JP7327096B2 - Molecular separation method - Google Patents

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Description

本発明は、分子の分離方法に関する。 The present invention relates to a method for separating molecules.

標的分子に結合する抗体等の分子を用いて、試料における標的分子を分離することが行われている。抗体に結合した標的分子を、試料に含まれる、抗体に結合していない分子から分離するB/F(Bound/Free)分離の方法が提案されている(非特許文献1参照)。特許文献1では、試料に対して固定化ビーズを用いた免疫沈降操作を行い、分析対象の分子を分離した後、試料を質量分析に供する点が記載されている。 Molecules such as antibodies that bind to target molecules have been used to separate target molecules in a sample. A B/F (Bound/Free) separation method has been proposed for separating antibody-bound target molecules from antibody-unbound molecules contained in a sample (see Non-Patent Document 1). Patent Literature 1 describes that a sample is subjected to an immunoprecipitation operation using immobilized beads to separate molecules to be analyzed, and then the sample is subjected to mass spectrometry.

特許第6424757号公報Japanese Patent No. 6424757

石川、「酵素免疫測定法の原理と問題点」、臨床化学、(日本)、日本臨床化学会、1978年、第6巻、第2号、p.106-115Ishikawa, "Principles and Problems of Enzyme Immunoassay," Clinical Chemistry, (Japan), Japan Society of Clinical Chemistry, 1978, Vol. 6, No. 2, p.106-115

より迅速で簡便に標的分子の分離を行うことが好ましい。 It is preferable to separate target molecules more quickly and easily.

本発明の第1の態様は、試料と、分離する対象である第1分子に結合する第2分子とを用意することと、溶液中において、前記試料と遊離した前記第2分子とを接触させ、前記第1分子と前記第2分子とが結合した複合体を生成することと、分子量に基づいて前記複合体を精製することと、精製された前記複合体から分離された前記第1分子を含む質量分析用試料を質量分析に供することとを備える分子の分離方法に関する。 In a first aspect of the present invention, a sample and a second molecule that binds to the first molecule to be separated are prepared, and the sample is brought into contact with the liberated second molecule in a solution. , forming a complex in which the first molecule and the second molecule bind, purifying the complex based on molecular weight, and separating the first molecule from the purified complex and subjecting a sample for mass spectrometry analysis to mass spectrometry analysis.

本発明によれば、より迅速で簡便に標的分子の分離を行うことができる。 According to the present invention, target molecules can be separated more quickly and easily.

図1は、一実施形態の分子の分離方法を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a molecule separation method according to one embodiment. 図2は、一実施形態の分子の分離方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart showing the flow of the molecule separation method according to one embodiment. 図3は、変形例の分子の分離方法を説明するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a molecule separation method according to a modification. 図4は、実施例において、ベロ毒素1およびベロ毒素2を加えた溶液のマススペクトルである。FIG. 4 is a mass spectrum of a solution to which verotoxin 1 and verotoxin 2 were added in an example. 図5は、実施例において、限外ろ過膜に捕捉された試料のマススペクトルである。FIG. 5 is a mass spectrum of a sample trapped on an ultrafiltration membrane in an example. 図6は、実施例における限外ろ過のろ液のマススペクトルである。FIG. 6 is a mass spectrum of the ultrafiltration filtrate in the example.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

-実施形態-
本実施形態の分子の分離方法では、溶液の中で標的分子と標的分子に結合する分子とを結合させて生成された複合体を、分子量に基づいて分離する。ここで、標的分子とは、分離する対象となる分子である。以下では、標的分子に結合する分子を標的結合分子と呼び、標的分子と標的結合分子が結合した複合体を、単に複合体と呼ぶ。
-Embodiment-
In the method for separating molecules of the present embodiment, a complex formed by binding a target molecule and a molecule that binds to the target molecule in a solution is separated based on the molecular weight. Here, the target molecule is a molecule to be separated. Hereinafter, a molecule that binds to a target molecule is referred to as a target-binding molecule, and a complex formed by binding a target molecule and a target-binding molecule is simply referred to as a complex.

図1は、本実施形態の分子の分離方法を示す概念図である。試料は、標的分子Tおよび非標的分子N1を含み、チューブTBに格納された溶液SNに分散されている(図1左上)。非標的分子N1は、試料における標的分子以外の分子であり、夾雑物等である。このとき、もし試料を質量分析した場合には、当該質量分析で得られるマススペクトルM1では、標的分子Tに対応するピークPTと、非標的分子Nに対応するピークPNが観察されることになる。ここで、マススペクトルとは、横軸に質量分析で検出されたイオンのm/z、縦軸に当該イオンの検出信号の強度を示すグラフであり、図4~6でも同様である。以下では、質量電荷比としてm/zを用いるが、質量と電荷との比を示すものであれば特に限定されない。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing the molecular separation method of this embodiment. The sample contains target molecule T and non-target molecule N1 and is dispersed in solution SN stored in tube TB (upper left of FIG. 1). The non-target molecule N1 is a molecule other than the target molecule in the sample, such as a contaminant. At this time, if the sample is subjected to mass spectrometry, a peak PT corresponding to the target molecule T and a peak PN corresponding to the non-target molecule N1 will be observed in the mass spectrum M1 obtained by the mass spectrometry. Become. Here, the mass spectrum is a graph in which the horizontal axis indicates the m/z of ions detected by mass spectrometry, and the vertical axis indicates the intensity of the detection signal of the ions. Although m/z is used as the mass-to-charge ratio below, it is not particularly limited as long as it represents the ratio of mass to charge.

本実施形態の分子の分離方法では、溶液中において、試料と遊離した標的結合分子TBMとを接触させ、標的分子Tと標的結合分子TBMとが結合した複合体CXを生成する。図1の例では、試料を含む溶液SNに標的結合分子TBMを含む溶液が加えられることを、矢印A1で模式的に示した。 In the molecular separation method of the present embodiment, the sample is brought into contact with the released target binding molecule TBM in a solution to generate a complex CX in which the target molecule T and the target binding molecule TBM are bound. In the example of FIG. 1, the arrow A1 schematically indicates that the solution containing the target binding molecule TBM is added to the solution SN containing the sample.

複合体CXは、分子量に基づいて精製される。図1の例では、非標的分子N1を透過させるが、複合体CXを透過させない限外ろ過膜Fを用いた限外ろ過が行われている(矢印A2)。限外ろ過では、限外ろ過膜Fに複合体CX等を含む溶液SNが加えられた後、遠心力を用いたろ過を行うことが好ましい。複合体CXは限外ろ過膜Fに捕捉され、非標的分子N1はろ液レシーバーRに格納されたろ液FTに含まれる。限外ろ過膜Fに捕捉された複合体CXから標的分子Tを分離する操作を行った後、得られた溶液を質量分析に供することで、分離された標的分子Tを検出することができる。この質量分析で得られたマススペクトルM2では、非標的分子N1に対応するピークが現れず、標的分子Tに対応するピークPTが観察される。 Conjugate CX is purified on the basis of molecular weight. In the example of FIG. 1, ultrafiltration is performed using an ultrafiltration membrane F that allows the non-target molecule N1 to permeate but does not allow the complex CX to permeate (arrow A2). In ultrafiltration, after the solution SN containing the complex CX and the like is added to the ultrafiltration membrane F, it is preferable to perform filtration using centrifugal force. The complex CX is captured by the ultrafiltration membrane F and the non-target molecule N1 is contained in the filtrate FT stored in the filtrate receiver R. After the target molecule T is separated from the complex CX captured by the ultrafiltration membrane F, the separated target molecule T can be detected by subjecting the resulting solution to mass spectrometry. In the mass spectrum M2 obtained by this mass spectrometry, the peak corresponding to the non-target molecule N1 does not appear and the peak PT corresponding to the target molecule T is observed.

