KR102130023B1 - Multiple column chromatography and method for isolating exosomes - Google Patents

Multiple column chromatography and method for isolating exosomes Download PDF

Info

Publication number
KR102130023B1
KR102130023B1 KR1020190018605A KR20190018605A KR102130023B1 KR 102130023 B1 KR102130023 B1 KR 102130023B1 KR 1020190018605 A KR1020190018605 A KR 1020190018605A KR 20190018605 A KR20190018605 A KR 20190018605A KR 102130023 B1 KR102130023 B1 KR 102130023B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous beads
porous
exosome
exosomes
beads
Prior art date
Application number
KR1020190018605A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박용
최연호
홍성회
김현구
박지호
정직한
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
한국과학기술원
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 고려대학교 산학협력단, 한국과학기술원 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020190018605A priority Critical patent/KR102130023B1/en
Priority to PCT/KR2019/002008 priority patent/WO2019164227A1/en
Priority to CN201980014424.4A priority patent/CN111770931B/en
Priority to EP19758236.4A priority patent/EP3757113A4/en
Priority to US16/971,108 priority patent/US20200378932A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102130023B1 publication Critical patent/KR102130023B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6034Construction of the column joining multiple columns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/34Size selective separation, e.g. size exclusion chromatography, gel filtration, permeation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078Pore diameter
    • B01J20/2808Pore diameter being less than 2 nm, i.e. micropores or nanopores
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078Pore diameter
    • B01J20/28085Pore diameter being more than 50 nm, i.e. macropores
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2221/00Applications of separation devices
    • B01D2221/10Separation devices for use in medical, pharmaceutical or laboratory applications, e.g. separating amalgam from dental treatment residues
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/88Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • G01N2030/8809Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample
    • G01N2030/8813Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample biological materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

The present invention relates to a multi-column for separating exosomes from a biological sample in which impurities such as lipid protein, water-soluble protein and exosomes are mixed, and a method for separating exosomes.

Description

엑소좀을 분리하기 위한 다중 컬럼 및 엑소좀 분리 방법{MULTIPLE COLUMN CHROMATOGRAPHY AND METHOD FOR ISOLATING EXOSOMES}Multi-column and exosome separation method for separating exosomes {MULTIPLE COLUMN CHROMATOGRAPHY AND METHOD FOR ISOLATING EXOSOMES}

본 발명은 다양한 생체분자 및 엑소좀이 혼합된 생체시료로부터 엑소좀을 순도 높게 분리하기 위한 다중 컬럼 및 엑소좀 분리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for separating multiple columns and exosomes to separate exosomes with high purity from a biological sample in which various biomolecules and exosomes are mixed.

세포외 소포(extracellular vesicle)는 세포에서 방출 또는 분비되는 엑소좀(exosome), 엑토좀(ectosome), 미세소포(microvesicle) 및 세포자멸사 소체(apoptotic body)를 포함한 개념으로 그중 엑소좀은 20-150 nm 의 크기를 가지며 세포 내 다소포체(Multi vesicular bodies; MVB)로부터 생성되는 생체 나노 입자이다.Extracellular vesicles (extracellular vesicle) is a concept that includes exosomes (exosome), ectosome (ectosome), microvesicles (microvesicle) and apoptosis bodies (apoptotic body) is released or secreted from the cell, of which exosomes are 20-150 It is a nano-particle that has a size of nm and is produced from multi-vesicular bodies (MVB) in cells.

이들 세포외 소포는 혈액, 림프액, 뇌척수액, 소변, 양수, 모유, 침, 정액 같은 여러 종류의 다양한 생체액(biofluid)에서 비교적 쉽게 분리할 수 있으며, 유래된 세포에 따라, 덱소좀(dexosome; 수지상세포에서 유래), 온코좀(oncosome; 암세포에서 유래), 프로타좀(prostasome; 전립선세포에서 유래), 카디오좀(cardiosome; 심근세포에서 유래) 등으로 불린다. 세포의 소포는 그 유래되는 세포나 세포 내 소기관에 따라 다양한 뉴클레오타이드 또는 표지단백질을 포함하게 된다. 예를 들어, 암세포에서 유래된 세포외 소포인 온코좀은 암세포의 성장을 유도하는 유전자의 mRNA를, 항원제시세포(antigen-presenting cell)에서 유래된 세포외 소포는 주조직적합 복합체를 포함한다. 이처럼 세포외 소포는 세포특이적인 단백질이나 뉴클레오티드 같은 생체물질이 고농도로 농축되어 포함된 상태이므로 일반 생체액에선 전체 단백질체의 0.01% 정도로 존재하여 통상적인 분석방법으로는 검출이 어려운 단백질이나 뉴클레오티드도 세포외 소포에선 비교적 쉽게 검출이 가능한 장점이 있다. 아울러 비록 세포외 소포에 존재하는 단백질이나 뉴클레오티드의 종류가 전체의 극히 일부이긴 하나 세포외 소포의 물질은 자신이 유래한 세포의 고유의 특성을 나타낼 수 있으므로 엑소좀 분석은 특정 질환의 진단 목적으로 매우 유용하며, 이에 대한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있다.These extracellular vesicles can be relatively easily separated from various types of biofluids such as blood, lymphatic fluid, cerebrospinal fluid, urine, amniotic fluid, breast milk, saliva, semen, and, depending on the cell from which they are derived, dexosome (dendritic) They are called cell-derived), oncosomes (from cancer cells), prostasomes (from prostate cells), cardiosomes (from cardiomyocytes), and the like. Cell vesicles contain various nucleotides or labeled proteins depending on the cell or organelle within which they are derived. For example, oncosomes, which are extracellular vesicles derived from cancer cells, contain mRNA of a gene that induces growth of cancer cells, and extracellular vesicles derived from antigen-presenting cells include a major histocompatibility complex. As such, since extracellular vesicles are contained in a high concentration of biomaterials such as cell-specific proteins or nucleotides, they are present in about 0.01% of the total proteomics in normal biological fluids, so proteins or nucleotides that are difficult to detect using conventional analytical methods are also extracellular. Parcels have the advantage of being relatively easy to detect. In addition, although the types of proteins or nucleotides present in the extracellular vesicles are only a small part of the whole, exosome analysis can be very useful for the diagnosis of a specific disease because the substances of the extracellular vesicles may exhibit the unique characteristics of the cell from which they originate. It is useful, and research on this has been actively conducted recently.

엑소좀을 이용한 진단이나 치료방법 연구에서는 순도 높은 엑소좀을 얻는 것이 중요하다. 엑소좀의 분리와 관련하여 대한민국 공개특허 제10-2016-0115988호를 포함하여 다양한 방법이 연구되어 오고 있다. 이의 예로는 초원심분리(ultracentrifuge), 밀도 원심분리(density centrifuge), 컬럼(column)의 이용, PEG 침전(PEG precipitation; ExoQuickTM, Total Exosome IsolationTM등 사용 포함), 크로마토그래피(chromatography), 면역-자기분리(immuno-magnetic separation, IMS) 및 음향정제(acoustic separation, acoustic purification)등이 있다. 컬럼 크로마토그래피의 경우, 단시간에 비교적 높은 순도의 엑소좀을 수득할 수 있다는 점에서 최근에 많이 주목 받고 있다. It is important to obtain high purity exosomes in diagnosis or treatment methods using exosomes. Various methods have been studied, including Korean Patent Publication No. 10-2016-0115988, in relation to separation of exosomes. Examples include ultracentrifuge, density centrifuge, column use, PEG precipitation (including PEG precipitation; using ExoQuickTM, Total Exosome IsolationTM, etc.), chromatography, and immuno-magnetic Separation (immuno-magnetic separation, IMS) and acoustic purification (acoustic separation). In the case of column chromatography, a lot of attention has been recently paid in that a relatively high purity exosome can be obtained in a short time.

