WO2021166713A1 - 生体試料分析方法 - Google Patents

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WO2021166713A1
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辻田 公二
糸長 誠
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株式会社Jvcケンウッド
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    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • GPHYSICS
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    • G01N2470/00Immunochemical assays or immunoassays characterised by the reaction format or reaction type
    • G01N2470/04Sandwich assay format

Definitions

  • the present disclosure relates to a biological sample analysis method for analyzing the inclusions of exosomes contained in a biological sample and measuring the number of exosomes.
  • Exosomes are tiny membrane vesicles covered with a lipid bilayer, and various membrane proteins such as CD9 and CD63 are present in the lipid bilayer. It is known that when a person suffers from a specific disease, the amount of exosomes in which disease-related membrane proteins are expressed on the surface of the lipid bilayer membrane increases. By using a disease-related membrane protein expressed on the surface of exosomes as an antigen and measuring the number of exosomes having a disease-related antigen, it is possible to discover whether or not a person has a specific disease. There is sex.
  • Exosome inclusions are also expected as biomarkers for discovering specific diseases (see Patent Document 1).
  • One or more embodiments aim to provide a biological sample analysis method capable of analyzing inclusions of exosomes and measuring the number of exosomes with one biological sample.
  • a first comprising a plurality of first beads having a surface immobilized with a first antibody that specifically binds to a first antigen associated with the first disease.
  • a plurality of second beads in which a second antibody that specifically binds to a second antigen associated with the second disease is immobilized on the surface of a reaction vessel into which the buffer solution of the above is injected, and the first antigen.
  • a second buffer containing the exosome to be analyzed in which the first bead and the second bead are bound by injecting a biological sample containing the exosome to be analyzed having the second antigen on the surface.
  • a liquid was generated, and from the second buffer solution, the exosome to be analyzed in which the first bead and the second bead were bound was recovered, and the recovered first bead and the second bead were recovered.
  • the first bead is cut off from the exosome to be analyzed to which the second bead is bound, the exosome to be analyzed to which the second bead is bound is collected, and the exosome to be analyzed to which the collected second bead is bound.
  • a biological sample analysis method for measuring the number of beads is provided.
  • the inclusions of exosomes can be analyzed and the number of exosomes can be measured with one biological sample.
  • FIG. 1A is a flowchart partially showing the biological sample analysis method of one or more embodiments.
  • FIG. 1B is a flowchart partially showing a biological sample analysis method of one or more embodiments following FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing magnetic microbeads used in the biological sample analysis method of one or more embodiments.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing a reaction vessel infused with a buffer solution containing magnetic microbeads.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a sample of a biological sample containing a single positive exosome and a double positive exosome.
  • FIG. 5A is a conceptual diagram showing the structure of a single positive exosome.
  • FIG. 5B is a conceptual diagram showing the structure of a double positive exosome.
  • FIG. 5A is a conceptual diagram showing the structure of a single positive exosome.
  • FIG. 5B is a conceptual diagram showing the structure of a double positive exosome.
  • FIG. 1A is
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing antibody nanobeads used in the biological sample analysis method of one or more embodiments.
  • FIG. 7 shows a state in which a sample containing double positive exosomes and antibody nanobeads were injected into a reaction vessel in which a buffer solution containing magnetic microbeads was injected, and the double positive exosomes were sandwiched and captured by magnetic microbeads and antibody nanobeads. It is a conceptual diagram which shows.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing a state in which unnecessary substances other than magnetic microbeads and antibody nanobeads in which double-positive exosomes are sandwiched and captured are removed from the reaction vessel shown in FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a method of separating unnecessary substances from the reaction vessel shown in FIG. 7.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a state in which exosomes are separated from magnetic microbeads in magnetic microbeads and antibody nanobeads in which double positive exosomes are sandwiched and captured.
  • FIG. 11 is a diagram showing a method of separating exosomes from magnetic microbeads using a hapten.
  • FIG. 12 is a diagram showing a method of separating exosomes from magnetic microbeads using a linker.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram showing magnetic microbeads obtained by separating magnetic microbeads, antibody nanobeads that capture double-positive exosomes, and single-positive exosomes.
  • FIG. 14 is a concept showing antibody nanobeads capturing double-positive exosomes and single-positive exosomes obtained by separating magnetic microbeads, antibody nanobeads capturing double-positive exosomes, and single-positive exosomes. It is a figure.
  • FIG. 15A is a diagram showing a step halfway through the method of separating magnetic microbeads and antibody nanobeads.
  • FIG. 15B is a diagram showing a step following FIG.
  • FIG. 15A is a conceptual diagram showing antibody nanobeads that capture double-positive exosomes and antibody nanobeads that capture double-positive exosomes, which are obtained by separating single-positive exosomes from antibody nanobeads that capture double-positive exosomes.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram showing a single positive exosome obtained by separating an antibody nanobead that captures a double positive exosome and a single positive exosome.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram showing a state in which antibody nanobeads are separated from double-positive exosomes.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing antibody nanobeads separated from each other and obtained by separating antibody nanobeads and double positive exosomes.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram showing double-positive exosomes obtained by separating antibody nanobeads and double-positive exosomes separated from each other.
  • FIG. 21 is a flowchart showing a specific method for measuring the number of antibody nanobeads in step S22 of FIG. 1B.
  • FIG. 22 is a diagram showing a method for measuring the number of antibody nanobeads.
  • FIG. 23 is a conceptual diagram showing a state in which a polar functional group for adhering antibody nanobeads is formed on a disk substrate.
  • double-positive exosomes expressing two specific membrane proteins on the surface of one exosome are captured, inclusions analyzed, and the number of the exosomes is counted.
  • An example is a biological sample analysis method that can be used.
  • step S11 the operator immobilizes a plurality of antibodies 11 that specifically bind to the antigen associated with the first disease on the surface of the magnetic microbeads 10.
  • step S12 the operator injects a buffer solution 21 (first buffer solution) containing a large number of magnetic microbeads 10 on which the antibody 11 is immobilized into the reaction vessel 20.
  • the diameter of the magnetic microbeads 10 is about 3 ⁇ m, and the diameter may be on the order of micrometers.
  • Specimen 31 contains single-positive exosomes 32s and double-positive exosomes 32w, which will be described later.
  • Specimen 31 is an arbitrary body fluid such as blood, and contains impurities 33 and 34, which are unnecessary substances, in addition to exosomes 32s and 32w.
  • Single-positive exosomes 32s and double-positive exosomes 32w are collectively referred to as exosomes 32.
  • the single positive exosomes 32s are covered with a lipid bilayer 320, and the lipid bilayer 320 contains membrane proteins 321 to 323.
  • the membrane protein 321 is CD9
  • the membrane protein 322 is CD63
  • the membrane protein 323 is CD147.
  • CD9 and CD63 are normally present membrane proteins
  • CD147 is an example of a membrane protein associated with a first disease.
  • single-positive exosomes 32s refer to exosomes 32 in which one disease-related membrane protein (CD147 in one or more embodiments) is present on the surface of one exosome 32.