図2は、本実施形態の分子の分離方法の流れを示すフローチャートである。ステップS1001において、試料および標的結合分子が用意される。標的結合分子は、固相担体に結合されていないものが用意される。 FIG. 2 is a flow chart showing the flow of the molecule separation method of this embodiment. In step S1001, a sample and target binding molecules are provided. A target-binding molecule is provided that is not bound to a solid support.

(試料について)
試料は、分離する対象である標的分子を含むまたは含む可能性のある液体または固体等であれば、特に限定されない。標的分子は、イオン化が可能で、標的結合分子が入手可能であれば特に限定されない。本実施形態の分子の分離方法は、質量分析方法でもあり、質量分析による分子の検出方法に適用することができる。また、本実施形態は、分子の単離方法としても用いられる。この観点から、標的分子は、検出対象の分子とすることができ、例えば、バイオマーカーまたは毒物等の有害物質とすることができる。一例として、標的分子をベロ毒素とし、本実施形態の方法を食中毒の検査等に適用してもよい。
(Regarding the sample)
The sample is not particularly limited as long as it is a liquid, solid, or the like that contains or may contain the target molecule to be separated. The target molecule is not particularly limited as long as it can be ionized and the target binding molecule is available. The molecular separation method of the present embodiment is also a mass spectrometry method, and can be applied to a molecular detection method by mass spectrometry. This embodiment can also be used as a method for isolating molecules. From this point of view, the target molecule can be a molecule to be detected, for example a biomarker or a hazardous substance such as a toxin. As an example, the target molecule may be verotoxin, and the method of the present embodiment may be applied to testing for food poisoning.

(標的結合分子について)
標的結合分子は、分子量に基づく複合体の精製の操作(ステップS1005)の際に、標的分子と標的結合分子との結合による分子量の増加を利用して精製ができれば特に限定されない。この観点から、標的結合分子の分子量は、1kDa以上が好ましく、30kDa以上がより好ましい。
(Regarding target binding molecules)
The target-binding molecule is not particularly limited as long as it can be purified by utilizing the increase in molecular weight due to binding between the target molecule and the target-binding molecule during the operation of purifying the complex based on molecular weight (step S1005). From this point of view, the molecular weight of the target-binding molecule is preferably 1 kDa or more, more preferably 30 kDa or more.

標的結合分子は、抗原-抗体反応、リガンド-リセプター反応または糖鎖-レクチン相互作用により標的分子と結合可能な分子であることが好ましい。これにより、これらの反応または相互作用の特異性を利用し、より確実に複合体の分離を行うことができる。 The target-binding molecule is preferably a molecule capable of binding to the target molecule through antigen-antibody reaction, ligand-receptor reaction or sugar chain-lectin interaction. Thereby, the specificity of these reactions or interactions can be used to more reliably separate the complex.

抗原-抗体反応を利用する場合、標的分子が抗原、標的結合分子が抗体であることが好ましいが、逆でもよい。以下の実施形態において、「抗体」は、IgG(Immunoglobulin G)等の免疫グロブリンの他、免疫グロブリンではないが、免疫グロブリンにおいて抗原特異性を担う可変領域を含む免疫グロブリン様分子を含む。例えば、標的分子をベロ毒素、標的結合分子を抗ベロ毒素抗体とすることができる。 When using an antigen-antibody reaction, it is preferable that the target molecule is an antigen and the target-binding molecule is an antibody, but the reverse is also possible. In the following embodiments, the term "antibody" includes immunoglobulins such as IgG (Immunoglobulin G), as well as immunoglobulin-like molecules that are not immunoglobulins but that contain variable regions responsible for antigen specificity in immunoglobulins. For example, the target molecule can be verotoxin and the target binding molecule can be an anti-verotoxin antibody.

リガンド-リセプター反応を利用する場合、標的分子がリガンドで標的結合分子がリセプターか、または標的分子がリセプターで標的結合分子がリガンドとなる。例えば、標的分子をベロ毒素、標的結合分子をグロボトリアオシルセラミドとすることができる。糖鎖-レクチン相互作用を利用する場合、標的分子が糖鎖、標的結合分子がレクチンであることが好ましいが、逆でもよい。 When using a ligand-receptor reaction, the target molecule is the ligand and the target binding molecule is the receptor, or the target molecule is the receptor and the target binding molecule is the ligand. For example, the target molecule can be verotoxin and the target binding molecule can be globotriaosylceramide. When sugar chain-lectin interaction is used, it is preferable that the target molecule is a sugar chain and the target binding molecule is a lectin, but the reverse is also possible.

標的結合分子は、モノクローナル抗体でも、ポリクローナル抗体でもよい。また、本実施形態において、標的結合分子として、複数の種類の分子を用いてもよい。標的結合分子は、抗原特異性または構造の異なる複数の種類の抗体を含むことができる。 A target binding molecule may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody. In addition, in this embodiment, multiple types of molecules may be used as target-binding molecules. Target binding molecules can include multiple types of antibodies with different antigen specificities or structures.

に戻って、ステップS1001が終了したら、ステップS1003が開始される。ステップS1003において、標的分子と標的結合分子とを結合させるための操作が行われる。以下では、この操作を結合操作と呼ぶ。結合操作により、試料に標的分子が含まれている場合、標的分子と標的結合分子とが反応して結合し、複合体を形成する。この反応を以下では結合反応と呼ぶ。 Returning to FIG. 2 , after step S1001 ends, step S1003 is started. In step S1003, an operation is performed to bind the target molecule and the target binding molecule. This operation is hereinafter referred to as a join operation. By the binding operation, when the target molecule is contained in the sample, the target molecule and the target-binding molecule react and bind to form a complex. This reaction is hereinafter referred to as binding reaction.

結合操作は、溶液中において、試料と遊離した標的結合分子とを接触させることを含む。例えば、試料を含む溶液に固相担体に結合していない標的結合分子を含む溶液が加えられる。結合操作では、試料と遊離した標的結合分子とが溶液中で分散させられる。試料と標的結合分子を含む溶液は、適宜、振とうまたはボルテックスミキサーによる混合が行われることが結合反応を迅速に行う観点から好ましい。 The binding procedure involves contacting the sample with free target binding molecules in solution. For example, a solution containing a target binding molecule not bound to a solid support is added to a solution containing a sample. In the binding procedure, the sample and free target binding molecules are dispersed in solution. From the viewpoint of rapid binding reaction, it is preferable that the solution containing the sample and the target binding molecule is appropriately mixed by shaking or a vortex mixer.

