、細胞外胞体110を含む血清に添加剤111を混合して血清と添加剤111の混合液を得た後に、該混合液を、人工胞体5を含有する溶液に添加することである。同様に、生体由来の血清に添加剤111を混合して血清と添加剤111の混合液を得た後に、該混合液を人工胞体固定化基板201に接触させることである。
胞体110を含む液と添加剤111との混合を、脂質膜構造体5と胞体110とを接触させた後に行う場合としては、例えば、生体由来の血清と人工胞体5を含有する溶液とを混合して血清と人工胞体5を含有する溶液の混合液を得た後に、該混合液に添加剤111を添加することである。同様に、生体由来の血清を人工胞体固定化基板201に接触させた後に、人工胞体固定化基板201に接触している血清に添加剤111を添加することである。
本実施形態では、人工胞体固定化基板1を利用することも可能である。
前記添加剤111としては、pH調整剤、界面活性剤、金属化合物などを例示できる。
pH調整剤としては、各種緩衝液が挙げられる。界面活性剤としては、Triton、Tween等が挙げられる。
金属化合物としては、カルシウム含有化合物(例えば、塩化カルシウムなど)、マグネシウム含有化合物等が挙げられる。
添加剤111を細胞外胞体110と人工胞体5の融合場に添加する事によって、膜融合を任意に制御する事ができる。
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態の胞体の融合方法では、胞体110と人工胞体5との膜融合を起こすために、膜融合誘発装置113を用いる(図5)。膜融合誘発装置113は例えば電場印加装置や加温装置等である。
膜融合の誘発とは、脂質膜構造体5と胞体110との膜融合を誘発する、促進する、頻度を高めることを含む。
膜融合誘発装置113によって任意に膜構造を変化させ、膜融合のタイミング、膜融合の対象物、膜融合の効率等を制御することができる。
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態においては、細胞外胞体110と人工胞体との膜融合を起こすため、膜融合誘発物質114で修飾されている人工胞体115を用いる(図6)。膜融合誘発物質114は例えば膜透過性ペプチド、膜融合性ポリマー、ウィルス由来タンパク質、及び刺激感受性ペプチドやポリマー等である。
膜融合誘発物質114によって、細胞外胞体110と人工胞体との膜融合における膜融合効率を向上させることができる。
≪胞体の分離方法≫
本発明の第8〜第13実施形態に係る胞体の分離方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体、又は、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が担体上に固定化されてなる脂質膜構造体固定化担体、と、前記胞体を含む試料とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させる。
本実施形態及び本願明細書における胞体の分離方法は、胞体を含む試料中から胞体を分離する方法である。胞体を含む試料とは、例えば、血液、血清、尿等の生体由来の試料溶液、これらを調製して得られた溶液等、胞体を含む可能性がある任意の材料を用いることができる。
本実施形態に係る胞体の分離方法に係る脂質膜構造体及び脂質膜構造体固定化担体は、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫及び≪脂質膜構造体固定化担体(第2〜第4実施形態)≫において説明したものを、同様に例示できる。特に、特性付与物質を含む脂質膜構造体、及び特性付与物質を含む脂質膜構造体が固定化された脂質膜構造体固定化担体を好適なものとして例示できる。
また、本実施形態に係る胞体の分離方法に係る脂質膜構造体と前記胞体との膜融合については、上記の≪胞体の融合方法(第5〜第7実施形態)≫において説明した方法を好適に用いることができる。
分離された胞体は、脂質膜構造体と胞体との融合体として、回収することができる。
(第8実施形態)
本発明の第8実施形態に係る胞体の分離方法は、人工胞体(脂質膜構造体)が基板202上に固定化された人工胞体固定化基板201と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料116とを接触させて人工胞体と細胞外胞体110とを膜融合させる胞体の分離方法である(図7)。図7に示すように、人工胞体115には膜融合誘発物質114が含まれていてもよい。
試料116に含まれる細胞外胞体110を人工胞体115と接触させ、互いに膜融合させることにより、試料116中に含まれる細胞外胞体110を迅速且つ簡便に試料から分離することができる。
人工胞体固定化基板201は、図1に示す脂質膜構造体固定化基板1の凹部4のない基板202を用いて、人工胞体を固定化したものである。
また、人工胞体115と融合していない細胞外胞体110と、細胞外胞体110と人工胞体115とが融合して得られた融合体112とを区別することもできる。
なお、本実施形態では、人工胞体固定化基板201と試料116とを接触させる場合を例示したが、基板等の担体に固定化されていない状態の人工胞体と、試料116とを接触させる場合であっても、人工胞体と細胞外胞体110の融合により、例えば細胞外胞体110のサイズを増加させることができる。そのため、従来の胞体の分離方法と比較して、胞体の分離効率を向上させることができる。また、本実施形態に係る胞体の分離方法は、従来の胞体の分離方法と組み合わせて用いることができる。たとえば、従来の胞体の分離方法の前処理方法としても用いることができる。
本実施形態に係る胞体の分離方法と組み合わせるのに好適な従来の胞体の分離方法としては、超遠心分離や密度勾配超遠心、及びフィルター分離等が挙げられる。
本実施形態に係る胞体の分離方法においては、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて得られた融合体112を、外部引力、サイズ、重量、アフィニティーのいずれかにより前記試料116から分離してもよい。
(第9実施形態)
本発明の第9実施形態に係る胞体の分離方法は、人工胞体(脂質膜構造体)と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料とを接触させて人工胞体と細胞外胞体110とを膜融合させて得られた融合体112を、重量により前記試料から分離する方法である。
本実施形態においては、細胞外胞体110と人工胞体との融合体112を効率良く分離するため、金属化合物117等を内包した人工胞体118を用いる。金属化合物117としては、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫の特性付与物質において説明したものと同様である。
図8は、本実施形態に係る胞体の分離方法を説明する模式図である。人工胞体は、金属化合物117を内包している。金属化合物内包人工胞体118を含む溶液と細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、金属化合物内包人工胞体118と細胞外胞体110を接触させて、融合体112を得る。この際、pH、温度等の制御を行い、膜融合を誘発させてもよい。
また、本実施形態においては、細胞外胞体110と金属化合物117とを内包した人工胞体118が膜融合した融合体112を試料中から区別するため、遠心力発生手段を用いる。遠心力発生手段としては、遠心分離装置等が好ましい。遠心力発生手段によって、融合体112をより容易に試料中から分離することができる。
また、本実施形態の胞体の分離方法によれば、人工胞体と融合していない細胞外胞体110と、細胞外胞体110と人工胞体とが融合して得られた融合体112とを区別することもできる。
(第10実施形態)
本発明の第10実施形態に係る胞体の分離方法は、人工胞体(脂質膜構造体)と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料とを接触させて人工胞体と細胞外胞体110とを膜融合させて得られた融合体112を、電荷(外部引力)により前記試料から分離する方法である。
本実施形態においては、細胞外胞体110と人工胞体との融合体112を効率よく分離するため、電荷物質119で修飾されている人工胞体120を用いる。電荷物質119としては、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫の特性付与物質において説明したものと同様である。
図9は、本実施形態に係る胞体の分離方法を説明する模式図である。人工胞体は、電荷物質119で修飾されている。電荷物質修飾人工胞体120を含む溶液と細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、電荷物質修飾人工胞体120と細胞外胞体110を接触させて、融合体112を得る。この際、pH、温度等の制御を行い、膜融合を誘発させることを行ってもよい。
また本実施形態においては、細胞外胞体110と電荷物質119を修飾した人工胞体が融合した融合体112を試料中から区別するため、電気泳動力発生手段121を用いる。電気泳動力発生手段121としては、例えば電気泳動装置や電場印加装置である。電気泳動力発生手段121によって、融合体112のふるまいを制御することができる。例えば、図9に示す人工胞体120では、負に帯電する電荷物質119で修飾されているため、融合体112はより陽極側へと引き寄せられやすいように特性が改変されており、融合体112をより容易に試料中から分離することができる。
また、本実施形態の胞体の分離方法によれば、人工胞体と融合していない細胞外胞体110と、細胞外胞体110と人工胞体とが融合して得られた融合体112とを区別することもできる。
(第11実施形態)