  • the double positive exosome 32w is covered with a lipid bilayer membrane 320, and the lipid bilayer membrane 320 contains membrane proteins 321 to 324.
  • the membrane protein 324 is HER2 (CD340).
  • HER2 (CD340) is an example of a membrane protein associated with a second disease.
  • the double-positive exosome 32w has two disease-related membrane proteins (CD147 and HER2 (CD340) in one or more embodiments) present on the surface of one exosome 32. Refers to the exosome 32 that is present.
  • HER2 (CD340) will be referred to as HER2, which is a common name.
  • a double positive exosome 32w in which both CD147 and HER2 are present on the surface is used as the exosome to be analyzed.
  • CD147 is the first antigen associated with the first disease and HER2 is the second antigen associated with the second disease, but is not limited thereto.
  • the antibody 11 immobilized on the surface of the magnetic microbeads 10 is the first antibody that specifically binds to CD147.
  • nucleic acids such as miRNA325 and DNA326, and inclusions such as proteins (not shown) are present.
  • the operator prepares a buffer solution 41 containing antibody nanobeads 50 having a plurality of antibodies 51 immobilized on the surface in a container 40.
  • the antibody nanobeads 50 have a much smaller diameter than the magnetic microbeads 10 and have a diameter of about 200 nm.
  • the diameter of the antibody nanobeads 50 may be less than 1 ⁇ m, preferably 100 nm to 500 nm.
  • the antibody 51 immobilized on the surface of the antibody nanobeads 50 is an antibody (second antibody) that specifically binds to HER2, which is a second antigen associated with the second disease.
  • step S13 the operator injects the sample 31 containing the exosome 32 and the buffer solution 41 containing the antibody nanobeads 50 into the reaction vessel 20 in order (or at the same time).
  • the buffer solution 21 is a mixture of the buffer solution 21 and the buffer solution 41
  • the buffer solution 21 contains a double positive exosome 32w sandwiched between the magnetic microbeads 10 and the antibody nanobeads 50 in the reaction vessel 20.
  • 21 (second buffer) is produced.
  • sandwich capture means that the two beads bind to one exosome
  • a second buffer solution containing the exosome 32w to which the magnetic microbeads 10 and the antibody nanobeads 50 are bound is generated. It can be said that.
  • the operator shakes the reaction vessel 20 as necessary and waits for a predetermined time.
  • double positive exosomes 32w in which both CD147 and HER2 are present on the surface are sandwiched and captured by magnetic microbeads 10 and antibody nanobeads 50.
  • Single-positive exosomes 32s in the absence of HER2 bind to antibody 11 of magnetic microbeads 10.
  • the antibody nanobeads 50 do not bind to the single-positive exosomes 32s, the single-positive exosomes 32s are not sandwiched and captured by the magnetic microbeads 10 and the antibody nanobeads 50.
  • FIG. 7 a large number of magnetic microbeads 10 are present in the reaction vessel 20, but for ease of understanding, only one enlarged magnetic microbead 10 is shown.
  • step S14 the operator separates the magnetic microbeads 10 to which the antibody nanobeads 50 are linked via the exosome 32 and unnecessary substances by magnetic collection, weak centrifugation, or the like.
  • the operator cleans the separated magnetic microbeads 10.
  • the antibody nanobeads 50, which are not linked to the magnetic microbeads 10, and the impurities 33 and 34 are unnecessary substances. Since the antibody nanobeads 50 are excessively injected in step S13, the unnecessary substance is mainly the antibody nanobeads 50 which are not linked to the magnetic microbeads 10.
  • the magnetic microbeads 10 to which the antibody nanobeads 50 are linked via the exosome 32 shown in FIG. 8 can be recovered.
  • Exosomes 32s to which the antibody nanobeads 50 are not bound are also bound to the recovered magnetic microbeads 10.
  • the magnetic microbeads 10 and the antibody nanobeads 50 not connected to the magnetic microbeads 10 can be easily separated by magnetically collecting the magnetic microbeads 10. can.
  • the antibody nanobeads 50 are preferably magnetic nanobeads. Even if the antibody nanobeads 50 are magnetic nanobeads, it is possible to separate the magnetic microbeads 10 and the unlinked antibody nanobeads 50.
  • FIG. 9A shows a state in which a buffer solution 21 containing magnetic microbeads 10 to which antibody nanobeads 50 are linked and antibody nanobeads 50 which are not linked is injected into a container 60.
  • FIG. 9A corresponds to the state of FIG. 7.
  • the magnetic microbeads 10 and the unconnected antibody nanobeads 50 can be largely separated by magnetic collection or weak centrifugation in which a magnet is placed at the bottom of the container 60.
  • the volumes of the magnetic microbeads 10 and the antibody nanobeads 50 are different by about 1000 times, so that the magnetic microbeads 10 are magnetically collected in a short time, whereas the antibody nanobeads 50 are magnetically collected unless it takes a long time. Because it is not done. By utilizing this time difference in magnetic collection, the magnetic microbeads 10 and the unlinked antibody nanobeads 50 can be largely separated.
  • the unlinked antibody nanobeads 50 can be significantly reduced. If magnetically collected in the state shown in FIG. 9 (c), it becomes FIG. 9 (d), and if the precipitate is collected, the supernatant is removed, and the buffer solution 21 is added, it is shown in FIG. 9 (e). As such, the unlinked antibody nanobeads 50 can be further significantly reduced.
  • FIG. 9 (g) corresponds to the state of FIG.
  • the number of times the precipitate is collected and the supernatant is removed is not limited to the number shown in FIG.
  • the operator executes a process of separating the exosome 32 from the magnetic microbeads 10 in step S15. Then, the double positive exosome 32w to which the antibody nanobeads 50 are bound and the single positive exosome 32s to which the antibody nanobeads 50 are not bound are separated from the magnetic microbeads 10.
  • any of the following methods can be adopted.
  • the first method there is a method using the hapten shown in FIG.
  • a hapten is a substance that binds to an antibody but does not exhibit the activity (immunogenicity) of inducing antibody production by itself because of its small molecular weight. When combined with the appropriate protein, the hapten becomes a complete immunogenic antigen.
  • the anti-DNP antibody 52 is immobilized on the magnetic microbeads 10 instead of the antibody 51.
  • DNP is 2,4-dinitrophenol, which is an example of a hapten. Double-positive exosomes 32w or single-positive exosomes 32s are bound to the anti-DNP antibody 52 via the antibody 54 to which DNP53 is bound (hereinafter referred to as DNP antibody 54).
  • DNP antibody 54 is an antibody that specifically binds to CD147.
  • the binding between the anti-DNP antibody 52 and the DNP antibody 54 is an equilibrium reaction.
  • DNP53 hapten
  • buffer solution 21 third buffer solution
  • exosomes 32w sandwiched between magnetic microbeads 10 and antibody nanobeads 50 DNP bound to anti-DNP antibody 52.