本実施形態では、遊離した標的分子と遊離した標的結合分子とが結合するように結合反応が行われる。これにより、固相担体に結合された標的結合分子と標的分子とを結合させる場合よりも反応のための時間を著しく短縮できる。結合操作において結合反応のためのインキュベーションの時間は、6時間未満が好ましく、3時間未満がより好ましく、1時間未満がさらに好ましく、30分以下がより一層好ましい。また、タンパク質である抗体を活性を保ったまま固相担体に固定することは容易でなく、時間および手間がかかる。しかし、本実施形態の方法ではその必要が無く、この観点からも効率的である。加えて、抗体の固相担体への固定の際には活性が一部失われるが、本実施形態の方法ではそのような問題も低減される。 In this embodiment, the binding reaction is performed such that the released target molecule and the released target-binding molecule bind. As a result, the reaction time can be significantly shortened compared to binding the target molecule to the target-binding molecule bound to the solid-phase carrier. The incubation time for the binding reaction in the binding procedure is preferably less than 6 hours, more preferably less than 3 hours, even more preferably less than 1 hour, and even more preferably 30 minutes or less. In addition, it is not easy to immobilize an antibody, which is a protein, to a solid-phase carrier while maintaining its activity, and it takes time and effort. However, the method of the present embodiment does not require that, and is efficient from this point of view as well. In addition, some of the activity is lost when the antibody is immobilized on the solid-phase carrier, but the method of the present embodiment also reduces such a problem.

ステップS1003が終了したら、ステップS1005が開始される。ステップS1005において、複合体を精製するための操作が行われる。以下では、この操作を精製操作と呼ぶ。精製操作により、ステップS1003で複合体が形成された場合、試料において複合体が精製される。ここで、複合体の精製とは、試料における複合体以外の分子の少なくとも一部の濃度が、複合体の濃度と比較して相対的に低下することを指す。 After step S1003 ends, step S1005 is started. In step S1005, an operation for purifying the complex is performed. This operation is hereinafter referred to as a refinement operation. When a complex is formed in step S1003 by the purification operation, the complex is purified in the sample. Here, purification of the complex means that the concentration of at least part of the molecules other than the complex in the sample is relatively reduced compared to the concentration of the complex.

精製操作は、分子量に基づいて複合体の精製が行われれば特に限定されない。精製操作では、標的分子に標的結合分子が結合したことによる分子量の増加を利用して、少なくとも標的分子と同程度の分子量を有する分子を試料の複合体を含む画分から除去することが好ましい。これにより、ステップS1009の質量分析において標的分子と同程度のm/zの夾雑物により標的分子の検出の精度が落ちることを抑制することができる。 The purification operation is not particularly limited as long as the complex is purified based on its molecular weight. In the purification procedure, it is preferable to remove molecules having at least the same molecular weight as the target molecule from the complex-containing fraction of the sample by utilizing the increase in molecular weight due to the binding of the target-binding molecule to the target molecule. As a result, in the mass spectrometry in step S1009, it is possible to prevent the accuracy of detection of the target molecule from deteriorating due to contaminants having m/z similar to that of the target molecule.

精製操作では、限外ろ過、透析およびサイズ排除クロマトグラフィの少なくとも一つを用いて複合体が精製されることが好ましい。特に、手間がかからず迅速に行える観点から、精製操作は限外ろ過により行われることが好ましい。限外ろ過では、遠心分離機により、遠心力を用いてろ過を行うことが迅速に精製を行う観点から好ましい。 Preferably, the purification procedure purifies the conjugate using at least one of ultrafiltration, dialysis, and size exclusion chromatography. In particular, the purification operation is preferably performed by ultrafiltration from the viewpoint of being quick and trouble-free. In ultrafiltration, it is preferable to perform filtration using centrifugal force with a centrifuge from the viewpoint of rapid purification.

限外ろ過では、多孔質の限外ろ過膜における細孔により、水中に溶存するタンパク質等の高分子および微粒子を分離することができる。細孔径のばらつきや測定の難しさを理由として、細孔径ではなく分画分子量が、膜の分離性能を表す指標として用いられる。限外ろ過膜の各メーカーはそれぞれ異なった基準で公称分画分子量(Nominal Molecular Weight Limit:NMWL)を定義している。分画分子量と同程度の分子量の分子は、限外ろ過膜を透過する場合もあれば、透過しない場合もある。以下では、分子量の異なる複数の標準物質を、限外ろ過膜に導入して得られた分画曲線において、阻止率が90%となる分子量を分画分子量とする。 In ultrafiltration, macromolecules such as proteins dissolved in water and fine particles can be separated by the pores in the porous ultrafiltration membrane. Because of the variation in pore size and the difficulty of measurement, the molecular weight cutoff is used as an index of membrane separation performance instead of the pore size. Each ultrafiltration membrane manufacturer defines the nominal molecular weight limit (NMWL) according to different standards. Molecules with molecular weights comparable to the molecular weight cutoff may or may not permeate the ultrafiltration membrane. Hereinafter, the molecular weight at which the rejection rate is 90% in the fractionation curve obtained by introducing a plurality of standard substances having different molecular weights into the ultrafiltration membrane is defined as the molecular weight cutoff.

限外ろ過では、標的分子と同程度の分子量を有する分子を透過させ、複合体を透過させない限外ろ過膜を用いることが好ましい。この観点から、限外ろ過膜の分画分子量は、標的分子の分子量より高く、複合体の分子量よりも低いことが好ましい。標的分子と同程度の分子量の分子をより確実に透過させる観点から、限外ろ過膜の分画分子量は標的分子の分子量の2倍より高いことがより好ましい。複合体をより確実に限外ろ過膜に捕捉するため、限外ろ過膜の分画分子量は複合体の分子量の80%よりも小さいことがより好ましい。 In ultrafiltration, it is preferable to use an ultrafiltration membrane that allows the passage of molecules having a molecular weight similar to that of the target molecule but does not allow the passage of complexes. From this point of view, the molecular weight cutoff of the ultrafiltration membrane is preferably higher than the molecular weight of the target molecule and lower than the molecular weight of the complex. From the viewpoint of ensuring the permeation of molecules with a molecular weight similar to that of the target molecule, the cutoff molecular weight of the ultrafiltration membrane is more preferably higher than twice the molecular weight of the target molecule. In order to more reliably trap the complex on the ultrafiltration membrane, the cutoff molecular weight of the ultrafiltration membrane is more preferably less than 80% of the molecular weight of the complex.

