JPWO2020090859A1 - 細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法 - Google Patents

細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2020090859A1
JPWO2020090859A1 JP2020553962A JP2020553962A JPWO2020090859A1 JP WO2020090859 A1 JPWO2020090859 A1 JP WO2020090859A1 JP 2020553962 A JP2020553962 A JP 2020553962A JP 2020553962 A JP2020553962 A JP 2020553962A JP WO2020090859 A1 JPWO2020090859 A1 JP WO2020090859A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
evs
extracellular vesicles
mirna
sample solution
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020553962A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020090859A5 (ja
JP7426725B2 (ja
Inventor
隆雄 安井
隆雄 安井
馬場 嘉信
嘉信 馬場
大尚 古賀
大尚 古賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka University NUC
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Original Assignee
Osaka University NUC
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka University NUC, Tokai National Higher Education and Research System NUC filed Critical Osaka University NUC
Publication of JPWO2020090859A1 publication Critical patent/JPWO2020090859A1/ja
Publication of JPWO2020090859A5 publication Critical patent/JPWO2020090859A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7426725B2 publication Critical patent/JP7426725B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel
    • C12M23/10Petri dish
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4077Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02Cellulose; Modified cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1006Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/425Cellulose series
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/405Concentrating samples by adsorption or absorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2201/00Cellulose-based fibres, e.g. vegetable fibres
    • D10B2201/01Natural vegetable fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4077Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • G01N2001/4088Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids filtration

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本発明は、作業手順が簡単で且つ効率的にEVsを捕捉できるデバイスを提供する。本発明によれば、例えば、サンプル液中の細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイスであって、該デバイスは、細胞外小胞を捕捉できるナノ構造体を含む、デバイスが提供される。