  • the antibody 54 is replaced by DNP 53, and the magnetic microbeads 10 are cleaved from the double-positive exosomes 32w and the single-positive exosomes 32s that are bound to the antibody nanobeads 50.
  • a Whole antibody may be used for the magnetic microbeads 10 and a Fab antibody may be used for the antibody nanobeads 50.
  • Exosomes 32 can be cleaved from the magnetic microbeads 10 by enzymatically degrading and digesting the Whole antibody.
  • step S16 the operator separates the magnetic microbeads 10, the antibody nanobeads 50 bound to the double positive exosomes 32w, and the single positive exosomes 32s.
  • the magnetic microbeads 10 shown in FIG. 13 can be recovered.
  • the buffer solution 21 containing only the magnetic microbeads 10 is injected into the reaction vessel 20.
  • the antibody nanobeads 50 and exosomes 32s bound to the separated exosomes 32w By washing the antibody nanobeads 50 and exosomes 32s bound to the separated exosomes 32w, the antibody nanobeads 50 and exosomes 32s bound to the exosomes 32w shown in FIG. 14 can be recovered.
  • the buffer solution 21 containing the antibody nanobeads 50 bound to the exosomes 32w and the exosomes 32s is injected into the container 22.
  • Separation of the magnetic microbeads 10 in step S16 from the antibody nanobeads 50 bound to the exosomes 32w and the exosomes 32s can be performed in the same manner as in FIG. However, in the separation in step S16, it is necessary to recover the antibody nanobeads 50 and the exosomes 32s bound to the exosomes 32w contained in the supernatant without discarding the supernatant.
  • the magnetic microbeads 10 and the antibody nanobeads 50 bound to the exosome 32w can be separated.
  • the illustration of exosomes 32s is omitted.
  • FIG. 15A shows a state in which a buffer solution 21 containing magnetic microbeads 10 and antibody nanobeads 50 separated from each other is injected into a container 61.
  • FIG. 16A (a) corresponds to the state of FIG.
  • the magnetic microbeads 10 and the antibody nanobeads 50 can be largely separated by magnetic collection or weak centrifugation in which a magnet is placed at the bottom of the container 61.
  • the precipitate which is mainly the magnetic microbeads 10 in FIG. 15A (b)
  • the buffer solution 21 is added
  • the antibody nanobeads 50 can be significantly reduced as shown in FIG. 15A (c).
  • FIG. 15A (d) if the supernatant is collected in the container 62, a buffer solution 21 containing a large amount of antibody nanobeads 50 can be obtained. If magnetic collection is performed in the state shown in FIG. 15A (c), the result is FIG. 15A (e).
  • the precipitate which is mainly the magnetic microbeads 10 in FIG. 15A (e)
  • the buffer solution 21 is added
  • the antibody nanobeads 50 can be further reduced as shown in FIG. 15B (f).
  • FIG. 15B if the supernatant is collected in the container 63, a buffer solution 21 containing the antibody nanobeads 50 can be obtained. If magnetic collection is performed in the state shown in FIG. 15B (f), the result is FIG. 15B (h).
  • FIG. 15B (i) corresponds to the state of FIG. As shown in FIG. 15B (j), if the supernatant is collected in the container 64, a buffer solution 21 containing a small amount of antibody nanobeads 50 can be obtained.
  • FIG. 15B (k) if all the antibody nanobeads 50 of the containers 62 to 64 are combined, all the antibody nanobeads 50 bound to the exosome 32w, which were bound to the magnetic microbeads 10, can be recovered. .. At this time, exosomes 32s can also be recovered.
  • FIG. 15B (k) corresponds to the state of FIG.
  • the number of times of precipitation collection and supernatant collection is not limited to the number of times shown in FIGS. 15A and 15B.
  • the operator separates the antibody nanobeads 50 bound to the exosome 32w and the exosome 32s in step S17.
  • the antibody nanobeads 50 bound to exosomes 32w and exosomes 32s can be separated and individually recovered by the same method as in FIGS. 15A and 15B.
  • the antibody nanobeads 50 bound to the exosomes 32w shown in FIG. 16 can be recovered.
  • the buffer solution 21 containing only the antibody nanobeads 50 bound to the exosome 32w is injected into the container 23.
  • the exosomes 32s shown in FIG. 17 can be recovered.
  • the buffer solution 21 containing only exosomes 32s is injected into the container 24.
  • step S18 the operator dissolves the exosomes 32s and analyzes the inclusions of the exosomes 32s.
  • a surfactant is added to the buffer solution 21 containing the exosomes 32s, the lipid bilayer film 320 of the exosomes 32s is dissolved and destroyed.
  • step S18 may be omitted as the primary purpose is to analyze the double positive exosomes 32w.
  • the operator executes a process of separating the antibody nanobeads 50 and the exosome 32w in step S19.
  • a surfactant is a 2% nonionic surfactant Triton X-100 solution. Since the lipid bilayer 320 of the exosome 32w is lysed by the surfactant, the antibody nanobeads 50 and the exosome 32w are separated by the destruction of the exosome 32w, and the inclusions of the exosome 32w are contained in the buffer solution 21. Is released to. In FIG. 18, each exosome 32w is actually divided into a plurality of inclusions by breaking the lipid bilayer membrane 320.
  • step S20 the operator separates the antibody nanobeads 50 and the inclusions of the exosome 32w and collects them individually.
  • the antibody nanobeads 50 and the inclusions of exosomes 32w can be separated by the same method as in FIGS. 15A and 15B.
  • the antibody nanobeads 50 shown in FIG. 19 can be recovered.
  • the buffer solution 21 containing only the antibody nanobeads 50 is injected into the container 24.
  • the inclusions of exosome 32w shown in FIG. 20 can be recovered.
  • each exosome 32w is actually divided into a plurality of inclusions.
  • the buffer solution 21 containing only the inclusions of exosome 32w is injected into the container 25.
  • step S21 the operator takes out the inclusions of exosome 32w in the container 25 and analyzes the inclusions.
  • the DNA or protein in the inclusions can be analyzed by an analysis method such as RT-PCR (Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction) analysis or LC-MS (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry) analysis.
  • the operator measures the number of antibody nanobeads 50 in step S22.
  • the operator may perform step S21 and step S22 in any order, and may be performed by a plurality of operators at the same time.
  • the order of step S18, step S21, and step S22 is also arbitrary.
  • step S22 Since the antibody nanobeads 50 whose number is measured in step S22 are bound to the double positive exosomes 32w, the number of exosomes 32w in which both CD147 and HER2 are present is measured in step S22. ..
  • the only exosomes 32 whose inclusions are analyzed in step S21 are the double positive exosomes 32w from which the single positive exosomes 32s have been removed, and the exosomes 32w whose number is measured in step S22.
  • the double-positive exosome 32w whose inclusions are analyzed and the double-positive exosome 32w whose number is measured are the same.
  • the inclusions of double-positive exosomes 32w in which both the disease-related membrane proteins CD147 and HER2 are present can be analyzed, and the number of the exosomes 32w can be measured. can.