本発明の第11実施形態に係る胞体の分離方法は、人工胞体(脂質膜構造体)5と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料とを接触させて人工胞体5と細胞外胞体110とを膜融合させて得られた融合体112を、サイズにより前記試料から分離する方法である。
本実施形態においては、細胞外胞体110と人工胞体5との融合体112を効率よく分離するため、サイズ排除可能な人工胞体5を用いる。サイズ排除可能な人工胞体5としては、試料中のタンパク質等の夾雑物よりも大きいサイズの人工胞体である事が好ましく、細胞外胞体110よりも大きいサイズの人工胞体であることがより好ましい。
図10は、本実施形態に係る胞体の分離方法を説明する模式図である。人工胞体5は、細胞外胞体110よりも大きいサイズである。人工胞体5を含む溶液と細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、人工胞体5と細胞外胞体110とを接触させて、融合体112を得る。この際、pH、温度等の制御を行い、膜融合を誘発させることを行ってもよい。
また本実施形態においては、細胞外胞体110と、サイズ排除可能な人工胞体5との融合体112と、を分離するため、サイズ排除分離手段122を用いる。サイズ排除分離手段122としては例えばカラム等である。サイズ排除分離手段122によって、融合体112を容易に試料中から分離することができる。
また、本実施形態に係る胞体の分離方法によれば、人工胞体5と融合していない細胞外胞体110と、細胞外胞体110と人工胞体5とが融合して得られた融合体112とを区別することもできる。
(第12実施形態)
本発明の第12実施形態に係る胞体の分離方法は、人工胞体(脂質膜構造体)と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料とを接触させて人工胞体と細胞外胞体110とを膜融合させて得られた融合体112を、アフィニティーにより前記試料から分離する方法である。
本実施形態においては、細胞外胞体110と人工胞体との融合体112を分離するため、アフィニティー物質123が修飾されている人工胞体124を用いる。アフィニティー物質123は特定の物質と結合、好ましくは結合及び脱離が可能な物質であり、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫の特性付与物質において説明したものと同様である。
図11は、本実施形態の胞体の分離方法を説明する模式図である。人工胞体は、アフィニティー物質123で修飾されている。電荷物質修飾人工胞体120を含む溶液と細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、電荷物質修飾人工胞体120と細胞外胞体110とを接触させて、アフィニティー物質123で修飾された融合体112を得る。この際、pH、温度等の制御を行い、膜融合を誘発させることを行ってもよい。
また、本実施形態においては、細胞外胞体110とアフィニティー物質123を修飾した人工胞体124が融合した融合体112を試料中から分離するため、アフィニティー分離手段125が用いられる。アフィニティー分離手段125としては、アフィニティー物質123と結合可能な物質を備えるカラム等が好ましい。アフィニティー分離手段125によって、融合体112を容易に試料中から分離及び回収することができる。
また、本実施形態に係る胞体の分離方法によれば、人工胞体と融合していない細胞外胞体110と、細胞外胞体110と人工胞体とが融合して得られた融合体112とを区別することもできる。
(第13実施形態)
本発明の第13実施形態に係る胞体の分離方法は、人工胞体(脂質膜構造体)と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料とを接触させて人工胞体と細胞外胞体110とを膜融合させて得られた融合体112を、磁力(外部引力)により前記試料から分離する方法である。
本実施形態においては、細胞外胞体110と人工胞体との融合体112を効率良く分離するため、磁性体126を内包した人工胞体127を用いる。磁性体126としては、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫の特性付与物質において説明したものと同様である。
図12は、本実施形態の胞体の分離方法を説明する模式図である。人工胞体は、磁性体126を内包している。磁性体内包人工胞体127を含む溶液と細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、磁性体内包人工胞体127と細胞外胞体110とを接触させて、融合体112を得る。この際、pH、温度等の制御を行い、膜融合を誘発させることを行ってもよい。
また本実施形態においては、細胞外胞体110と磁性体126を内包した人工胞体が膜融合した融合体112を試料中から区別するため、磁力発生手段7を用いる。磁力発生手段7としては、永久磁石や電磁石である。磁力発生手段7によって、融合体112をより容易に試料中から分離することができる。
また、本実施形態に係る胞体の分離方法によれば、人工胞体と融合していない細胞外胞体110と、細胞外胞体110と人工胞体とが融合して得られた融合体112とを区別することもできる。
≪胞体の検出方法−I≫
本発明の第14〜第17実施形態に係る胞体の検出方法における脂質膜構造体及び脂質膜構造体固定化担体は、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫及び≪脂質膜構造体固定化担体(第2〜第4実施形態)≫において説明したものを、同様に例示できる。特に、反応試薬を含む脂質膜構造体、及び反応試薬を含む脂質膜構造体が固定化された脂質膜構造体固定化担体を好適なものとして例示できる。
また、本実施形態に係る胞体の分離方法における脂質膜構造体と前記胞体との膜融合については、上記の≪胞体の融合方法(第5〜第7実施形態)≫において説明した方法を好適に用いることができる。
(第14実施形態)
本発明の第14実施形態に係る胞体の検出方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体と、前記胞体と、を接触させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体112を検出する。
図13は、本実施形態に係る胞体の検出方法を説明する模式図である。人工胞体5を含む溶液と、細胞外胞体110を含む試料溶液と、を混合して、人工胞体5と細胞外胞体110とを接触させて、融合体112を得た後、該融合体112を検出手段128により検出する。検出手段128は、例えばSPR(表面プラズモン共鳴)やQCM(水晶振動子)を利用したセンサーである。
細胞外胞体110を融合体112として検出することにより、従来法では検出が難しかった微小な胞体であっても検出対象とすることができ、検出効率を上げることができる。
(第15実施形態)
本発明の第15実施形態に係る胞体の検出方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体5と、胞体110が担体上に固定化された胞体固定化担体とを接触させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて、前記脂質膜構造体5と前記胞体110とが膜融合して生じた融合体112を検出する。
図14は、本実施形態の胞体の検出方法を説明する模式図である。人工胞体5を含む溶液を、細胞外胞体110が基板上に固定化された細胞外胞体固定化基板301に接触させる。基板には、検出手段128が備えられている。基板上で人工胞体5と細胞外胞体110との融合体112を得て、該融合体112を検出手段128により検出する。検出手段128は例えばSPR(表面プラズモン共鳴)やQCM(水晶振動子)を利用したセンサーである。
細胞外胞体110が固定化された細胞外胞体固定化基板301は、従来公知の方法を用いて得たものであってもよいし、細胞外胞体110に由来する胞体(融合体)112が固定化された基板として、上記実施形態に係る胞体の分離方法を用いて得たものであってもよい。先に説明した実施形態としては、≪胞体の分離方法≫の第8実施形態で示したように、人工胞体(脂質膜構造体)5が基板上に固定化された人工胞体固定化基板201と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料とを接触させて前記脂質膜構造体5と前記胞体110とを膜融合させて得られた細胞外胞体固定化基板(融合体固定化基板)を例示できる。
このようにして、細胞外胞体110を融合体112として検出することができ、細胞外胞体110の検出効率を上げることができる。
(第16実施形態)
本発明の第16実施形態に係る胞体の検出方法は、脂質膜構造体5が前記胞体110の構成成分と反応する反応試薬6を含み、脂質膜構造体5と胞体110とを接触させて、脂質膜構造体5と胞体110とを膜融合させ、脂質膜構造体5と胞体110との膜融合により反応試薬6と胞体110の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
図15は、本実施形態に係る胞体の検出方法を説明する模式図である。反応試薬内包人工胞体129を含む溶液と、細胞外胞体110を含む試料溶液と、を混合して、反応試薬内包人工胞体129と細胞外胞体110とを接触させて、融合体112を得た後、該融合体112を検出手段128により検出する。反応試薬6は、細胞外胞体110の構成成分と反応するので、細胞外胞体110と反応試薬内包人工胞体129とが融合体112を形成してはじめて反応が生じる。したがって、細胞外胞体110と反応試薬内包人工胞体129との融合体112のみを検出することができる。