Description

本出願における開示は、サンプルに含まれる細胞外小胞(Extracellular Vesicles、エクソソーム;以下、「EVs」と記載することがある。)を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法に関する。
EVsは、生体内の細胞から分泌される40nm〜1000nm程の大きさを持った膜小胞体であり、血液、尿、唾液、精液などの体液中に存在している。その表面には、分泌細胞由来の膜タンパク質や接着分子、酵素等が存在し、内部にはmRNAやmiRNAといった核酸が含まれている。そのため、他の細胞に伝播し、取り込まれることで受容細胞へ影響を与える。
近年、EVsの生体内での機能の一つとして、がん転移の誘発性があることが明らかとなり、注目を集めている。がん転移とは、がん細胞が、がんの発生部位から血管やリンパを媒介して他の臓器へ伝播し増殖することを言い、がんによる死亡率が高いこともこの転移に起因する。このがん転移の発生に関して、がん原発巣のがん細胞由来のEVsが、血管を通って他の臓器へ伝播し、がん転移性ニッチを形成することや、がん細胞由来のEVsが、正常細胞の異常な増殖を誘発し、がん腫瘍形成へと発展させることなど、EVsとがん転移に関する研究が報告されている(非特許文献1参照)。
また、EVs中の含まれるmiRNAが、疾患に対するバイオマーカーとして用いられることも知られている(非特許文献2および3参照)。
Sonia A. Melo,et al.,"Cancer Exosomes Perform Cell−Independent MicroRNA Biogenesis and Promote Tumorigenesis", Cancer Cell 26, 707−721, November 10, 2014 http://dx.doi.org/10.1016/j.ccell.2014.09.005 Amanda Michael,et al., "Exosomes from Human Saliva as a Source of microRNA Biomarkers", Oral Dis. 2010 January;16(1):34−38. doi:10.1111/j.1601−0825.2009.01604.x. Kazuya Iwai、et al., "Isolation of human salivary extracellular vesicles by iodixanol density gradient ultracentrifugation and their characterizations", Journal of Extracellular Vesicles 2016,5:30829−http://dx.doi.org/10.3402/jev.v5.30829
上記非特許文献2および3に記載されているとおり、サンプル中(非特許文献2および3では唾液)のEVsに含まれるmiRNAを、疾患に対するバイオマーカーとして用いることは知られている。ところで、非特許文献2および3には、サンプル液を超遠心分離することで、サンプル液中からEVsを回収することが記載されている。しかしながら、超遠心による分離は、超遠心後にEVsを含む画分を回収する必要がある。
そのため、超遠心分離工程が必須となり、作業手順が増えるという問題がある。更に、サンプル液の量が少ない場合、サンプル液中に含まれる微量のmiRNAまで解析するためには、サンプル液中に含まれるEVsを回収する際に、ロスを少なくする必要がある。しかしながら、超遠心分離によりEVsを回収する方法では、EVsを含む画分を採取する操作過程で、サンプル中に含まれるEVsの一部を捨ててしまう恐れがあるという問題がある。また、サンプル液中のEVsの分離方法としては、超遠心法以外にも、市販のキットを用いた、凝集試薬法も知られている。しかしながら、凝集試薬法に関しても、サンプル液中のEVsを凝集した後は、遠心分離等により凝集したEVsを分離する必要があり、作業手順が増えるとともに、EVsの分離作業中にロスが生じるという問題がある。したがって、サンプル液から、作業手順が簡単で且つ効率的にサンプル液中のEVsを捕捉するために用いられるデバイス(以下、単に「デバイス」と記載することがある。)が求められる。
本出願における開示は、上記問題点を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、[1]EVsを捕捉できるナノ構造体を含むデバイスを用い、デバイスとサンプル液を接触させることで、EVsをデバイスに捕捉でき、[2]EVsを捕捉したデバイスを直接EVsの破砕液と接触させることで、[3]デバイスで捕捉したEVsを分離する工程を要せず、デバイスに捕捉したEVsから直接miRNAを抽出できること、を新たに見出した。また、任意付加的に、セルロースファイバーまたはセルロースナノファイバーを用いて作製したナノポアを含むデバイスを用いると、サンプル液から捕捉したEVsの保存安定性が高くなり、EVsの移送の利便性が高くなることを、新たに見出した。
すなわち、本出願における開示の目的は、作業手順が簡単で且つ効率的にEVsを捕捉できるデバイスを提供することである。また、任意付加的に、EVsの保存方法および移送方法を提供することである。
本出願における開示は、以下に示す、デバイス、保存方法、および、移送方法に関する。
(1)サンプル液中の細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイスであって、該デバイスは、
細胞外小胞を捕捉できるナノ構造体を含む、
デバイス。
(2)前記ナノ構造体が、
ナノワイヤ、
セルロースファイバーを用いて作製した構造体、および、
セルロースナノファイバーを用いて作製した構造体、
から選択される何れか一つを含む、
上記(1)に記載のデバイス。
(3)前記ナノ構造体が、セルロースナノファイバーを用いて作製した構造体である、
上記(2)に記載のデバイス。
(4)前記ナノ構造体のセルロースナノファイバー同士の隙間が、1nm以上、1000nm未満である、
上記(3)に記載のデバイス。
(5)前記ナノ構造体が、
セルロースファイバーを用いて作製した、平均サイズが10nm以上、1000nm未満のナノポアを含む構造体、および、
セルロースナノファイバーを用いて作製した、平均サイズが10nm以上、1000nm未満のナノポアを含む構造体、
から選択される何れか一つを含む、
上記(2)に記載のデバイス。
(6)前記サンプル液が、非侵襲性の生体サンプル液である、
上記(1)〜(5)の何れか一つに記載のデバイス。
(7)前記生体サンプル液が唾液である、
上記(6)に記載のデバイス。
(8)細胞外小胞の保存方法であって、該保存方法は、
上記(5)に記載のデバイスとサンプル液を接触させることで、サンプル液中の細胞外小胞をデバイスに捕捉する細胞外小胞捕捉工程と、
デバイスに含侵したサンプル液の液体を除去する乾燥工程と、
乾燥工程で乾燥した、細胞外小胞を捕捉したデバイスを保存する保存工程と、
を含む、保存方法。
(9)前記保存工程が、室温で実施される、
上記(8)に記載の保存方法。
(10)細胞外小胞の移送方法であって、該移送方法は、
上記(5)に記載のデバイスとサンプル液を接触させることで、サンプル液中の細胞外小胞をデバイスに捕捉する細胞外小胞捕捉工程と、
デバイスに含侵したサンプル液の液体を除去する乾燥工程と、
乾燥工程で乾燥した、細胞外小胞を捕捉したデバイスを移送する移送工程と、
を含む、移送方法。
(11)前記移送工程が、室温で実施される、
上記(10)に記載の移送方法。
(12)細胞外小胞を捕捉できるナノ構造体が、セルロースファイバーを含む不織布である、上記(1)に記載のデバイス。
(13)セルロースファイバーが、セルロースナノファイバーである、上記(12)に記載のデバイス。
本出願で開示するデバイスにより、サンプル液中のEVsを捕捉し、その後、デバイスに捕捉したEVsから直接miRNAを抽出できる。また、任意付加的な効果として、セルロースファイバーまたはセルロースナノファイバーを用いて作製したナノポアを含むデバイスを用いると、EVsの保存安定性が高くなり、EVsの移送の利便性が高くなる。
図1A乃至図1Dは、第3の実施形態に係るデバイス1の一例を示す図である。 図2は、第3の実施形態に係るデバイス1の一例である、ナノワイヤ3を基板2の第1面に形成したデバイス1aの作製工程の一例を説明するための図である。 図3A乃至図3Cはカバー部材4の各種態様を示す図である。図3Dは第1面にナノワイヤを形成した基板2を表す。 図4は、第4の実施形態に係るデバイス1bの作製工程の一例を説明するための図である。 図5は、抽出方法の第1の実施形態のフローチャートである。 図6は、保存方法の実施形態のフローチャートである。 図7は、移送方法の実施形態のフローチャートである。 図8A乃至図8Eは、図面代用写真で、それぞれ、実施例1乃至5で作製したデバイスの写真である。 図9は、実施例1、3および4で作製したフィルムのポアのサイズ分布を、水銀圧入法により測定した結果を示すグラフである。図9Aは、ポアサイズのスケールを1nm〜100nmとした時の分布を示すグラフ、図9Bはポアサイズのスケールを1nm〜100μmとした時の分布を示すグラフである。 図10A及び図10Bは図面代用写真で、(a)miRNA抽出後にデバイスを遠沈管から取り出した後の遠沈管の写真、(b)遠沈管から取り出したデバイスの写真である。 図11A及び図11Bは、図面代用写真で、(a)miRNA抽出工程終了直後の遠沈管の写真、(b)miRNA抽出後にデバイスを遠沈管から取り出した後の遠沈管の写真、(c)遠沈管から取り出したデバイスの写真である。 図12は、実施例1〜4のデバイスを用いて抽出したmiRNA抽出液中に含まれる、miRNAの種類を示すグラフである。 図13は、実施例5および6、並びに、比較例1の解析結果を示すグラフである。 図14は図面代用写真で、図14Aは、実施例5において、唾液を滴下する前のSEM写真である。また、図14Bは、実施例5において、唾液を滴下した後のSEM写真である。
以下、図面を参照しつつ、デバイスについて、詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
本出願で開示するデバイスは、EVsを捕捉できるナノ構造体を含むことが特徴である。なお、本明細書において「ナノ構造体」とは、相互作用によりEVsを吸着することができ、且つ、同種で同量の材料の最小となる面積と比較して、比表面積を大きくすることでEVsの吸着効率を高めた構造体を意味する。ナノ構造体は、例えば、微細な孔(ナノポア)を有する材料を用いる、または、微細な繊維(ワイヤ)を凝集(密集)させる等により作製することができる。なお、本明細書において「ナノポア」とは、平均サイズが10nm以上で、1000nm未満のナノサイズの開口部、または、繊維間隔を意味する。また、「ナノポアあり」または「ナノポアを含む」と記載した場合は、ナノオーダー(1nm以上、1000nm未満)で分布するポアを有し、且つ、ナノオーダーのポアのみの平均サイズが10nm以上、1000nm未満であることを意味する。したがって、「ナノポア」を含んでいれば、マイクロオーダー(1μm以上、1000μm未満)のポアを含んでもよいが、マイクロオーダーのポアは、「ナノポア」の平均サイズの算出根拠とはならない。また、「ナノポアなし」と記載した場合は、ナノオーダーのポアを含まない、または、ナノオーダーのポアのみの平均サイズが、上記「ナノポア」の平均サイズから外れていることを意味する。また、ナノ構造体を含むデバイスの形状に特に制限はなく、例えば、フィルム状;糸(紐)状;円柱状、角柱状、或いは、不定形状等の立体形状;等の何れであってもよい。以下に、フィルム状およびナノワイヤを用いたデバイスの各実施形態を説明するが、以下のデバイスの実施形態は単なる例示であって、前記「ナノ構造体」の定義を満たすものであれば、デバイスは以下に例示する実施形態に限定されない。ナノポアの平均サイズは、水銀圧入法で測定することができる。
(デバイスの第1の実施形態)
デバイスの第1の実施形態は、セルロースナノファイバーを用いて作製したフィルムをナノ構造体として用いる。セルロースナノファイバーを得るためには、先ず、木材チップから木材繊維(セルロースファイバー)を取り出してパルプ化する。このセルロースファイバーは、無数のセルロースナノファイバーが束になって構成されている。次に、このセルロースファイバーを、TEMPO触媒の存在下で、溶媒中で高圧で繊維同士を衝突させ、束になっているセルロースファイバーを解すことでセルロースナノファイバーを得ることができる。なお、前記のセルロースナノファイバーの作製方法は単なる例示で、その他の方法であってもよい。第1の実施形態に係るデバイスは、得られたセルロースナノファイバーを含む溶媒を吸引濾過することで、セルロースナノファイバー同士が表面張力により凝集・フィルム化することで作製できる。セルロースナノファイバーを分散する溶媒としては、水等が挙げられる。ある態様では、作製したフィルムは不織布であり得る。