例えば、標的分子が、飛行時間型質量分析で特に精度よく測定できる20kDa以下の分子量の物質とし、標的結合分子を抗体のIgGとする。IgGの分子量は約150kDaである。この場合、限外ろ過膜の分画分子量は、30kDa以上が好ましく、60kDa以上がより好ましく、90kDa以上がさらに好ましい。この分画分子量が高い程、標的分子と同程度の分子量の分子をより確実に透過させ、複合体から分離することができる。また、上記の場合、限外ろ過膜の分画分子量は、130kDa以下が好ましく、110kDa以下がより好ましい。この分画分子量が低い程、複合体をより確実に限外ろ過膜に捕捉し、試料における標的分子の損失を防ぐことができる。より具体的な例としては、標的分子をベロ毒素のBサブユニット(分子量:7500~8000Da)、標的結合分子を抗ベロ毒素抗体(分子量:約150kDa)とすると、上記数値例に基づき、限外ろ過膜の分画分子量を設定することができる。
なお、上記は一例であり、標的分子および複合体の分子量に合わせて、限外ろ過膜の分画分子量は適宜設定される。また、限外ろ過の代わりに、または限外ろ過に加えて、透過させる分子の分子量について同等の特性を有する精密ろ過膜を用いて精密ろ過を行ってもよい。精密ろ過においても、遠心分離機により、遠心力を用いてろ過を行うことが迅速に精製を行う観点から好ましい
For example, the target molecule is a substance with a molecular weight of 20 kDa or less, which can be measured particularly accurately by time-of-flight mass spectrometry, and the target-binding molecule is antibody IgG. IgG has a molecular weight of approximately 150 kDa. In this case, the cutoff molecular weight of the ultrafiltration membrane is preferably 30 kDa or more, more preferably 60 kDa or more, and even more preferably 90 kDa or more. The higher the molecular weight cutoff, the more reliably permeation and separation of molecules with a molecular weight similar to that of the target molecule can be achieved. In the above case, the cutoff molecular weight of the ultrafiltration membrane is preferably 130 kDa or less, more preferably 110 kDa or less. The lower the molecular weight cut off, the more reliably the complex can be trapped on the ultrafiltration membrane and the loss of the target molecule in the sample can be prevented. As a more specific example, if the target molecule is the B subunit of verotoxin (molecular weight: 7,500 to 8,000 Da) and the target binding molecule is an anti-verotoxin antibody (molecular weight: about 150 kDa), based on the above numerical examples, the limit The molecular weight cut off of the filtration membrane can be set.
The above is just an example, and the cutoff molecular weight of the ultrafiltration membrane is appropriately set according to the molecular weights of the target molecule and the complex. Alternatively, or in addition to ultrafiltration, microfiltration may be performed using microfiltration membranes having comparable properties with respect to the molecular weight of molecules to be permeated. Also in microfiltration, it is preferable from the viewpoint of rapid purification to perform filtration using centrifugal force with a centrifuge.

ステップS1005が終了したら、ステップS1007が開始される。ステップS1007では、複合体から分離された標的分子を含む質量分析用試料が調製される。質量分析用試料は、精製操作で得られた、試料が標的分子を含む場合に複合体が含まれる精製後の画分から調製される。 After step S1005 ends, step S1007 is started. In step S1007, a sample for mass spectrometry containing the target molecule separated from the complex is prepared. A sample for mass spectrometry is prepared from the purified fraction obtained in the purification procedure, which contains the complex when the sample contains the target molecule.

複合体から標的分子を分離するための操作が行われる。以下では、この操作を分離操作と呼ぶ。分離操作により、ステップS1005で精製された複合体が得られた場合、複合体から標的分子が分離される。 An operation is performed to separate the target molecule from the complex. This operation is hereinafter referred to as a separation operation. When the complex purified in step S1005 is obtained by the separation operation, the target molecule is separated from the complex.

複合体から標的分子を分離する方法は、分離された標的分子の質量分析が可能であれば特に限定されない。例えば、複合体が含まれる精製後の画分をアセトニトリル等の有機溶媒または硫酸などの酸に接触させることにより、複合体から標的分子を分離することができる。
なお、質量分析用試料の調製において有機溶媒が使用される場合では、当該調製の際に複合体から標的分子が分離するため、標的分子の分離を主目的とした分離操作を別途行う必要はない。このように、複合体から分離された標的分子を含む質量分析用試料を取得することができれば、分離操作は省略することができる。
A method for separating the target molecule from the complex is not particularly limited as long as mass spectrometry of the separated target molecule is possible. For example, the target molecule can be separated from the complex by contacting the purified fraction containing the complex with an organic solvent such as acetonitrile or an acid such as sulfuric acid.
If an organic solvent is used in the preparation of the sample for mass spectrometry, the target molecule is separated from the complex during the preparation, so there is no need to perform a separate separation operation for the main purpose of separating the target molecule. . If the mass spectrometry sample containing the target molecule separated from the complex can be obtained in this way, the separation operation can be omitted.

(質量分析用試料の調製について)
質量分析用試料の調製は、後述の質量分析(ステップS1009)におけるイオン化の種類に応じた方法で行われれば、その方法は特に限定されない。夾雑物の量を低減するため、適宜脱塩等の操作を行ってもよい。
(Preparation of sample for mass spectrometry)
The method for preparing the sample for mass spectrometry is not particularly limited as long as it is performed according to the type of ionization in mass spectrometry (step S1009) described later. In order to reduce the amount of contaminants, an operation such as desalting may be performed as appropriate.

以下では、質量分析においてマトリックス支援レーザー脱離イオン化(Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization; MALDI)を行う場合の例を説明する。精製操作により得られた、複合体を含むまたは複合体を含む可能性がある溶液を用意する。上述の限外ろ過を行った場合、限外ろ過膜に残った成分にPBS(Phosphate Buffered Saline)等の緩衝液を加え適宜脱塩して当該溶液を調製する。この溶液を精製溶液と呼ぶ。精製溶液にマトリックスを含む溶液(以下、マトリックス溶液と呼ぶ)を加えてMALDI用試料プレートに滴下して乾燥させることで、試料とマトリックスを含む結晶が得られる。この結晶が質量分析用試料となる。精製溶液をMALDI用試料プレートに配置した後、マトリックス溶液を加えてもよい。マトリックスの種類は特に限定されず、CHCA(α-cyano-4-hydroxycinnamic acid)、シナピン酸またはDHB(2,5-dihydroxybenzoic acid)等を適宜用いることができる。マトリックス溶液の溶媒は、アセトニトリル等の有機溶媒を数十体積%含む水溶液にトリフルオロ酢酸(TFA)が0~3体積%添加されたもの等を用いることができる。この場合、複合体はマトリックス溶液との接触により標的分子へと分離される。
なお、適宜感度等を高めるための添加剤を用いて質量分析用試料を調製してもよい。
An example of performing matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) in mass spectrometry will be described below. A solution containing or possibly containing the complex obtained by the purification operation is prepared. When the above-mentioned ultrafiltration is performed, a buffer solution such as PBS (Phosphate Buffered Saline) is added to the components remaining on the ultrafiltration membrane to appropriately desalt them to prepare the solution. This solution is called the purified solution. A solution containing a matrix (hereinafter referred to as matrix solution) is added to the purified solution, dropped onto a MALDI sample plate, and dried to obtain a crystal containing the sample and the matrix. This crystal serves as a sample for mass spectrometry. After placing the purified solution on the MALDI sample plate, the matrix solution may be added. The type of matrix is not particularly limited, and CHCA (α-cyano-4-hydroxycinnamic acid), sinapinic acid, DHB (2,5-dihydroxybenzoic acid), or the like can be used as appropriate. As a solvent for the matrix solution, an aqueous solution containing several tens of volume % of an organic solvent such as acetonitrile, to which 0 to 3 volume % of trifluoroacetic acid (TFA) is added, or the like can be used. In this case, the complexes are dissociated into target molecules by contact with the matrix solution.
In addition, the sample for mass spectrometry may be prepared using an additive for appropriately enhancing the sensitivity and the like.