反応試薬6としては、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫において説明した試薬と同様である。反応試薬6は細胞外胞体110の内容物又は構成物質と反応することによりシグナルを発生する。発生するシグナルは例えば、呈色、蛍光、酸化還元電位等である。それぞれのシグナルに応じた検出手段128を用いて、シグナルを検出すればよい。検出手段128としては、CCDカメラ、フローサイトメーター等が挙げられる。また、検出されたシグナルによって、セルソーター等の分離装置を用いて融合体112を分離することも可能である。
(第17実施形態)
本発明の第17実施形態に係る胞体の検出方法は、上記第16実施形態に係る胞体の検出方法の変形例である。図16は、本実施形態に係る胞体の検出方法を説明する模式図である。反応試薬内包人工胞体129が基板上に固定化されている。本実施形態では、さらに電気泳動力発生手段121を用いる。図16に示すように、細胞外胞体110は負に帯電しているため、基板側に正極を配置することで、基板へと細胞外胞体110を誘導することができる。電気泳動力発生手段(電気泳動装置)121を用いることにより、反応試薬内包人工胞体129と細胞外胞体110との融合効率を向上させることができ、細胞外胞体110の構成成分と反応試薬6との反応により発生するシグナルを検出する工程の時間短縮となり、検出効率を向上させることができる。
≪胞体の移動方法≫
本発明の第18実施形態および第19実施形態に係る胞体の移動方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質を含む脂質膜構造体と、前記胞体とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により、前記融合体を所定の場へと誘導する。
本実施形態に係る胞体の移動方法における脂質膜構造体は、上記の≪脂質膜構造体(第1実施形態)≫において説明したものを、同様に例示できる。特に、特性付与物質を含む胞状の脂質膜構造体を好適なものとして例示できる。
また、本実施形態に係る胞体の分離方法における脂質膜構造体と前記胞体との膜融合については、上記の≪胞体の融合方法(第5〜第7実施形態)≫において説明した方法を好適に用いることができる。
本実施形態に係る胞体の移動方法は、胞体を含む任意の液中で行うことができ、本実施形態に係る胞体の移動方法を、胞体を含む試料液中で行うことで、試料液中からの胞体の分離方法を兼ねることも可能である。
前記所定の場とは、例えば、胞体に由来する胞体(融合体)の検出を行うための検出手段が備えられた検出部、融合体の回収を行うための回収部、脂質膜構造体と胞体との融合させるための反応部等が挙げられる。前記所定の場の形状は特に制限されないが、例えば、基板に設けられた凹部である。該凹部としては、例えば反応ウェルである。
前記所定の場には、第1実施形態に係る脂質膜構造体が備えられていてもよい。
例えば、前記所定の場が、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が基板上に固定化された脂質膜構造体固定化基板であって、前記融合体を基板上に固定化された脂質膜構造体と融合させてもよい。
或いは、前記所定の場が基板に設けられた凹部であって、前記凹部には、前記凹部の基板表面の開口部を塞ぐように、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質が設けられおり、前記融合体を基板上の脂質膜構造体と融合させてもよい。
(第18実施形態)
本発明の第18実施形態に係る胞体の移動方法においては、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質を含む脂質膜構造体と、前記胞体とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体112に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により、前記融合体112を所定の場へと誘導し、前記所定の場が、基板に設けられた凹部である。
図17は、本実施形態の胞体の移動方法を説明する模式図である。磁性体内包人工胞体127を含む溶液と、細胞外胞体110を含む試料溶液と、を混合して、磁性体内包人工胞体127と細胞外胞体110を接触させて、融合体112を得る。融合体112の移動対象の場は、基板に設けられた凹部である。
凹部には、磁力発生手段(磁力発生部材、磁力発生装置)7が配置されている。次いで、磁力発生手段7を用いて磁性体126を内包した融合体112を誘導する。磁力発生手段7は、例えば永久磁石や電磁石である。磁力発生手段7によって、人工胞体の挙動を制御することができ、細胞外胞体110を含む試料液中から、任意の場所へと人工胞体を移動・分離することができる。
(第19実施形態)
上記第18実施形態においては、磁力発生手段7を用いたが、本発明の第19実施形態においては、磁力発生手段7に代えて、電気泳動力発生手段(電気泳動装置)121を用いてもよい。
図18は、本実施形態の胞体の移動方法を説明する模式図である。人工胞体は、電荷物質119で修飾されている。電気泳動力発生手段121によって、人工胞体の挙動を制御することができ、試料中等の細胞外胞体110を含む液から、基板に設けられた凹部へと人工胞体を移動・分離することができる。
≪胞体の検出方法−II≫
ここで説明する本発明の第20〜23実施形態に係る胞体の検出方法は、上記≪胞体の検出方法―I(第14〜第17実施形態)≫において例示した方法と上記≪胞体の移動方法(第18実施形態および第19実施形態)≫とを組み合わせた方法である。なお、反応試薬と胞体の構成成分とを反応させるためには、膜融合は必須ではない。
(第20実施形態)
本発明の第20実施形態に係る胞体の検出方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質を含む脂質膜構造体と、前記胞体とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合して生じた融合体112に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により、前記融合体112を所定の場へと誘導する胞体の移動方法を用いた胞体の検出方法であり、前記所定の場において前記融合体112を検出する。
前記所定の場に反応試薬6が配置されていてもよい。前記所定の場が、基板上に形成された凹部であり、前記反応試薬6が前記凹部に収められている態様を例示することができる。
図19は、本実施形態の胞体の検出方法を説明する模式図である。電荷物質修飾人工胞体120を含む溶液と細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、電荷物質修飾人工胞体120と細胞外胞体110とを接触させて、融合体112を得る。融合体112の移動対象の場は、基板に設けられた凹部である。凹部には、電気泳動力発生手段(電気泳動装置)121が配置されており、凹部内部には反応試薬6が収められている。次いで、電気泳動力発生手段121を用いて電荷物質119で修飾された融合体112を誘導する。
反応試薬6と胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。本実施形態において、反応試薬6と反応する胞体の構成成分としては、例えば、細胞外胞体110の膜タンパク質が挙げられる。
なお、反応試薬6は、第1実施形態に係る脂質膜構造体1に収められていてもよい。
図20は、第20実施形態の胞体の検出方法の変形例を説明する模式図である。磁性体内包人工胞体127を含む溶液と、細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、磁性体内包人工胞体127と細胞外胞体110を接触させて、融合体112を得る。融合体112の移動対象の場は、基板に設けられた凹部である。凹部には、磁力発生手段7が配置されており、凹部内部には反応試薬6を内包する人工胞体129が収められている。次いで、磁力発生手段(磁力発生部材、磁力発生装置)7を用いて磁性体126を内包した融合体112を誘導する。磁力発生手段7は、例えば永久磁石や電磁石である。融合体112を基板上の人工胞体129と融合させることにより、反応試薬6と胞体110の構成成分との反応を行い、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
(第21実施形態)
本発明の第21実施形態に係る胞体の検出方法は、上記第20実施形態における基板に形成された凹部の基板表面の開口部を塞ぐように、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質が設けられおり、人工胞体を基板上の脂質膜構造体と融合させることにより、前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
図21は、第21実施形態に係る胞体の検出方法を説明する模式図である。磁性体内包人工胞体127を含む溶液と、細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、磁性体内包人工胞体127と細胞外胞体110を接触させて、融合体112を得る。融合体112の移動対象の場は、基板に設けられた凹部である。凹部には、磁力発生手段(磁力発生部材、磁力発生装置)7が配置されており、凹部内部には反応試薬6が収められている。
次いで、磁力発生手段7を用いて磁性体126を内包した融合体112を誘導する。磁力発生手段7は、例えば永久磁石や電磁石である。基板に形成された凹部の基板表面の開口部を塞ぐように、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質が設けられおり、人工胞体を基板上の脂質膜構造体と融合させることにより、反応試薬6と胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