なお、第1の実施形態に係るデバイスは、作製したフィルムのセルロースナノファイバー同士が隙間(ナノポア)を有するようにしてもよい。ナノポアのサイズを調整することで、EVsの捕捉効率を向上することができる。ナノポアの平均サイズは、例えば、下限値を10nm以上、15nm以上、20nm以上、25nm以上、30nm以上とし、上限値を1000nm未満、500nm以下、200nm以下、100nm以下とすることができる。なお、第1の実施形態に係るデバイスをEVsの保存方法、または、移送方法に用いる場合、後述する実施例に示すとおり、ナノポア内にEVsが閉じ込められることが好ましい。各々のナノポアのサイズには分布があるので、ナノポアの平均サイズが10nmの場合であっても、EVsを閉じ込められるサイズのナノポアは存在する。しかしながら、より多くのEVsをナノポアの中に閉じ込めるため、ナノポアの平均サイズの下限を、例えば、40nm以上、45nm以上、50nm以上、60nm以上等にしてもよい。ナノポアのサイズは、水銀圧入法、画像処理等により測定すればよい。
ナノポアは、吸引濾過して凝集した湿潤状態のセルロースナノファイバーに、表面張力の低い液体(以下、「低表面張力溶媒」と記載することがある。)を加えて引き続き吸引し、凝集したセルロースナノファイバーの塊に含まれる溶媒を、低表面張力溶媒で置換・乾燥することで形成できる。ナノポアのサイズは、加える低表面張力溶媒を変えることで調整できる。低表面張力溶媒の表面張力は、水の表面張力(20℃、72.75mN/m)より小さく、且つ、ナノポアが作製できる範囲であれば特に制限はない。例えば20℃における表面張力が、35mN/m以下、30mN/m以下、25mN/m以下、20mN/m以下、等とすることができる。低表面張力溶媒の具体例としては、ターシャリーブチルアルコール(20.7mN/m)、エタノール(22.55mN/m)、イソプロパノール(20.8mN/m)等が挙げられる。なお、上記のナノポアの形成およびサイズの調整は、単なる例示であって、その他の方法でナノポアの形成およびサイズの調整を行ってもよい。例えば、セルロースファイバーを解す高圧処理条件や、パルプの種類・バクテリア・ホヤといったセルロース原料を変えることでセルロースナノファイバーの幅を変え、ナノポアのサイズを調整してもよい。ナノポアを設けた場合、捕捉するEVsが増え、多くの種類のmiRNAの解析ができる。
(デバイスの第2の実施形態)
デバイスの第2の実施形態は、セルロースナノファイバーに代え、セルロースファイバー(パルプ)を用いて作製したフィルムをナノ構造体として用いている点で、第1の実施形態と異なる。第2の実施形態に係るデバイスは、セルロースナノファイバーに代え、セルロースファイバー(パルプ)を溶媒に分散する以外は、デバイスの第1の実施形態と同様の手順で作製すればよい。セルロースファイバー同士の隙間、および、セルロースファイバー表面に存在するセルロースナノファイバー同士の隙間も、第1の実施形態と同様の手順で作製およびサイズの調整ができる。なお、セルロースナノファイバーの幅は約3nm〜100nmであることから、第1の実施形態と同様のサイズのナノポアが形成される。一方、セルロースファイバーの幅は約20μm〜40μmである。したがって、隙間のサイズは、第1の実施形態と異なり、nm〜μmオーダーで、約10nm〜1000nm、および、約1μm〜100μmのマルチスケールである。
第1および第2の実施形態に係るデバイスは、作製したフィルムを適当なサイズに切断してそのまま用いることができる。或いは、後述するmiRNA抽出工程の際に用いる遠沈管等に切断したデバイスを貼り付ける、マスクに貼り付けることで咳中のEVsを捕捉する、タオル等に貼り付け汗中のEVsを捕捉できるようにしてもよい。また、デバイスの第1および第2の実施形態はフィルム状であるが、その他の形状であってもよい。例えば、糸(紐)状にする場合は、吸引濾過する際に糸(紐)状に溝が形成されている型(吸引濾過フィルター)を用いればよい。また、セルロース(ナノ)ファイバーが分散した溶媒をアセトン等の凝固浴に射出して紡糸してもよい。所定の立体形状にする場合は、所定の形状が形成されている型(吸引濾過フィルター)を用いて吸引濾過すればよい。また、不定形の立体形状にする場合は、先ず、吸引濾過フィルターの一部のみにセルロース(ナノ)ファイバーが分散した溶媒を投入し、吸引濾過によりセルロース(ナノ)ファイバーが凝集した塊を作製し、前記セルロース(ナノ)ファイバーが凝集した塊の作製を繰り返すことで、不定形の立体形状のナノ構造体を作製することができる。また、セルロース(ナノ)ファイバーが分散した溶媒を所望の形状の容器に入れ、凍結乾燥処理することによっても立体形状のナノ構造体を作製することができる。また、デバイスは、セルロース(ナノ)ファイバーのみで作製してもよいし、本開示の目的を損なわない範囲内であれば充填剤等を添加してもよい。例えば、湿潤紙力増強剤としてのポリアミドアミンエピクロロヒドリンといった充填剤の添加、ナノワイヤ(ナノワイヤは後述する第3の実施形態を参照)を単体で添加、等が挙げられる。
(デバイスの第3の実施形態)
デバイスの第3の実施形態は、ナノワイヤをデバイスとして用いている。図1A乃至図1Dは、第3の実施形態に係るデバイス1の一例を示す図である。図1Aはデバイス1aの上面図、図1Bは図1AのX−X’断面図、図1Cは図1AのY−Y’断面である。また、図1Dは図1Cに示す実施形態の変形例の断面図である。デバイス1aは、基板2、ナノワイヤ3、カバー部材4を少なくとも含み、図1B〜図1D(以下、図1に共通する説明は、単に「図1」と記載することがある。以下の段落においても同様である。)に示すデバイス1aでは、ナノワイヤ3を形成するための触媒層5を含んでいる。デバイス1aは、基板2上にナノワイヤ3を形成するための触媒層5が形成され、触媒層5の上にナノワイヤ3が形成されている。なお、本明細書において「第1面」とは、基板2のナノワイヤ3が形成されている側の面の最表面を意味する。したがって、後述するとおり、基板2の「第1面」とカバー部材の「第2面」が液密に密着と記載した場合、「第1面」の部材は、製法により、基板2、触媒層5または被覆層になる。さらに、カバー部材の「第2面」と密着する「第1面」にナノワイヤが成長している場合もあるが、その場合はナノワイヤの根元にある平坦部を「第1面」とする。また、本明細書においてナノワイヤの「先端」とは、ナノワイヤの両方の端部の内、基板2の第1面から離れた方のナノワイヤの端部を意味し、基板2の第1面側のナノワイヤの端部は、本明細書ではそのまま「端部」と記載する。
カバー部材4は、カバー部材用基材41、カバー部材用基材41に形成された流路42を含む。なお、本明細書において「第2面」とは、カバー部材用基材41の流路42が形成される側の面(流路42の開口部分を仮想平面とした場合、該仮想平面に続く面)を意味する。図1Bに示す例では、カバー部材用基材41の触媒層5と接している面が第2面に相当する。また、図1Cに示す例では、カバー部材4は、サンプル投入孔43およびサンプル回収孔44を含んでいる。サンプル投入孔43およびサンプル回収孔44は、図1Cに示すように、流路42と第2面とは反対側の面45を貫通するようにカバー部材用基板41に形成されている。なお、図1Cに示す例は、サンプル液をデバイス1aの上方から投入および回収する例を示しているが、サンプル投入孔43およびサンプル回収孔44の位置は、投入したサンプル液がナノワイヤ3を形成した領域を通過し、通過後にサンプル液を回収できれば特に制限はない。例えば、図1Dに示すように、流路42の側壁にサンプル投入孔43およびサンプル回収孔44を形成してもよい。
第3の実施形態に係るデバイス1aは、フォトリソグラフィ技術を用いて作製することができる。図2は第3の実施形態に係るデバイス1の一例である、ナノワイヤ3を基板2の第1面に形成したデバイス1aの作製工程の一例を説明するための図である。なお、図2は、図1AのX−X’方向の断面図を表している。
(1)基板2を準備する。
(2)基板2上に、ナノワイヤ3作製用の粒子をECR(Electron Cyclotron Resonance)スパッタリング、又は触媒をECRスパッタリング、EB(Electron Beam)蒸着、PLD(Pulsed Laser Deposition)、ALD(Atomic Layer Deposition)、することで触媒層5を形成する。なお、本明細書において「触媒層」と記載した場合、ナノワイヤ作製用の「粒子」又は「触媒」の「層」を意味する。
(3a、3b)フォトリソグラフィ用のレジスト6を塗布し、ナノワイヤ3を成長させる場所をフォトリソグラフィでパターニングする。フォトリソグラフィのパターニングは、ナノワイヤ3を成長させたいパターンで形成すればよい。例えば、ナノワイヤ3をランダムに成長させたい場合は、基板2上のナノワイヤ3を形成する領域の触媒層5が全て露出するようにパターニングすればよい(3a参照)。また、所定間隔でナノワイヤ3を成長させる場合は、所定間隔のドット状に触媒層5が露出するようにパターニングあるいは、フォトリソグラフィによる描画をすればよい(3b参照)。フォトリソグラフィでパターニング、あるいは描画した後は、パターニングあるいは描画した部分のレジスト6を現像・除去する。
(4a、4b)レジストが除去され、触媒層5が露出した場所からナノワイヤ3を成長させる。
(5a、5b)残りのレジストを除去することで、第1面に形成した触媒層5上にナノワイヤ3を形成した基板2を作製できる。
図3A乃至図3Cはカバー部材4の各種態様を示す図である。カバー部材4は、カバー部材用基材41の第2面47を切削、或いは、カバー部材用基材41の材料に凸状の鋳型を押し付けることで、簡単に作製できる。また、凸状の鋳型を押し付けることでカバー部材4を作製した場合、サンプル投入孔43およびサンプル回収孔44は、転写後に生検トレパン、超音波ドリル等を用いて形成すればよい。カバー部材4は、切削範囲、鋳型の形状を変えることで、例えば、図3Aおよび図3Bに示すように、流路42の断面積を簡単に変えることができる。また、図3Cに示すように、流路42の任意の面に、通過するサンプル液に乱流を発生させるための非平面領域46を形成することもできる。非平面領域46は、通過するサンプル液に乱流を発生できれば特に制限はなく、例えば、凸部等を形成すればよい。カバー部材4は、流路42の断面積や形状が異なる複数種類を準備することができる。
そして、図2に示す工程により作製した第1面にナノワイヤ3を形成した基板2(図3D)に、所期の断面積や形状の流路42を有するカバー部材4を被せることで、デバイス1aを作製することができる。
基板2は、触媒層5を積層することができれば特に制限はない。例えば、シリコン、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス等が挙げられる。
触媒層5に関し、ナノワイヤ3作製用の粒子としては、例えば、ZnOが挙げられる。また、ナノワイヤ3作製用の触媒としては、例えば、金、プラチナ、アルミニウム、銅、鉄、コバルト、銀、錫、インジウム、亜鉛、ガリウム、クロム、および、それらの酸化物等が挙げられる。
フォトリソグラフィ用のレジスト6としては、OFPR8600LB、SU−8等、半導体分野で一般的に用いられているものであれば特に制限はない。また、レジスト6の除去液としては、ジメチルホルムアミドとアセトン等、半導体分野で一般的な除去液であれば特に制限はない。
ナノワイヤ3は、触媒層5から公知の方法で成長させればよい。例えば、触媒層5としてZnO微粒子を用いた場合は、水熱合成方法を用いて作製することができる。具体的には、硝酸亜鉛六水和物(Zn(NO・6HO)、ヘキサメチレンテトラミン(C12)を脱イオン水に溶解した前駆体溶液に、加熱した基板2を浸漬させることで、ZnO粒子(触媒層5)が露出している部分から、ZnOナノワイヤ3を成長させることができる。
触媒層5として触媒を用いる場合は、次の工程でナノワイヤ3を作製することができる。
(a)SiO、LiO、MgO、Al、CaO、TiO、Mn、Fe、CoO、NiO、CuO、ZnO、Ga、SrO、In、SnO、Sm、EuO等の材料を用い、パルスレーザーデポジション、VLS(Vapor−Liquid−Solid)法等の物理蒸着法でコアナノワイヤを形成する。