  • step S22 of FIG. 1B A specific method for measuring the number of antibody nanobeads 50 in step S22 of FIG. 1B will be described with reference to FIGS. 21 to 23.
  • the operator fixed the antibody 82 (third antibody) that binds to the antibody 51 immobilized on the antibody nanobeads 50.
  • the antibody 82 is, for example, a Goat anti-Mouse IgG antibody.
  • the disk substrate 81 is preferably disk-shaped, and the concave portions 81G and the convex portions 81L are preferably arranged alternately in the radial direction.
  • the concave portion 81G and the convex portion 81L are formed in a spiral shape or a concentric shape.
  • the operator mounts a cartridge 83 having a plurality of, for example, cylindrical through holes, on the disk substrate 81. Then, the well 83W is formed by the disk substrate 81 and the cartridge 83. As shown in FIG. 22 (c), the operator dispenses the buffer solution 21 containing the recovered antibody nanobeads 50 into each well 83W in step S222.
  • the cartridge 83 can adopt the configuration described in Patent Document 2.
  • step S223 the operator binds the antibody 51 of the antibody nanobeads 50 and the antibody 82 immobilized on the disk substrate 81 by shaking or magnetic adsorption. If the antibody nanobeads 50 are used as magnetic nanobeads and a magnet is arranged on the back surface side of the disk substrate 81, the antibody nanobeads 50 are attracted to the surface of the disk substrate 81. This facilitates the binding of the antibody 51 of the antibody nanobeads 50 to the antibody 82 immobilized on the disk substrate 81.
  • step S224 The operator discharges the supernatant in the well 83W in step S224, and dries the disk substrate 81 in step S225.
  • step S226 the operator attaches the dried disk substrate 81 to the analyzer and measures the number of antibody nanobeads 50 fixed to the disk substrate 81 by the analyzer. do.
  • the analyzer irradiates the disk substrate 81 with a laser beam focused by the condenser lens 101 to measure the number of antibody nanobeads 50.
  • the analyzer can adopt the configuration described in Patent Document 3.
  • the surface of the disk substrate 81 may be treated with oxygen plasma to form a polar functional group such as a carboxyl group (COOH).
  • a polar functional group such as a carboxyl group (COOH).
  • the antibody 51 of the antibody nanobeads 50 is adsorbed on the polar functional group.
  • one biological sample contains double-positive exosomes 32w containing two types of disease-related antigens (membrane proteins).
  • the inclusions of exosomes 32w can be analyzed and the number of exosomes 32w can be measured.
  • the present invention is not limited to one or more embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the first bead is a magnetic microbead 10 and the second bead is an antibody nanobead 50, but the first bead and the second bead are large enough to be separated from each other. It should be different.
  • the first bead is a microbead and the second bead is a nanobead, they can be easily separated from each other. Therefore, it is preferable that the first bead is a microbead and the second bead is a nanobead.
  • the first bead is preferably a magnetic bead, but it can also be a non-magnetic bead. If the first beads are magnetic beads and the second beads are non-magnetic beads, they can be separated from each other extremely easily. If the second bead is a magnetic bead, the second bead can be easily fixed to the disk substrate 81.
  • the first bead may be a non-magnetic bead and the second bead may be a magnetic bead.
  • the first bead and the second bead may be magnetic beads.

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Abstract