(第22実施形態)
本発明の第22実施形態に係る胞体の検出方法は、前記所定の場が、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状である脂質膜構造体が基板上に固定化された脂質膜構造体固定化基板201であって、前記反応試薬が前記脂質膜構造体に含まれており、前記融合体と前記脂質膜構造体とを膜融合させ、前記融合体と前記脂質膜構造体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
図22は、本実施形態の胞体の検出方法を説明する模式図である。磁性体内包人工胞体127を含む溶液と、細胞外胞体110を含む試料溶液とを混合して、磁性体内包人工胞体127と細胞外胞体110とを接触させて、融合体112を得る。融合体112の移動対象の場は、人工胞体127が基板上に固定化された人工胞体固定化基板201である。該基板には、磁力発生手段(磁力発生部材、磁力発生装置)7が配備されており、人工胞体127は反応試薬6を内包する。次いで、磁力発生手段7を用いて磁性体126を内包した融合体112を誘導する。磁力発生手段7は、例えば永久磁石や電磁石である。融合体112を基板上の人工胞体127と融合させることにより、反応試薬6と胞体110の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
(第23実施形態)
本発明の第23実施形態に係る胞体の検出方法は、脂質二重膜を有する胞体と融合する膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質および反応試薬を含む脂質膜構造体を、前記脂質膜構造体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により、所定の場へと誘導する脂質膜構造体の移動方法を用いた胞体の検出方法であり、前記所定の場に前記胞体が配置されており、前記脂質膜構造体と前記胞体とを前記所定の場において接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
図23は、本実施形態の胞体の検出方法を説明する模式図である。磁性体126及び反応試薬6を内包する人工胞体130を含む溶液を、細胞外胞体110が固定化された細胞外胞体固定化基板301へと接触させる。基板には、磁力発生手段(磁力発生部材、磁力発生装置)7が配置されており、磁性体126を内包した人工胞体130を基板へと誘導する。続いて、人工胞体130と細胞外胞体110とを接触させて、融合させ、反応試薬6と細胞外胞体110の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する。
細胞外胞体110が固定化された基板は、従来公知の方法を用いて得た基板であってもよいし、細胞外胞体110に由来する胞体(融合体)112が固定化された基板として、第8〜第13実施形態に係る胞体の分離方法を用いて得た基板であってもよい。先に説明した実施形態としては、≪胞体の分離方法≫の第8実施形態で示したように、人工胞体(脂質膜構造体)が基板上に固定化された人工胞体固定化基板と、細胞外胞体(胞体)110を含む試料とを接触させて前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させて得られた胞体固定化基板(融合体固定化基板)を例示できる。
上記第20〜23実施形態で示されるように、細胞外胞体110もしくは融合体112を基板に形成された凹部等の所定の場に誘導することにより、所定の場に配置された反応試薬6との反応により発生するシグナルを検出する工程の時間短縮となり、検出効率を上げることもできる。
また、上記第20〜23実施形態で示されるように、所定の場に本発明の脂質膜構造体が配置されている場合には、細胞外胞体110もしくは融合体112を凹部等の所定の場に誘導する事により、脂質膜との融合効率を向上させることができる。また、所定の場に配置された反応試薬6との反応により発生するシグナルを検出する工程の時間短縮となり、検出効率を上げることもできる。
≪小胞体の評価方法≫
本発明の第24〜第27実施形態に係る小胞体の評価方法を以下に説明する。
本実施形態における小胞体および被検小胞体は、脂質二重膜を含む。
脂質二重膜を構成する脂質としては、例えば、リン脂質、糖脂質、ステロール、飽和又は不飽和の脂肪酸等が挙げられる。
リン脂質としては、例えば、ジオレオイルホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン、ジラウロイルホスファチジルコリン等のホスファチジルコリン;ジオレオイルホスファチジルグリセロール、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール、ジラウロイルホスファチジルグリセロール等のホスファチジルグリセロール;ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン、ジラウロイルホスファチジルエタノールアミン等のホスファチジルエタノールアミン;ジオレオイルホスファチジルセリン、ジパルミトイルホスファチジルセリン、ジラウロイルホスファチジルセリン等のホスファチジルセリン;ホスファチジン酸、ホスファチジルイノシトール、カルジオリピン、スフィンゴミエリン、卵黄レシチン、大豆レシチン、及びこれらの水素添加物等が挙げられる。
糖脂質としては、例えば、スルホキシリボシルグリセリド、ジグリコシルジグリセリド、ジガラクトシルジグリセリド等のグリセロ糖脂質;ガラクトシルセレブロシド、ラクトシルセレブロシド、ガングリオシド等のスフィンゴ糖脂質等が挙げられる。
ステロールとしては、例えば、コレステロール、コレステロールコハク酸、ラノステロール等の動物由来のステロール;スチグマステロール、シトステロール、カンペステロール等の植物由来のステロール;チモステロール、エルゴステロール等の微生物由来のステロールが挙げられる。
飽和又は不飽和の脂肪酸としては、例えば、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の炭素数12〜20の飽和又は不飽和の脂肪酸が挙げられる。
脂質膜は、脂質膜を形成する脂質の他に、脂質膜の形成を阻害しない限りにおいて任意の物質を含んでいてもよい。当該物質としては、膜安定化剤、荷電物質、膜タンパク質等が挙げられ、これらの物質を含むことで膜の安定性を高めたり、膜の電荷を調節したりすることができる。
膜安定化剤としては、例えば、ステロール、グリセリン又はその脂肪酸エステル等が挙げられる。
ステロールとしては、上記と同様の具体例が挙げられ、グリセリンの脂肪酸エステルとしては、例えば、トリオレイン、トリオクタノイン等が挙げられる。
正荷電を付与する荷電物質としては、例えば、ステアリルアミン、オレイルアミン等の飽和又は不飽和脂肪族アミン;ジオレオイルトリメチルアンモニウムプロパン等の飽和又は不飽和カチオン性合成脂質等が挙げられる。
負電荷を付与する荷電物質としては、例えば、ホスファチジン酸、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール等が挙げられる。
膜タンパク質としては、例えば、膜表在性タンパク質、膜内在性タンパク質等が挙げられる。
脂質二重膜を有する小胞体または被検小胞体とは、脂質二重膜によって胞状の形を形成しており、人工的に作られたものであっても、天然のものであってもよい。天然の小胞体としては、脂質二重層を有する細胞、単細胞生物、微生物、菌、細菌、ウィルス、細胞小器官、液胞、膜小胞、小胞、輸送小胞、及びそれらの集合体等が挙げられる。人工的に作られた脂質二重膜を有する胞体としては、リポソーム、天然の胞体を破砕して再び胞状に形成した小胞体等が挙げられる。また、脂質二重膜を有する小胞体とは、脂質二重膜を有する小胞体に由来する小胞体であってもよい。
被検小胞体や小胞体を含む試料として、例えば血液、血清、尿等の生体由来の試料溶液、これらを調製して得られた溶液、バッファー等、任意のものを用いることができる。
使用する担体108は、基板、フィルム、磁性ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、及びポリマーの少なくともいずれか1つであり第一物質107を表面に固定されていればよい。
(第24実施形態)
本発明の第24実施形態に係る膜融合評価システムについて説明する。図26は、本実施形態に係る膜融合評価システムの模式図である。
第24実施形態は、前記担体108が基板であり、前記小胞体103は第1の蛍光物質104と第2の蛍光物質105を有した脂質二重膜体であり、第1の蛍光物質104の蛍光波長と第2の蛍光物質105との励起波長が近い蛍光物質とする。前記被検小胞体101は固定物質102を含む脂質二重膜小胞体である。被検小胞体101および小胞体103は膜融合性脂質を含有していてもよい。
複合体106形成後、固定物質102と第一物質107の結合によって前記担体108に固定される。複合体106は脂質が混合される事により、第1の蛍光物質104と第2の蛍光物質105との距離が離れるため、第1の蛍光物質104の蛍光波長が増大し、被検小胞体101と小胞体103が融合した事を評価できる。
第一物質107は、抗体、断片化抗体、完全抗原、およびハプテンからなる群から選ばれる少なくとも1つの物質が被検物質に応じて選択して採用される。第一物質107は、固定物質102に対する特異性が高いことが好ましい。例えば、第一物質107は、試料中において固定物質102に対して結合しやすく、固定物質102とは別の物質には結合しにくい。
また、固定物質102と第一物質107の結合をはずし、複合体を回収する事も可能である。