(b)SiO、TiO等を用い、スパッタリング、EB(Electron Beam)蒸着、PVD(Physical Vapor Deposition)、ALD(Atomic Layer Deposition)等の一般的な蒸着法により、コアナノワイヤの周囲に被覆層を形成する。なお、上記(b)の被覆層は必須ではなく、必要に応じて実施すればよい。
ナノワイヤ3の直径は目的に応じて適宜調整すればよい。ナノワイヤ3の直径は、ZnO微粒子を用いて形成する場合は、ZnO微粒子のサイズを変更すればよい。また、作製したナノワイヤ3に被覆層を形成する場合は、被覆層を形成する際の蒸着時間を変えることで直径を適宜調整することができる。
カバー部材4を作製するための材料としては、切削または鋳型を転写できるものであれば特に制限はない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)樹脂、AS(アクリロニトリルスチレン)樹脂、アクリル樹脂(PMMA)等の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シリコーンゴム等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
なお、図1乃至図3に示す例は、デバイス1の単なる例示に過ぎず、基板2にナノワイヤが形成されていれば特に制限はない。例えば、国際公開第2015/137427号に記載の手順により、基板2上に形成した流路内にナノワイヤを形成してもよい。
(デバイスの第4の実施形態)
第4の実施形態に係るデバイス1bは、ナノワイヤ3の端部が基板2aの第1面に埋め込まれている点、および、基板2aを作製する材料が第3の実施形態に係るデバイス1aと違う点、で異なり、その他の点では、第3の実施形態に係るデバイス1aと同じである。
図4は、第4の実施形態に係るデバイス1bの作製工程の一例を説明するための図である。
(5)第3の実施形態に係るデバイス1aで作製した、第1面にナノワイヤ3を形成した基板2を鋳型として準備する。
(6)基板2aを形成する材料を、鋳型に塗布する。
(7)基板2aを鋳型から剥離することで、第1面にナノワイヤ3の一部が埋め込まれた基板2aを形成する。
(8)基板2aの第1面に埋め込まれたナノワイヤ3を更に成長させることで、ナノワイヤ3の端部が第1面に埋め込まれた基板2aを作製する。ナノワイヤ3の成長は第1の実施形態と同様の手順で行うことができる。
そして、図示は省略するが、第3の実施形態と同様の手順で作製したカバー部材4を基板2aに被せることで、デバイス1bを作製できる。
基板2aを形成する材料は、ナノワイヤ3を埋め込むことができれば特に制限はなく、例えば、カバー部材4と同様の材料が挙げられる。
次に、上記デバイスを用いたEVsの捕捉方法、および、捕捉後のmiRNA抽出方法(以下、「抽出方法」と略記することがある。)の実施形態について説明する。
(抽出方法の第1の実施形態)
図5を参照して、抽出方法の第1の実施形態について説明する。図5は、抽出方法の第1の実施形態のフローチャートである。抽出方法の第1の実施形態は、細胞外小胞(EVs)捕捉工程(ST1)、miRNA抽出工程(ST2)を含んでいる。細胞外小胞(EVs)捕捉工程(ST1)では、サンプル液とEVsを捕捉できるデバイスとを接触させることで、サンプル液中のEVsをデバイスに捕捉する。miRNA抽出工程(ST2)では、EVsを捕捉したデバイスをEVsの破砕液と接触させることでEVsを破砕し、EVsからmiRNAを破砕液中に抽出する。
サンプル液としては、EVsを含むものであれば特に制限はなく、血液、リンパ液、骨髄液、精液、母乳、羊水、尿、唾液、鼻水、汗、涙、胆液、脳脊髄液等の生体サンプル液が挙げられる。また、生体サンプル液以外のサンプル液としては、細胞培養上清、培地または緩衝液等にEVsを添加した実験用のサンプル液、等が挙げられる。サンプル液として生体サンプル液を用いた場合、患者負担の軽減を考慮すると、尿、唾液、鼻水、汗、涙等の非侵襲性サンプル液が好ましい。
なお、後述する実施例に示すとおり、本出願で開示するデバイスを用いて抽出したmiRNAを解析すると、多くの種類のmiRNAを解析することができた。換言すると、本出願で開示するデバイスを用いると、従来の方法では解析できなかった微量のmiRNAも解析することができた。したがって、本出願で開示するデバイスを用いると、同じ種類のサンプル液であれば、少ない量でmiRNAを抽出することができる。また、超遠心分離によりEVsを分画・回収するためには、数ml程度のサンプル液が必要とされている。しかしながら、例えば、唾液や涙等、数mlの量を採取することが患者にとって大きな負担になる生体サンプル液もある。抽出方法の第1の実施形態では、本出願で開示するデバイスを用いることで、従来の超遠心分離による方法と比較して、サンプル液の量が少なくてもmiRNAを抽出できるので、唾液中のEVsに含まれるmiRNAの抽出に特に有用である。
EVsの破砕液は、EVsが破砕できれば特に制限はなく、例えば、市販の細胞溶解バッファー(Cell Lysis Buffer)を用いればよい。細胞溶解バッファーとしては、細胞溶解バッファーM(富士フィルム和光純薬株式会社製、038−21141)、RIPA Buffer(富士フィルム和光純薬株式会社製、182−02451)等が挙げられる。なお、デバイスを破砕液に浸漬する時間は、EVsを破砕してmiRNAを取り出すことができれば特に制限はない。なお、上述の例は、デバイスにEVsを先ず捕捉する例を示しているが、Evsを破砕液で破砕した溶液をデバイスに流すことで、デバイスにmiRNAを直接捕捉してもよい。
(抽出方法の第2の実施形態)
抽出方法の第2の実施形態は、図5に示す細胞外小胞(EVs)捕捉工程(ST1)とmiRNA抽出工程(ST2)の間に、EVsを捕捉したデバイスを洗浄するデバイス洗浄工程を含む点で抽出方法の第1の実施形態と異なり、その他の点は抽出方法の第1の実施形態と同様である。生体から抽出した生体サンプル液、例えば、唾液、汗、鼻水等には、外部から侵入したウイルス等から生体を守るため、ウイルス等の異物のRNAを分解する酵素であるRNaseを含んでいる。そのため、唾液、汗、鼻水等のRNaseを含む生体サンプル液からmiRNAを抽出する場合、細胞外小胞捕捉工程の際に、デバイスにRNaseが吸着する恐れがある。そして、RNaseが吸着したデバイスでmiRNA抽出工程を実施すると、EVsから抽出したmiRNAがRNaseにより分解される恐れがある。
そのため、デバイス洗浄工程では、EVsを捕捉したデバイスを洗浄することで、デバイスからRNaseを除去する。デバイス洗浄工程では、EVsを捕捉したデバイスを洗浄液に所定時間浸漬し、洗浄すればよい。洗浄時間は特に制限はないが、短すぎると洗浄効果が低減し、長すぎると捕捉したEVsが剥がれ易くなり、EVsの収量が低下し得る。例えば、前記観点に鑑みて、デバイスを洗浄液に、1〜2000秒程度、浸漬すればよい。洗浄液としては、純水、PBS、NaCl、生理食塩水、PBS等の各種緩衝液等が挙げられる。なお、洗浄液として純水を用いた場合には、浸透圧の関係で捕捉したEVsがバーストしないように、緩衝液等と比較して、洗浄時間は短めに設定することが望ましい。
(miRNAの解析方法の実施形態)
miRNAの解析方法の実施形態は、抽出方法の第1または第2の実施形態により抽出した破砕液中のmiRNAを解析する解析工程を含んでいる。miRNAの解析は、公知のmiRNA解析方法を用いればよい。例えば、(1)miRNeasy Mini Kit(QIAGEN)を用いてmiRNAを含む全RNAを抽出し、3D−Gene(登録商標)miRNAチップを用いて約2500種のmiRNAの中から網羅的解析を行い、チップ画像を数値化し、発現比の算出、変動遺伝子解析、クラスター解析を行う、(2)miRNeasy Serum/Plasma kit (Qiagen)を用いて、破砕液中の全miRNAを単離し、miScript II RT Kit (Qiagen)を用いcDNAを合成し、次いで、定量的リアルタイムPCRで定量する、等の方法が挙げられる。
デバイスとして、第1及び第2の実施形態に示すフィルム状のデバイスを用いた場合は、細胞外小胞捕捉工程(ST1)において、フィルムにサンプル液を滴下、或いは、サンプル液中にフィルムを浸漬すればよい。また、デバイスとして、第3及び第4の実施形態の基板上にナノワイヤを形成したデバイス1a、1bを用いた場合は、細胞外小胞捕捉工程(ST1)において、サンプル投入孔からサンプル液を投入すればよい。
そして、デバイスとして、第1及び第2の実施形態に示すフィルム状のデバイスを用いた場合は、miRNA抽出工程(ST2)において、フィルムを破砕液に浸漬すればよい。また、デバイスとして、第3及び第4の実施形態の基板上にナノワイヤを形成したデバイスを用いた場合は、miRNA抽出工程(ST2)において、サンプル投入孔から破砕液を投入し、抽出したmiRNAを含む破砕液を回収すればよい。
なお、上記第3及び第4の実施形態に係るデバイス1a、1bは、カバー部材4が形成されているが、カバー部材4を設けなくてもよい。その場合は、細胞外小胞捕捉工程(ST1)において、サンプル液をナノワイヤに滴下、或いは、サンプル液を入れた容器にナノワイヤが接触するようにデバイスを浸漬すればよい。また、miRNA抽出工程(ST2)では、破砕液が入っている容器に、ナノワイヤ部分を浸漬すればよい。
更に、上記第3及び第4の実施形態に係るデバイス1a、1bは、基板の第1面にナノワイ3が形成されているが、ナノワイヤ3を単独でデバイスとしてもよい。その場合は、細胞外小胞捕捉工程(ST1)において、サンプル液を入れたチューブ等にナノワイヤを投入することで、ナノワイヤとサンプル液が接触するようにすればよい。また、miRNA抽出工程(ST2)では、サンプル液をチューブから除去した後に、破砕液をチューブに投入すればよい。ナノワイヤ3を単独でデバイスとして用いた場合でも、デバイスに捕捉したEVsから直接miRNAを抽出できる。ナノワイヤ3を単独でデバイスとする場合は、例えば、基板の第1面からナノワイ3を回収すればよい。
後述する実施例に示すとおり、上記各実施形態に示したデバイスは、サンプル液中のEVsを捕捉することができる。なお、EVsを破砕液で破砕し、抽出したmiRNAを網羅的に解析する場合、破砕液によりデバイスが破壊されると、解析工程に破壊された残渣が悪影響を及ぼすことがある。したがって、デバイスは、破砕液に対して耐久性がある、例えば、少なくとも5分、好適には30分以上の、破砕液に対する耐久性があれば良い。
上記の実施形態では、ナノワイヤまたはセルロースナノファイバーで構成したフィルムは、破砕液に対して耐久性があるので、より好ましいデバイスといえる。
なお、上記のデバイスは、単なる例示であり、EVsを吸着できれば(好ましくは破砕液に対して耐久性がある)、上記の実施形態のデバイスに限定されない。そのようなデバイスとしては、表面に小孔が多数存在するポーラス材料が挙げられる。具体的には、活性炭やゼオライト等のミクロポーラス材料、二酸化ケイ素(メソポーラスシリカ)や酸化アルミニウム等のメソポーラス材料、軽石等のマクロポーラス材料等が挙げられる。また、ポーラス材料以外では、溶融ガラスやポリマーから作製したフィルターが挙げられる。
(細胞外小胞(EVs)の保存方法の実施形態)
図6を参照して、細胞外小胞(EVs)の保存方法(以下、単に「保存方法」と記載することがある。)の実施形態について説明する。図6は、保存方法の実施形態のフローチャートである。保存方法の実施形態は、細胞外小胞捕捉工程(ST11)と、乾燥工程(ST12)と、保存工程(ST13)と、を含んでいる。細胞外小胞捕捉工程(ST11)は、デバイスとして、ナノポアを含むデバイスを用いて実施される。より具体的には、第1の実施形態に示したセルロースナノファイバー同士が隙間(ナノポア)を有するデバイス、第2の実施形態に示したセルロースファイバー同士が隙間(ナノポア)を有するデバイス、を用いて実施される。細胞外小胞捕捉工程(ST11)は、ナノポアを含むデバイスを用いる以外は、抽出方法の第1の実施形態の細胞外小胞捕捉工程(ST1)と同様の手順、サンプル液を用いて実施すればよい。
乾燥工程(ST12)では、デバイスに含侵したサンプル液の液体を除去する。上記のとおり、本出願で開示するデバイスを用いると、サンプル液の量は少なくてもよい。したがって、乾燥工程は室温で液体を蒸発させる自然乾燥を行えばよい。