第1のビーズと第2のビーズとが結合したエクソソームを含む緩衝液から、第1のビーズと第2のビーズとが結合したエクソソームが回収される。第1のビーズの表面には、第1の疾患に関連した第1の抗原と特異的に結合する第1の抗体が固定されている。第2のビーズの表面には、第2の疾患に関連した第2の抗原と特異的に結合する第2の抗体が固定されている。エクソソームから第1のビーズが切り離され、第2のビーズが結合したエクソソームが回収される。第2のビーズが結合したエクソソームが溶解処理されて、第2のビーズとエクソソームの内包物とが回収される(S19及びS20)。エクソソームの内包物が分析され(S21)、第2のビーズの個数が計測される(S22)。

Description

生体試料分析方法
 本開示は、生体試料に含まれているエクソソームの内包物を分析し、エクソソームの個数を計測する生体試料分析方法に関する。
 特定の疾患と関連付けられている抗原をバイオマーカとして検出して分析することで、特定の疾患を発見したり、特定の疾患の治療の効果を検証したりすることが行われている。細胞から分泌され、血液等の各種の体液に含まれているエクソソームは、特定の疾患を発見するためのバイオマーカとして期待されている。
 エクソソームは脂質二重膜で覆われた微小な膜小胞であり、脂質二重膜には、CD9、CD63等の各種の膜たんぱく質が存在する。人が特定の疾患に罹患すると、疾患に関連した膜たんぱく質が脂質二重膜の表面に発現しているエクソソームの量が増加することが知られている。エクソソームの表面に発現している疾患に関連した膜たんぱく質を抗原とし、疾患に関連した抗原を有するエクソソームの個数を計測することによって、人が特定の疾患に罹患しているか否かを発見できる可能性がある。
 エクソソームの内部には、miRNA(マイクロRNA)及びDNA等の核酸、たんぱく質等の内包物が存在する。エクソソームの内包物も特定の疾患を発見するためのバイオマーカとして期待されている(特許文献1参照)。
特開2018-163043号公報 特開2017-40595号公報 特開2019-211366号公報
 従来においては、エクソソームを含む生体試料の検体を2つ用意し、一方の検体でエクソソームの内包物を分析し、他方の検体でエクソソームの個数を計測する。即ち、内包物を分析したエクソソームと、個数を計測したエクソソームとは同一のものではない。1つの検体で、エクソソームの内包物を分析し、エクソソームの個数を計測することが望まれる。
 1またはそれ以上の実施形態は、1つの生体試料で、エクソソームの内包物を分析し、かつ、エクソソームの個数を計測することができる生体試料分析方法を提供することを目的とする。
 1またはそれ以上の実施形態の一態様によれば、第1の疾患に関連した第1の抗原と特異的に結合する第1の抗体を表面に固定した複数の第1のビーズを含む第1の緩衝液が注入された反応容器に、第2の疾患に関連した第2の抗原と特異的に結合する第2の抗体を表面に固定した複数の第2のビーズと、前記第1の抗原及び前記第2の抗原を表面に有する分析対象のエクソソームを含む生体試料とを注入して、前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームを含む第2の緩衝液を生成し、前記第2の緩衝液から、前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームを回収し、回収した前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームから前記第1のビーズを切り離し、前記第2のビーズが結合した前記分析対象のエクソソームを回収し、回収した前記第2のビーズが結合した前記分析対象のエクソソームを溶解処理して、前記第2のビーズと前記分析対象のエクソソームの内包物とに分離してそれぞれを回収し、回収した前記分析対象のエクソソームの内包物を分析し、回収した前記第2のビーズの個数を計測する生体試料分析方法が提供される。
 1またはそれ以上の実施形態の生体試料分析方法によれば、1つの生体試料で、エクソソームの内包物を分析し、かつ、エクソソームの個数を計測することができる。
図1Aは、1またはそれ以上の実施形態の生体試料分析方法を部分的に示すフローチャートである。 図1Bは、図1Aに続く、1またはそれ以上の実施形態の生体試料分析方法を部分的に示すフローチャートである。 図2は、1またはそれ以上の実施形態の生体試料分析方法で用いる磁性マイクロビーズを示す概念図である。 図3は、磁性マイクロビーズを含む緩衝液を注入した反応容器を示す概念図である。 図4は、シングルポジティブのエクソソーム及びダブルポジティブのエクソソームを含む生体試料の検体を示す概念図である。 図5Aは、シングルポジティブのエクソソームの構造を示す概念図である。 図5Bは、ダブルポジティブのエクソソームの構造を示す概念図である。 図6は、1またはそれ以上の実施形態の生体試料分析方法で用いる抗体ナノビーズを示す概念図である。 図7は、磁性マイクロビーズを含む緩衝液を注入した反応容器にダブルポジティブのエクソソームを含む検体及び抗体ナノビーズを注入して、ダブルポジティブのエクソソームを磁性マイクロビーズと抗体ナノビーズとでサンドイッチ捕捉した状態を示す概念図である。 図8は、図7に示す反応容器からダブルポジティブのエクソソームをサンドイッチ捕捉した磁性マイクロビーズ及び抗体ナノビーズ以外の不要物を除去した状態を示す概念図である。 図9は、図7に示す反応容器から不要物を分離する方法を示す図である。 図10は、ダブルポジティブのエクソソームをサンドイッチ捕捉した磁性マイクロビーズ及び抗体ナノビーズにおけるエクソソームを磁性マイクロビーズから切り離した状態を示す概念図である。 図11は、ハプテンを用いてエクソソームを磁性マイクロビーズから切り離す方法を示す図である。 図12は、リンカーを用いてエクソソームを磁性マイクロビーズから切り離す方法を示す図である。 図13は、磁性マイクロビーズと、ダブルポジティブのエクソソームを捕捉した抗体ナノビーズと、シングルポジティブのエクソソームとを分離して得られた磁性マイクロビーズを示す概念図である。 図14は、磁性マイクロビーズと、ダブルポジティブのエクソソームを捕捉した抗体ナノビーズと、シングルポジティブのエクソソームとを分離して得られた、ダブルポジティブのエクソソームを捕捉した抗体ナノビーズ及びシングルポジティブのエクソソームを示す概念図である。 図15Aは、磁性マイクロビーズと抗体ナノビーズとを分離する方法の途中までの工程を示す図である。 図15Bは、磁性マイクロビーズと抗体ナノビーズとを分離する方法の図15Aに続く工程を示す図である。 図16は、ダブルポジティブのエクソソームを捕捉した抗体ナノビーズと、シングルポジティブのエクソソームとを分離して得られた、ダブルポジティブのエクソソームを捕捉した抗体ナノビーズを示す概念図である。 図17は、ダブルポジティブのエクソソームを捕捉した抗体ナノビーズと、シングルポジティブのエクソソームとを分離して得られた、シングルポジティブのエクソソームを示す概念図である。 図18は、ダブルポジティブのエクソソームから抗体ナノビーズを切り離した状態を示す概念図である。 図19は、互いに切り離された、抗体ナノビーズとダブルポジティブのエクソソームとを分離して得られた抗体ナノビーズを示す概念図である。 図20は、互いに切り離された、抗体ナノビーズとダブルポジティブのエクソソームとを分離して得られたダブルポジティブのエクソソームを示す概念図である。 図21は、図1BのステップS22の具体的な抗体ナノビーズの個数の計測方法を示すフローチャートである。 図22は、抗体ナノビーズの個数の計測方法を示す図である。 図23は、ディスク基板に抗体ナノビーズを付着させるための極性官能基を形成した状態を示す概念図である。
 以下、1またはそれ以上の実施形態の生体試料分析方法について、添付図面を参照して説明する。1またはそれ以上の実施形態においては、1つのエクソソームの表面に2種類の特定の膜たんぱく質が発現しているダブルポジティブのエクソソームを捕捉して内包物を分析し、かつ、そのエクソソームの個数を計測することができる生体試料分析方法を例とする。
 図1Aにおいて、オペレータは、ステップS11にて、図2に示すように、磁性マイクロビーズ10の表面に第1の疾患に関連した抗原と特異的に結合する複数の抗体11を固定させる。図3に示すように、オペレータは、ステップS12にて、反応容器20に抗体11が固定された多数の磁性マイクロビーズ10を含む緩衝液21(第1の緩衝液)を注入する。磁性マイクロビーズ10の直径は3μm程度であり、直径はマイクロメートルオーダーであればよい。
 図4に示すように、オペレータは、容器30に生体試料の検体31を準備する。検体31は、後述するシングルポジティブのエクソソーム32s及びダブルポジティブのエクソソーム32wを含む。検体31は血液等の任意の体液であって、エクソソーム32s及び32wの他に、不要物である夾雑物33及び34を含む。シングルポジティブのエクソソーム32s及びダブルポジティブのエクソソーム32wをエクソソーム32と総称する。