그러나, 종래 컬럼 크로마토크래피를 이용하여 엑소좀을 분리하는 경우, 엑소좀과 함께 지질 단백질(lipoprotein)이 용출되거나, 두 번 이상의 분리 단계를 수행하면서 엑소좀이 손실되거나 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다. 기존의 컬럼 크로마토크래피 연구는 엑소좀 용출구간에만 집중되었고 지질 단백질 용출에 대한 심도 있는 분석은 거의 이루어지지 않았다. 그러나, 세포배양액 또는 혈액 내에는 엑소좀과 비슷한 크기, 밀도를 가진 지질 단백질이 항상 함께 존재하고 있기 때문에 엑소좀 연구에 있어서 지질 단백질 분리는 필수적이다.However, when exosomes are separated using a conventional column chromatography, there is a problem in that exosomes are eluted together with exosomes, or exosomes are lost or take a long time while performing two or more separation steps. have. Existing column chromatographic studies focused only on the exosome elution section and little in-depth analysis of lipid protein elution was done. However, since a lipid protein having a size and density similar to that of an exosome is always present in the cell culture fluid or blood, lipid protein separation is essential in exosome studies.

이와 같은 배경하에서 본 발명자들은 생체시료에서 엑소좀과 함께 분리되는 지질 단백질, 수용성 단백질 등의 다양한 불순물의 분리 방법을 개발하고자 하였으며, 세포배양액 및 혈액에서 컬럼을 이용해 용출되는 각 구간의 입자를 분석함으로써 엑소좀과 불순물을 분리할 수 있는 조건을 최적화하고 이를 이용해 순수한 엑소좀을 얻을 수 있는 방법을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Under this background, the present inventors tried to develop a method for separating various impurities such as lipid proteins and water-soluble proteins separated from exosomes in a biological sample, and analyzing particles in each section eluted using a column in cell culture fluid and blood. The present invention was completed by optimizing the conditions for separating exosomes and impurities and confirming a method for obtaining pure exosomes using the conditions.

대한민국 공개특허 제10-2016-0115988호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0115988

Joanne Louise Welton, Jason Paul Webber, Laur-Alexandru Botos, Michael Jones & Aled Clayton (2015) Ready-made chromatography columns for extracellular vesicle isolation from plasma, Journal of Extracellular Vesicles, 4:1, DOI: 10.3402/jev.v4.27269Joanne Louise Welton, Jason Paul Webber, Laur-Alexandru Botos, Michael Jones & Aled Clayton (2015) Ready-made chromatography columns for extracellular vesicle isolation from plasma, Journal of Extracellular Vesicles, 4:1, DOI: 10.3402/jev.v4. 27269

이러한 배경 하에, 본 발명자들은 2 종류의 비드를 특정 순서와 비율로 적층 하였을 때 엑소좀의 분리 효율이 현저히 뛰어나다는 것을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다. Under this background, the present inventors completed the present invention by discovering that the exosome separation efficiency is remarkably excellent when two types of beads are stacked in a specific order and ratio.

따라서, 본 발명의 목적은 생체시료에 포함된 엑소좀을 지질 단백질, 수용성 단백질로부터 분리하기 위한 다중 컬럼 및 이를 이용한 엑소좀 분리 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for separating exosomes using multiple columns and exosomes for separating exosomes contained in a biological sample from lipid proteins and water-soluble proteins.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those having ordinary knowledge in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 엑소좀 분리용 다중 컬럼으로서, 공극의 크기가 20nm 내지 100nm인 다공성 비드 a), 상기 다공성 비드 a) 상부에 적층되고, 공극의 크기가 20nm 이하인 다공성 비드 b) 및 상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b) 사이에 위치하는 분리막을 포함하고, 상기 다공성 비드 a)는 생체시료 내 엑소좀과 지질 단백질을 분리하는 것이고, 상기 다공성 비드 b)는 생체시료 내 엑소좀과 수용성 단백질을 분리하는 것인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, as a multi-column for exosome separation, porous beads having a pore size of 20 nm to 100 nm a), porous beads a) laminated on top, and porous beads having a pore size of 20 nm or less b) And a separation membrane positioned between the porous beads a) and the porous beads b), wherein the porous beads a) separate exosomes and lipid proteins in the biological sample, and the porous beads b) exo in the biological sample. Provided is a multiple column for exosome separation, which separates a little from a soluble protein.

일 측에 따르면, 상기 다공성 비드 a) 및 다공성 비드 b)의 부피비는 95:5 내지 5:95 일 수 있다.According to one side, the volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) may be 95:5 to 5:95.

일 측에 따르면, 상기 다공성 비드 a) 및 다공성 비드 b)의 부피비는 5:5 내지 1:9 일 수 있다.According to one side, the volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) may be 5:5 to 1:9.

일 측에 따르면, 상기 다공성 비드 a) 및 다공성 비드 b)의 부피비는 3:7 내지 1:9 일 수 있다.According to one side, the volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) may be 3:7 to 1:9.

일 측에 따르면, 상기 다공성 비드 a)의 표면 음전하는 상기 다공성 비드 b)의 표면 보다 높은 음전하 값을 가지는 것일 수 있다.According to one side, the surface negative charge of the porous beads a) may have a higher negative charge value than the surface of the porous beads b).

일 측에 따르면, 상기 다공성 비드는 아가로스, 세파로스, 셀룰로오스, 실리카 겔, 덱스트란, N, N'-메틸렌 비스아크릴아마이드, 메타크릴, 폴리아크릴아마이드 및 폴리스티렌으로부터 선택되는 1종 이상의 물질로 구성된 것일 수 있다.According to one side, the porous beads are composed of at least one material selected from agarose, sepharose, cellulose, silica gel, dextran, N, N'-methylene bisacrylamide, methacryl, polyacrylamide and polystyrene. May be

일 측에 따르면, 상기 생체시료는 혈액, 림프액, 뇌척수액, 소변, 양수, 모유, 침, 정액 및 세포배양액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.According to one side, the biological sample may be one or more selected from the group consisting of blood, lymph fluid, cerebrospinal fluid, urine, amniotic fluid, breast milk, saliva, semen, and cell culture fluid.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 공극의 크기가 20nm 내지 100nm인 다공성 비드 a), 상기 다공성 비드 a) 상부에 적층되고, 공극의 크기가 20nm 이하인 다공성 비드 b) 및 상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b) 사이에 위치하는 분리막을 포함하는 다중 컬럼을 이용한 엑소좀 분리 방법으로서, 엑소좀을 포함하는 생체시료를 상기 다공성 비드 b)에 통과시켜 엑소좀과 수용성 단백질을 분리하는 단계; 및 상기 다공성 비드 b)를 통과한 생체시료를 상기 다공성 비드 a)에 통과시켜 엑소좀과 지질 단백질을 분리하는 단계; 를 포함하는, 엑소좀 분리 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, the pore size is 20nm to 100nm of the porous beads a), the porous beads a) laminated on top, the pore size of 20nm or less porous beads b) and the porous beads a) and A method for separating exosomes using multiple columns including a separation membrane located between the porous beads b), the method comprising: separating exosomes and water-soluble proteins by passing a biological sample containing exosomes through the porous beads b); And separating the exosome and the lipid protein by passing the biological sample that has passed through the porous beads b) through the porous beads a). A method of isolating exosomes is provided.