使用する第1の蛍光物質104,第2の蛍光物質105は、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET:Fluorescence resonance energy transfer)を引き起こすドナー分子とアクセプター分子の組み合わせであればいずれの物質であっても使用できる。具体的には3,3’‐ジオクタデシルオキサカルボシアニン過塩素酸塩(3,3’−dioctadecyloxacarbocyanine perchlorate)(以下DiOと略す)とオクタデシルローダミンB塩化物(octadecyl rhodamine B chloride)(以下ローダミンと略す)との混合物、あるいは4,4‐ジフルオロ‐5‐オクチル‐4‐ボラ‐3a,4a‐ジアザ‐s‐インダセン‐3‐ペンタン酸(4,4−difluoro−5−octyl−4−bora−3a,4a−diaza−s−indacene−3−pentanoic acid)(以下C8‐BODIPY(R)500/510C5と略す)とローダミンとの混合物、ニトロベンゾオキサジアゾール(7−nitrobenz−2−oxa−1,3−diazol−4−yl)(以下NBDと略す)とローダミンB塩化物との混合物等が挙げられる。これらの蛍光物質は膜融合が発生すると膜に標識された蛍光分子が拡散・希釈され、ドナー分子とアクセプター分子の距離が離れるため、ドナー分子の蛍光強度が増大する。また本実施形態における蛍光物質の組み合わせはこれらの例に限定されるものではない。
(第25実施形態)
本発明の第25実施形態では、複合体106において第二物質109と反応する物質で検出を行う。第二物質109と反応する物質としては、基質、化学発光物質、および酸化還元物質等が挙げられる。本実施形態では、第二物質109と上記物質の反応によるシグナルを検出することにより、被検小胞体101と小胞体103から成る複合体106のみが、検出され評価する事ができる。また、複合体106において担体108に第二物質109で固定し、固定物質102と反応する物質で検出させてもよい。
検出物質は、比色物質、発光物質、酸化還元物質、核酸、および酵素からなる群から選ばれる少なくとも1つの標識物質であり、発光物質としては、蛍光分子、リン光分子、化学発光分子、酵素結合分子等が挙げられる。核酸を標識物質とした時の検出方法としては、イムノPCR、インベーダー法、Taqman法、蛍光プローブ法等の核酸検出法が挙げられる。
(第26実施形態)
本発明の第26実施形態は、上述の前記被検小胞体101、前記小胞体103の複合体106を形成した後に担体108に固定化させて検出し評価する方法に代えて、予め担体108に被検小胞体101もしくは小胞体103を固定化させ、その後に複合体106を形成した後に、検出評価することもできる。
(第27実施形態)
本発明の第27実施形態では、酵素が内包された被検小胞体101が、基質が内包された小胞体103に融合することによって、小胞体内で反応し色が変化することで検出評価することもできる。
また、基質が内包された被検小胞体101に酵素が内包された小胞体103に対し融合することによって小胞体内で反応し色が変化することで検出評価してもよい。
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]膜融合誘発剤添加による人工胞体の膜融合
膜融合のモデルとして、人工胞体としてジオレオイルホスファチジルコリン(DOPC)リポソーム(粒径:100nm、Fourmular Scientific)、膜融合誘発剤(添加剤)としてポリエステルグリコール(PEG)(分子量:6000、和光純薬)を用いて膜融合実験を行った。
DOPCリポソーム溶液100μg/mLに対して、各濃度PEG溶液(0,10,20,40wt%)を添加し、20分間撹拌してリポソームの膜融合を行った。膜融合の評価はナノ粒子計(NanoSight NS−500、日本カンタムデザイン)を用いて、各濃度PEG溶液添加後のDOPCリポソームの粒径測定を行った。結果を図24Aに示す。図24Bは、本実施例における人工胞体の膜融合の様子を模式的に表した図である。PEG濃度0wt%におけるリポソームの平均粒径(153.01nm)と比較して、PEG濃度を添加した場合では、添加するPEG濃度に依存して添加、撹拌後リポソームの平均粒径が増加する事が確認された。
[実施例2]膜融合誘発剤による蛍光封入人工胞体の膜融合
蛍光封入胞体としてNBD封入リポソーム(モル比、DOPC:CHOL:NBD=54:45:1)とRhodamine封入リポソーム(モル比、DOPC:CHOL:Rhodamine=54:45:1)(粒径:100nm、Fourmular Scientific)、膜融合誘発剤(添加剤)としてポリエステルグリコール(PEG)(分子量:6000、和光純薬)を用いて膜融合検証を行った。
DOPCリポソーム溶液100μg/mLに対して、各濃度PEG溶液(0,10,20,40wt%)を添加し、20分間撹拌してリポソームの膜融合を行った。膜融合の評価は蛍光プレートリーダー(Infinit M200,TECAN)を用いて、各濃度PEG溶液添加後のリポソームのFRET蛍光測定を行った。結果を図25A,図25Bに示す。図25Cは、本実施例における蛍光封入人工胞体の膜融合の様子を模式的に表した図である。PEG濃度0wt%におけるFRET蛍光強度と比較して、添加するPEG濃度に依存して、PEG添加及び撹拌後のリポソームのFRET蛍光強度が増加する事が確認された。
以上の結果より、リポソームの膜融合が確認された。リポソームの膜融合は、膜融合誘発剤(添加剤)PEG添加濃度に依存して、促進された。また、FRET蛍光強度の測定により、リポソームの融合体の形成が確認され、該融合体の存在を検出できた。
[実施例3]
<ビオチン修飾リポソームと蛍光標識リポソームの融合評価>
本実施例では、小胞体としてビオチン修飾リポソームと蛍光標識リポソームを用いて、膜融合の評価実験を行った。第一物質としてはビオチンを認識するアビジンを基板固定化して用いた。第二物質としては蛍光物質ローダミンを用いた。
<蛍光標識リポソーム作製>
ガラス試験管に1,2−dioleoyl−sn−glycero−3−phospho−L−serine(以下DOPSと略す,日本油脂社製)、Rhodamine−Phosphatidylethanolamine(以下Rhodamine−PEと略す)(Avanti Polar lipid社製)がモル比=100:1になるように、クロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPS・Rhodamine−PEクロロホルム溶液を調製した。当該DOPS・Rhodamine−PEクロロホルム溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜と25mM MES 125mM NaCl pH=7.4 buffer(以下、MES bufferと略す)1mLとを混合し、浴槽型ソニケーターで約1分間超音波処理をすることで蛍光標識リポソームを作製した。
上記蛍光標識リポソームのサイズを調整するため孔径100nmのNuclepore polymembrane carbonate(whatman社製)のフィルターに通過させることで均一な蛍光標識リポソームを作製した。
<ビオチン修飾リポソーム作製>
DOPS(日本油脂社製)、1,2−dioleoyl−sn−glycero−3−phosphoethanolamine−N−(cap biotinyl)(以下DOPE−biotinと略す、Avanti Polar lipid社製)がモル比=100:1になるように、クロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPS・DOPE−biotinクロロホルム溶液を調製した。当該DOPS・DOPE−biotinクロロホルム溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とMES buffer 1mLとを混合し、浴槽型ソニケーターで約一分間超音波処理をすることでビオチン修飾リポソームを作製した。
上記ビオチン修飾リポソームのサイズを調整するため孔径100nmのNuclepore polymembrane carbonate(whatman社製)のフィルターに通過させることで均一なビオチン修飾リポソームを作製した。
<2色蛍光標識リポソーム作製>
ガラス試験管にDOPS、Rhodamine−PE、NBD−Phosphatidylethanolamine(以下NBD−PEと略す、Avanti Polar lipid社製)がモル比=100:1:0.5となるように、クロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPS・Rhodamine−PE・NBD−PEクロロホルム溶液を調製した。当該DOPS・Rhodamine−PE・NBD−PEクロロホルム溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜と25mM MES 125mM NaCl pH=7.4 buffer(以下、MES bufferと略す)1mLとを混合し、浴槽型ソニケーターで約一分間超音波処理をすることで2色蛍光標識リポソームを作製した。
上記2色蛍光標識リポソームのサイズを調整するため、孔径100nmのNuclepore polymembrane carbonate(whatman社製)のフィルターに通過させることで均一な2色蛍光標識リポソームを作製した。
[参考例1]
参考例1では、前記ビオチン修飾リポソーム(DOPS/biotin)、および、蛍光標識リポソーム(DOPS/rhodamine)を用いて96穴プレートを用いて検出を行った。