ステップS1007が終了したら、ステップS1009が開始される。ステップS1009では、ステップS1007で調製された、複合体から分離された標的分子を含む質量分析用試料の質量分析が行われる。 After step S1007 ends, step S1009 starts. In step S1009, mass spectrometry is performed on the sample for mass spectrometry prepared in step S1007 and containing the target molecule separated from the complex.

質量分析の方法は、標的分子に由来するイオンを質量分離して検出することができれば、特に限定されない。質量分析は、四重極型、イオントラップ型または飛行時間型等の任意の型の質量分析を行うことができる。標的分子が数kDa以上の高質量の場合、精度よく質量分離を行う観点から、飛行時間型質量分析が好ましい。質量分析は、1段階の質量分離を行ってもよいし、2段階以上の質量分離を行ってもよい。1段階の質量分離によるシングル質量分析の場合、手間がかからず迅速に標的分子の検出を行うことができる。2段階以上の質量分析では、検出されたイオンの構造の解析により、検出されたイオンが標的分子に由来するものかの確認等、検出されたイオンからより詳細な情報を得ることができる。 The method of mass spectrometry is not particularly limited as long as ions derived from target molecules can be detected by mass separation. Mass spectrometry can be of any type, such as quadrupole, ion trap or time-of-flight. When the target molecule has a high mass of several kDa or more, time-of-flight mass spectrometry is preferable from the viewpoint of accurate mass separation. In the mass spectrometry, one stage of mass separation may be performed, or two or more stages of mass separation may be performed. In the case of single mass spectrometry by one-step mass separation, the target molecule can be detected quickly without much trouble. In two or more stages of mass spectrometry, more detailed information can be obtained from the detected ions, such as confirmation of whether the detected ions are derived from the target molecule, by analyzing the structure of the detected ions.

質量分析は、四重極型、イオントラップ型または飛行時間型等の任意の質量分析器を1以上含む質量分析計により行うことができる。質量分析の前に、ガスクロマトグラフィまたは液体クロマトグラフィを行ってもよい。 Mass spectrometry can be performed by a mass spectrometer, including one or more of any mass spectrometer, such as a quadrupole, ion trap, or time-of-flight type. Gas chromatography or liquid chromatography may be performed prior to mass spectrometry.

質量分析におけるイオン化の方法は特に限定されない。ペプチドまたはタンパク質等の高分子を断片化せずにイオン化する観点から、MALDIまたはエレクトロスプレー法(Electrospray Ionization; ESI)を行うことが好ましい。イオン化の方法は、1価のイオンが生成しやすく、解析しやすいデータを得ることができる観点から、MALDIが好ましい。MALDIの場合、上述のように調製された質量分析用試料にレーザー光が照射され、試料がイオン化される。 The ionization method in mass spectrometry is not particularly limited. From the viewpoint of ionizing macromolecules such as peptides or proteins without fragmenting them, it is preferable to perform MALDI or electrospray ionization (ESI). As the ionization method, MALDI is preferable from the viewpoint that monovalent ions are easily generated and data that is easy to analyze can be obtained. In the case of MALDI, a sample for mass spectrometry prepared as described above is irradiated with laser light to ionize the sample.

質量分析では、質量分離するイオンのm/zを走査させて、マススペクトルを得るためのデータを取得することが好ましい。質量分析で得られたデータを質量分析データと呼ぶ。質量分析データは、電子計算機等の処理装置から参照可能な記憶媒体に記憶される。 In mass spectrometry, it is preferable to scan the m/z of ions to be mass-separated to acquire data for obtaining a mass spectrum. The data obtained by mass spectrometry are called mass spectrometry data. The mass spectrometry data is stored in a storage medium that can be referenced from a processing device such as a computer.

ステップS1009が終了したら、ステップS1011が開始される。ステップS1011において、質量分析データが解析される。質量分析データの解析は、電子計算機等の処理装置により行われる。質量分析データから、マススペクトルに対応するマススペクトルデータを作成することが好ましい。例えば、飛行時間型質量分析の場合、質量分析データにおいて飛行時間と各飛行時間において検出されたイオンの検出信号の強度が対応付けられている。飛行時間を予め得られた較正データに基づいてm/zに変換し、m/zと強度とが対応付けられたマススペクトルデータを得ることができる。 After step S1009 ends, step S1011 is started. In step S1011, mass spectrometry data are analyzed. Analysis of the mass spectrometry data is performed by a processing device such as an electronic computer. It is preferred to generate mass spectral data corresponding to the mass spectrum from the mass spectrometry data. For example, in time-of-flight mass spectrometry, the time-of-flight and the intensity of the detection signal of ions detected at each time-of-flight are associated in the mass spectrometry data. The time-of-flight is converted to m/z based on pre-obtained calibration data, and mass spectral data in which m/z and intensity are associated can be obtained.

標的分子に由来するイオンのm/zから、質量分析の精度に基づいた許容範囲にあるm/zを有するイオンが検出されたか否かが判定される。当該許容範囲にm/zを有するイオンが検出された場合、標的分子が検出されたものとされる。標的分子に由来するイオンのm/zは、過去の実測値または、標的分子の分子量およびイオン化の際に付加するイオンに基づいて算出した値を用いることができる。例えば、MALDIの場合、標的分子にプロトンが付加した1価のイオンが検出されるとして、標的分子の分子量にプロトンの分子量を加えた値を用いることができる。プロトン以外のカチオンまたは陰イオン等が付加するとしてもよい。質量分析で得られたデータの解析方法は特に限定されず、適宜標的分子の定量等を行うことができる。 From the m/z of the ions originating from the target molecule, it is determined whether ions with m/z within an acceptable range based on the accuracy of the mass spectrometry were detected. A target molecule is detected if an ion having an m/z in the acceptable range is detected. As the m/z of the ions derived from the target molecule, a past actual measurement value or a value calculated based on the molecular weight of the target molecule and the ions added during ionization can be used. For example, in the case of MALDI, a value obtained by adding the molecular weight of protons to the molecular weight of the target molecule can be used assuming that monovalent ions to which protons are added to the target molecule are detected. Cations or anions other than protons may be added. The method of analyzing data obtained by mass spectrometry is not particularly limited, and the target molecule can be quantified as appropriate.