본 발명의 엑소좀 분리용 다중 컬럼 및 이를 이용한 엑소좀 분리 방법은 생체시료 내 포함된 지질 단백질, 수용성 단백질 등의 불순물 양을 크게 감소시켜 분리된 엑소좀의 순도를 높일 수 있다.The multiple columns for exosome separation of the present invention and the exosome separation method using the same can greatly increase the purity of the separated exosomes by significantly reducing the amount of impurities such as lipid proteins and water-soluble proteins contained in the biological sample.

특히, 본 발명의 다중 컬럼을 이용하여 크기 배제 크로마토그래피를 수행하는 경우 지질 단백질 대비 엑소좀의 분리 효율이 우수하므로 시료 중의 엑소좀 만을 분리하는데 유용하게 사용될 수 있다.In particular, when performing size exclusion chromatography using the multiple columns of the present invention, since the separation efficiency of exosomes compared to lipid proteins is excellent, it can be usefully used to separate only exosomes in a sample.

설명되는 실시예들을 통해 얻을 수 있는 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 아래에 기재된 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects obtainable through the described embodiments are not limited to the above-described effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the specific contents for carrying out the invention described below or the configuration of the invention described in the claims. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 컬럼의 모식도이다.
도 2는 종래 단일 컬럼과 본 발명의 다중 컬럼을 이용한 엑소좀의 분리 결과를 나타낸다 (2B: 2B 단일 컬럼, Dual column: 본 발명의 다중 컬럼).
A: 컬럼별 분획 시료의 흡광도
B: 동적 광 산란법(dynamic light scattering; DLS)을 통해 확인된 컬럼별 분획 시료에서 입자의 Z-평균 크기.
도 3은 본 발명의 다중 컬럼을 이용하여 분리한 혈청 시료의 실제 분획에서 엑소좀과 지질 단백질의 검출 결과이다(ApoB: 지질 단백질, CD63: 엑소좀 마커 단백질, 9-15: 컬럼 분획번호 #9-#15).
A: SDS-PAGE
B: 웨스턴 블롯
C: 지질 단백질과 엑소좀의 상대적 검출 강도
도 4는 종래 단일 컬럼과 본 발명의 다중 컬럼을 이용하여 분리한 혈청 시료의 각 분획 별 엑소좀과 지질 단백질의 검출 결과를 나타낸 것이다(serum: 별도의 처리가 되지 않은 혈청, Marker: 분자량 확인용 표준 마커, ExoQuick: ExoQuick 분리방법, 2B column: 2B 단일 컬럼, Dual column: 본 발명의 다중 컬럼).
A: 분획물 내의 총단백질 정량 결과
B: SDS-PAGE
C: 웨스턴 블롯
도 5는 종래 단일 컬럼과 본 발명의 다중 컬럼을 이용하여 분리한 혈청 시료의 분획물 내 지질 단백질에 대한 엑소좀의 상대적 비율을 비교한 것이다(ExoQuick: ExoQuick 분리방법, 2B column: 2B 단일 컬럼, Dual column: 본 발명의 다중 컬럼).
도 6은 세파로스 CL-6B 와 세파크릴 200-HR의 적층 순서가 서로 다른 다중 컬럼을 이용한 엑소좀과 지질 단백질의 검출 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 혈청 시료의 분획에서 검출된 수용성 단백질인 알부민의 양을 나타낸 것이다.
도 8은 세파로스 CL-6B 와 세파크릴 200-HR의 부피비를 다르게 하여 제조된 다중 컬럼을 이용한 엑소좀과 지질 단백질의 검출 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 혈청 시료의 분획 구간 11 ~ 12에서 검출된 엑소좀과 지질 단백질의 양을 세파로스 CL-6B 와 세파크릴 200-HR의 부피비에 따라 나타낸 것이다.
도 10은 혈청 시료의 분획 구간 11 ~ 12에서 검출된 CD63밀도(%)/ApoB밀도(%)를 세파로스 CL-6B 와 세파크릴 200-HR의 부피비에 따라 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram of multiple columns according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the results of separation of exosomes using a conventional single column and multiple columns of the present invention (2B: 2B single column, Dual column: multiple columns of the present invention).
A: Absorbance of fraction samples by column
B: Z-average size of particles in a column-by-column fraction sample identified through dynamic light scattering (DLS).
3 is a result of detection of exosomes and lipid proteins in the actual fraction of serum samples separated using multiple columns of the present invention (ApoB: lipid protein, CD63: exosome marker protein, 9-15: column fraction #9 -#15).
A: SDS-PAGE
B: Western blot
C: Relative detection intensity of lipid protein and exosome
Figure 4 shows the detection results of exosomes and lipid proteins for each fraction of a serum sample separated using a conventional single column and multiple columns of the present invention (serum: serum not treated separately, Marker: for molecular weight check Standard marker, ExoQuick: ExoQuick separation method, 2B column: 2B single column, Dual column: multiple columns of the invention).
A: Quantitative result of total protein in fraction
B: SDS-PAGE
C: Western blot
5 is a comparison of the relative ratio of exosomes to lipid proteins in a fraction of a serum sample separated using a conventional single column and multiple columns of the present invention (ExoQuick: ExoQuick separation method, 2B column: 2B single column, Dual column: multiple columns of the invention).
Figure 6 shows the results of detection of exosomes and lipid proteins using multiple columns with different stacking sequences of Sepharose CL-6B and Sephacryl 200-HR.
7 shows the amount of albumin, a water-soluble protein detected in a fraction of a serum sample.
Figure 8 shows the results of the detection of exosomes and lipid proteins using multiple columns prepared by different volume ratios of Sepharose CL-6B and Sephacryl 200-HR.
Figure 9 shows the amount of exosomes and lipid proteins detected in the fractions 11 to 12 of the serum sample according to the volume ratio of Sepharose CL-6B and Sephacryl 200-HR.
10 shows the CD63 density (%)/ApoB density (%) detected in the fractions 11 to 12 of the serum sample according to the volume ratio of Sepharose CL-6B and Sephacryl 200-HR.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 다른 설명이 없는 한, 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Unless otherwise stated, the same reference numerals in each drawing denote the same members.

아래 설명하는 실시예에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 발명의 범위를 설명된 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 출원을 통해 권리로서 청구하고자 하는 범위는 이들에 대한 모든 변경, 균등 물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various changes can be made to the embodiment described below. The embodiments described below are not intended to limit the scope of the invention to the described embodiments, and it should be understood that the scope intended to be claimed as rights through the present application includes all changes, equivalents, or substitutes thereof.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are only used to describe specific examples, and are not intended to limit the examples. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described in the specification, one or more other features. It should be understood that it does not exclude the possibility or presence of fields or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the embodiment belongs. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.