ビオチン修飾リポソーム(10mg/mL)10μLとMES buffer 190μLとを混合した溶液、および、蛍光標識リポソーム(10mg/mL)10μLとMES buffer 190μLとを混合した溶液を37℃で1時間インキュベーションした。その後、300μL PBSで3回洗浄したStreptavidin Coated Plates(HBC)Black 96−well with SuperBlock Blocking Buffer(Thermo社製)に反応させたリポソーム溶液(脂質濃度は62.5μg/mL)を100μL添加し、25℃で5時間インキュベーションした。
300μL PBSで3回洗浄後、プレートリーダー(Infinite M200、Tecan社製)でローダミン(励起波長:560nm、蛍光波長:580nm)の蛍光強度を測定した。結果を図28に示す。
[実施例4]
実施例4では、参考例1と同様に、前記ビオチン修飾リポソーム、および、蛍光標識リポソームの混合溶液を調製し、96穴プレートを用いて蛍光リポソームの検出を行った。
ビオチン修飾リポソーム(10mg/mL)10μLと、蛍光標識リポソーム(10mg/mL)10μLと、MES buffer 180μLと、を混合した溶液(DOPS/rhodamine+DOPS/biotin)、および、ビオチン修飾リポソーム(10mg/mL)10μLと、蛍光標識リポソーム(10mg/mL)10μLと、MES buffer、CaCl溶液(最終濃度5mM)180μLと、を混合した溶液(DOPS/rhodamine+DOPS/biotin+Ca 5mM)を37℃で1時間インキュベーションした。その後、300μLPBSで3回洗浄したStreptavidin Coated Plates(HBC)Black 96−well with SuperBlock Blocking Bufferに反応させたリポソーム溶液(脂質濃度は62.5μg/mL)を100μL添加し、25℃で5時間インキュベーションした。
300μLPBSで3回洗浄後、プレートリーダーでローダミンの蛍光強度を測定した。結果を図28に示す。
図28に、蛍光標識リポソームの結果(参考例1)、ビオチン修飾リポソームの結果(参考例1)、「蛍光標識リポソーム+ビオチン修飾リポソーム」の結果(実施例4)、「蛍光標識リポソーム+ビオチン修飾リポソーム」に5mMCaを添加した試料(実施例4)の結果を示す。
なお、縦軸は洗浄後のローダミン蛍光強度を示す。
図28に示すように、Ca添加による融合の有無によって蛍光強度に違いが確認され、ビオチン修飾リポソームと蛍光標識リポソームとを用いて、小胞体の融合の評価が出来ることが確認された。
[実施例5]
<DOPSリポソーム作製>
ガラス試験管にDOPS(日本油脂社製)をクロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPSクロロホルム溶液を調製した。当該DOPSクロロホルム溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とMES buffer1mLとを混合し、浴槽型ソニケーターで約1分間超音波処理をすることでDOPSリポソームを作製した。
上記DOPSリポソームのサイズを調整するため孔径100nmのNuclepore polymembrane carbonate(whatman社製)のフィルターに通過させることで均一なDOPSリポソームを作製した。
<Ca添加融合検証>
上記DOPSリポソームと、実施例3に記載した方法で作成された2色蛍光標識リポソームを用いて、以下の実験を行った。
DOPSリポソーム(10mg/mL)および2色蛍光標識リポソーム(10mg/mL)の混合液2μLと、MES bufferおよびCaCl混合液(終濃度0、1、3、5mM)198μLと、を混合した溶液を37℃で1時間インキュベーションした。
図29に、DOPSリポソームおよび2色蛍光標識リポソームの混合液に添加するCa濃度を0、1mM、3mM、5mMと変化させた場合において、DOPSリポソームと2色蛍光標識リポソームとの融合体を観察したTEM画像を示す。
図29に示すように、TEMを用いて、Ca濃度が3mM以上において、融合体の粒径の増加が顕著に確認できた。
図30にCa濃度を0〜5mMと変化させた場合における融合体の粒度分布の結果を示す。粒度分布測定には、ナノ粒子計(NanoSight NS−500、日本カンタムデザイン製)を用いた。
図30に示すように、Ca濃度が3mM以上で融合体の平均粒径の増加、および、膜融合に起因する粒子数の減少を確認した。
図31に本実施例に係る胞体の融合実験を説明する模式図を示す。
NBDとローダミンを修飾した脂質膜構造体(2色蛍光標識リポソームに対応する)は、NBDとローダミンが隣接しているため、蛍光が消光している状態にある。当該NBDとローダミンを修飾した脂質膜構造体における蛍光強度をFRET解消率0%と定義した。
また、脂質膜構造体と胞体との融合体に界面活性剤を添加して、融合体をバーストさせた場合(融合体を完全に解離させた場合)には、FRET解消率が100%であると定義した。
当該脂質膜構造体(2色蛍光標識リポソームに対応)と、胞体(DOPSリポソームに対応)とを混合し、脂質膜構造体と、胞体と、が膜融合した場合には、NBDとローダミンとの間の距離が離れることにより、FRETの解消と共に、蛍光強度の増加が観察される。このような方法により、蛍光強度の変化(FRET解消率)により、膜融合の程度を評価できる。
図32に、胞体に添加するCa濃度を0〜5mMと変化させた場合におけるFRET解消率(%)のグラフを示す。また、界面活性剤(triton)を用いて、融合体をバーストさせた(融合体を完全に解離させた)結果も図32に示す。
図32に示すように、Ca濃度が3mM以上において、FRET解消率が上昇した(蛍光強度が増大した)。
本実施例より、膜融合を誘発する添加剤として、Caを添加することにより、脂質膜構造体と胞体との膜融合が誘発されることが確認された。
[実施例6]
<pH応答性リポソーム、pH応答性蛍光標識リポソーム作製>
ガラス試験管に1,2−Dioleoyl−sn−Glycero−3−Phosphoethanolamine(以下DOPEと略す,日本油脂社製)と、Cholesteryl hemisuccinate(以下CHEMSと略す)(Avanti Polar lipid社製)とがモル比=3:2になるように、クロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPE・CHEMSクロロホルム溶液を調製した。当該DOPE・CHEMSクロロホルム溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とMES buffer1mLとを混合し、浴槽型ソニケーターで約1分間超音波処理をすることでpH応答性リポソームを作製した。
また、ガラス試験管に、DOPE、CHEMS、NBD−PE、Rhodamine−PEがモル比=60:40:1:0.5になるようにクロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPE・CHEMS・NBD−PE・Rhodamine−PEクロロホルム溶液を調製した。当該DOPE・CHEMS・NBD−PE・Rhodamine−PEクロロホルム溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とMES buffer1mLとを混合し、浴槽型ソニケーターで約1分間超音波処理をすることでpH応答性蛍光標識リポソームを作製した。
上記pH応答性リポソーム、pH応答性蛍光標識リポソームのサイズを調整するため孔径100nmのNuclepore polymembrane carbonate(whatman社製)のフィルターに通過させることで均一なpH応答性リポソーム、pH応答性蛍光標識リポソームを作製した。
<pH応答融合検証>
pH応答性リポソーム(10mg/mL)およびpH応答性蛍光標識リポソーム(10mg/mL)の混合液2μLと、各pHのMES buffer(pH4.5、pH5.0、pH5.5、pH6.0、pH7.4)198μLと、を混合した溶液を、37℃で1時間インキュベーションした。
図33に、pH応答性リポソーム、および、pH応答性蛍光標識リポソームの膜融合において、pH変化させた場合(pH4.5、pH5.0、pH5.5、pH6.0、pH7.4)のTEM観察結果を示す。
図33に示すように、TEMを用いて、pH5.5以上において、pH応答性リポソームとpH応答性蛍光標識リポソームとの融合体の粒径の増加が顕著に確認できた。
すなわち、pH5.5以下において、膜融合が促進されることが確認された。
図34にpH4.5、pH5.0、pH5.5、pH6.0、pH7.4における融合体の粒度分布測定の結果を示す。粒度分布測定には、ナノ粒子計(NanoSight NS−500、日本カンタムデザイン製)を用いた。
図34に示すように、pH5.5以下とすることにより、融合体の平均粒径の増加、および、膜融合に起因する粒子数の減少を確認した。
図35に、pH応答性リポソームおよびpH応答性蛍光標識リポソームの混合液のpHがpH7.4、pH5.5の際のFRET解消率(%)のグラフを示す。本実施例においては、pH7.4の場合をFRET解消率0%と定義した。
また、界面活性剤(triton)を用いて、融合体をバーストさせた(融合体を完全に解離させ、FRET解消率100%の場合)結果も図35に示す。
図35に示すように、pH5.5以下において、FRET解消率が上昇した(蛍光強度が増大した)。
本実施例より、pH応答性脂質を脂質膜構造体に修飾することにより、脂質膜構造体と胞体との膜融合が誘発されることが確認された。
[実施例7]
ビオチン修飾リポソーム、蛍光標識リポソーム、および、96穴プレートを用いて蛍光リポソームの検出を行った。