試料における標的分子の有無を検出することが目的の場合には、質量分析で得られたデータから標的分子の有無を判定することができる。分子の分離自体が目的の場合には、質量分析で標的分子が分離されたことを確認した後、複合体から分離された標的分子を含む試料を他の用途に用いてもよい。 When the purpose is to detect the presence or absence of a target molecule in a sample, the presence or absence of the target molecule can be determined from the data obtained by mass spectrometry. When the separation of molecules itself is the objective, after confirming that the target molecules have been separated by mass spectrometry, the sample containing the target molecules separated from the complex may be used for other purposes.

次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。以下の変形例において、上述の実施形態と同様の構造、機能を示す部位に関しては、同一の符号で参照し、適宜説明を省略する。 The following modifications are also within the scope of the present invention and can be combined with the above-described embodiments. In the following modified examples, the same reference numerals are used to refer to parts having the same structures and functions as those of the above-described embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.

(変形例1)
上述の実施形態において、試料と標的結合分子とを接触させる操作(図2のステップS1003)を行う前に、限外ろ過または精密ろ過等により、複合体と同程度以上の分子量の分子または、標的結合分子の分子量よりも分子量の大きい分子の少なくとも一部を除去する操作を行ってもよい。以下では、この限外ろ過または精密ろ過を、第1のろ過と呼び、ステップS1005のろ過を、第2のろ過と呼ぶ。特に、第1のろ過により、複合体と同程度以上の分子量の分子が試料から除去されることが好ましい。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, prior to the operation of contacting the sample with the target-binding molecule (step S1003 in FIG. 2), molecules having a molecular weight equal to or higher than that of the complex or the target-binding molecule are filtered by ultrafiltration or microfiltration. An operation may be performed to remove at least a portion of molecules having a molecular weight greater than that of the binding molecule. Hereinafter, this ultrafiltration or microfiltration is referred to as first filtration, and the filtration in step S1005 is referred to as second filtration. In particular, the first filtration preferably removes from the sample molecules having a molecular weight equal to or higher than that of the complex.

図3は、本変形例の分子の分離方法を説明するための概念図である。チューブTBには試料を含む溶液SNが格納されている。溶液SNには、標的分子Tの他、分子量が複合体の分子量よりも小さい非標的分子N1と、分子量が複合体と同程度かそれ以上の非標的分子N2が含まれている。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the molecule separation method of this modified example. A solution SN containing a sample is stored in the tube TB. In addition to the target molecule T, the solution SN contains a non-target molecule N1 having a molecular weight smaller than that of the complex and a non-target molecule N2 having a molecular weight equal to or greater than that of the complex.

溶液SNに標的結合分子を加える前に、ろ過膜F1を用いた第1のろ過が行われる(矢印A3)。ろ過膜F1を透過したろ液FT1はろ液リザーバーR1に格納される。ろ液FT1には標的分子Tが含まれる。ろ液FT1を試料として上述のステップS1003(図2)以降の各ステップが行われる。ろ過膜F1には、非標的分子N2が捕捉され、試料から除去される。これにより、ステップS1005で第2のろ過を行った後に、第2のろ過のろ過膜に含まれる複合体以外の分子を低減することができ、より精度よく質量分析を行うことができる。 Prior to adding the target binding molecule to solution SN, a first filtration using filtration membrane F1 is performed (arrow A3). The filtrate FT1 that has passed through the filtration membrane F1 is stored in the filtrate reservoir R1. The target molecule T is contained in the filtrate FT1. Each step after step S1003 (FIG. 2) described above is performed using the filtrate FT1 as a sample. Non-target molecules N2 are captured by the filtration membrane F1 and removed from the sample. As a result, after the second filtration is performed in step S1005, molecules other than the complex contained in the filtration membrane of the second filtration can be reduced, and mass spectrometry can be performed with higher accuracy.

ろ過膜F1は、標的分子Tを透過させることができ、非標的分子N2等を捕捉できればその分画分子量または孔径は特に限定されない。標的分子Tが、飛行時間型質量分析で特に精度よく測定できる20kDa以下の分子量の物質とし、標的結合分子を分子量約150kDaのIgGとする。この場合、ろ過膜F1の分画分子量は、30kDa以上が好ましく、60kDa以上がより好ましく、90kDa以上がさらに好ましい。この分画分子量が高い程、標的分子Tをより確実に透過させ、標的分子Tの損失を抑制することができる。また、上記の場合、ろ過膜F1の分画分子量は、130kDa以下が好ましく、110kDa以下がより好ましい。この分画分子量が低い程、複合体と同程度かそれ以上の分子量を有する非標的分子N2をより確実にろ過膜F1に捕捉し、試料から除去することができる。 The filtration membrane F1 is not particularly limited in molecular weight cut-off or pore size as long as it can allow the target molecule T to permeate through it and can capture non-target molecules N2 and the like. The target molecule T is a substance with a molecular weight of 20 kDa or less, which can be measured with particularly high accuracy by time-of-flight mass spectrometry, and the target binding molecule is IgG with a molecular weight of about 150 kDa. In this case, the molecular weight cutoff of the filtration membrane F1 is preferably 30 kDa or more, more preferably 60 kDa or more, and even more preferably 90 kDa or more. The higher the cut-off molecular weight, the more surely the target molecule T can be permeated, and the loss of the target molecule T can be suppressed. In the above case, the molecular weight cut off of the filtration membrane F1 is preferably 130 kDa or less, more preferably 110 kDa or less. The lower the molecular weight cut off, the more reliably the non-target molecule N2 having a molecular weight equal to or higher than that of the complex can be captured by the filtration membrane F1 and removed from the sample.

(態様)
上述した複数の例示的な実施形態またはその変形は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
(mode)
It will be appreciated by those skilled in the art that the multiple exemplary embodiments described above, or variations thereof, are specific examples of the following aspects.

(第1項)一態様に係る分子の分離方法は、試料と、分離する対象である第1分子(標的分子)に結合する第2分子(標的結合分子)とを用意することと、溶液中において、前記試料と遊離した前記第2分子とを接触させ、前記第1分子と前記第2分子とが結合した複合体を生成することと、分子量に基づいて前記複合体を精製することと、精製された前記複合体から分離された前記第1分子を含む質量分析用試料を質量分析に供することとを備える。これにより、より迅速で簡便に標的分子の分離を行うことができる。 (Section 1) A method for separating molecules according to one aspect comprises preparing a sample, a second molecule (target binding molecule) that binds to a first molecule (target molecule) to be separated, and contacting the sample with the liberated second molecule to generate a complex in which the first molecule and the second molecule are bound; purifying the complex based on molecular weight; subjecting a sample for mass spectrometry containing the first molecule separated from the purified complex to mass spectrometry. This makes it possible to separate target molecules more quickly and easily.