본 명세서에서 용어, "엑소좀(exosome)"은 세포 배양들을 포함하여 많은 종류의 세포로부터 분비되는 20㎚ 내지 150㎚ 직경의 세포 유래 소포(vesicle)를 의미하며, 막 구성요소, 단백질, RNA를 전달하는 등 다양한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.As used herein, the term “exosome” refers to a cell-derived vesicle having a diameter of 20 nm to 150 nm secreted from many types of cells, including cell cultures, and refers to membrane components, proteins, and RNA. It is known to play a variety of roles such as delivery.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 엑소좀 분리용 다중 컬럼으로서, 공극의 크기가 20nm 내지 100nm인 다공성 비드 a), 상기 다공성 비드 a) 상부에 적층되고, 공극의 크기가 20nm 이하인 다공성 비드 b) 및 상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b) 사이에 위치하는 분리막을 포함하고, 상기 다공성 비드 a)는 생체시료 내 엑소좀과 지질 단백질을 분리하는 것이고, 상기 다공성 비드 b)는 생체시료 내 엑소좀과 수용성 단백질을 분리하는 것인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, as a multi-column for exosome separation, porous beads having a pore size of 20 nm to 100 nm a), porous beads a) laminated on top, and porous beads having a pore size of 20 nm or less b) And a separation membrane positioned between the porous beads a) and the porous beads b), wherein the porous beads a) separate exosomes and lipid proteins in the biological sample, and the porous beads b) exo in the biological sample. Provided is a multiple column for exosome separation, which separates a little from a soluble protein.

상기 다공성 비드 a)는 생체시료 내 엑소좀과 지질 단백질을 분리하기 위한 것으로서 10MDa 이하 크기의 분자를 분리할 수 있고, 상기 다공성 비드 b)는 생체시료 내 엑소좀과 수용성 단백질을 분리하기 위한 것으로서 500kDa 이하 크기의 분자를 분리할 수 있으며, 각각의 비드는 음전하를 띠는 것이 바람직하다. 또한, 컬럼 하부로 먼저 도달하는 지질 단백질이 전하의 영향으로 더욱 빠르게 용출되도록 하기 위해, 하부에 적층되는 다공성 비드 a)는 상부에 적층되는 다공성 비드 b)에 비해 더 낮은 평균 표면 전하를 가지는 것이 바람직하다(실시예 5 참조). The porous beads a) are for separating exosomes and lipid proteins in a biological sample and can separate molecules having a size of 10 MDa or less, and the porous beads b) are for separating exosomes and water-soluble proteins in a biological sample 500 kDa It is possible to separate molecules of the following size, and each bead preferably has a negative charge. In addition, in order to allow lipid proteins that reach the bottom of the column to elute more rapidly under the influence of charge, it is preferable that the porous beads a) stacked at the bottom have a lower average surface charge than the porous beads b) stacked at the top. (See Example 5).

상기 분리막은 여러 종류의 비드를 컬럼 용기에 연속적으로 충전할 때에, 서로 다른 종류의 비드가 섞이지 않도록 상기 다공성 비드 a) 및 b) 사이에 위치한다. 상기 분리막은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 수지로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The separator is positioned between the porous beads a) and b) so that different types of beads do not mix when different types of beads are continuously filled in the column container. The separator may be made of a resin such as polyethylene or polypropylene, but is not limited thereto.

본 발명의 다중 컬럼에 충전되는 다공성 비드는, 아가로스, 세파로스, 셀룰로오스, 실리카 겔, 덱스트란, N, N'-메틸렌 비스아크릴아마이드, 메타크릴, 폴리아크릴아마이드 및 폴리스티렌으로부터 선택되는 1종 이상의 물질로 구성된 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Porous beads filled in multiple columns of the present invention are at least one selected from agarose, sepharose, cellulose, silica gel, dextran, N, N'-methylene bisacrylamide, methacryl, polyacrylamide and polystyrene. It may be composed of a material, but is not limited thereto.

상기 다공성 비드의 구체적인 예로는, 세파로스(Sepharose) 2B, 4B, 6B, CL-2B, CL-4B 및 CL-6B; 세파크릴(Sephacryl) S-200 HR, S-300 HR, S-400 HR 및 S-500 HR; 및 토요펄(Toyopearl) HW-55, HW-65 및 HW-75 및 Superdex75을 들 수 있으며, 바람직하게는 세파로스 CL-6B 및 세파크릴 200-HR이다.Specific examples of the porous beads include Sepharose 2B, 4B, 6B, CL-2B, CL-4B and CL-6B; Sepacryl S-200 HR, S-300 HR, S-400 HR and S-500 HR; And Toyopearl HW-55, HW-65 and HW-75 and Superdex75, preferably Sepharose CL-6B and Sephacryl 200-HR.

한편, 다공성 비드 a) 및 다공성 비드 b)는 95:5 내지 5:95의 부피비, 바람직하게는 5:5 내지 1:9의 부피비, 보다 바람직하게는 3:7 내지 1:9의 부피비로 충전된 것일 수 있다.On the other hand, the porous beads a) and the porous beads b) are filled with a volume ratio of 95:5 to 5:95, preferably a volume ratio of 5:5 to 1:9, more preferably a volume ratio of 3:7 to 1:9 It may have been done.

이와 같이, 공극의 크기와 표면 음전하 값이 상이한 2 종류의 비드를 특정 부피비로 충전하여 제조된 다중 컬럼을 이용하여 크기 배제 크로마토그래피를 수행하는 경우, 지질 단백질, 엑소좀 및 수용성 단백질 각각의 용출 속도차이에 따라 엑소좀을 순도 높게 분리할 수 있다.As described above, when size exclusion chromatography is performed using multiple columns prepared by filling two types of beads having different pore sizes and surface negative charge values in a specific volume ratio, the elution rate of each of lipid protein, exosome, and water-soluble protein Depending on the difference, exosomes can be separated with high purity.

엑소좀이 포함된 생체시료는 혈액, 림프액, 뇌척수액, 소변, 양수, 모유, 침, 정액 및 세포배양액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Exosome-containing biological sample may be one or more selected from the group consisting of blood, lymph fluid, cerebrospinal fluid, urine, amniotic fluid, breast milk, saliva, semen, and cell culture fluid, but is not limited thereto.

엑소좀은 상기 크로마토그래피 후 전체 용출액 중 20% 내지 80% 구간에 포함되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 엑소좀 분리 방법에 따르면 29% 내지 57% 구간에서 지질 단백질 대비 엑소좀의 비율이 높은 것으로 나타났다.Exosomes may be included in the 20% to 80% section of the total eluate after the chromatography, but are not limited thereto, and according to the exosome separation method of the present invention, exosomes compared to lipid proteins in the 29% to 57% section The proportion of was found to be high.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 공극의 크기가 20nm 내지 100nm인 다공성 비드 a), 상기 다공성 비드 a) 상부에 적층되고, 공극의 크기가 20nm 이하인 다공성 비드 b) 및 상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b) 사이에 위치하는 분리막을 포함하는 다중 컬럼을 이용한 엑소좀 분리 방법으로서, 엑소좀을 포함하는 시료를 상기 다공성 비드 b)에 통과시켜 엑소좀과 수용성 단백질을 분리하는 단계; 및 상기 다공성 비드 b)를 통과한 시료를 상기 다공성 비드 a)에 통과시켜 엑소좀과 지질 단백질을 분리하는 단계; 를 포함하는, 엑소좀 분리 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, the pore size is 20nm to 100nm of the porous beads a), the porous beads a) laminated on top, the pore size of 20nm or less porous beads b) and the porous beads a) and A method for separating exosomes using multiple columns including a separation membrane positioned between the porous beads b), the method comprising: passing a sample containing exosomes through the porous beads b) to separate the exosomes from the water-soluble proteins; And separating the exosome and the lipid protein by passing the sample that has passed through the porous beads b) through the porous beads a). A method of isolating exosomes is provided.