 図5Aに概念的に示すように、シングルポジティブのエクソソーム32sは脂質二重膜320で覆われており、脂質二重膜320には、膜たんぱく質321~323が存在している。膜たんぱく質321はCD9、膜たんぱく質322はCD63、膜たんぱく質323はCD147である。CD9及びCD63は通常存在する膜たんぱく質であり、CD147は第1の疾患に関連した膜たんぱく質の一例である。このようにシングルポジティブのエクソソーム32sは、1つのエクソソーム32の表面に1種類の疾患に関連した膜たんぱく質(1またはそれ以上の実施形態においてはCD147)が存在しているエクソソーム32を指す。
 図5Bに概念的に示すように、ダブルポジティブのエクソソーム32wは脂質二重膜320で覆われており、脂質二重膜320には、膜たんぱく質321~324が存在している。膜たんぱく質324はHER2(CD340)である。HER2(CD340)は第2の疾患に関連した膜たんぱく質の一例である。このようにダブルポジティブのエクソソーム32wは、1つのエクソソーム32の表面に2種類の疾患に関連した膜たんぱく質(1またはそれ以上の実施形態においてはCD147及びHER2(CD340)の2つ)が存在しているエクソソーム32を指す。以下、HER2(CD340)を通称名であるHER2と称する。
 1またはそれ以上の実施形態においては、一例として、CD147及びHER2の双方が表面に存在するダブルポジティブのエクソソーム32wを分析対象のエクソソームとする。1またはそれ以上の実施形態においては、CD147を第1の疾患に関連した第1の抗原とし、HER2を第2の疾患に関連した第2の抗原としているが、これに限定されない。磁性マイクロビーズ10の表面に固定されている抗体11は、CD147と特異的に結合する第1の抗体である。
 エクソソーム32の内部には、miRNA325及びDNA326等の核酸、及び図示していないたんぱく質等の内包物が存在する。
 図6に示すように、オペレータは、容器40に、表面に複数の抗体51が固定された抗体ナノビーズ50を含む緩衝液41を準備する。抗体ナノビーズ50は磁性マイクロビーズ10よりも格段に小径であって、直径は200nm程度である。抗体ナノビーズ50の直径は1μm未満であればよく、好ましくは100nm~500nmである。抗体ナノビーズ50の表面に固定されている抗体51は、第2の疾患に関連した第2の抗原であるHER2と特異的に結合する抗体(第2の抗体)である。
 図7に示すように、オペレータは、ステップS13にて、エクソソーム32を含む検体31と、抗体ナノビーズ50を含む緩衝液41を順に(または同時に)反応容器20に注入する。緩衝液21と緩衝液41とを混合した緩衝液を緩衝液21とすると、反応容器20内には、磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50とでサンドイッチ捕捉されたダブルポジティブのエクソソーム32wを含む緩衝液21(第2の緩衝液)が生成される。この場合、サンドイッチ捕捉とは2つのビーズが1つのエクソソームに結合することを意味していることから、磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50とが結合したエクソソーム32wを含む第2の緩衝液が生成される、ということができる。このとき、オペレータは、反応容器20を必要に応じて振盪し、所定時間待機する。
 図7において、CD147及びHER2の双方が表面に存在しているダブルポジティブのエクソソーム32wが磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50とでサンドイッチ捕捉されている。HER2が存在していないシングルポジティブのエクソソーム32sは磁性マイクロビーズ10の抗体11と結合する。しかしながら、シングルポジティブのエクソソーム32sには抗体ナノビーズ50は結合しないため、シングルポジティブのエクソソーム32sは磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50とでサンドイッチ捕捉されない。
 図7において、反応容器20内には多数の磁性マイクロビーズ10が存在しているが、理解を容易にするため、拡大した1つの磁性マイクロビーズ10のみを示している。
 オペレータは、ステップS14にて、エクソソーム32を介して抗体ナノビーズ50が連結された磁性マイクロビーズ10と不要物とを磁気捕集または弱遠心分離等によって分離する。オペレータは、分離された磁性マイクロビーズ10を洗浄する。磁性マイクロビーズ10と連結していない抗体ナノビーズ50、夾雑物33及び34は不要物である。なお、ステップS13にて抗体ナノビーズ50は過剰に注入されるから、不要物は主として磁性マイクロビーズ10と連結していない抗体ナノビーズ50である。ステップS14の結果、図8に示す、エクソソーム32を介して抗体ナノビーズ50が連結された磁性マイクロビーズ10を回収することができる。
 回収された磁性マイクロビーズ10には抗体ナノビーズ50が結合していないエクソソーム32sも結合している。勿論、複数ある磁性マイクロビーズ10の中には、抗体ナノビーズ50が結合したエクソソーム32wのみが結合している磁性マイクロビーズ10もあれば、抗体ナノビーズ50が結合していないエクソソーム32sのみが結合している磁性マイクロビーズ10もある。
 ところで、抗体ナノビーズ50が磁性ナノビーズでなければ、磁性マイクロビーズ10を磁気捕集することによって、磁性マイクロビーズ10と、磁性マイクロビーズ10と連結していない抗体ナノビーズ50とを容易に分離することができる。後述するステップS22にて磁性マイクロビーズ10と連結している抗体ナノビーズ50の個数を計測する際に、抗体ナノビーズ50は磁性ナノビーズであることが好ましい。抗体ナノビーズ50が磁性ナノビーズであったとしても、磁性マイクロビーズ10と、非連結の抗体ナノビーズ50とを分離することが可能である。
 具体的には、図9に示すようにして、磁性マイクロビーズ10と非連結の抗体ナノビーズ50とを分離することができる。図9において、(a)は、容器60内に抗体ナノビーズ50が連結された磁性マイクロビーズ10と非連結の抗体ナノビーズ50とを含む緩衝液21を注入した状態である。図9の(a)は図7の状態に相当する。容器60の底部に磁石を配置する磁気捕集または弱遠心分離によって、図9の(b)に示すように、磁性マイクロビーズ10と非連結の抗体ナノビーズ50とを大方分離することができる。
 これは、磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50との体積が約1000倍異なるため、磁性マイクロビーズ10は短時間で磁気捕集されるのに対し、抗体ナノビーズ50は長時間かけないと磁気捕集されないからである。この磁気捕集の時間差を利用することによって、磁性マイクロビーズ10と非連結の抗体ナノビーズ50とを大方分離することができる。
 磁性マイクロビーズ10を洗浄する工程において、図9の(b)の主として磁性マイクロビーズ10である沈殿物を回収して上清を除去して緩衝液21を加えれば、図9の(c)に示すように非連結の抗体ナノビーズ50を大幅に減らすことができる。図9の(c)に示す状態で磁気捕集すれば図9の(d)となり、沈殿物を回収して上清を除去して緩衝液21を加えれば、図9の(e)に示すように非連結の抗体ナノビーズ50をさらに大幅に減らすことができる。
 図9の(e)に示す状態で磁気捕集すれば図9の(f)となり、沈殿物を回収して上清を除去して緩衝液21を加えれば、図9の(g)に示すように抗体ナノビーズ50が連結された磁性マイクロビーズ10のみを分離することができる。図9の(g)は図8の状態に相当する。沈殿物回収及び上清除去の回数は図9に示す回数に限定されない。
 図10に示すように、オペレータは、ステップS15にて、エクソソーム32を磁性マイクロビーズ10から切り離す処理を実行する。すると、抗体ナノビーズ50が結合したダブルポジティブのエクソソーム32wと、抗体ナノビーズ50が結合していないシングルポジティブのエクソソーム32sとが、磁性マイクロビーズ10から切り離される。
 ステップS15のエクソソーム32を磁性マイクロビーズ10から切り離す処理としては、以下のいずれかの方法を採用することができる。第1の方法として、図11に示すハプテンを用いる方法がある。ハプテンとは、抗体と結合するが、分子量が小さいため単独で抗体産生を誘起する活性(免疫原性)を示さない物質である。ハプテンは、適当なたんぱく質と結合すると、免疫原性を有する完全抗原となる。