(第2項)他の一態様に係る分子の分離方法では、第1項の態様に係る分子の分離方法において、前記第2分子は、抗体または、リガンド-リセプター反応若しくは糖鎖-レクチン相互作用により前記第1分子と結合する分子である。これにより、これらの反応の特異性を利用して、より確実に標的分子の分離を行うことができる。 (Section 2) In a method for separating molecules according to another aspect, in the method for separating molecules according to the aspect of the first aspect, the second molecule is an antibody, a ligand-receptor reaction, or a sugar chain-lectin interaction. is a molecule that binds to the first molecule by Thus, the specificity of these reactions can be used to more reliably separate target molecules.

(第3項)他の一態様に係る分子の分離方法では、第1項または第2項の態様に係る分子の分離方法において、前記複合体は、限外ろ過、精密ろ過、透析およびサイズ排除クロマトグラフィの少なくとも一つを用いて精製される。これにより、標的結合分子の結合による標的分子の分子量の変化を利用して、精度よく標的分子の分離を行うことができる。 (Section 3) In a method for separating molecules according to another aspect, in the method for separating molecules according to the aspect of the first or second aspect, the complex is subjected to ultrafiltration, microfiltration, dialysis and size exclusion. Purified using at least one of chromatography. As a result, the target molecules can be separated with high accuracy by utilizing the change in the molecular weight of the target molecules due to the binding of the target-binding molecules.

(第4項)他の一態様に係る分子の分離方法では、第3項の態様に係る分子の分離方法において、前記複合体は限外ろ過または精密ろ過により精製され、前記限外ろ過または精密ろ過において、遠心力を用いてろ過が行われる。これにより、迅速にろ過を行うことができる。 (Section 4) In a method for separating molecules according to another aspect, in the method for separating molecules according to the aspect of the third aspect, the complex is purified by ultrafiltration or microfiltration, and the ultrafiltration or microfiltration In filtration, centrifugal force is used to filter. This allows rapid filtration.

(第5項)他の一態様に係る分子の分離方法では、第3項または第4項の態様に係る分子の分離方法において、前記試料と前記第2分子とを接触させる前に、限外ろ過または精密ろ過である第1のろ過により前記第1分子の分子量よりも大きい分子量を有する分子の少なくとも一部が前記試料から除去され、前記試料と前記複合体とを接触させた後、前記複合体が限外ろ過または精密ろ過である第2のろ過により精製される。これにより、第2のろ過において捕捉される夾雑物等を低減し、より精度よく質量分析を行うことができる。 (Section 5) In the method for separating molecules according to another aspect, in the method for separating molecules according to the aspects of the third or fourth aspect, before the sample and the second molecule are brought into contact, At least a portion of molecules having a molecular weight larger than the molecular weight of the first molecule is removed from the sample by a first filtration that is filtration or microfiltration, and after the sample and the complex are contacted, the complex is removed. The body is purified by a second filtration, ultrafiltration or microfiltration. As a result, contaminants and the like captured in the second filtration can be reduced, and mass spectrometry can be performed with higher accuracy.

(第6項)他の一態様に係る分子の分離方法は、第1項から第5項までのいずれかの態様に係る分子の分離方法において、前記質量分析では、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法またはエレクトロスプレー法によりイオン化が行われる。これにより、ペプチドまたはタンパク質等の高分子を断片化させずにイオン化することができる。 (Section 6) A method for separating molecules according to another aspect is the method for separating molecules according to any one of aspects 1 to 5, wherein the mass spectrometry includes a matrix-assisted laser desorption/ionization method. Alternatively, ionization is performed by an electrospray method. Thereby, macromolecules such as peptides or proteins can be ionized without being fragmented.

本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the contents of the above embodiments. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

以下に、本実施形態に係る実施例を示すが、本発明は下記の実施例に限定されることを意図したものではない。 Examples according to this embodiment are shown below, but the present invention is not intended to be limited to the following examples.

本実施例では、標的分子としてベロ毒素1(ナカライテスク、01770-74)、標的結合分子として抗ベロ毒素1抗体(ナカライテスク、20272-14)を用い、限外ろ過によりこれらの複合体を精製した。精製された複合体を用いて質量分析用試料を調製し、質量分析を行った。試料には、非標的分子としてベロ毒素2(ナカライテスク、01771-64)を含めた。 In this example, verotoxin 1 (Nacalai Tesque, 01770-74) was used as the target molecule, and anti-verotoxin 1 antibody (Nacalai Tesque, 20272-14) was used as the target binding molecule, and these complexes were purified by ultrafiltration. did. A sample for mass spectrometry was prepared using the purified complex and subjected to mass spectrometry. Samples included verotoxin 2 (Nacalai Tesque, 01771-64) as a non-target molecule.

2.5 mMのn-オクチル-β-D-グルコシドを含むPBS緩衝溶液1 mLにベロ毒素1とベロ毒素2をそれぞれの濃度が1 μg/mLになるように加えた。このベロ毒素1とベロ毒素2を含む溶液 100 μLを固相抽出チップ(アジレントテクノロジー、Bond Elut OMIX、A57009100)を用いて脱塩した。脱塩後の溶液をMALDI用の試料プレートであるステンレスプレートに滴下して質量分析計(島津製作所、MALDI-8020)によって質量分析を行った。質量分析では、MALDIによりイオン化が行われ、飛行時間型質量分析が行われた。以下の質量分析でも同様である。 Verotoxin 1 and verotoxin 2 were added to 1 mL of PBS buffer solution containing 2.5 mM n-octyl-β-D-glucoside so that each concentration was 1 μg/mL. 100 μL of the solution containing verotoxin 1 and verotoxin 2 was desalted using a solid-phase extraction chip (Agilent Technologies, Bond Elut OMIX, A57009100). The desalted solution was dropped onto a stainless steel plate, which is a sample plate for MALDI, and mass spectrometry was performed using a mass spectrometer (Shimadzu Corporation, MALDI-8020). For mass spectrometry, ionization was performed by MALDI and time-of-flight mass spectrometry was performed. The same applies to mass spectrometry below.

図4は、上記質量分析で得られた、ベロ毒素1およびベロ毒素2を含む溶液のマススペクトルを示す図である。図4のマススペクトルでは、ベロ毒素1に由来する1価のイオンのピークP11(m/z 7689.7)、ベロ毒素1に由来する2価のイオンのピークP12、ベロ毒素2に由来する1価のイオンのピークP21(m/z 7818.1)、および、ベロ毒素2に由来する2価のイオンのピークP22が明瞭に観察された。これにより、上記質量分析計を用いて検出可能なレベルでベロ毒素1およびベロ毒素2が含まれていることを確認できた。 FIG. 4 is a diagram showing mass spectra of solutions containing verotoxin 1 and verotoxin 2 obtained by the mass spectrometry. In the mass spectrum of FIG. 4, the monovalent ion peak P11 (m/z 7689.7) derived from verotoxin 1, the divalent ion peak P12 derived from verotoxin 1, and the monovalent ion derived from verotoxin 2 An ion peak P21 (m/z 7818.1) and a bivalent ion peak P22 derived from verotoxin 2 were clearly observed. This confirmed that verotoxin 1 and verotoxin 2 were contained at detectable levels using the mass spectrometer.