상기 엑소좀 분리 방법에서 이용되는 다중 컬럼에 대한 설명은 앞서 설명한 바와 같다.The description of the multiple columns used in the exosome separation method is as described above.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 도 1에 나타낸 바와 같은 다중 컬럼 분획물 중 엑소좀은 9 내지 15 구간에서 나타났으며, 특히 10 내지 12 구간에서는 지질 단백질 및 수용성 단백질에 비해 상대적으로 높은 엑소좀 함량을 나타냈다(도 3). 상기 다중 컬럼을 이용하는 경우 PEG precipitation을 이용한 분획법 및 종래의 단일 컬럼에 버금가는 단백질 수율로 단일 컬럼에 비해 현저하게 높은 순도의 엑소좀 분획을 수득할 수 있어 엑소좀 분리에 유용하게 이용될 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, among the multi-column fractions shown in FIG. 1, exosomes appeared in 9 to 15 sections, and in particular, in 10 to 12 sections, exosome content was relatively high compared to lipid protein and water-soluble protein. (Fig. 3). When using the multi-column, the fractionation method using PEG precipitation and the protein yield comparable to that of the conventional single column can be used to separate the exosomes because the exosome fraction of remarkably high purity can be obtained. .

이하, 본 발명을 실시예에 의해서 상세히 설명한다. 단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the following examples and experimental examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by the following examples and experimental examples.

실시예Example 1: 다중 1: multiple 컬럼의Column 제작 making

크로마토그래피용 컬럼(직경: 10mm, 높이: 50mm)의 하부에 세파로스 CL-6B를 70%(v/v)로 충전한 후 상부에 세파크릴 200-HR을 30%(v/v) 충전하여 하부와 상부의 높이 비율이 7:3이 되도록 다중 컬럼을 제작하였다. 여기에서, 세파로스 CL-6B와 세파크릴 200-HR의 평균 표면 전하 값은 각각 -30 및 -7이다.Sepharose® CL-6B was filled with 70% (v/v) at the bottom of the chromatography column (diameter: 10 mm, height: 50 mm) and then 30% (v/v) of Sephacryl 200-HR was charged at the top. Multiple columns were constructed so that the height ratio of the lower part to the upper part was 7:3. Here, the average surface charge values of Sepharose CL-6B and Sephacryl 200-HR are -30 and -7, respectively.

실시예Example 2: 기존 2: Existing 컬럼column 조건에서 In condition 엑소좀Exosome 분리 능력 확인 Check separation ability

크로마토그래피용 컬럼(직경: 10mm, 높이: 50mm)에 충전 비드가 채워진 것을 이용하였으며, 시료로는 혈액을 10000 rcf, 4℃에서 30 min 동안 원심분리 후, 얻어진 상층액인 혈청을 이용하였다. 기존 단일 컬럼과 다중 컬럼에 의한 물질의 분리 효과를 확인하기 위해 상기 시료에 크기 배제 크로마토그래피(Size Exclusion Chromatography; SEC)를 수행하였다.A column filled with a chromatography column (diameter: 10 mm, height: 50 mm) was used, and as a sample, blood was centrifuged at 10000 rcf, 4° C. for 30 min, and the obtained supernatant serum was used. Size exclusion chromatography (SEC) was performed on the sample to confirm the effect of separating materials by a single column and multiple columns.

구체적으로, 컬럼에 충전된 비드는 단일 컬럼으로 세파로스 CL-2B를 이용하였으며(2B), 다중 컬럼으로는 실시예 1에서 제조된 것(Dual column)을 이용하였다. 시료를 로딩(loading)하기에 앞서, 300ml의 PBS로 충전된 비드를 세척(washing) 하고, 충전된 컬럼 비드 외에 이동상 버퍼가 다 소진되면 바로 준비된 시료를 로딩하였다. 컬럼에 로딩 되는 시료의 부피는 충전된 비드 전체부피의 5%를 넘지 않도록 하여, 상기 컬럼에 0.3 내지 0.5ml의 시료를 로딩(loading)했다. 이동상의 압력은 2-4 Pa 로 흘려주었다. 시료가 로딩된 시점부터 흘러나오는 용출액 0.5ml씩을 받은 용액구간을 1 구간으로 정의했으며, 채취된 용출액은 280 nm에서의 흡광도를 확인하고, 동적 광 산란(dynamic light scattering; DLS)을 이용해 Z-평균 크기(Z-Average size)를 측정하여 도 2에 나타냈다. 상기 시료는 25-30 구간 내에 모두 용출되었다. Specifically, beads packed in a column used Sepharose CL-2B as a single column (2B), and the one prepared in Example 1 (Dual column) was used as a multiple column. Prior to loading the sample, the beads filled with 300 ml of PBS were washed, and the prepared sample was loaded immediately when the mobile phase buffer was exhausted in addition to the filled column beads. The volume of the sample loaded on the column was not to exceed 5% of the total volume of the filled beads, and 0.3 to 0.5 ml of the sample was loaded onto the column. The pressure of the mobile phase was flowed at 2-4 Pa. The section of the solution that received 0.5 ml of eluate flowing from the time the sample was loaded was defined as one section, and the collected eluate was checked for absorbance at 280 nm, and Z-average was measured using dynamic light scattering (DLS). The size (Z-Average size) was measured and is shown in FIG. 2. The samples were all eluted within 25-30 sections.

그 결과, 흡광도(도 2A) 및 DLS분석(도 2B)에서 분획물 내의 엑소좀, 지질 단백질 및 수용성 단백질의 구분이 용이하지 않은 것으로 나타났다.As a result, the absorbance (FIG. 2A) and DLS analysis (FIG. 2B) showed that the fractionation of exosomes, lipid proteins, and water-soluble proteins in fractions was not easy.

실시예Example 3: 혈청에서 3: in serum 엑소좀과Exosome 지질 단백질 용출의 경향성 비교 Comparison of the tendency of lipid protein elution

혈청 시료에서 각 구간별 엑소좀과 지질 단백질 및 수용성 단백질의 용출을 비교하기 위해 실시예 1의 다중 컬럼을 이용하여 실시예 2에 기재된 방법으로 분획하고, 각 분획에 대해 SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯(Western blot)을 수행하였다. 1차 항체로 엑소좀 마커 단백질인 CD63에 대한 항체(Santa Cruz사 제조 sc-15363)를 1:500으로 희석하고, 지질 단백질 항체인 ApoB-100 항체(Santa Cruz사 제조 sc-25542) 1:1000으로 희석한 다음 희석된 항체들을 사용하여 용출 여부를 확인하였다.To compare the elution of exosomes, lipid proteins, and water-soluble proteins for each section in serum samples, the cells were fractionated by the method described in Example 2 using multiple columns of Example 1, and SDS-PAGE and Western blot ( Western blot). As the primary antibody, the antibody against the exosome marker protein CD63 (sc-15363 manufactured by Santa Cruz) was diluted 1:500, and the lipid protein antibody ApoB-100 antibody (sc-25542 manufactured by Santa Cruz) 1:1000 After dilution with, it was confirmed whether or not it was eluted using diluted antibodies.