 図11に示すように、磁性マイクロビーズ10には抗体51の代わりに抗DNP抗体52が固定されている。DNPとは2, 4-ジニトロフェノールであって、ハプテンの一例である。抗DNP抗体52には、DNP53が結合した抗体54(以下、DNP抗体54)を介して、ダブルポジティブのエクソソーム32wまたはシングルポジティブのエクソソーム32sが結合されている。DNP抗体54はCD147と特異的に結合する抗体である。
 この状態で抗DNP抗体52とDNP抗体54との結合は平衡反応である。磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50とでサンドイッチ捕捉されたエクソソーム32wを含む緩衝液21(第3の緩衝液)にDNP53(ハプテン)を大過剰に添加すると、抗DNP抗体52と結合していたDNP抗体54がDNP53に入れ替わって、磁性マイクロビーズ10と、抗体ナノビーズ50と結合しているダブルポジティブのエクソソーム32w及びシングルポジティブのエクソソーム32sとが切り離される。
 エクソソーム32を磁性マイクロビーズ10から切り離す第2の方法として、図12に示す開裂可能なリンカー55を用いる方法がある。磁性マイクロビーズ10には、リンカー55を介して抗体11が固定されている。第2の方法を用いる場合、図8に示す磁性マイクロビーズ10にはリンカー55を介して抗体11が固定され、抗体11がエクソソーム32と結合している。
 反応容器20内の緩衝液21(第3の緩衝液)にリンカー開裂試薬を添加すると、図12に示すように、リンカー55が開裂して、磁性マイクロビーズ10と抗体11とが切り離される。
 エクソソーム32を磁性マイクロビーズ10から切り離す第3の方法として、磁性マイクロビーズ10にWhole抗体を用い、抗体ナノビーズ50にFab抗体を用いてもよい。Whole抗体を酵素で分解及び消化すれば、エクソソーム32を磁性マイクロビーズ10から切り離すことができる。
 図1Bにおいて、オペレータは、ステップS16にて、磁性マイクロビーズ10と、ダブルポジティブのエクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50及びシングルポジティブのエクソソーム32sとを分離する。分離された磁性マイクロビーズ10を洗浄すれば、図13に示す磁性マイクロビーズ10を回収することができる。図13において、磁性マイクロビーズ10のみを含む緩衝液21は反応容器20に注入されている。
 分離されたエクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50及びエクソソーム32sを洗浄すれば、図14に示すエクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50及びエクソソーム32sを回収することができる。図14において、エクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50及びエクソソーム32sを含む緩衝液21は容器22に注入されている。
 ステップS16における磁性マイクロビーズ10と、エクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50及びエクソソーム32sとの分離は、図9と同様に実行することができる。但し、ステップS16の分離においては、上清を廃棄せず、上清に含まれるエクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50及びエクソソーム32sを回収する必要がある。
 具体的には、図15A及び図15Bに示すようにして、磁性マイクロビーズ10とエクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50とを分離することができる。図15A及び図15Bにおいてはエクソソーム32sの図示を省略している。
 図15Aにおいて、(a)は、容器61内に互いに分離した磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50とを含む緩衝液21を注入した状態である。図16Aの(a)は図10の状態に相当する。容器61の底部に磁石を配置する磁気捕集または弱遠心分離によって、図15Aの(b)に示すように、磁性マイクロビーズ10と抗体ナノビーズ50とを大方分離することができる。
 図15Aの(b)の主として磁性マイクロビーズ10である沈殿物を回収して緩衝液21を加えれば、図15Aの(c)に示すように抗体ナノビーズ50を大幅に減らすことができる。図15Aの(d)に示すように、上清を容器62に回収すれば、抗体ナノビーズ50を多く含む緩衝液21を得ることができる。図15Aの(c)に示す状態で磁気捕集すれば図15Aの(e)となる。
 図15Aの(e)の主として磁性マイクロビーズ10である沈殿物を回収して緩衝液21を加えれば、図15Bの(f)に示すように抗体ナノビーズ50をさらに減らすことができる。図15Bの(g)に示すように、上清を容器63に回収すれば、抗体ナノビーズ50を含む緩衝液21を得ることができる。図15Bの(f)に示す状態で磁気捕集すれば図15Bの(h)となる。
 図15Bの(h)の磁性マイクロビーズ10のみとなった沈殿物を回収して緩衝液21を加えれば、図15Bの(i)に示すように抗体ナノビーズ50を含まない磁性マイクロビーズ10のみを含む緩衝液21を得ることができる。図15Bの(i)は図13の状態に相当する。図15Bの(j)に示すように、上清を容器64に回収すれば、抗体ナノビーズ50をわずかに含む緩衝液21を得ることができる。
 図15Bの(k)に示すように、容器62~64全ての抗体ナノビーズ50を合わせれば、磁性マイクロビーズ10に結合していた、エクソソーム32wと結合した全ての抗体ナノビーズ50を回収することができる。このとき、エクソソーム32sも回収することができる。図15Bの(k)は図14の状態に相当する。沈殿物回収及び上清回収の回数は図15A及び図15Bに示す回数に限定されない。
 図1Bにおいて、オペレータは、ステップS17にて、エクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50とエクソソーム32sとを分離する。エクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50とエクソソーム32sとは、図15A及び図15Bと同様の方法によって分離して個別に回収することができる。
 分離されたエクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50を洗浄すれば、図16に示すエクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50を回収することができる。図16において、エクソソーム32wと結合した抗体ナノビーズ50のみを含む緩衝液21は容器23に注入されている。分離されたエクソソーム32sを洗浄すれば、図17に示すエクソソーム32sを回収することができる。図17において、エクソソーム32sのみを含む緩衝液21は容器24に注入されている。
 オペレータは、ステップS18にて、エクソソーム32sを溶解処理してエクソソーム32sの内包物を分析する。エクソソーム32sを含む緩衝液21に界面活性剤を添加すると、エクソソーム32sの脂質二重膜320が溶解処理されて破壊される。1またはそれ以上の実施形態においては、ダブルポジティブのエクソソーム32wを分析することを主目的としているので、ステップS18は省略されてもよい。
 オペレータは、ステップS19にて、抗体ナノビーズ50とエクソソーム32wとを切り離す処理を実行する。一例として、図16に示す緩衝液21に界面活性剤を添加することによって、図18に示すように、抗体ナノビーズ50とエクソソーム32wとを切り離すことができる。例えば、界面活性剤は2%の非イオン性界面活性剤であるTritonX-100溶液である。界面活性剤によってエクソソーム32wの脂質二重膜320が溶解処理されるので、エクソソーム32wが破壊されることによって抗体ナノビーズ50とエクソソーム32wとが切り離され、かつ、エクソソーム32wの内包物が緩衝液21中に放出される。図18において、実際には各エクソソーム32wは脂質二重膜320が破壊されて複数の内包物に分断される。
 オペレータは、ステップS20にて、抗体ナノビーズ50とエクソソーム32wの内包物とを分離して個別に回収する。抗体ナノビーズ50とエクソソーム32wの内包物とは、図15A及び図15Bと同様の方法によって分離することができる。