保存工程(ST13)では、乾燥工程(ST12)で乾燥した、細胞外小胞を捕捉したデバイスを保存する。後述する実施例に示すとおり、保存工程(ST13)後に細胞外小胞を解析した際に、保存温度の差、例えば、冷蔵保存(4℃)と室温で保存した場合とで、細胞外小胞の解析結果に大きな差はなかった。したがって、採取したサンプルを後日解析する場合、室温に放置した状態で保存できることから、サンプルの取り扱いの利便性が向上する。なお、本出願において、室温とは、例えば10℃〜30℃を指し、15℃超30℃以下であってもよい。
(細胞外小胞(EVs)の移送方法の実施形態)
図7を参照して、細胞外小胞(EVs)の移送方法(以下、単に「移送方法」と記載することがある。)の実施形態について説明する。図7は、移送方法の実施形態のフローチャートである。移送方法の実施形態は、細胞外小胞捕捉工程(ST21)と、乾燥工程(ST22)と、移送工程(ST23)と、を含んでいる。細胞外小胞捕捉工程(ST21)および乾燥工程(ST22)は、上記保存方法の細胞外小胞捕捉工程(ST11)および乾燥工程(ST12)と同じである。したがって、説明の重複を避けるため詳細な説明は省略する。
移送工程(ST23)は、乾燥工程(ST22)で乾燥した、細胞外小胞を捕捉したデバイスを移送する。細胞外小胞に含まれるmiRNA等を解析することで、癌の診断等が期待されているが、地方の医療機関、或いは、個人が自身の生体サンプルから細胞外小胞を抽出し、解析することは困難な場合が多い。一方、上記のとおり、本出願で開示する細胞外小胞の保存方法では、保存する際の温度は解析精度にあまり影響を与えない。したがって、地方の医療機関等で患者から採取した生体サンプルをデバイスに接触し、乾燥し、次いで、郵便物等により細胞外小胞の解析機能を有する医療機関等にデバイスを移送することで、どのような地域に在住する患者であっても、適切な診断を受けることができる。生体サンプルを移送する際には、通常は冷蔵または冷凍保存する必要がある。一方、本出願で開示する方法は、室温でデバイスを移送できることから、サンプルを移送する際の利便性が大幅に向上する。
以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単に実施形態の説明のためのものである。本出願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。
〔デバイスの作製〕
<実施例1>
以下の手順により、セルロースナノファイバーから、ナノポアを有するフィルム状のデバイスを作製した。
(1)針葉樹漂白クラフトパルプをスギノマシン社製の湿式微粒化装置(スターバースト HJP−25005E)で処理して得られた幅15〜100nmのナノセルロース400mgを200mLの水に投入し、ナノセルロース水分散液を得た。
(2)上記のナノセルロース水分散液を、濾過装置(KG−90、アドバンテック東洋濾紙株式会社)と吸引装置(アスピレーター AS−01、アズワン株式会社)を用い、親水性ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)メンブレンフィルター(H020A090C、アドバンテック東洋濾紙株式会社)を介して、濾過脱水を行った。
(3)続いて、脱水処理したナノセルロース集合体上にターシャリーブチルアルコール(BuOH、06104−25、ナカライテスク株式会社)を200mL滴下して濾過する溶媒置換工程を行った。
(4)得られた湿潤状態のナノセルロース集合体を110℃、1MPa、15minの条件でホットプレス乾燥処理(AYSR−5、神藤金属工業所株式会社)した後、PTFEメンブレンフィルターから剥離することでフィルムを得た。
(5)作製したフィルムを、1辺が1cmの正方形にカットすることで、実施例1のデバイスを作製した。図8Aは、実施例1で作製したフィルムのSEM写真である。図9は、作製したフィルムのポアのサイズ分布を、水銀圧入法により測定した結果を示すグラフである。図9Aは、ポアサイズのスケールを1nm〜100nmとした時の分布を示すグラフ、図9Bはポアサイズのスケールを1nm〜100μmとした時の分布を示すグラフである。図9Aおよび図9Bから、実施例1で作製したフィルムは、約4nm〜300nmのナノポアの分布を有し、平均サイズが約60nmであることを確認した。
<実施例2>
実施例1のBuOHによる置換工程を実施しなかった以外は、実施例1と同様の手順で、セルロースナノファイバーから、フィルム状のデバイスを作製した。図8Bは、実施例2で作製したフィルムのSEM写真である。写真からは、実施例2で作製したデバイスは、セルロースナノファイバー同士の間にナノポアの形成が見られなかった。なお、ナノポアが全く存在しないことは無いので、実施例2のナノポアのサイズは、1nmと考えられる。
<実施例3>
以下の手順により、パルプ(セルロースファイバー)から、マイクロサイズのポアを有するフィルム状のデバイスを作製した。
(1)針葉樹漂白クラフトパルプ400mgを水200mLに投入し、パルプ水分散液を得た。
(2)上記のパルプ水分散液を、濾過装置(KG−90、アドバンテック東洋濾紙株式会社)と吸引装置(アスピレーター AS−01、アズワン株式会社)を用い、ステンレスメッシュフィルター(SUS304、300メッシュ、株式会社くればぁ)を介して、濾過脱水を行った。
(3)続いて、脱水処理したパルプ集合体上にターシャリーブチルアルコール(BuOH、06104−25、ナカライテスク株式会社)を200mL滴下して濾過する溶媒置換工程を行った。
(4)得られた湿潤状態のパルプ集合体を110℃、1MPa、15minの条件でホットプレス乾燥処理(AYSR−5、神藤金属工業所株式会社)した後、ステンレスメッシュフィルターから剥離することでフィルムを得た。
(5)作製したフィルムを、1辺が1cmの正方形にカットすることで、実施例3のデバイスを作製した。図8Cは、実施例3で作製したフィルムの写真である。図9Aおよび図9Bは、水銀圧入法で測定したポアサイズの分布を示している。図9Aおよび図9Bから明らかなように、作製したフィルムのポアのサイズは、約7nm〜100nm、および、約1μm〜100μmのマルチスケールであった。
<実施例4>
実施例3のBuOHによる置換工程を実施しなかった以外は、実施例3と同様の手順で、パルプ(セルロースファイバー)から、フィルム状のデバイスを作製した。図8Dは、実施例4で作製したフィルムの写真である。図9Aおよび図9Bは、水銀圧入法で測定したポアサイズの分布を示している。図9Aおよび図9Bから明らかなように、作製したフィルムのポアのサイズは、約1μm〜100μmであった。
<実施例5>
以下の手順により、ナノワイヤを基板に形成した流路に埋め込んだデバイスを作製した。
(1)先ず、Si(100)基板(Advantech Co.,Ltd.)にPDMS埋め込み型ナノワイヤデバイスの流路パターニングを行った。Si基板表面にポジティブレジスト(OFPR−8600 LB,Tokyo Ohka Kogyo Co. Ltd.)を500rpm(5sec)、3000rpm(120sec)の条件でスピンコーター(MS−A100、ミカサ株式会社)によって回転塗布した後、ホットプレート上にて90℃、12min加熱することで溶媒を蒸発させてレジストを基板上に固定させた。加熱後の基板上にガラスマスクをのせ、露光機で600mJ/cmのi線を照射することによってレジストの軟化を行った。最後にこの基板を現像液(NMD−3、Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.)に10秒ほど浸漬することで軟化したレジストのはく離を行い、現像液から基板を取り出し流水洗浄を行った。次いで、ホットプレートにて90℃、5min加熱することでパターニングを完了した。
(2)次に、基板表面にナノワイヤ成長のシード層となるCr層の作製を行った。Cr層作製のスパッタリング装置(EIS−200ERT−YN、エリオニクス株式会社)の条件は、1.2×10−2Pa、14minで、135nmのCr層を堆積させた。この基板をホットプレート上で、70℃に温めた2−プロパノールに40min浸した後に、超音波機器による2minの超音波処理を行うことで流路外のレジストを大まかに取り除いた。その後、別の容器に入れた70℃の2−プロパノールに基板を移し、10min浸漬した後に1minの超音波処理を行うことで流路外のレジストを完全に取り除いた。最後にさらに別の容器に入れた70℃の2−プロパノールで濯ぐことで、基板上に乗った細かいCr粒子を取り除いた。これらの手順によって、基板上では流路部分にのみCr層が堆積している状態となった。この基板を400℃の電気炉で2h加熱することによってCr層を酸化させ、ナノワイヤ成長のシード層作製を完了した。
(3)超純水200mLに対して、ヘキサメチレンテトラミン(HMTA;085−00335,Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)が15mMとなるように溶解し、スターラーによって7min撹拌した。その後、さらに硝酸亜鉛六水和物(12323,Alfa Aesar)が15mMとなるように溶解した後に、7min撹拌することでナノワイヤ成長溶液とした。ここで76mm×52mm×0.8〜1.0mmのスライドガラスに、上記の手順によって準備された流路の形に酸化Cr層が蒸着した基板2枚をカーボンテープにて貼り合わせ、成長溶液中に浸し、送風定温高温器にて95℃、3h加熱することで、ナノワイヤを成長させた。その後、ビーカーから基板を取り出し、非特異的に成長したナノワイヤを除去するために超純水にて洗い流した。
(4)上記(3)で作製したナノワイヤが成長した基板をシャーレの上に貼り付けた。そのシャーレへ、PDMSプレポリマー(Silpot 184、Dow Corning Toray Ind.,Ltd.)と硬化剤(Silpot 184 CAT,Dow Corning Toray Ind.,Ltd.)を重量比10:1で容器に入れた後、2000rpm、2min、2200rpm、6minの条件で混合したものを注ぎ込んだ。これを2h真空引きすることでポリマー中の気泡を取り除き、次いで、80℃のホットプレート上で2h加熱することで重合を進行させてポリマーを硬化させた。これらの操作によってSi基板上のナノワイヤがPDMS中へと埋め込まれた。このナノワイヤが埋め込まれたPDMSをSi基板から剥離させ、スライドガラスにPDMS埋め込み型ナノワイヤを貼り付けた。そして、上記(3)と同様の条件で、PDMS埋め込まれたナノワイヤを成長させた。成長後、ビーカーから埋め込み型ナノワイヤを取り出し、非特異的に成長したナノワイヤを超純水によって洗い流すことによって取り除くことでPDMS埋め込み型ナノワイヤの作製を完了した。
(5)Si基板上にネガ型フォトレジスト(SU−8 3025、日本化薬株式会社)をスピンコーターで塗布し、流路部分が露光できる形状のフォトマスクを被せ、露光・現像することで、流路を形成する部分が凸状となる鋳型を作製した。次に、作製した鋳型をシャーレに入れた。次に、上記(4)と同様のPDMSプレポリマーと硬化剤を重量比10:1で容器に入れた後、2000rpmで2min、2200rpmで6minの条件で混合したものを、シャーレに注ぎ込み、2h真空引きすることでポリマー中の気泡を取り除いた。2h経過後、80℃のホットプレート上で2h加熱することで重合を進行させてポリマーを硬化させた。この硬化させたポリマーを切り抜き、流路に0.32mmのパンチで投入孔および回収孔をあけることで、カバー部材を作製した。
(6)最後に、上記(4)で作製したナノワイヤを有する基板上に、上記(5)作製したカバー部材を被せた。また、投入孔および回収孔にPEEKチューブを挿入し、接着剤で固定することで、実施例5のデバイスを作製した。図8Eは、実施例5で作製したデバイスのナノワイヤの拡大写真である。
[miRNAの抽出および解析(抽出・解析例1)]
サンプル液として唾液を用い、デバイスとして実施例1乃至4で作製したデバイスを用い、以下の手順で、唾液中に含まれるEVsからmiRNAの抽出および解析を行った。
(1)サンプル液の調整
被検者から唾液を採取した。抽出・解析例1では唾液をそのまま用いたが、唾液中の不純物を取り除くため、必要に応じて唾液を遠沈管に入れ、遠心分離により不純物を取り除いてもよい。なお、この遠心分離は、あくまでも不純物を取り除くためで、EVsを分画・回収するための超遠心分離とは異なる。
(2)サンプル中のEVsの捕捉
唾液サンプル10μlを、実施例1乃至4のデバイスに滴下して、約10秒間放置することで、唾液サンプル中のEVsをデバイスに捕捉した。次に、デバイスをピンセットで摘み、PBSに約10秒間浸漬することで、RNase等の洗浄を行った。
(3)miRNAの抽出