次に、ベロ毒素1およびベロ毒素2を含むこの試料溶液 150 μLを分取した。分取により得られた各試料溶液に抗ベロ毒素1抗体を1 μg加えて30分間インキュベーションした。インキュベーション後の反応溶液の全量を限外ろ過スピンカラム(NMWL:100K Da、メルクミリポア、UFC510096)に適用し、遠心(14,000G、5分間)して分離した。限外ろ過スピンカラムのフィルター内にあった残渣液(約25 μL)にPBS緩衝溶液100 μLを加えて残渣を回収した。残渣を含む溶液を固相抽出チップで脱塩した。脱塩後の溶液を、MALDI用試料プレートであるステンレスプレートに滴下して質量分析計により質量分析を行った。限外ろ過のろ液の全量も、同様に脱塩および質量分析に供した。 Next, 150 μL of this sample solution containing Verotoxin 1 and Verotoxin 2 was aliquoted. 1 μg of anti-verotoxin 1 antibody was added to each sample solution obtained by fractionation and incubated for 30 minutes. The total amount of the reaction solution after incubation was applied to an ultrafiltration spin column (NMWL: 100K Da, Merck Millipore, UFC510096) and separated by centrifugation (14,000 G, 5 minutes). 100 μL of PBS buffer solution was added to the residue liquid (about 25 μL) in the filter of the ultrafiltration spin column to collect the residue. The solution containing the residue was desalted with a solid phase extraction tip. The desalted solution was dropped onto a stainless plate, which is a sample plate for MALDI, and subjected to mass spectrometry using a mass spectrometer. The total amount of ultrafiltration filtrate was similarly subjected to desalting and mass spectrometry.

図5は、限外ろ過の残渣を含む溶液の質量分析により得られたマススペクトルを示す図である。ベロ毒素1に由来する1価イオンのピークP11(m/z 7690.1)および2価イオンのピークP12のみが明瞭に観察され、分子量約7.7K Daの分子であるベロ毒素1が、NMWLが100K Daのフィルターを透過していないことが示された。これはベロ毒素1が抗ベロ毒素1抗体(分子量約150K Da)と結合していたためと考えられた。 FIG. 5 is a diagram showing a mass spectrum obtained by mass spectrometry of a solution containing ultrafiltration residue. Only the monovalent ion peak P11 (m/z 7690.1) and the divalent ion peak P12 derived from verotoxin 1 were clearly observed. It was shown that it did not pass through the filter of This was probably because verotoxin 1 bound to an anti-verotoxin 1 antibody (molecular weight: about 150K Da).

図6は、限外ろ過のろ液の質量分析により得られたマススペクトルを示す図である。ベロ毒素2に由来する1価イオンのピークP21(m/z 7814.7)および2価イオンのピークP22のみが明瞭に観察され、抗体に親和性がない、つまり、抗体に結合していない分子はろ液側に透過することが確認できた。 FIG. 6 is a diagram showing a mass spectrum obtained by mass spectrometry of the ultrafiltration filtrate. Only the monovalent ion peak P21 (m/z 7814.7) and the divalent ion peak P22 from verotoxin 2 were clearly observed, and no affinity for the antibody, i.e. molecules not bound to the antibody, were present in the filtrate. It was confirmed that it penetrated to the side.

以上から、抗体に結合した分子と抗体に結合していない分子を、分子と同等のサイズの孔を有するろ過(限外ろ過)で分離し、それぞれの分子を質量分析法を用いて検出できることが実証された。 From the above, it is possible to separate molecules bound to antibodies from molecules not bound to antibodies by filtration (ultrafiltration) with pores of the same size as the molecules, and to detect each molecule using mass spectrometry. Proven.

CX…複合体、F…限外ろ過膜,F1…ろ過膜、FT,FT1…ろ液、M1,M2…マススぺクトル、N1,N2…非標的分子、T…標的分子、TB…チューブ、TBM…標的結合分子、PN…非標的分子のピーク、PT…標的分子のピーク、R,R1…ろ液リザーバー、SN…溶液。
CX... complex, F... ultrafiltration membrane, F1... filtration membrane, FT, FT1... filtrate, M1, M2... mass spectrum, N1, N2... non-target molecule, T... target molecule, TB... tube, TBM ... target binding molecule, PN ... non-target molecule peak, PT ... target molecule peak, R, R1 ... filtrate reservoir, SN ... solution.

Claims (4)

試料と、分離する対象である第1分子に結合する第2分子とを用意することと、
溶液中において、前記試料と遊離した前記第2分子とを接触させ、前記第1分子と前記第2分子とが結合した複合体を生成することと、
分子量に基づいて前記複合体を精製することと、
精製された前記複合体から分離された前記第1分子を含む質量分析用試料を質量分析に供することとを備え
前記試料と前記第2分子とを接触させる前に、限外ろ過または精密ろ過である第1のろ過により前記第1分子の分子量よりも大きい分子量を有する分子の少なくとも一部が前記試料から除去され、
前記試料と前記複合体とを接触させた後、前記複合体が限外ろ過または精密ろ過である第2のろ過により精製される、分子の分離方法。
providing a sample and a second molecule that binds to the first molecule to be separated;
contacting the sample with the released second molecule in a solution to generate a complex in which the first molecule and the second molecule are bound;
purifying the conjugate based on molecular weight;
subjecting a mass spectrometry sample containing the first molecule separated from the purified complex to mass spectrometry ;
At least a portion of molecules having a molecular weight greater than that of the first molecule are removed from the sample by first filtration, which may be ultrafiltration or microfiltration, prior to contacting the sample with the second molecule. ,
A method of separating molecules, wherein after contacting the sample with the complex, the complex is purified by a second filtration, which is ultrafiltration or microfiltration.
請求項1に記載の分子の分離方法において、
前記第2分子は、抗体または、リガンド-リセプター反応若しくは糖鎖-レクチン相互作用により前記第1分子と結合する分子である、分子の分離方法。
In the method for separating molecules according to claim 1,
A method for separating molecules, wherein the second molecule is an antibody or a molecule that binds to the first molecule by ligand-receptor reaction or sugar chain-lectin interaction.
請求項1または2に記載の分子の分離方法において
前記第1のろ過及び前記第2のろ過において、遠心力を用いてろ過が行われる、分子の分離方法。
In the method for separating molecules according to claim 1 or 2 ,
A molecular separation method, wherein centrifugal force is used in the first filtration and the second filtration.
請求項1からまでのいずれか一項に記載の分子の分離方法において、
前記質量分析では、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法またはエレクトロスプレー法によりイオン化が行われる、分子の分離方法。
In the method for separating molecules according to any one of claims 1 to 3 ,
A method for separating molecules, wherein in said mass spectrometry ionization is performed by matrix-assisted laser desorption ionization or electrospray.
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