 分離された抗体ナノビーズ50を洗浄すれば、図19に示す抗体ナノビーズ50を回収することができる。図19において、抗体ナノビーズ50のみを含む緩衝液21は容器24に注入されている。分離されたエクソソーム32wの内包物を洗浄すれば、図20に示すエクソソーム32wの内包物を回収することができる。図20においても、実際には各エクソソーム32wは複数の内包物に分断されている。図20において、エクソソーム32wの内包物のみを含む緩衝液21は容器25に注入されている。
 オペレータは、ステップS21にて、容器25内のエクソソーム32wの内包物を取り出して内包物を分析する。このとき、RT-PCR(Reverse Transcription - Polymerase Chain Reaction)分析、LC-MS(Liquid Chromatography - Mass Spectrometry)分析等の分析方法によって、内包物中のDNAまたはタンパク質を解析することができる。また、オペレータは、ステップS22にて、抗体ナノビーズ50の個数を計測する。オペレータは、ステップS21とステップS22とを任意の順番で行えばよく、複数のオペレータによって同時に行ってもよい。ステップS18とステップS21とステップS22との順番も任意である。オペレータがステップS21及びS22(または、ステップS18、S21及びS22)を実行すれば、生体試料分析の処理が終了する。
 ステップS22で個数が計測される抗体ナノビーズ50はダブルポジティブのエクソソーム32wと結合していたものであるから、ステップS22では、CD147及びHER2の双方が存在するエクソソーム32wの個数が計測されることになる。ステップS21で内包物が分析されるエクソソーム32は、シングルポジティブのエクソソーム32sを取り除いたダブルポジティブのエクソソーム32wのみであり、ステップS22で個数が計測されるエクソソーム32wである。
 よって、内包物を分析したダブルポジティブのエクソソーム32wと、個数を計測したダブルポジティブのエクソソーム32wとは同一のものである。図4に示す1つの検体31で、疾患に関連した膜たんぱく質であるCD147及びHER2の双方が存在するダブルポジティブのエクソソーム32wの内包物を分析し、かつ、そのエクソソーム32wの個数を計測することができる。
 図21~図23を用いて、図1BのステップS22の具体的な抗体ナノビーズ50の個数の計測方法を説明する。図21において、オペレータは、ステップS221にて、図22の(a)に示すように、抗体ナノビーズ50に固定されている抗体51と結合する抗体82(第3の抗体)を固定させたディスク基板81を準備する。抗体82は一例としてGoat anti Mouse IgG抗体である。
 ディスク基板81は円盤状であるのがよく、径方向に凹部81Gと凸部81Lとが交互に配置されているのがよい。凹部81G及び凸部81Lはスパイラル状または同心円状に形成されている。
 図22の(b)に示すように、オペレータは、複数の例えば円筒状の貫通穴が形成されたカートリッジ83をディスク基板81に装着する。すると、ディスク基板81とカートリッジ83とでウェル83Wが形成される。図22の(c)に示すように、オペレータは、ステップS222にて、回収した抗体ナノビーズ50を含む緩衝液21を各ウェル83Wに分注する。なお、カートリッジ83は特許文献2に記載の構成を採用することができる。
 図22の(d)に示すように、オペレータは、ステップS223にて、振盪または磁気吸着によって、抗体ナノビーズ50の抗体51とディスク基板81に固定された抗体82とを結合させる。抗体ナノビーズ50を磁性ナノビーズとして、ディスク基板81の裏面側に磁石を配置すれば、抗体ナノビーズ50がディスク基板81の表面に引き寄せられる。これにより、ディスク基板81に固定された抗体82に抗体ナノビーズ50の抗体51が結合しやすくなる。
 オペレータは、ステップS224にて、ウェル83W中の上清を排出し、ステップS225にて、ディスク基板81を乾燥させる。図22の(e)に示すように、オペレータは、ステップS226にて、乾燥させたディスク基板81を分析装置に装着して、分析装置でディスク基板81に固定された抗体ナノビーズ50の個数を計測する。分析装置は、ディスク基板81に集光レンズ101によって集光したレーザビームを照射して抗体ナノビーズ50の個数を計測する。なお、分析装置は特許文献3に記載の構成を採用することができる。
 図23に示すように、ディスク基板81に抗体82を固定する代わりに、ディスク基板81の表面を酸素プラズマ処理してカルボキシル基(COOH)等の極性官能基を形成してもよい。抗体ナノビーズ50の抗体51は極性官能基に吸着する。
 以上のように、1またはそれ以上の実施形態の生体試料分析方法によれば、1つの生体試料(検体31)で、疾患に関連した2種類の抗原(膜たんぱく質)を含むダブルポジティブのエクソソーム32wの内包物を分析し、かつ、そのエクソソーム32wの個数を計測することができる。
 本発明は以上説明した1またはそれ以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。1またはそれ以上の実施形態においては、第1のビーズを磁性マイクロビーズ10、第2のビーズを抗体ナノビーズ50としているが、第1のビーズと第2のビーズとは互いに分離可能な程度に大きさが異なればよい。第1のビーズをマイクロビーズ、第2のビーズをナノビーズとすると互いに容易に分離可能となるので、第1のビーズをマイクロビーズ、第2のビーズをナノビーズとすることが好ましい。
 第1のビーズは磁性ビーズであることが好ましいが、非磁性ビーズとすることも可能である。第1のビーズを磁性ビーズ、第2のビーズが非磁性ビーズとすれば、互いの分離が極めて容易となる。第2のビーズを磁性ビーズとすれば、第2のビーズをディスク基板81に固定させやすくなる。第1のビーズを非磁性ビーズ、第2のビーズを磁性ビーズとしてもよい。第1のビーズ及び第2のビーズを磁性ビーズとしてもよい。
 本願は、2020年2月17日に日本国特許庁に出願された特願2020-024511号に基づく優先権を主張するものであり、その全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims (5)

  1.  第1の疾患に関連した第1の抗原と特異的に結合する第1の抗体を表面に固定した複数の第1のビーズを含む第1の緩衝液が注入された反応容器に、第2の疾患に関連した第2の抗原と特異的に結合する第2の抗体を表面に固定した複数の第2のビーズと、前記第1の抗原及び前記第2の抗原を表面に有する分析対象のエクソソームを含む生体試料とを注入して、前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームを含む第2の緩衝液を生成し、
     前記第2の緩衝液から、前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームを回収し、
     回収した前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームから前記第1のビーズを切り離し、前記第2のビーズが結合した前記分析対象のエクソソームを回収し、
     回収した前記第2のビーズが結合した前記分析対象のエクソソームを溶解処理して、前記第2のビーズと前記分析対象のエクソソームの内包物とに分離してそれぞれを回収し、
     回収した前記分析対象のエクソソームの内包物を分析し、回収した前記第2のビーズの個数を計測する
     生体試料分析方法。
  2.  前記第1の抗体は、ハプテンを用いて前記第1のビーズに固定されており、
     前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームを含む第3の緩衝液にハプテンを添加することによって、前記第1のビーズを切り離す
     請求項1に記載の生体試料分析方法。
  3.  前記第1の抗体は、開裂可能なリンカーを用いて前記第1のビーズに固定されており、
     前記第1のビーズと前記第2のビーズとが結合した前記分析対象のエクソソームを含む第3の緩衝液に前記リンカーの開裂試薬を添加することによって、前記第1のビーズを切り離す
     請求項1に記載の生体試料分析方法。
  4.  前記溶解処理に界面活性剤を用いる請求項1~3のいずれか1項に記載の生体試料分析方法。
  5.  前記第1のビーズが磁性ビーズである請求項1~4のいずれか1項に記載の生体試料分析方法。
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