破砕液として、細胞溶解バッファーM(038−21141,Wako)を用いた。遠沈管に破砕液1mlを入れ、次いで、上記(2)でEVsを捕捉したデバイスを遠沈管に投入し、ボルテックスで約3秒攪拌した後、5分間静置することで、EVsを捕捉したデバイスから直接EVsを溶解し、miRNAの抽出を行った。図10Aは実施例1のデバイスを用いた際の写真で、(a)miRNA抽出後にデバイスを遠沈管から取り出した後の遠沈管の写真、(b)遠沈管から取り出したデバイスの写真である。図10Bは実施例2のデバイスを用いた際の写真で、(a)miRNA抽出後にデバイスを遠沈管から取り出した後の遠沈管の写真、(b)遠沈管から取り出したデバイスの写真である。図11Aは実施例3のデバイスを用いた際の写真で、(a)miRNA抽出工程終了直後の遠沈管の写真、(b)miRNA抽出後にデバイスを遠沈管から取り出した後の遠沈管の写真、(c)遠沈管から取り出したデバイスの写真である。図11Bは実施例4のデバイスを用いた際の写真で、(a)miRNA抽出工程終了直後の遠沈管の写真、(b)miRNA抽出後にデバイスを遠沈管から取り出した後の遠沈管の写真、(c)遠沈管から取り出したデバイスの写真である。図10A及び図10Bに示すように、実施例1及び実施例2のセルロースナノファイバーから作製したデバイスを用いた場合は、破砕液でEVsを破砕した後でも、遠沈管内にデバイス由来の繊維等は見られず、また、取り出したデバイスは元の形状を維持していた。そのため、miRNAの抽出後は、ピンセットでデバイスを取り除くだけで、miRNA抽出液を作製できた。
一方、図11A及び図11Bに示すように、実施例3及び実施例4のパルプ(セロロースファイバー)から作製したデバイスを用いた場合は、遠沈管内にデバイスから分離した繊維が見られ、取り出したデバイスは一部が欠損していた。そのため、実施例3及び4では、後述するmiRNA解析の際に不純物として邪魔になるデバイス由来の繊維を、遠心分離で除去した。
(4)miRNAの解析
次に、miRNA抽出液に含まれるmiRNAの種類を、3D−Gene(登録商標)(東レ株式会社製)ヒトmiRNAチップを用い、以下の手順で解析を行った。
(a)miRNA抽出液を、キット製造者の取扱説明書に従い、SeraMi Exosome RNA精製カラムキット(System Biosciences Inc.)を用いて精製した。
(b)精製したmiRNA抽出液15μlを、マイクロアレイおよび3D−GeneHuman miRNA Oligoチップver.21(Toray Industries)を使用してmiRNAプロファイリングを分析した。3D−Geneは、2565ヒトmiRNAプローブを含んでおり、miRNA抽出液から、最大2565種類のmiRNAの発現を解析できる。
(c)miRNA抽出液中の各miRNAの発現レベルは、各マイクロアレイ中のすべてのmiRNAのバックグラウンドを差し引いたシグナル強度を計算し、その後にグローバルノーマライゼイションすることで解析した。
図12は、実施例1乃至4のデバイスを用いて抽出したmiRNA抽出液中に含まれる、miRNAの種類を示すグラフである。なお、各実施例とも、3回の解析結果の平均値である。図12に示す通り、実施例1乃至4の何れのデバイスを用いた時でも、デバイスに捕捉したEVsから直接miRNAを抽出できることを確認した。また、図10および図11に示すとおり、実施例3及び実施例4のパルプから作製したデバイスは、EVsを破砕中にデバイスの一部が欠損し、遠沈管内にデバイスから分離した繊維が見られた。したがって、サンプル液からのmiRNAの抽出に続き、miRNAの解析を行う場合は、実施例1及び実施例2のデバイスの方が好ましいことが明らかとなった。
なお、従来の唾液を超遠心分離してEVsを分離し、miRNAを解析する方法では、上記非特許文献2では、10頁に記載されているとおり27種類であった。また、上記非特許文献3では、Fig.7に記載されているとおり、解析できたmiRNAは93種類であった。加えて、非特許文献3に記載の方法では、唾液を5ml、或いは、15mlも使用することが記載されているが、そのような大量の唾液を採取することは被検者(患者)の負担が非常に大きい。一方、実施例1乃至実施例4に記載のデバイスを用いた場合は、わずか10μlの唾液を用いて、700種類を超えるmiRNAの解析に成功した。換言すると、含有量が微量のmiRNAに関しても、解析できたことを意味する。
以上の結果より、第1乃至第4の実施形態に係るデバイスを用いると、従来の超遠心分離を用いたEVsの分離方法等と比較して、唾液サンプル液中のEVsからのmiRNAの抽出作業手順を簡略化できる。また、EVsを捕捉したデバイスから直接miRNAを抽出できる(及び、高割合で唾液中のEVsをデバイスに捕捉できる)ので、miRNA抽出作業中のロスが少なくなり、高精度のmiRNA解析ができるという顕著な効果を確認した。したがって、本出願で開示するmiRNAの抽出方法は、サンプル液中に含まれるmiRNAの解析方法の際のサンプル調整方法として非常に有用である。また、生体サンプル液として、被侵襲性で且つ大量の採取が難しい唾液から高精度のmiRNAの解析ができたことから、健康診断等の際に、第1乃至第4の実施形態に示すデバイスを舌に接触することで、がん診断を併せて実施することが期待される。
[miRNAの抽出および解析(抽出・解析例2)]
サンプル液として尿を用い、デバイスとして実施例5で作製したデバイスを用い、以下の手順で、尿中に含まれるEVsからmiRNAの抽出および解析を行った。
(1)サンプルの調整
市販の尿(Proteogenex、BioreclamationIVT、EW Biopharma)1mLを、1.5mL遠沈管に分注し、この遠沈管を冷却遠心機にセットし、3000×g、15min、4℃の条件で遠心分離することによって不純物を沈殿させた。以下では、この不純物を除いた上澄み部分のことを尿サンプルと記載する。
(2)尿サンプル中のEVsの捕捉
上記尿サンプル1mLを、シリンジポンプによって流量50μL/minの条件で、実施例5で作製したデバイスに導入し、ナノワイヤに尿サンプル中のEVsを捕捉させた。
(3)miRNAの抽出
破砕液として、抽出・解析例1と同様の細胞溶解バッファーMを用い、破砕液1mLをデバイスに導入することで捕捉したEVsを溶解し、miRNA抽出液を作製した。
(4)miRNAの解析
抽出・解析例1と同様の手順で解析を行った。
同一の手順で228回実験を行ったこところ、実施例5のデバイスを用い、平均1144種類のmiRNAを検出できた。以上の結果より、ナノワイヤに捕捉したEVsから直接miRNAを抽出できたことを確認した。
更に、従来の超遠心分離によりEVsを分離し、miRNAを解析する方法では、同一の手順で3回実験を行ったところ、解析できたmiRNAは171、261、352種類であった。また、樹脂ベースのEVs吸着担体を用いた市販のEVs濃縮キットであるExoQuick(フナコシ株式会社製)を用いた実験では、解析できたmiRNAの種類は、337、355、491種類であった。
以上の結果より、唾液以外の生体サンプル、また、木材繊維から作製したデバイス以外のEVs捕捉用デバイスを用いた場合にも、抽出・解析例1に記載と同様の顕著な効果を確認した。
〔細胞外小胞を捕捉したデバイスの保存温度および期間が、細胞外小胞の解析に与える影響〕
<実施例6>
実施例1で作製したデバイス(セルロースナノファイバー;ナノポア有り)を用い、以下の手順で実験を行った。
(1)サンプル液の調整
被検者から唾液を採取した。採取した唾液を遠沈管に入れ、3000g×15分間遠心分離することで、不純物を取り除いた。
(2)サンプル中のEVsの捕捉
唾液サンプル10μlを、デバイスに滴下して、約10秒間放置することで、唾液サンプル中のEVsをデバイスに捕捉した。
(3)デバイスの乾燥
唾液サンプルを滴下したデバイスを、室温で10秒間放置することで乾燥した。
(4)デバイスの保存
上記(3)で乾燥したデバイスを、室温で、0〜6日、20日保存した。なお、実験は10月〜11月に行い、日中の実験室は、通常の換気を行った。また、何れの日数も、N=3で行った。
(5)細胞外小胞の分析
保存したデバイスをPBS中に10秒間浸漬することで洗浄し、以下の手順によりsRNA濃度(ng/μl)を測定した。なお、実施例5では、RNA濃度の変化を調べることで、保存によるEVsへの影響を調べた。miRNAの濃度測定は困難であるため、実施例5では、sRNAの濃度を用いた。
(a)1検体測定につき、Qubit(登録商標) Buffer 199μLとQubit reagent(蛍光試薬;サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)1μLを混ぜ、200μLの溶液(溶液A)を作製した。N検体測定する場合、[N+2(検量線用)]×200μL用意した。
(b)溶液A 190μLと、0ng/μLのsRNA溶液(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)10μLを混ぜ、200μLの混合溶液を作製した。
(c)溶液A 190μLと、10ng/μLのsRNA溶液10μLを混ぜ、200μLの混合溶液を作製した。
(d)上記(b)および(c)を、それぞれ、2〜3秒間ボルテックスし、2分間静置した。
(e)(d)の工程実施後、Qubit(登録商標) Buffer 199μLとQubit reagent(蛍光試薬;サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)を用いて蛍光強度を測定し、検量線を作製した。
(f)破砕液として、細胞溶解バッファーM(038−21141,Wako)を用いた。遠沈管に破砕液1mlを入れ、次いで、上記(4)で保存したデバイスを遠沈管に投入し、ボルテックスで約3秒攪拌した後、5分間静置することで、EVsを捕捉したデバイスからEVsを溶解したサンプル液を作製した。溶液A 195μLと作製したサンプル 5μLを混ぜ、200μLの混合溶液を作製した。
(g)上記(f)を2〜3秒間ボルテックスし、2分間静置した。
(h)上記(g)の濃度を上記(e)と同様に測定し、上記(e)で作製した検量性に基づき、濃度を求めた。
<実施例7>
保存温度を4℃とした以外は、実施例5と同様の手順で実験を行った。
<比較例1>
実施例2で作製したデバイス(セルロースナノファイバー;ナノポアなし)を用いた以外は、実施例5と同様の手順で実験を行った。
図13は、実施例5および6、並びに、比較例1の結果を示すグラフである。グラフに示すように、ナノポアありのデバイスを用いた場合(実施例5および6)、ナノポア無しのデバイスを用いた場合(比較例1)と比較して、2日目以降に、保存安定性について顕著な効果を示した。また、ナノポアありのデバイスを用いた場合、保存温度、より具体的には、室温(実施例5)と4℃(実施例6)の違いによる、細胞外小胞の解析精度への影響は特に見られなかった。遠隔地の医療機関でデバイスにサンプルを捕捉した場合、解析機能を有する医療機関に移送し、細胞外小胞の解析をするためには、数日〜1週間程度は必要である。したがって、本出願で開示するデバイスの内、特にナノポアを有するデバイスを用いた場合、保存安定性に優れ、且つ、室温で保存した状態で移送が可能であることから、サンプルの移送の利便性が向上することを確認した。
図14Aは、実施例5において、唾液を滴下する前のSEM写真である。また、図14Bは、実施例5において、唾液を滴下し乾燥した後のSEM写真である。図14Aに示すように、実施例1のBuOH等の低い表面張力の媒体による置換工程を実施したセルロースナノファイバーで作製したデバイスの表面には、ナノポアが多数形成されていた。一方、図14Bに示すように、唾液を滴下し乾燥したデバイスの表面はナノポアが閉じていた。これは、BuOHと比較して、水系サンプルである唾液の表面張力は大きいことから、唾液を乾燥する過程で、ナノポアを閉じる力が働いたためと考えられる(図14Bの矢印は、一部が露出したEVsを示している。)。図13に示すように、実施例1で作製したデバイスを用いた場合に保存安定性が増すのは、EVsがセルロースナノファイバー繊維の間に閉じ込められ、空気との接触が少なくなったためと考えられる。
本出願で開示するデバイスを用いることで、サンプル液中から簡単且つ高精度にmiRNAを抽出および解析できる。したがって、医療機関、大学、企業、研究機関等において、細胞実験等に有用である。
1、1a〜1b…デバイス、2、2a…基板、3…ナノワイヤ、4…カバー部材、5…触媒層、6…レジスト、41…カバー部材用基材、42…流路、43…サンプル投入孔、44…サンプル回収孔、45…第2面とは反対側の面、46…非平面領域、47…第2面