Streptavidin Coated Plates(HBC)Black 96−well with SuperBlock Blocking Bufferにビオチン修飾リポソーム(脂質濃度は62.5μg/mL)を100μL添加し、25℃で5時間インキュベーションし、人工胞体(脂質膜構造体)が基板上に固定化された人工胞体固定化基板を作製した。300μLPBSで3回洗浄した後、蛍光標識リポソーム(10mg/mL)10μLと、MES buffer 190μLと、を混合した溶液(DOPS/rhodamine)、および、蛍光標識リポソーム(10mg/mL)10μLと、MES buffer−CaCl溶液(最終濃度5mM)190μLと、を混合した溶液(DOPS/rhodamine+Ca 5mM)を37℃で1時間インキュベーションした。300μLPBSで3回洗浄後、プレートリーダーでローダミンの蛍光強度を測定した。
ビオチン化したリポソーム(DOPS/biotin)を固定した人工胞体固定化基板に対し蛍光分子を有するリポソーム(DOPS/rhodamine)を添加した例(DOPS/rhodamine+DOPS/biotin)と、ビオチン化したリポソーム(DOPS/biotin)を固定した基板に対し蛍光分子を有するリポソーム(DOPS/rhodamine)およびCaを添加した例(DOPS/rhodamine+DOPS/biotin+Ca 5mM)を図36に示す。図36の縦軸は、rhodamineに起因する蛍光強度を示す。
図36に示すように、ビオチン化したリポソームを固定した人工胞体固定化基板を用いた場合においても、蛍光分子を有するリポソーム(DOPS/rhodamine)に加えてCaを添加することにより、リポソーム同士の膜融合が促進されることが確認された。
本実施例より、脂質膜構造体固定化担体(人工胞体固定化基板)を用いて、担体上で胞体同士が融合可能であること(脂質膜構造体と胞体とが融合可能であること)が確認された。
また、本実施例より、脂質膜構造体固定化担体を用いて、胞体の分離、移動、検出ができることが確認された。
[実施例8]
<磁性体内包リポソーム作製>
ガラス試験管にDOPS(日本油脂社製)をクロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPSクロロホルム溶液を調製した。当該DOPSクロロホルム溶液、10mMグルコース(和光純薬社製)メタノール混合溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜と200nm磁性粒子(多摩川精機社製)、MES buffer1mLとを混合し、ボルテックスミキサーで約一分攪拌処理をすることで磁性体内包リポソームを作製した。
上記磁性体内包リポソームのサイズを調整するため、孔径3μmのpolymembrane carbonate(Millipore社製)のシリンジフィルターに通過させることで均一な磁性体内包リポソームを作製した。
未封入の磁性粒子、磁性体未封入のリポソームを除去するため、遠心分離(20,000×G、10分)、磁気スタンドによる捕集、洗浄を3回繰り返すことで磁性体内包リポソームを作製した。
<蛍光標識GUVリポソーム>
ガラス試験管に、DOPS(日本油脂社製)、および、Rhodamine−PE(Avanti Polar lipid社製)がモル比=100:1となるように、クロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPS・Rhodamine−PEクロロホルム溶液を調製した。当該DOPS・Rhodamine−PEクロロホルム溶液、10mMグルコース(和光純薬社製)メタノール混合溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とMES buffer1mLとを混合し、ボルテックスミキサーで約一分攪拌処理をすることで蛍光標識リポソームを作製した。
上記蛍光標識GUVリポソームのサイズを調整するため、孔径3μmのpolymembrane carbonate(Millipore社製)のシリンジフィルターに通過させることで均一な蛍光標識リポソームを作製した。
<融合・磁気分離検証>
磁性体内包リポソーム、蛍光標識GUVリポソーム5μLと、MES buffer、CaCl溶液(最終濃度5mM)95μLと、を混合した溶液を37℃で1時間インキュベーションした。磁気スタンドによる捕集、洗浄3回後、プレートリーダーでローダミンの蛍光強度を測定した。
図37に融合体を磁気分離した際の結果を示す。図37におけるCa(+)とは、磁性体内包リポソームと蛍光リポソームとの混合溶液内にCaを含む場合を示す。磁性体内包リポソームと蛍光リポソームとの混合溶液内にCaを含む場合には、融合体の形成が促進される。
図37におけるCa(−)とは、混合溶液内にCaを添加しない場合を示す。
図37におけるMg(+)とは、磁力発生装置(磁気スタンド)により、磁気分離した場合を示す。
図37におけるMg(−)とは、磁気分離を行わなかった場合を示す。
図37の縦軸は、蛍光強度を示す。
図37に示すように、Caを添加しない場合、磁気分離を行わない場合と比較して、Caを添加し、融合体を形成した場合において、磁気分離を行った場合(Ca(+)、Mg(+)のとき)、蛍光強度が大きく増大した。
すなわち、Caの添加により膜融合が生じた磁性体を含む融合体が、磁気分離され、蛍光検出された。
本実施例より、磁力発生手段を用いて、任意の場所(例えば、検出部位など)に、融合体を分離、移動、検出できることが確認された。
[実施例9]
<膜チャンバー作製>
ガラス上に、直径5μm、深さ3μmの微小孔を形成した、CYTOP(旭硝子社製)チャンバーと送液用板ガラスとを組み合わせたフローセルに対して、MgCl溶液(最終濃度1mM)、MOPS buffer(10mM、pH:7.9)、1%グリセロール、Alexa488(最終濃度2μM)混合溶液20μLを2回送液後、1,2−Dioleoyl−sn−glycero−3−phosphocholine(以下DOPCと略す、日本油脂社製)、1,2−Dioleoyl−sn−glycero−3−phosphoglycerol(以下DOPGと略す、日本油脂社製)、4mgをヘキサデカン1mLに溶解した脂質溶液20μLを送液し、さらにMgCl溶液(最終濃度1mM)、MOPS buffer(10mM、pH:7.9)、1%グリセロール混合溶液20μLを2回送液し、蛍光封入膜チャンバーを作製した。
<蛍光標識リポソーム作製>
ガラス試験管に、DOPC、DOPE(日本油脂社製)、Rhodamine−PE(Avanti Polar lipid社製)がモル比=100:100:1となるように、クロロホルムに溶解し、15mg/mLのDOPC・DOPE・Rhodamine−PEクロロホルム溶液を調製した。当該DOPC・DOPE・Rhodamine−PEクロロホルム溶液、および、10mMグルコース(和光純薬社製)メタノール混合溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜と、MgCl溶液(最終濃度1mM)、MOPS buffer(10mM、pH:7.9)、1%グリセロール混合溶液1mLと、を混合し、ボルテックスミキサーで約一分攪拌処理をすることで蛍光標識リポソームを作製した。
上記蛍光標識リポソームのサイズを調整するため、孔径3μmのpolymembrane carbonate(Millipore社製)のシリンジフィルターに通過させることで均一な蛍光標識リポソームを作製した。
未封入の蛍光脂質を除去するため、遠心分離(20,000×G、10分)による捕集、洗浄を3回繰り返すことで蛍光標識リポソームを作製した。
<膜チャンバー・リポソーム融合検証>
上記、蛍光封入膜チャンバーに対して、蛍光標識リポソーム、CaCl溶液(最終濃度1mM)20μLを送液し、さらにMgCl溶液(最終濃度1mM)、MOPS buffer(10mM、pH:7.9)、1%グリセロール混合溶液80μLを送液した後、蛍光顕微鏡BX50(OLYMPUS社製)を用いてAlexa488及びローダミンの蛍光を観察した。
図38に、脂質膜が基板の凹部(ウェル)に形成された膜チャンバーの膜内の蛍光画像を示す。図38に示すように、基板上に膜チャンバーが形成されていることが確認された。
図39に、蛍光標識リポソームの蛍光画像を示す。蛍光標識リポソームが存在する場合、図39に示すような蛍光画像が得られることが分かった。
図40には、膜チャンバー・リポソーム融合検証実験を行った場合における膜チャンバーの蛍光画像を示す。
図40の結果より、膜チャンバー上に形成された脂質膜と蛍光標識リポソームとが融合することに起因した、蛍光の増大が検出された。
本実施例より、人工胞体を基板上の脂質膜構造体と融合させることにより、反応試薬と胞体の構成成分との反応を行い、反応又は反応により生じた反応産物を検出できることが確認された。
[実施例10]
<融合体内での検出反応検証>
本実施例においては、図15に示すような、融合体内の反応の検出の検討を行った。
<Rhodamine封入リポソーム、NBD封入リポソーム作製>
ガラス試験管にDOPS(日本油脂社製)をクロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPSクロロホルム溶液を調製した。当該DOPSクロロホルム溶液、10mMグルコース(和光純薬社製)メタノール混合溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とRhodamine−PE(Avanti Polar lipid社製)・MES buffer1mLとを混合し、ボルテックスミキサーで約一分攪拌処理をすることで蛍光標識リポソームを作製した。
Rhodamine内包リポソームのサイズを調整するため、上記蛍光標識リポソームを孔径3μmのpolymembrane carbonate(Millipore社製)のシリンジフィルターに通過させることで均一なRhodamine標識リポソームを作製した。
未封入の蛍光脂質を除去するため、遠心分離(20,000×G、10分)による捕集、洗浄を3回繰り返すことでRhodamine内包リポソームを作製した。