그 결과, 수용성 단백질인 알부민(~65kDa)은 구간번호 #13 이후부터 검출되었으며(도 3A), 지질 단백질은 구간번호 #9에서 가장 뚜렷이 나타난 후 #11까지 검출되었다. 엑소좀은 #9에서 소량으로 검출되었고, #11 및 #12 구간에서 가장 진하게 나타난 후, 점차 검출되는 양이 감소했다(도 3B). #9 내지 #15 구간에서 각 구간의 분획물 내 지질 단백질과 엑소좀의 양을 상대적으로 비교하면, 9 구간(#9)에서는 지질 단백질이 주로 나타났지만, 10 구간부터 엑소좀이 지질 단백질보다 많이 검출되었으며, 11 구간(#11)에서는 분획물 내에서 엑소좀이 가장 많이 나타났고, 12 구간(#12)에서는 분획물 내의 지질 단백질이 거의 검출되지 않고, 13 구간(#13)부터는 수용성 단백질이 검출되었다. 따라서, 10 내지 12 구간(#10 - #12)이 엑소좀 수득에 더욱 적합한 것으로 확인되었다(도 3C).As a result, the albumin (~65 kDa), a water-soluble protein, was detected from section #13 onwards (FIG. 3A), and the lipid protein was detected most clearly at section #9 and up to #11. Exosomes were detected in a small amount in #9, and after appearing the darkest in the #11 and #12 sections, the detected amount gradually decreased (Fig. 3B). When comparing the amount of lipid protein and exosome in the fractions of each section in sections #9 to #15, lipid protein appeared mainly in section 9 (#9), but from section 10, exosomes were detected more than lipid protein. In the 11th section (#11), exosomes appeared most in the fraction, in the 12th section (#12), almost no lipid protein in the fraction was detected, and in the 13th section (#13), the soluble protein was detected. Therefore, it was confirmed that sections 10 to 12 (#10-#12) were more suitable for obtaining exosomes (FIG. 3C).

실시예Example 4: 분리 방법 및 4: separation method and 컬럼에On the column 따른 Follow 엑소좀과Exosome 지질 단백질의 분리 효율 확인 Confirmation of the separation efficiency of lipid proteins

실시예 2에 기재된 혈청 시료에 각각 원심분리를 이용한 침강법(Exoquick), 기존 단일 컬럼을 이용한 크기 배제 크로마토 그래피(2B column) 및 본 발명의 다중 컬럼을 이용한 크기 배제 크로마토그래피(Dual column)를 수행하여 분리된 엑소좀과 지질 단백질의 분획을 도 4에 나타냈다.Each of the serum samples described in Example 2 was subjected to sedimentation (Exoquick) using centrifugation, size exclusion chromatography using a conventional single column (2B column), and size exclusion chromatography using multiple columns of the present invention. The fractions of exosomes and lipid proteins separated are shown in FIG. 4.

구체적으로, 침강법은 상업화된 제품인 ExoQuickTM(System Biosciences, Inc.)의 첨가 및 원심분리를 통해 수행하였고, 기존 단일 컬럼은 세파로스 CL-2B가 충전된 것을 이용하였으며, 다중 컬럼은 실시예 1에 개시된 다중 컬럼을 이용하였다. 분획 전 시료 및 분획된 시료의 단백질 총량을 정량하고, 엑소좀과 지질 단백질의 검출양과 엑소좀과 지질 단백질의 상대적 양이 어떻게 차이가 나는지 SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯을 이용해 확인했다. 실시예 3과 마찬가지로, 엑소좀 마커 단백질인 CD63에 대한 항체 및 지질 단백질 마커 단백질인 ApoB에 대한 항체를 사용하였으며, CD63밀도(%)/ApoB밀도(%)는 Bio-Rad 사 ChemiDoc image software를 이용하여 blot된 시료부분의 밀도계측을 통해 계산하였다.Specifically, the sedimentation method was performed through the addition and centrifugation of a commercialized product, ExoQuick TM (System Biosciences, Inc.), and the existing single column was used to be filled with Sepharose CL-2B, and multiple columns were used in Example 1 The multiple columns disclosed in were used. The total amount of protein in the sample before fractionation and in the fractionated sample was quantified, and how the detection amount of the exosome and the lipid protein and the relative amount of the exosome and the lipid protein differed were confirmed by SDS-PAGE and Western blot. As in Example 3, an antibody against the exosome marker protein CD63 and an antibody against the lipid protein marker protein ApoB were used, and the CD63 density (%)/ApoB density (%) was used by Bio-Rad ChemiDoc image software. Then, it was calculated through density measurement of the blotted sample part.

그 결과, 분획된 시료에 포함된 단백질의 총량에서는 2B column을 이용한 경우 가장 적은 것으로 나타났고(도 4A), Exoquick을 이용한 경우에는 지질 단백질이 다량 포함된 것으로 나타났다(도 4B). As a result, the total amount of protein contained in the fractionated sample was found to be the lowest when using the 2B column (FIG. 4A), and when using Exoquick, the lipid protein was found to contain a large amount (FIG. 4B).

그러나, 웨스턴 블롯 결과에서는 2B column을 이용한 분획물에서 엑소좀이 가장 적게 검출되고, 지질 단백질은 많이 검출된 것을 확인할 수 있었다. 이와 달리, 실시예 1의 다중 컬럼(Dual column)을 이용한 실험군에서는 지질 단백질이 거의 검출되지 않은 것으로 나타났다(도 4C). 특히, 엑소좀과 지질 단백질의 분리 효율을 나타내는 CD63밀도(%)/ApoB밀도(%)를 확인한 결과에서는 실시예 1의 다중 컬럼을 이용하는 경우가 가장 높은 값을 나타냈다(도 5). However, in the Western blot result, it was confirmed that exosomes were least detected in the fraction using the 2B column, and many lipid proteins were detected. On the other hand, in the experimental group using the multiple column of Example 1, it was found that almost no lipid protein was detected (FIG. 4C). In particular, the results of confirming CD63 density (%)/ApoB density (%) indicating the separation efficiency of exosomes and lipid proteins showed the highest value when using the multiple columns of Example 1 (FIG. 5).

즉, 본 발명의 다중 컬럼은 기존 단일 컬럼에 비해 시료에 포함된 지질 단백질을 제거하고, 엑소좀 만을 분리하는 능력이 뛰어나다.That is, the multi-column of the present invention has superior ability to remove the lipid protein contained in the sample and separate only exosomes compared to the existing single column.