Claims (13)

  1. サンプル液中の細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイスであって、該デバイスは、
    細胞外小胞を捕捉できるナノ構造体を含む、
    デバイス。
  2. 前記ナノ構造体が、
    ナノワイヤ、
    セルロースファイバーを用いて作製した構造体、および、
    セルロースナノファイバーを用いて作製した構造体、
    から選択される何れか一つを含む、
    請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記ナノ構造体が、セルロースナノファイバーを用いて作製した構造体である、
    請求項2に記載のデバイス。
  4. 前記ナノ構造体のセルロースナノファイバー同士の隙間が、1nm以上、1000nm未満である、
    請求項3に記載のデバイス。
  5. 前記ナノ構造体が、
    セルロースファイバーを用いて作製した、平均サイズが10nm以上、1000nm未満のナノポアを含む構造体、および、
    セルロースナノファイバーを用いて作製した、平均サイズが10nm以上、1000nm未満のナノポアを含む構造体、
    から選択される何れか一つを含む、
    請求項2に記載のデバイス。
  6. 前記サンプル液が、非侵襲性の生体サンプル液である、
    請求項1〜5の何れか一項に記載のデバイス。
  7. 前記生体サンプル液が唾液である、
    請求項6に記載のデバイス。
  8. 細胞外小胞の保存方法であって、該保存方法は、
    請求項5に記載のデバイスとサンプル液を接触させることで、サンプル液中の細胞外小胞をデバイスに捕捉する細胞外小胞捕捉工程と、
    デバイスに含侵したサンプル液の液体を除去する乾燥工程と、
    乾燥工程で乾燥した、細胞外小胞を捕捉したデバイスを保存する保存工程と、
    を含む、保存方法。
  9. 前記保存工程が、室温で実施される、
    請求項8に記載の保存方法。
  10. 細胞外小胞の移送方法であって、該移送方法は、
    請求項5に記載のデバイスとサンプル液を接触させることで、サンプル液中の細胞外小胞をデバイスに捕捉する細胞外小胞捕捉工程と、
    デバイスに含侵したサンプル液の液体を除去する乾燥工程と、
    乾燥工程で乾燥した、細胞外小胞を捕捉したデバイスを移送する移送工程と、
    を含む、移送方法。
  11. 前記移送工程が、室温で実施される、
    請求項10に記載の移送方法。
  12. 細胞外小胞を捕捉できるナノ構造体が、セルロースファイバーを含む不織布である、請求項1に記載のデバイス。
  13. セルロースファイバーが、セルロースナノファイバーである、請求項12に記載のデバイス。