ガラス試験管にDOPS(日本油脂社製)をクロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPSクロロホルム溶液を調製した。当該DOPSクロロホルム溶液、10mMグルコース(和光純薬社製)メタノール混合溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とNBD−PE(Avanti Polar lipid社製)・MES buffer1mLとを混合し、ボルテックスで約一分攪拌処理をすることで蛍光標識リポソームを作製した。
上記NBD内包リポソームのサイズを調整するため、孔径3μmのpolymembrane carbonate(Millipore社製)のシリンジフィルターに通過させることで均一なNBD標識リポソームを作製した。
未封入の蛍光脂質を除去するため、遠心分離(20,000×G、10分)による捕集、洗浄を3回繰り返すことでNBD内包リポソームを作製した。
<融合体内FRET検証>
Rhodamine内包リポソームおよびNBD内包リポソームの混合液5μLと、MES buffer−CaCl溶液(最終濃度5mM)95μLと、を混合した溶液を37℃で1時間インキュベーションした後、プレートリーダーでFRETの蛍光強度(励起波長:463nm、蛍光波長:580nm)を測定した。
図41に、Rhodamine内包リポソーム(DOPS/rhodamine)、NBD内包リポソーム(DOPS/NBD)、「Rhodamine内包リポソーム+NBD内包リポソーム(DOPS/NBD+DOPS/rhodamine)」、および「Rhodamine内包リポソーム+NBD内包リポソーム」に5mMCaを添加した試料(DOPS/NBD+DOPS/rhodamine+Ca 5mM)の結果を示す。
なお、縦軸はFRETの蛍光強度を示す。
図41に示すようにCaを添加しない場合と比較して、Ca添加による融合体において、蛍光強度が大きく増大した。
すなわちCa添加により膜融合が生じた融合体内で、RhodamineとNBDとがFRET反応し、蛍光強度の増大が検出された。
本実施例より、膜融合を用いて、融合体内での反応を検出できることが確認された。
[実施例11]
<リポソーム−エキソソーム融合、粒径分布検証>
<DOPCリポソーム、DOPSリポソーム作製>
ガラス試験管にDOPCまたは、DOPS(日本油脂社製)をクロロホルムに溶解し、10mg/mLのDOPCクロロホルム溶液、または、10mg/mLのDOPSクロロホルム溶液を調製した。当該DOPCクロロホルム溶液、または、DOPSクロロホルム溶液と、10mMグルコース(和光純薬社製)メタノールとの混合溶液をデシケーターで減圧乾燥し、有機溶媒を除去することで脂質薄膜を調製した。この脂質薄膜とMES buffer1mLとを混合し、ボルテックスミキサーで約一分攪拌処理をすることでDOPCリポソーム(GUV(DOPC))、または、DOPSリポソーム(GUV(DOPS))を作製した。
上記DOPCリポソームまたは、DOPSリポソームのサイズを調整するため、孔径3μmのpolymembrane carbonate(Millipore社製)のシリンジフィルターに通過させることで均一なDOPCリポソームまたは、DOPSリポソームを作製した。
<リポソーム−エキソソーム融合検証>
DOPCリポソーム、またはDOPSリポソーム、ヒト血清(Lonza社製)より調製したエキソソーム4.5μLとMES buffer95.5μLとを混合した溶液を、37℃で1時間インキュベーションした。
図42にDOPCリポソーム(GUV(DOPC))、DOPSリポソーム(GUV(DOPS))、エキソソーム、DOPCリポソーム+エキソソーム(GUV(DOPC)exosome)、DOPSリポソーム+エキソソーム(GUV(DOPS)exosome)の粒径分布の結果を示す。粒径分布測定には、ナノ粒子計(NanoSight NS−500、日本カンタムデザイン製)を用いた。
図42に示すように、DOPSリポソーム+エキソソームにおいて、エキソソーム平均粒径の増加、及び粒子数の減少を確認した。
本実施例より、DOPSリポソーム−エキソソーム間において、相互作用が確認された。
以上、本発明の実施形態について、図面を参照し、実施例を交えて詳述したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の各実施形態において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
本発明に係る質膜構造体又は脂質膜構造体固定化担体により、簡便で効率的に細胞外胞体を分離、検出、及び移動させることが可能である。また、本発明に係る胞体の融合方法、胞体の分離方法、胞体の検出方法、及び胞体の移動方法によれば、簡便で効率的に細胞外胞体を融合、分離、検出及び移動させることができる。これらは、従来行われている胞体のサンプルの調製法、回収装置、検出法などに代わるものとして、広く普及すると考えられる。
1,201 脂質膜固定化基板(脂質膜構造体固定化基板、人工胞体固定化基板)
2,202 基板
3 表面
4 凹部
5 人工胞体(脂質膜構造体)
15 融合膜
6 反応試薬
7 磁力発生装置(磁力発生手段)
101 被検小胞体
102 固定物質
103 小胞体
104 第1の蛍光物質
105 第2の蛍光物質
106 複合体
107 第一物質
108 担体
109 第二物質
110 細胞外胞体
111 添加剤
112 融合体
113 膜融合誘発装置
114 膜融合誘発物質(融合誘発物質)
115 膜融合誘発物質で修飾されている人工胞体(膜融合誘発物質修飾人工胞体)
116 細胞外胞体を含む試料
117 金属化合物
118 金属化合物内包人工胞体
119 電荷物質
120 電荷物質修飾人工胞体
121 電気泳動力発生手段(電気泳動装置、電気泳動力誘発装置)
122 サイズ排除分離手段
123 アフィニティー物質
124 アフィニティー物質が修飾されている人工胞体(アフィニティー物質修飾人工胞体)
125 アフィニティー分離手段
126 磁性体
127 磁性体内包人工胞体
128 検出手段(センサー)
129 反応試薬内包人工胞体(試薬内包人工胞体)
130 磁性体及び反応試薬を内包する人工胞体
131 リポソーム
132 PEG
133 NBD
134 Rhodamine
301 細胞外胞体固定化基板

Claims (11)

  1. 胞体の分離方法であって、
    脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体が、凹部を有する担体上に固定化された脂質膜構造体固定化担体と、
    前記胞体を含む試料と、を接触させて、
    前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記試料から胞体を分離させ胞体の分離方法であり、
    前記脂質膜構造体が、前記凹部の開口部を塞ぐように設けられ、且つ、
    前記脂質膜構造体が、前記担体と前記脂質膜構造体とで囲まれた前記凹部の内部空間を形成するように設けられている
    胞体の分離方法
  2. 前記担体が基板である、請求項1に記載の胞体の分離方法。
  3. 胞体の検出方法であって、
    請求項1又は2に記載の胞体の分離方法において、
    前記脂質膜構造体と前記胞体とが膜融合した融合体を検出する
    胞体の検出方法。
  4. 前記凹部の内部空間に反応試薬が収められており、
    前記胞体と前記脂質膜構造体とを接触させて、前記胞体と前記脂質膜構造体とを膜融合させ、該膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、
    前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する
    請求項3に記載の胞体の検出方法。
  5. 脂質膜構造体固定化担体であって、
    脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有する脂質膜構造体が凹部を有する担体上に固定化され、
    前記脂質膜構造体が、前記凹部の開口部を塞ぐように設けられ、且つ、
    前記脂質膜構造体が、前記担体と前記脂質膜構造体とで囲まれた前記凹部の内部空間を形成するように設けられている
    脂質膜構造体固定化担体。
  6. 前記担体が基板である、請求項5に記載の脂質膜構造体固定化担体。
  7. 前記凹部の内部空間に、前記胞体の構成成分と反応する反応試薬が収められている、請求項5又は6に記載の脂質膜構造体固定化担体。
  8. 胞体の融合方法であって、
    請求項5〜7のいずれか一項に記載の脂質膜構造体固定化担体に固定化された脂質膜構造体前記胞体とを接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させる
    胞体の融合方法。
  9. 前記胞体を含む液と膜融合を誘発する添加剤とを混合し、前記脂質膜構造体と前記胞体とを接触させる請求項に記載の胞体の融合方法。
  10. 前記脂質膜構造体が膜融合誘発物質を含む請求項又はに記載の胞体の融合方法。
  11. 胞体の検出方法であって、
    脂質二重膜を有する胞体と融合可能な膜融合性脂質を含有し、胞状であり、特性付与物質、および、反応試薬を含む脂質膜構造体を、前記脂質膜構造体に含まれる前記特性付与物質により付与又は変動された特性により所定の場へと誘導し、
    前記所定の場に前記胞体が配置されており、前記脂質膜構造体と前記胞体とを前記所定の場において接触させて、前記脂質膜構造体と前記胞体とを膜融合させ、前記脂質膜構造体と前記胞体との膜融合により前記反応試薬と前記胞体の構成成分とを反応させ、前記反応又は前記反応により生じた反応産物を検出する
    胞体の検出方法。
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