실시예Example 5: 5: 비드Bead 적층 순서에 따른 분리 효율 평가 Evaluation of separation efficiency according to the stacking order

다중 컬럼에 충전되는 비드의 적층 순서에 따른 분리 효율을 평가하기 위해 실시예 1의 다중 컬럼(A)과 크로마토그래피용 컬럼(직경: 10mm, 높이: 50mm)의 하부에 세파크릴 200-HR 70%(v/v)를 적층 한 후, 상부에 세파로스 CL-6B 30%(v/v)을 적층한 다중 컬럼(B)을 준비하였다.Sephacryl 200-HR 70% at the bottom of the multi-column (A) of Example 1 and the chromatography column (diameter: 10 mm, height: 50 mm) in order to evaluate the separation efficiency according to the stacking order of beads packed in multiple columns. After stacking (v/v), a multi-column (B) in which 30% (v/v) of Sepharose® CL-6B was stacked was prepared.

준비된 두 개의 다중 컬럼을 이용하여 실시예 2에 기재된 방법으로 크기 배제 크로마토그래피를 수행하고, 용출 구간 별로 지질 단백질과 엑소좀의 검출양을 확인하여 도 6에 나타냈다. 그 결과, 실시예 1의 다중 컬럼(A)은 지질 단백질이 거의 검출되지 않은 반면, 다중 컬럼(B)는 대부분의 용출 구간에서 지질 단백질이 검출되었으며, 엑소좀의 검출양도 다중 컬럼(A)가 더 많은 것으로 확인되었다. Size exclusion chromatography was performed by the method described in Example 2 using the prepared two multi-columns, and the amounts of detection of lipid proteins and exosomes for each elution section were shown in FIG. 6. As a result, in the multi-column (A) of Example 1, lipid proteins were hardly detected, whereas in the multi-column (B), lipid proteins were detected in most elution sections, and the detection amount of exosomes was multi-column (A). It was confirmed to be more.

실시예Example 6: 6: 비드의Bead 부피비에In bulk 따른 분리 효율 평가 Separation efficiency evaluation

다중 컬럼에 충전되는 비드의 부피비에 따른 분리 효율을 평가하기 위해 크로마토그래피용 컬럼(직경: 10mm, 높이: 50mm)의 하부에서부터 세파로스 CL-6B 와 세파크릴 200-HR을 순서대로 부피비 9:1, 7:3, 5:5, 3:7, 1:9의 비율로 적층한 다중 컬럼과, 세파로스 CL-6B와 세파크릴 200-HR의 단일 컬럼을 준비하였다.Sepharose® CL-6B and Sephacryl 200-HR in order from the bottom of the column for chromatography (diameter: 10 mm, height: 50 mm) in order to evaluate the separation efficiency according to the volume ratio of beads packed in multiple columns in a volume ratio of 9: 1 , 7:3, 5:5, 3:7, 1:9 multi-columns stacked in a ratio, and a single column of Sepharose CL-6B and Sephacryl 200-HR was prepared.

준비한 컬럼을 이용하여 실시예 2에 기재된 방법으로 크기 배제 크로마토그래피를 수행하였다. 그 결과, 분자량이 낮아 2 종류의 비드를 모두 통과하는 수용성 단백질은 충전되는 비드의 부피비율에 관계없이 13 구간 이후에 용출되므로(도 7), 11 내지 12 구간을 Region of interest (ROI)로 하여 지질 단백질과 엑소좀의 검출양을 분석하여 도 8 내지 10에 나타냈다. Size exclusion chromatography was performed by the method described in Example 2 using the prepared column. As a result, since the water-soluble protein having a low molecular weight and passing through both types of beads elutes after 13 sections regardless of the volume ratio of the beads to be filled (Fig. 7), 11 to 12 sections are set as Region of interest (ROI). The detection amounts of lipid proteins and exosomes were analyzed and shown in FIGS.

도 8 및 도 9를 참고하면, 11 내지 12 구간인 Region of interest (ROI)에서 세파로스 CL-6B 와 세파크릴 200-HR의 부피비가 3:7인 경우 CD63밀도(%)와 ApoB밀도(%) 값이 차이가 가장 큰 것을 알 수 있고, 도 10을 참고하면, CD63밀도(%)/ApoB밀도(%) 값은 부피비 5:5 내지 1:9의 구간에서 증가하는 이차 함수의 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다. 8 and 9, CD63 density (%) and ApoB density (%) when the volume ratio of Sepharose #CL-6B and Sephacryl 200-HR in the Region of interest (ROI) of 11 to 12 is 3:7 ) Value, the difference is the largest, referring to Figure 10, CD63 density (%) / ApoB density (%) value shows a tendency of the quadratic function to increase in the interval of the volume ratio 5:5 to 1:9 You can confirm that.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or replaced by another component or equivalent Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (14)