JP2020553962A 2018-10-30 2019-10-30 細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法 Active JP7426725B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018203526 2018-10-30
JP2018203526 2018-10-30
JP2019036490 2019-02-28
JP2019036490 2019-02-28
PCT/JP2019/042498 WO2020090859A1 (ja) 2018-10-30 2019-10-30 細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2020090859A1 true JPWO2020090859A1 (ja) 2021-10-07
JPWO2020090859A5 JPWO2020090859A5 (ja) 2022-11-07
JP7426725B2 JP7426725B2 (ja) 2024-02-02

Family

ID=70463782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020553962A Active JP7426725B2 (ja) 2018-10-30 2019-10-30 細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12038360B2 (ja)
EP (1) EP3875570A4 (ja)
JP (1) JP7426725B2 (ja)
CN (1) CN113039262B (ja)
WO (1) WO2020090859A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023219095A1 (ja) * 2022-05-11 2023-11-16 Craif株式会社 対象液体に含まれる対象物質を分離する方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120045487A1 (en) * 2009-04-29 2012-02-23 The Regents Of The University Of Michigan Multiphasic microfibers for spatially guided cell growth
US20140030805A1 (en) * 2011-04-15 2014-01-30 Pluristem Ltd. Methods and systems for harvesting cells
WO2014034146A1 (ja) * 2012-09-03 2014-03-06 三菱レイヨン株式会社 細胞培養用モジュール
US20150148258A1 (en) * 2012-03-30 2015-05-28 Claudio Rodriguez Martinez Method for simultaneous detection, recovery, identification and counting of microorganisms and devices for the implementation of said method
US20150283543A1 (en) * 2012-02-07 2015-10-08 The Electrospinning Company, Ltd. Multi-well plate
WO2017154951A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 国立大学法人名古屋大学 細胞外小胞の回収方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10130946B2 (en) * 2011-09-30 2018-11-20 The Regents Of The University Of Michigan System for detecting rare cells
JP6300799B2 (ja) * 2012-07-31 2018-03-28 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents Of The University Of California ナノ構造化された装置における循環細胞の選択的捕捉および刺激された放出
KR20140050465A (ko) * 2012-10-19 2014-04-29 포항공과대학교 산학협력단 다공성 중합체 모노리드 필터를 포함하는 체액으로부터 세포밖 소포를 분리하기 위한 장치
US20150353920A1 (en) * 2013-01-03 2015-12-10 Exosome Diagnostics, Inc. Methods for isolating microvesicles
WO2015137427A1 (ja) 2014-03-12 2015-09-17 国立大学法人名古屋大学 生体分子抽出用チップ、及び生体分子抽出用チップの製造方法
AU2015287763B2 (en) * 2014-07-09 2019-08-08 Exosome Diagnostics, Inc. Methods for isolating microvesicles and extracting nucleic acids from biological samples
CA2998812A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Rheomics Inc. Flow cells utilizing surface-attached structures, and related systems and methods
CN108633877A (zh) 2018-05-17 2018-10-12 广东芙金干细胞再生医学有限公司 一种人脐带间充质干细胞外泌体冻干粉及其制备的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120045487A1 (en) * 2009-04-29 2012-02-23 The Regents Of The University Of Michigan Multiphasic microfibers for spatially guided cell growth
US20140030805A1 (en) * 2011-04-15 2014-01-30 Pluristem Ltd. Methods and systems for harvesting cells
US20150283543A1 (en) * 2012-02-07 2015-10-08 The Electrospinning Company, Ltd. Multi-well plate
US20150148258A1 (en) * 2012-03-30 2015-05-28 Claudio Rodriguez Martinez Method for simultaneous detection, recovery, identification and counting of microorganisms and devices for the implementation of said method
WO2014034146A1 (ja) * 2012-09-03 2014-03-06 三菱レイヨン株式会社 細胞培養用モジュール
WO2017154951A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 国立大学法人名古屋大学 細胞外小胞の回収方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YASUI TAKAO ET AL.: "Unveiling massive numbers of cancer-related urinary-microRNA candidates via nanowires", SCIENCE ADVANCES, vol. 2017;3:e1701133, JPN7020000155, 15 December 2017 (2017-12-15), pages 19 - 19, ISSN: 0005144399 *
名古屋大学、九州大学、国立がん研究センター、科学技術振興機構(JST)、日本医療研究開発機構(AME: "尿中マイクロRNAから「癌」を特定", 国立研究開発法人 科学技術振興機構 プレスリリース2017年12月16日, JPN6020002178, 16 December 2017 (2017-12-16), JP, ISSN: 0005144398 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20220026323A1 (en) 2022-01-27
EP3875570A1 (en) 2021-09-08
US12038360B2 (en) 2024-07-16
EP3875570A4 (en) 2022-08-24
WO2020090859A1 (ja) 2020-05-07
JP7426725B2 (ja) 2024-02-02
CN113039262B (zh) 2024-02-06
CN113039262A (zh) 2021-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dong et al. Nanostructured substrates for detection and characterization of circulating rare cells: from materials research to clinical applications
CA2798246C (en) Polymer microfilters and methods of manufacturing the same
WO2020090860A1 (ja) miRNAの抽出方法、および、miRNAの解析方法
Li et al. Efficient capture and high activity release of circulating tumor cells by using TiO2 nanorod arrays coated with soluble MnO2 nanoparticles
JP2023123592A (ja) マイクロrnaを含む体液抽出物
JP6096769B2 (ja) 相転移媒体を有したフィルター支持
US20140315295A1 (en) Polymer microfilters, devices comprising the same, methods of manufacturing the same, and uses thereof
US20240238802A1 (en) Magnetic Separation Filters And Microfluidic Devices Using Magnetic Separation Filters
Cui et al. ZnO nanowire-integrated bio-microchips for specific capture and non-destructive release of circulating tumor cells
JP2020103274A (ja) 生体分子抽出用チップ、及び生体分子抽出用チップの製造方法
Gribko et al. Is small smarter? Nanomaterial-based detection and elimination of circulating tumor cells: Current knowledge and perspectives
Hui et al. Self-Sterilizing and regeneratable microchip for the precise capture and recovery of viable circulating tumor cells from patients with cancer
US11571695B2 (en) Fluidic device and method for separating biomolecules
JP7426725B2 (ja) 細胞外小胞を捕捉するために用いられるデバイス、細胞外小胞の保存方法および移送方法
US11860157B2 (en) Polymer microfilters, devices comprising the same, methods of manufacturing the same, and uses thereof
Wu et al. Cell spreading behaviors on hybrid nanopillar and nanohole arrays
US20220082561A1 (en) Methods to capture cells based on preferential adherence
KR101150840B1 (ko) 검체 시료의 응집용 조성물, 이를 이용한 파라핀 블록의 제작방법 및 상기 파라핀 블록을 이용한 검체 시료의 현미경 관찰방법
Bou et al. Fabrication of 3D microdevices from planar electroplating for the isolation of cancer associated cells in blood
Hasegawa et al. Surface coating of a metal mesh device sensor with gold to improve the separation and sensing of mammalian cells
Loeian LIQUID BIOPSY USING THE NANOTUBE-CTC CHIP
CN111249924B (zh) 一种基于聚吡咯/还原氧化石墨烯水凝胶/气凝胶合成法构建的血液分离膜
WO2022076697A1 (en) Magnetic separation devices and methods of using and manufacturing the devices
Gautam Electrochemical biosensor for detection of microRNAs in extracellular vesicles
CN112048425A (zh) 一种特异性捕获游离细胞的微流控芯片

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20210414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210510

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20211213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20211214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221027

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221027

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20230201

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20230206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231031

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20231031

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231222

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7426725

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150