엑소좀 분리용 다중 컬럼으로서,
공극의 크기가 20nm 내지 100nm인 다공성 비드 a), 상기 다공성 비드 a) 상부에 적층되고, 공극의 크기가 20nm 이하인 다공성 비드 b) 및 상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b) 사이에 위치하는 분리막을 포함하고,
상기 다공성 비드 a)는 세파로스 CL-6B이고, 상기 다공성 비드 b)는 세파크릴 200-HR이며, 상기 다공성 비드 a)는 생체시료 내 엑소좀과 지질 단백질을 분리하는 것이고, 상기 다공성 비드 b)는 생체시료 내 엑소좀과 수용성 단백질을 분리하는 것인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼.
As a multiple column for exosome separation,
Porous beads having a pore size of 20 nm to 100 nm a), porous beads a) are stacked on top, porous pores having a pore size of 20 nm or less b) and a separator positioned between the porous beads a) and the porous beads b) Including,
The porous bead a) is Sepharose CL-6B, the porous bead b) is Sephacryl 200-HR, and the porous bead a) separates exosomes and lipid proteins in the biological sample, and the porous beads b) Is to separate the exosomes and water-soluble proteins in the biological sample, multiple columns for exosome separation.
제1항에 있어서,
상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b)의 부피비는 95:5 내지 5:95 인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼.
According to claim 1,
The volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) is 95:5 to 5:95, multiple columns for exosome separation.
제2항에 있어서,
상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b)의 부피비는 5:5 내지 1:9 인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼.
According to claim 2,
The volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) is 5:5 to 1:9, multiple columns for exosome separation.
제3항에 있어서,
상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b)의 부피비는 3:7 내지 1:9 인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼.
According to claim 3,
The volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) is 3:7 to 1:9, multiple columns for exosome separation.
제1항에 있어서,
상기 다공성 비드 a)의 표면 음전하는 상기 다공성 비드 b)의 표면 음전하 보다 높은 음전하 값을 가지는 것인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼.
According to claim 1,
The surface negative charge of the porous beads a) has a higher negative charge value than the surface negative charge of the porous beads b), multiple columns for exosome separation.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 생체시료는 혈액, 림프액, 뇌척수액, 소변, 양수, 모유, 침, 정액 및 세포배양액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 엑소좀 분리용 다중 컬럼.
According to claim 1,
The biological sample is one or more selected from the group consisting of blood, lymph fluid, cerebrospinal fluid, urine, amniotic fluid, breast milk, saliva, semen and cell culture fluid, multiple columns for exosome separation.
공극의 크기가 20nm 내지 100nm인 다공성 비드 a), 상기 다공성 비드 a) 상부에 적층되고, 공극의 크기가 20nm 이하인 다공성 비드 b) 및 상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b) 사이에 위치하는 분리막을 포함하는, 다중 컬럼을 이용한 엑소좀 분리 방법으로서,
엑소좀을 포함하는 생체시료를 상기 다공성 비드 b)에 통과시켜 엑소좀과 수용성 단백질을 분리하는 단계; 및
상기 다공성 비드 b)를 통과한 생체시료를 상기 다공성 비드 a)에 통과시켜 엑소좀과 지질 단백질을 분리하는 단계; 를 포함하고,
상기 다공성 비드 a)는 세파로스 CL-6B이고, 상기 다공성 비드 b)는 세파크릴 200-HR인, 엑소좀 분리 방법.
Porous beads having a pore size of 20 nm to 100 nm a), porous beads a) are stacked on top, porous pores having a pore size of 20 nm or less b) and a separator positioned between the porous beads a) and the porous beads b) As a method for separating exosomes using multiple columns, comprising:
Separating the exosome from the water-soluble protein by passing a biosample containing exosome through the porous beads b); And
Separating the exosome and the lipid protein by passing the biological sample that has passed through the porous beads b) through the porous beads a); Including,
The porous beads a) is Sepharose CL-6B, the porous beads b) is Sephacryl 200-HR, exosome separation method.
제8항에 있어서,
상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b)의 부피비는 95:5 내지 5:95 인, 엑소좀 분리 방법.
The method of claim 8,
The volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) is 95:5 to 5:95, exosome separation method.
제9항에 있어서,
상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b)의 부피비는 5:5 내지 1:9 인, 엑소좀 분리 방법.
The method of claim 9,
The volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) is 5:5 to 1:9, exosome separation method.
제10항에 있어서,
상기 다공성 비드 a) 및 상기 다공성 비드 b)의 부피비는 3:7 내지 1:9 인, 엑소좀 분리 방법.
The method of claim 10,
The volume ratio of the porous beads a) and the porous beads b) is 3:7 to 1:9, exosome separation method.
제8항에 있어서,
상기 다공성 비드 a)의 표면 음전하는 상기 다공성 비드 b)의 표면 음전하 보다 높은 음전하 값을 가지는 것인, 엑소좀 분리 방법.
The method of claim 8,
The surface negative charge of the porous beads a) has a higher negative charge value than the surface negative charge of the porous beads b), exosome separation method.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 생체시료는 혈액, 림프액, 뇌척수액, 소변, 양수, 모유, 침, 정액 및 세포배양액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 엑소좀 분리 방법.
The method of claim 8,
The biological sample is one or more selected from the group consisting of blood, lymph fluid, cerebrospinal fluid, urine, amniotic fluid, breast milk, saliva, semen and cell culture fluid, exosome separation method.
KR1020190018605A 2018-02-20 2019-02-18 Multiple column chromatography and method for isolating exosomes KR102130023B1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190018605A KR102130023B1 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Multiple column chromatography and method for isolating exosomes
PCT/KR2019/002008 WO2019164227A1 (en) 2018-02-20 2019-02-20 Multi-column for isolating exosomes and exosome isolation method
CN201980014424.4A CN111770931B (en) 2018-02-20 2019-02-20 Multi-column for separating exosomes and exosome separation method
EP19758236.4A EP3757113A4 (en) 2018-02-20 2019-02-20 Multi-column for isolating exosomes and exosome isolation method
US16/971,108 US20200378932A1 (en) 2018-02-20 2019-02-20 Multi-column for isolating exosomes and exosome isolation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190018605A KR102130023B1 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Multiple column chromatography and method for isolating exosomes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102130023B1 true KR102130023B1 (en) 2020-07-03

Family

ID=71571859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190018605A KR102130023B1 (en) 2018-02-20 2019-02-18 Multiple column chromatography and method for isolating exosomes

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102130023B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022145980A1 (en) * 2020-12-29 2022-07-07 주식회사 한국유니온 생명과학 Method for isolating exosomes with high efficiency and high purity
CN114958750A (en) * 2022-05-10 2022-08-30 中国医学科学院北京协和医院 Method for extracting exosome from pancreatic cancer tissue

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160115988A (en) 2014-02-27 2016-10-06 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 Methods and compositions for isolating exosomes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160115988A (en) 2014-02-27 2016-10-06 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 Methods and compositions for isolating exosomes

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D D. Taylor 등, Methos, 2015, 87권, 페이지 3-10.(2015.12.31.)* *
Joanne Louise Welton, Jason Paul Webber, Laur-Alexandru Botos, Michael Jones & Aled Clayton (2015) Ready-made chromatography columns for extracellular vesicle isolation from plasma, Journal of Extracellular Vesicles, 4:1, DOI: 10.3402/jev.v4.27269
홍창석 등, Journal of Extracellular Vesicle, 2016, 5권.(2016.12.31.)* *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022145980A1 (en) * 2020-12-29 2022-07-07 주식회사 한국유니온 생명과학 Method for isolating exosomes with high efficiency and high purity
CN114958750A (en) * 2022-05-10 2022-08-30 中国医学科学院北京协和医院 Method for extracting exosome from pancreatic cancer tissue
CN114958750B (en) * 2022-05-10 2024-04-30 中国医学科学院北京协和医院 Method for extracting exosomes from pancreatic cancer tissues

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101980482B1 (en) Multiple column chromatography and method for isolating exosomes
Liangsupree et al. Modern isolation and separation techniques for extracellular vesicles
KR102059535B1 (en) Method for Isolation of Exosomes and Lipoproteins from Biological Sample
US20200378932A1 (en) Multi-column for isolating exosomes and exosome isolation method
KR102130023B1 (en) Multiple column chromatography and method for isolating exosomes
Phillips et al. Understanding extracellular vesicle and nanoparticle heterogeneity: Novel methods and considerations
Pocsfalvi et al. Chromatography and its hyphenation to mass spectrometry for extracellular vesicle analysis
US11807666B2 (en) Chromatographic methods for purification of proteins from plasma
JP2018526208A (en) Separation matrix and antibody separation method
Rosado et al. Advances in biomarker detection: Alternative approaches for blood-based biomarker detection
TW201509432A (en) Matrix of affinity chromatography
Aguilar et al. Polymer-grafted chromatography media for the purification of enveloped virus-like particles, exemplified with HIV-1 gag VLP
CN111961637A (en) Extracellular vesicle separation method based on combination of size exclusion chromatography and ultrafiltration
Cheeks et al. Immobilized metal affinity chromatography of histidine-tagged lentiviral vectors using monolithic adsorbents
Hajizadeh et al. Composite imprinted macroporous hydrogels for haemoglobin purification from cell homogenate
US20150037873A1 (en) Method for endotoxin removal
Hao et al. Rapid and high-capacity loading of IgG monoclonal antibodies by polymer brush and peptides functionalized microspheres
Zhai et al. Functional gigaporous polystyrene microspheres facilitating separation of poly (ethylene glycol)–protein conjugate
EP3160982B1 (en) Chromatography method
González-González et al. Recent advances in antibody-based monolith chromatography for therapeutic applications
Contreras et al. Comparative study of size exclusion chromatography for isolation of small extracellular vesicle from cell-conditioned media, plasma, urine, and saliva
US11352388B2 (en) Method for chromatography
Ma et al. Exosome subpopulations: the isolation and the functions in diseases
Maggio et al. Current methods for the isolation of urinary extracellular vesicles
Sunkara et al. Separation and Purification of Extracellular and Bio-fluid Vesicles–State of the Art: Past, Present, and Future of Extracellular Vesicle Separation and Purification

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant