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JP7623124B2 - Method and kit for measuring contents of extracellular vesicles - Google Patents
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Description

本発明は、細胞外小胞の内包物を測定するための方法およびキットに関する。 The present invention relates to a method and kit for measuring the contents of extracellular vesicles.

細胞外小胞(extracellular vesicle、以下、「EV」と略す場合もある)とは、細胞により産生されて細胞外に放出される膜小胞の総称であり、そのサイズや発生起源、発生機序などによって、エクソソームやマイクロベシクル等と呼ばれるものである。細胞外小胞は、便宜上、サイズと沈降速度の違いに基づき、10,000×gで沈降する細胞外小胞をマイクロベシクル(あるいはlarge EV)、10,000×gで沈降しない細胞外小胞を主にエクソソーム(あるいはsmall EV)と称する。しかしながら、未だ明確な定義は定められておらず、これらを厳密に区別するのは困難である。 Extracellular vesicles (EVs) are a general term for membrane vesicles produced by cells and released outside the cells. They are called exosomes, microvesicles, etc., depending on their size, origin, and mechanism of development. For convenience, extracellular vesicles are referred to based on their size and sedimentation rate as microvesicles (or large EVs) that sediment at 10,000 x g, and exosomes (or small EVs) that do not sediment at 10,000 x g. However, a clear definition has not yet been established, making it difficult to strictly distinguish between them.

細胞はその種類や状態によって、異なる細胞外小胞を放出することが知られており、そのため、細胞外小胞は細胞間や臓器間のコミュニケーションを仲介すると考えられている。 It is known that cells release different extracellular vesicles depending on their type and condition, and therefore, extracellular vesicles are thought to mediate communication between cells and organs.

癌や感染症といった様々な疾患の診断マーカーとして、血液や唾液といった体液中に分泌された細胞外小胞が着目されている。例えば、特許文献1には、腫瘍マーカーとなる細胞外小胞を検出するための分析方法、分析試薬および分析装置が開示されている。この方法では、細胞外小胞が有する抗原に対する抗体と、細胞外小胞を分泌する細胞が有する抗原に対する抗体とを使用し、アビジン-ビオチン相互作用に基づき、細胞外小胞を検出している。また、特許文献2には、凹凸構造を有する合成樹脂などからなるベース部の凹部に細胞外小胞に対する抗体を固定し、凹部に細胞外小胞を捕捉する、細胞外小胞分析用デバイスおよび細胞外小胞の捕捉方法が開示されている。 Extracellular vesicles secreted into body fluids such as blood and saliva have been attracting attention as diagnostic markers for various diseases such as cancer and infectious diseases. For example, Patent Document 1 discloses an analysis method, analysis reagent, and analysis device for detecting extracellular vesicles that serve as tumor markers. In this method, an antibody against an antigen possessed by extracellular vesicles and an antibody against an antigen possessed by cells secreting extracellular vesicles are used to detect extracellular vesicles based on avidin-biotin interaction. Patent Document 2 discloses an extracellular vesicle analysis device and an extracellular vesicle capture method in which an antibody against extracellular vesicles is fixed to a recess in a base part made of synthetic resin or the like having an uneven structure, and the extracellular vesicles are captured in the recess.

細胞外小胞はリン脂質二重膜を有し、その内側にタンパク質や、核酸といった多様な細胞成分を内包する。近年、細胞外小胞に含まれる内包物も、疾患マーカーとなり得る可能性が報告されている。細胞外小胞に含まれる内包物を測定するための方法としては、生物検体、例えば、細胞培養上清や血液等から細胞外小胞を抽出し、その後、細胞外小胞のリン脂質膜を溶解して内包物を放出させてから、ELISA法等で測定するのが一般的である。生物検体そのものを用いるのではなく、細胞外小胞を抽出してから測定する理由としては、検体中の夾雑物の除去や、細胞外小胞の濃縮等が挙げられ、細胞外小胞を抽出するための方法としては、超遠心法等の様々な方法が報告されている(例えば、非特許文献1)。 Extracellular vesicles have a phospholipid bilayer membrane and encapsulate various cellular components such as proteins and nucleic acids inside. In recent years, it has been reported that the inclusions contained in extracellular vesicles may also be disease markers. A common method for measuring the inclusions contained in extracellular vesicles is to extract the extracellular vesicles from a biological specimen, such as cell culture supernatant or blood, and then dissolve the phospholipid membrane of the extracellular vesicles to release the inclusions and measure them using an ELISA method or the like. Reasons for extracting and then measuring the extracellular vesicles rather than using the biological specimen itself include the removal of impurities in the specimen and the concentration of the extracellular vesicles, and various methods such as ultracentrifugation have been reported for extracting extracellular vesicles (e.g., Non-Patent Document 1).

国際公開第2013/094307号International Publication No. 2013/094307 特開2014-219384号公報JP 2014-219384 A

落谷孝広、吉岡祐亮編、「医療を変えるエクソソーム」、株式会社化学同人、2018年Takahiro Ochiya and Yusuke Yoshioka (eds.), "Exosomes: Changing Medical Care," Kagaku Dojin Co., Ltd., 2018

上記のとおり、これまでに様々な細胞外小胞の内包物を検出する方法が研究されてきたが、いずれも少量の検体から高い感度で内包物を測定することは難しかった。従来の細胞外小胞の抽出方法(例えば、超遠心法)では、抽出物に含まれる不純物が多く、不純物が夾雑物として測定結果に影響し得る。また、細胞外小胞の純度を上げようとすると、細胞外小胞のロスが発生して、検体中の内包物を正確に測定することが難しくなる。 As mentioned above, various methods for detecting the inclusions of extracellular vesicles have been researched, but it has been difficult to measure the inclusions with high sensitivity from small amounts of specimens. Conventional methods for extracting extracellular vesicles (e.g., ultracentrifugation) contain a large amount of impurities in the extract, which can affect the measurement results as contaminants. Furthermore, attempts to increase the purity of extracellular vesicles result in a loss of extracellular vesicles, making it difficult to accurately measure the inclusions in the specimen.

さらに、細胞外小胞の内包物を測定するためには、細胞外小胞から内包物を放出させる必要性があるが、このとき、検体に溶出液を加えて細胞外小胞から内包物を溶出させると、検体が希釈されることとなる。そのため、ELISA法等の従来法は、少量の検体または細胞外小胞濃度の低い検体を用いた内包物の測定においては、感度不足が問題となる。そこで、少量の検体または細胞外小胞濃度の低い検体を用いても、夾雑物の影響を受けることなく、高感度で内包物を測定するための方法が求められている。 Furthermore, in order to measure the inclusions in extracellular vesicles, it is necessary to release the inclusions from the extracellular vesicles. However, if an elution solution is added to the sample to elute the inclusions from the extracellular vesicles, the sample will be diluted. Therefore, conventional methods such as the ELISA method have a problem of insufficient sensitivity when measuring inclusions using small amounts of sample or samples with low concentrations of extracellular vesicles. Therefore, there is a demand for a method for measuring inclusions with high sensitivity without being affected by impurities, even when small amounts of sample or samples with low concentrations of extracellular vesicles are used.

本発明は、夾雑物の影響を受けることなく、少量の検体または細胞外小胞濃度の低い生物検体を用いても、高感度で簡便な方法で内包物を測定することができる、細胞外小胞の内包物の測定方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、生物検体から細胞外小胞の内包物を測定するためのキットを提供することも目的とする。 The present invention aims to provide a method for measuring inclusions in extracellular vesicles, which is capable of measuring inclusions in a highly sensitive and simple manner, even when using a small amount of specimen or a biological specimen with a low concentration of extracellular vesicles, without being affected by contaminants. Another aim of the present invention is to provide a kit for measuring inclusions in extracellular vesicles from a biological specimen.

本発明の一実施形態に係るエクソソームの内包物の測定方法は、金属膜と、前記金属膜に固定化された、細胞外小胞の内包物に結合する第1の結合物質とを含む測定チップを準備する工程と、検体に含まれる細胞外小胞から内包物を放出させる工程と、前記金属膜の上に前記内包物を提供して、前記検体に含まれる前記内包物を前記第1の結合物質に結合させる工程と、前記第1の結合物質に結合する前または結合した後の前記内包物を、前記内包物に結合する第2の結合物質を介して蛍光物質で標識する工程と、前記蛍光物質で標識された前記内包物が前記第1の結合物質に結合している状態で、前記金属膜で表面プラズモン共鳴が生じるように前記金属膜に励起光を照射し、前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する工程と、を含む。 The method for measuring inclusions in exosomes according to one embodiment of the present invention includes the steps of: preparing a measurement chip including a metal film and a first binding substance immobilized on the metal film and binding to inclusions in extracellular vesicles; releasing inclusions from extracellular vesicles contained in a specimen; providing the inclusions on the metal film to bind the inclusions contained in the specimen to the first binding substance; labeling the inclusions before or after binding to the first binding substance with a fluorescent substance via a second binding substance that binds to the inclusions; and irradiating the metal film with excitation light so that surface plasmon resonance occurs in the metal film while the inclusions labeled with the fluorescent substance are bound to the first binding substance, and detecting the fluorescence emitted from the fluorescent substance.

本発明の一実施形態に係るエクソソームの内包物の測定キットは、細胞外小胞の内包物を前記細胞外小胞から溶出させるための溶出液と、金属膜と、前記金属膜に固定化された、前記内包物に結合する第1の結合物質とを含む測定チップと、前記内包物を蛍光物質で標識するための標識試薬と、を含む。 The exosome inclusion measurement kit according to one embodiment of the present invention includes an elution solution for eluting the inclusions of extracellular vesicles from the extracellular vesicles, a measurement chip including a metal membrane and a first binding substance immobilized on the metal membrane that binds to the inclusions, and a labeling reagent for labeling the inclusions with a fluorescent substance.

細胞外小胞の内包物を測定するための本発明の方法およびキットは、夾雑物の影響を受けにくいため、検体から細胞外小胞を抽出しなくとも、高感度で内包物を測定することが可能となる。また、細胞外小胞からの内包物の放出や、検体の希釈といった一連の操作を装置内で自動的に行っても、感度不足を生じることなく、簡便に内包物を測定することが可能となる。 The method and kit of the present invention for measuring the inclusions of extracellular vesicles are not easily affected by contaminants, and therefore it is possible to measure the inclusions with high sensitivity without extracting extracellular vesicles from the specimen. Furthermore, even if a series of operations such as the release of inclusions from extracellular vesicles and dilution of the specimen are performed automatically within the device, it is possible to easily measure the inclusions without insufficient sensitivity.

図1は、本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for measuring contents of extracellular vesicles according to the present embodiment. 図2Aは、PC-SPFS用の測定チップの構成を説明するための断面模式図である。FIG. 2A is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a measurement chip for PC-SPFS. 図2Bは、GC-SPFS用の測定チップの構成を説明するための断面模式図である。FIG. 2B is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a measurement chip for GC-SPFS. 図3Aは、PC-SPFS用の測定チップの一例を示す断面模式図である。FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing an example of a measurement chip for PC-SPFS. 図3Bは、PC-SPFS用の測定チップの他の一例を示す斜視模式図である。FIG. 3B is a schematic perspective view showing another example of the measurement chip for PC-SPFS. 図3Cは、PC-SPFS用の測定チップの他の一例を示す断面模式図である。FIG. 3C is a schematic cross-sectional view showing another example of the measurement chip for PC-SPFS. 図4は、本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法の別の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing another example of the method for measuring contents of extracellular vesicles according to the present embodiment. 図5は、本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法のさらに別の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing yet another example of the method for measuring contents of extracellular vesicles according to this embodiment. 図6は、実施例1の測定結果を示す棒グラフである。FIG. 6 is a bar graph showing the measurement results of Example 1. 図7は、実施例2の測定結果を示す棒グラフである。FIG. 7 is a bar graph showing the measurement results of Example 2. 図8は、比較例1の測定結果を示す棒グラフである。FIG. 8 is a bar graph showing the measurement results of Comparative Example 1. 図9は、実施例3の測定結果を示す棒グラフである。FIG. 9 is a bar graph showing the measurement results of Example 3. 図10は、実施例4の測定結果を示す棒グラフである。FIG. 10 is a bar graph showing the measurement results of Example 4.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings.

[細胞外小胞の内包物の測定方法]
細胞外小胞は、正常な細胞によっても、癌細胞などの疾患関連細胞によっても分泌されるものであり、その内包物は、細胞外小胞を分泌した細胞の種類や状態によって異なることが知られている。細胞外小胞の内包物を測定するためには、細胞外小胞のリン脂質膜を分解し、内包物を放出させてから測定しなければならない。
[Method for measuring contents of extracellular vesicles]
Extracellular vesicles are secreted by both normal cells and disease-related cells such as cancer cells, and it is known that the contents of the vesicles vary depending on the type and condition of the cells that secreted the vesicles. In order to measure the contents of the vesicles, the phospholipid membrane of the vesicles must be decomposed to release the contents before measurement.

本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法においては、測定感度を向上させるために、表面プラズモン励起増強蛍光分光法(Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy、以下「SPFS」ともいう)を利用して内包物を測定する。SPFSは、表面プラズモン共鳴(以下「SPR」ともいう)により増強された電場により蛍光物質を励起して蛍光を放出させるため、一般的な蛍光免疫測定法よりも標的(本実施の形態では細胞外小胞の内包物)を高感度に検出することができる。 In the method for measuring the inclusions in extracellular vesicles according to the present embodiment, inclusions are measured using surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy (hereinafter also referred to as "SPFS") in order to improve measurement sensitivity. SPFS excites fluorescent substances with an electric field enhanced by surface plasmon resonance (hereinafter also referred to as "SPR") to emit fluorescence, and therefore can detect targets (inclusions in extracellular vesicles in this embodiment) with higher sensitivity than general fluorescent immunoassays.

検体中の細胞外小胞の特定の内包物の存在および/または濃度を求めるために用いられていた従来の方法は、いずれも細胞外小胞の内包物を含む検体を準備するまでの工程において、細胞外小胞そのものや、その内包物のロスが発生したり、希釈によって濃度が低下したりすることがあった。例えば、細胞外小胞を含む検体に溶出液を加えて細胞外小胞から内包物を溶出させると、溶出液によって検体が希釈されることとなる。また、溶出液による検体の希釈を鑑みて、検体中の細胞外小胞の抽出や濃縮を実施すると、細胞外小胞のロスが発生しやすくなり、内包物の測定の再現性が低下し得る。 Conventional methods used to determine the presence and/or concentration of specific inclusions of extracellular vesicles in a specimen all involve the loss of the extracellular vesicles themselves or their inclusions, or the decrease in concentration due to dilution, during the process leading up to the preparation of a specimen containing the inclusions of the extracellular vesicles. For example, when an elution solution is added to a specimen containing extracellular vesicles to elute the inclusions from the extracellular vesicles, the specimen is diluted by the elution solution. Furthermore, when the extracellular vesicles in the specimen are extracted or concentrated in consideration of the dilution of the specimen by the elution solution, the loss of the extracellular vesicles is likely to occur, and the reproducibility of the measurement of the inclusions may decrease.

一方、本発明の測定方法はSPFSシステムに基づくものであることから、SPFS装置内で、溶出液を用いた検体中の細胞外小胞からの内包物の溶出と、検体の希釈とを自動化できるため、溶出処理および希釈によって生じ得る測定値のバラツキを抑制し、簡便に細胞外小胞の内包物を測定することが可能となる。 On the other hand, since the measurement method of the present invention is based on the SPFS system, the elution of the inclusions from the extracellular vesicles in the sample using an elution solution and the dilution of the sample can be automated within the SPFS device, thereby suppressing the variation in the measurement values that may occur due to the elution process and dilution, and making it possible to easily measure the inclusions in extracellular vesicles.

本発明者らは上記の考えのもとに、鋭意検討を重ねた結果、SPFSで高感度に細胞外小胞の特定の内包物を測定できることを見出し、本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法を完成させた。 Based on the above idea, the inventors conducted extensive research and discovered that specific inclusions in extracellular vesicles can be measured with high sensitivity using SPFS, and completed a method for measuring inclusions in extracellular vesicles according to the present embodiment.

本発明の細胞外小胞の内包物の測定方法は、以下の工程1~5を含む。
金属膜と、前記金属膜に固定化された、細胞外小胞の内包物に結合する第1の結合物質とを含む測定チップを準備する工程1と、
検体に含まれる細胞外小胞から内包物を放出させる工程2と、
前記金属膜の上に前記内包物を提供して、前記検体に含まれる前記内包物を前記第1の結合物質に結合させる工程3と、
前記第1の結合物質に結合する前または結合した後の前記内包物を、前記内包物に結合する第2の結合物質を介して蛍光物質で標識する工程4と、
前記蛍光物質で標識された前記内包物が前記第1の結合物質に結合している状態で、前記金属膜で表面プラズモン共鳴が生じるように前記金属膜に励起光を照射し、前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する工程5。
The method for measuring contents of extracellular vesicles of the present invention includes the following steps 1 to 5.
Step 1 of preparing a measurement chip including a metal film and a first binding substance immobilized on the metal film and capable of binding to an inclusion of an extracellular vesicle;
A step 2 of releasing encapsulated substances from extracellular vesicles contained in a specimen;
Step 3: providing the inclusion on the metal film and allowing the inclusion contained in the sample to bind to the first binding substance;
A step 4 of labeling the inclusion with a fluorescent substance via a second binding substance that binds to the inclusion before or after binding to the first binding substance;
Step 5: while the inclusion labeled with the fluorescent substance is bound to the first binding substance, irradiating the metal film with excitation light so as to generate surface plasmon resonance in the metal film, and detecting the fluorescence emitted from the fluorescent substance.

以下、本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法の工程1~5について、具体的に説明する。図1は、本実施の形態に係る細胞外小胞の測定方法の一例である、1次反応および2次反応を用いる測定方法を示すフローチャートである。 Steps 1 to 5 of the method for measuring contents of extracellular vesicles according to this embodiment will be specifically described below. Figure 1 is a flow chart showing an example of the method for measuring extracellular vesicles according to this embodiment, which uses a primary reaction and a secondary reaction.

本発明において「細胞外小胞」とは、細胞により産生されて細胞外に放出される膜小胞の総称であり、そのサイズや発生起源、発生機序などによって、エクソソームやマイクロベシクルなどと呼ばれるものである。細胞外小胞は、エンドソーム由来のエクソソームと、形質膜由来のマイクロベシクルなどに大まかに分類されるものの、本発明においては、エクソソームおよびマイクロベシクルを含む、細胞外の膜小胞体全般を「細胞外小胞」とする。 In the present invention, "extracellular vesicles" is a general term for membrane vesicles that are produced by cells and released outside the cells, and are called exosomes, microvesicles, etc. depending on their size, origin, mechanism of development, etc. Extracellular vesicles are roughly classified into exosomes derived from endosomes and microvesicles derived from plasma membranes, but in the present invention, the term "extracellular vesicles" refers to all extracellular membrane vesicles, including exosomes and microvesicles.

本発明において「細胞外小胞の内包物」とは、検体中の細胞外小胞が内包する物質であって、疾患などのマーカーとなり得る物質を意味し、検体中に遊離状態で存在する物質とは区別されるものである。細胞外小胞の内包物としては、DNA、mRNA、miRNA等の核酸や、タンパク質(広義には、ポリペプチドやペプチドも包括的に含む)が知られており、これらの断片もまた、疾患マーカー等となり得る。尚、本発明においては、「細胞外小胞の内包物」を単に「内包物」とも呼ぶ。 In the present invention, "inclusions of extracellular vesicles" refers to substances contained in extracellular vesicles in a specimen that can be markers for diseases, etc., and are to be distinguished from substances present in a free state in the specimen. Known inclusions of extracellular vesicles include nucleic acids such as DNA, mRNA, and miRNA, and proteins (broadly speaking, including polypeptides and peptides), and fragments of these can also be disease markers, etc. In addition, in the present invention, "inclusions of extracellular vesicles" are also simply referred to as "inclusions."

細胞外小胞の内包物の具体例としては、熱ショックタンパク質70(HSP70)、熱ショックタンパク質90(HSP90)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of inclusions of extracellular vesicles include, but are not limited to, heat shock protein 70 (HSP70) and heat shock protein 90 (HSP90).

(工程1: 測定チップの準備)
金属膜と、細胞外小胞の内包物に結合する第1の結合物質とを含む測定チップを準備する(図1の工程S01)。SPFSでは、金属膜に光(本実施の形態では励起光)を照射したときに生じるエバネッセント波と表面プラズモンとを結合させてSPRを生じさせる。SPRを生じさせる手法としては、金属膜の一方の面上にプリズムを配置する手法(Kretschmann配置)や、金属膜に回折格子を形成する手法などが知られている。前者の手法を採用したSPFSは、プリズムカップリング(PC)-SPFSと称され、後者の手法を採用したSPFSは、格子カップリング(GC)-SPFSと称される。本実施の形態に係る細胞外小胞の測定方法は、PC-SPFSおよびGC-SPFSのどちらを採用してもよい。
(Step 1: Preparation of measurement chip)
A measurement chip including a metal film and a first binding substance that binds to the inclusion of extracellular vesicles is prepared (step S01 in FIG. 1). In SPFS, an evanescent wave generated when a metal film is irradiated with light (excitation light in this embodiment) is combined with a surface plasmon to generate SPR. Known methods for generating SPR include a method of arranging a prism on one surface of a metal film (Kretschmann arrangement) and a method of forming a diffraction grating on a metal film. SPFS employing the former method is called prism coupling (PC)-SPFS, and SPFS employing the latter method is called grating coupling (GC)-SPFS. The method for measuring extracellular vesicles according to this embodiment may employ either PC-SPFS or GC-SPFS.

上述のとおり、金属膜は、励起光を照射されたときにSPRを生じさせる。金属膜を構成する金属の種類は、SPRを生じさせうる金属であれば特に限定されない。金属膜を構成する金属の例には、金、銀、銅、アルミニウムおよびこれらの合金が含まれる。 As described above, the metal film generates SPR when irradiated with excitation light. There are no particular limitations on the type of metal that constitutes the metal film, so long as it is a metal that can generate SPR. Examples of metals that constitute the metal film include gold, silver, copper, aluminum, and alloys of these.

第1の結合物質は、細胞外小胞の内包する、目的の物質に結合することができるものであって、金属膜上に固定化可能なものである限り特に限定はない。通常、第1の結合物質は、金属膜上の所定の領域(反応場)に均一に固定化されている。金属膜に固定化される第1の結合物質の種類は、内包物に結合することができるもの、即ち、内包物の有する第1の結合決定基に結合するものであれば特に限定されない。結合物質の例には、内包物に結合できる抗体、内包物に結合できる核酸、内包物に結合できる脂質、内包物に結合できるレクチン、および内包物に結合できるその他のタンパク質が含まれる。ここで、内包物が有する結合決定基とは、結合物質が内包物に結合する際に認識する内包物の一部分である。例えば、結合物質が抗体の場合、結合決定基は抗原の抗原決定基(エピトープ)であり、結合物質がリガンドの場合、結合決定基は対応する受容体の結合部位である。 The first binding substance is not particularly limited as long as it can bind to the target substance contained in the extracellular vesicles and can be immobilized on the metal film. Usually, the first binding substance is uniformly immobilized in a predetermined region (reaction field) on the metal film. The type of the first binding substance immobilized on the metal film is not particularly limited as long as it can bind to the inclusion, that is, it can bind to the first binding determinant possessed by the inclusion. Examples of binding substances include antibodies that can bind to the inclusion, nucleic acids that can bind to the inclusion, lipids that can bind to the inclusion, lectins that can bind to the inclusion, and other proteins that can bind to the inclusion. Here, the binding determinant possessed by the inclusion is a part of the inclusion that the binding substance recognizes when binding to the inclusion. For example, when the binding substance is an antibody, the binding determinant is an antigenic determinant (epitope) of the antigen, and when the binding substance is a ligand, the binding determinant is the binding site of the corresponding receptor.

例えば、内包物としてHSP70を測定する場合、HSP70の結合決定基に対する抗体は市販されており、当該抗体を第1の結合物質として使用することができる。標的とする特定の内包物に固有の結合決定基に結合する物質を第1の結合物質として使用すると、第1の結合物質は特定の内包物にのみ結合するため、検体中の内包物を検出するのに有効である。 For example, when measuring HSP70 as an inclusion, an antibody against the binding determinant of HSP70 is commercially available, and the antibody can be used as the first binding substance. If a substance that binds to a binding determinant specific to a specific target inclusion is used as the first binding substance, the first binding substance will bind only to the specific inclusion, and is therefore effective in detecting the inclusion in the sample.

第1の結合物質が抗体である場合、当該抗体は、モノクローナル抗体であってもよいし、ポリクローナル抗体であってもよいし、抗体の断片であってもよい。また、金属膜に固定化される第1の結合物質の種類は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。たとえば、金属膜に固定化される第1の結合物質が抗体の場合、当該抗体は、1種類または2種類以上のモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体である。 When the first binding substance is an antibody, the antibody may be a monoclonal antibody, a polyclonal antibody, or an antibody fragment. The type of the first binding substance immobilized on the metal film may be one type, or two or more types. For example, when the first binding substance immobilized on the metal film is an antibody, the antibody is one or two or more types of monoclonal or polyclonal antibodies.

尚、第1の結合物質は、蛍光標識と関連して説明する第2の結合物質との組み合わせを考慮して選択することが好ましい。第1の結合物質と第2の結合物質との好ましい組み合わせについては後述する。 It is preferable to select the first binding substance in consideration of the combination with the second binding substance, which will be described in relation to the fluorescent label. Preferred combinations of the first binding substance and the second binding substance will be described later.

結合物質の固定化方法は、特に限定されない。たとえば、金属膜上に、結合物質(例えば抗体)を結合させた自己組織化単分子膜(以下「SAM」という)または高分子膜を形成すればよい。SAMの例には、HOOC-(CH11-SHなどの置換脂肪族チオールで形成された膜が含まれる。高分子膜を構成する材料の例には、ポリエチレングリコールおよびMPCポリマーが含まれる。また、結合物質(例えば抗体)に結合可能な反応性基(または反応性基に変換可能な官能基)を有する高分子を金属膜に固定化し、この高分子に結合物質(例えば抗体)を結合させてもよい。 The method of immobilizing the binding substance is not particularly limited. For example, a self-assembled monolayer (hereinafter referred to as "SAM") or a polymeric film to which a binding substance (e.g., an antibody) is bound may be formed on a metal film. Examples of SAMs include films formed with substituted aliphatic thiols such as HOOC-(CH 2 ) 11 -SH. Examples of materials constituting the polymeric film include polyethylene glycol and MPC polymer. Alternatively, a polymer having a reactive group (or a functional group that can be converted into a reactive group) capable of binding to a binding substance (e.g., an antibody) may be immobilized on a metal film, and the binding substance (e.g., an antibody) may be bound to this polymer.

測定チップは、好ましくは各片の長さが数mm~数cmの構造物であるが、「チップ」の範疇に含まれないより小型の構造物またはより大型の構造物であってもよい。 The measurement chip is preferably a structure with each piece measuring a few mm to a few cm in length, but may be a smaller or larger structure that does not fall within the category of a "chip".

図2Aは、PC-SPFS用の測定チップの構成を説明するための断面模式図であり、図2Bは、GC-SPFS用の測定チップの構成を説明するための断面模式図である。説明の便宜上、これらの図において、各構成要素の大きさおよび形状は、正確ではない。また、これらの図では、第1の結合物質として内包物上の抗原決定基を認識する抗内包物抗体を使用する例を示している。 Figure 2A is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a measurement chip for PC-SPFS, and Figure 2B is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a measurement chip for GC-SPFS. For the sake of convenience, the size and shape of each component in these figures are not accurate. In addition, these figures show an example in which an anti-inclusion antibody that recognizes an antigenic determinant on the inclusion is used as the first binding substance.

図2Aに示されるように、PC-SPFS用の測定チップ100は、プリズム110、金属膜120および内包物上の抗原決定基を認識する抗内包物抗体(第1の結合物質)130(の層)を有する。プリズム110は、励起光L1に対して透明な誘電体からなり、励起光L1が入射する入射面111と、励起光L1が反射する成膜面112と、反射光L2が出射する出射面113とを有する。プリズム110の形状は、特に限定されない。図2Aに示される例では、プリズム110の形状は、台形を底面とする柱体である。台形の一方の底辺に対応する面が成膜面112であり、一方の脚に対応する面が入射面111であり、他方の脚に対応する面が出射面113である。プリズム110の材料の例には、樹脂およびガラスが含まれる。プリズム110の材料は、好ましくは、励起光に対する屈折率が1.4~1.6であり、かつ複屈折が小さい樹脂である。金属膜120は、プリズム110の成膜面112上に配置されている。金属膜120の形成方法は、特に限定されない。金属膜120の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、めっきが含まれる。金属膜120の厚みは、特に限定されないが、30~70nmの範囲内であることが好ましい。 As shown in FIG. 2A, the measurement chip 100 for PC-SPFS has a prism 110, a metal film 120, and an anti-inclusion antibody (first binding substance) 130 (layer) that recognizes an antigen determinant on the inclusion. The prism 110 is made of a dielectric material that is transparent to the excitation light L1, and has an incident surface 111 on which the excitation light L1 is incident, a film-forming surface 112 on which the excitation light L1 is reflected, and an exit surface 113 from which the reflected light L2 is emitted. The shape of the prism 110 is not particularly limited. In the example shown in FIG. 2A, the shape of the prism 110 is a column with a trapezoidal base. The surface corresponding to one base of the trapezoid is the film-forming surface 112, the surface corresponding to one leg is the incident surface 111, and the surface corresponding to the other leg is the exit surface 113. Examples of materials for the prism 110 include resin and glass. The material of the prism 110 is preferably a resin having a refractive index of 1.4 to 1.6 for the excitation light and small birefringence. The metal film 120 is disposed on the film formation surface 112 of the prism 110. The method of forming the metal film 120 is not particularly limited. Examples of the method of forming the metal film 120 include sputtering, vapor deposition, and plating. The thickness of the metal film 120 is not particularly limited, but is preferably within the range of 30 to 70 nm.

図2Aに示されるように、金属膜120においてSPRが生じるようにプリズム110を介して金属膜120に励起光L1を照射すると、SPRにより増強された電場が金属膜120近傍に生じる。このとき、金属膜120上の内包物上の抗原決定基を認識する抗体(第1の結合物質)130に蛍光物質150で標識された第2の結合物質131と反応した内包物140が結合していると、蛍光物質150が増強電場により励起され、蛍光L3を放出する。 As shown in FIG. 2A, when the metal film 120 is irradiated with excitation light L1 through the prism 110 so that SPR occurs in the metal film 120, an electric field enhanced by SPR is generated near the metal film 120. At this time, if the inclusion 140 that has reacted with the second binding substance 131 labeled with the fluorescent substance 150 is bound to the antibody (first binding substance) 130 that recognizes an antigenic determinant on the inclusion on the metal film 120, the fluorescent substance 150 is excited by the enhanced electric field and emits fluorescence L3.

図2Bに示されるように、GC-SPFS用の測定チップ200は、回折格子211の形成された金属膜210および内包物上の抗原決定基を認識する抗内包物抗体(第1の結合物質)130(の層)を有する。金属膜210の形成方法は、特に限定されない。金属膜210の形成方法の例には、スパッタリング、蒸着、めっきが含まれる。金属膜210の厚みは、特に限定されないが、30~500nmの範囲内であることが好ましい。回折格子211の形状は、エバネッセント波を生じさせることができれば特に限定されない。たとえば、回折格子211は、1次元回折格子であってもよいし、2次元回折格子であってもよい。たとえば、1次元回折格子では、金属膜210の表面に、互いに平行な複数の凸部が所定の間隔で形成されている。2次元回折格子では、金属膜210の表面に、所定形状の凸部が周期的に配置されている。凸部の配列の例には、正方格子、三角(六方)格子などが含まれる。回折格子211の断面形状の例には、矩形波形状、正弦波形状、鋸歯形状などが含まれる。回折格子211の形成方法は、特に限定されない。たとえば、平板状の基板(不図示)の上に金属膜210を形成した後、金属膜210に凹凸形状を付与してもよい。また、予め凹凸形状を付与された基板(不図示)の上に、金属膜210を形成してもよい。いずれの方法であっても、回折格子211を含む金属膜210を形成することができる。 As shown in FIG. 2B, the measurement chip 200 for GC-SPFS has a metal film 210 on which a diffraction grating 211 is formed and an anti-inclusion antibody (first binding substance) 130 (layer) that recognizes an antigen determinant on the inclusion. The method of forming the metal film 210 is not particularly limited. Examples of the method of forming the metal film 210 include sputtering, vapor deposition, and plating. The thickness of the metal film 210 is not particularly limited, but is preferably within the range of 30 to 500 nm. The shape of the diffraction grating 211 is not particularly limited as long as it can generate an evanescent wave. For example, the diffraction grating 211 may be a one-dimensional diffraction grating or a two-dimensional diffraction grating. For example, in a one-dimensional diffraction grating, a plurality of parallel convex portions are formed at a predetermined interval on the surface of the metal film 210. In a two-dimensional diffraction grating, convex portions of a predetermined shape are periodically arranged on the surface of the metal film 210. Examples of the arrangement of the convex portions include a square lattice, a triangular (hexagonal) lattice, and the like. Examples of the cross-sectional shape of the diffraction grating 211 include a rectangular wave shape, a sine wave shape, a sawtooth shape, and the like. The method of forming the diffraction grating 211 is not particularly limited. For example, after forming the metal film 210 on a flat substrate (not shown), an uneven shape may be imparted to the metal film 210. Alternatively, the metal film 210 may be formed on a substrate (not shown) that has previously been imparted with an uneven shape. Either method can form the metal film 210 including the diffraction grating 211.

図2Bに示されるように、金属膜210(回折格子211)においてSPRが生じるように金属膜210(回折格子211)に励起光L1を照射すると、SPRにより増強された電場が金属膜210(回折格子211)近傍に生じる。このとき、金属膜210(回折格子211)上の内包物上の抗原決定基を認識する抗内包物抗体(第1の結合物質)130に蛍光物質150で標識された第2の結合物質131と反応した内包物140が結合していると、蛍光物質150が増強電場により励起され、蛍光L3を放出する。 As shown in FIG. 2B, when the metal film 210 (diffraction grating 211) is irradiated with excitation light L1 so that SPR occurs in the metal film 210 (diffraction grating 211), an electric field enhanced by SPR is generated near the metal film 210 (diffraction grating 211). At this time, if the inclusion 140 that has reacted with the second binding substance 131 labeled with the fluorescent substance 150 is bound to the anti-inclusion antibody (first binding substance) 130 that recognizes an antigenic determinant on the inclusion on the metal film 210 (diffraction grating 211), the fluorescent substance 150 is excited by the enhanced electric field and emits fluorescence L3.

図3A~3Cは、PC-SPFS用の測定チップの一例を示す断面模式図である。3Aに示されるように、測定チップ300は、入射面111、成膜面112および出射面113を有するプリズム110と、プリズム110の成膜面112に形成された金属膜120と、プリズム110の成膜面112または金属膜120上に配置された流路蓋310とを有する。図3Aにおいて、入射面111および出射面113は、紙面の手前および奥にそれぞれ存在している。測定チップ300は、さらに、流路320と、流路320の一端に接続された液体注入部330と、流路320の他端に接続された貯留部340も有する。本実施の形態では、流路蓋310は、両面テープなどの接着層350を介して金属膜120(またはプリズム110)に接着されており、接着層350は流路320の側面形状を規定する役割も担っている。図3Aでは省略しているが、流路320内に露出している金属膜120の一部の領域(反応場)には、内包物上の抗原決定基を認識する抗内包物抗体(第1の結合物質)130が固定化されている。液体注入部330は、液体注入部被覆フィルム331により塞がれ、貯留部340は、貯留部被覆フィルム341により塞がれている。貯留部被覆フィルム341には、通気孔342が設けられている。 Figures 3A to 3C are schematic cross-sectional views showing an example of a measurement chip for PC-SPFS. As shown in 3A, the measurement chip 300 has a prism 110 having an incident surface 111, a deposition surface 112, and an exit surface 113, a metal film 120 formed on the deposition surface 112 of the prism 110, and a channel cover 310 arranged on the deposition surface 112 of the prism 110 or the metal film 120. In Figure 3A, the incident surface 111 and the exit surface 113 are located in front of and behind the paper, respectively. The measurement chip 300 further has a channel 320, a liquid injection section 330 connected to one end of the channel 320, and a storage section 340 connected to the other end of the channel 320. In this embodiment, the flow channel cover 310 is attached to the metal film 120 (or the prism 110) via an adhesive layer 350 such as double-sided tape, and the adhesive layer 350 also plays a role in defining the side shape of the flow channel 320. Although omitted in FIG. 3A, an anti-inclusion antibody (first binding substance) 130 that recognizes an antigenic determinant on the inclusion is immobilized in a partial region (reaction field) of the metal film 120 exposed in the flow channel 320. The liquid injection section 330 is blocked by a liquid injection section covering film 331, and the storage section 340 is blocked by a storage section covering film 341. The storage section covering film 341 has an air hole 342.

流路蓋310は、蛍光L3に対して透明な材料で形成されている。ただし、蛍光L3の取り出しの妨げにならない限り、流路蓋310の一部は蛍光L3に対して不透明な材料で形成されていてもよい。蛍光L3に対して透明な材料の例には、樹脂が含まれる。流路蓋310は、接着層350を用いずに、レーザー溶着、超音波溶着、クランプ部材を用いた圧着などにより、金属膜120(またはプリズム110)に接合されていてもよい。この場合は、流路320の側面形状は、流路蓋310により規定される。 The flow channel lid 310 is formed of a material that is transparent to the fluorescence L3. However, a part of the flow channel lid 310 may be formed of a material that is opaque to the fluorescence L3 as long as it does not interfere with the extraction of the fluorescence L3. Examples of materials that are transparent to the fluorescence L3 include resin. The flow channel lid 310 may be joined to the metal film 120 (or the prism 110) by laser welding, ultrasonic welding, or pressure bonding using a clamp member without using the adhesive layer 350. In this case, the side shape of the flow channel 320 is determined by the flow channel lid 310.

液体注入部330には、ピペットチップが挿入される。このとき、液体注入部330の開口部(液体注入部被覆フィルム331に設けられた貫通孔)はピペットチップの外周に隙間なく接触する。このため、ピペットチップから液体注入部330内に液体を注入することで流路320内に液体を導入することができ、液体注入部330内の液体をピペットチップに吸引することで流路320内の液体を除去することができる。また、液体の注入および吸引を交互に行うことで、流路320内において液体を往復送液することもできる。 A pipette tip is inserted into the liquid injection section 330. At this time, the opening of the liquid injection section 330 (a through hole provided in the liquid injection section covering film 331) comes into contact with the outer periphery of the pipette tip without any gaps. Therefore, liquid can be introduced into the flow path 320 by injecting liquid from the pipette tip into the liquid injection section 330, and liquid in the flow path 320 can be removed by sucking the liquid in the liquid injection section 330 into the pipette tip. In addition, liquid can be sent back and forth within the flow path 320 by alternately injecting and sucking the liquid.

液体注入部330から流路320内に流路320の容積を超える量の液体が導入された場合、貯留部340には流路320から液体が流入する。また、流路320内において液体を往復送液するときにも、貯留部340には液体が流入する。貯留部340に流入した液体は、貯留部340内で攪拌される。貯留部340内で液体が攪拌されると、流路320を通過する液体(検体や洗浄液など)の成分(例えば細胞外小胞、内包物や洗浄成分など)の濃度が均一になり、流路320内で各種反応が生じやすくなったり、洗浄効果が高まったりする。 When an amount of liquid introduced from the liquid injection section 330 into the flow path 320 exceeds the volume of the flow path 320, the liquid flows from the flow path 320 into the storage section 340. Liquid also flows into the storage section 340 when liquid is sent back and forth within the flow path 320. The liquid that flows into the storage section 340 is agitated within the storage section 340. When the liquid is agitated within the storage section 340, the concentration of the components (e.g., extracellular vesicles, inclusions, cleaning components, etc.) of the liquid (such as a specimen or cleaning solution) passing through the flow path 320 becomes uniform, making it easier for various reactions to occur within the flow path 320 and improving the cleaning effect.

図3Bおよび図3Cは、それぞれ、ウェル形状の測定チップの一例を示す模式図である。図3Bは、反応検出部が底面にあるウェル形状の測定チップ400の模式図である(例えば、国際公開第2012/157403号を参照)。このチップにおいては、誘電体部材412が断面略台形形状の六面体(四角錐台形状)であり、ウェル部材418が誘電体部材412の形状に合わせて直方体に構成されている。そしてセンサ構造体22の金属薄膜414上のリガンド固定領域416に検出対象となる内包物と結合する第1の結合物質を固定した状態で、内包物を含んだ試料溶液を貫通穴420内に供給し、供給された試料溶液を撹拌する。 3B and 3C are schematic diagrams showing an example of a well-shaped measurement chip. FIG. 3B is a schematic diagram of a well-shaped measurement chip 400 with a reaction detection unit on the bottom surface (see, for example, International Publication No. WO 2012/157403). In this chip, the dielectric member 412 is a hexahedron (quadratic pyramid shape) with a substantially trapezoidal cross section, and the well member 418 is configured as a rectangular parallelepiped to match the shape of the dielectric member 412. Then, in a state where a first binding substance that binds to the inclusion to be detected is fixed to the ligand fixing region 416 on the metal thin film 414 of the sensor structure 22, a sample solution containing the inclusion is supplied into the through hole 420, and the supplied sample solution is stirred.

また、図3Cは、反応検出部が側壁面にあるウェルである(例えば、国際公開第2018/021238号を参照)。測定チップ500は、ウェル本体510および側壁部材520を有する。ウェル本体510は、その内部に収容部(ウェル)511を有している。収容部511は、液体を収容できるように構成された有底の凹部であり、上部に設けられた第1開口512および側部に設けられた第2開口513により外部に開放されている。側壁部材520は、光学素子としてのプリズム521、金属膜525および反応場526を有している。プリズム521は、励起光に対して透明な誘電体からなる光学素子であり、入射面(図示せず)、反射面523および出射面(図示せず)を有する。プリズム521は、収容部511を構成する側壁としても機能する。金属膜525上には捕捉領域があり、捕捉領域は、検体中の内包物を捕捉するための第1の結合物質が固定化される領域である。 Also, FIG. 3C shows a well in which the reaction detection unit is on the sidewall surface (see, for example, International Publication No. WO 2018/021238). The measurement chip 500 has a well body 510 and a sidewall member 520. The well body 510 has a storage unit (well) 511 inside. The storage unit 511 is a bottomed recess configured to be able to store liquid, and is open to the outside through a first opening 512 provided at the top and a second opening 513 provided at the side. The sidewall member 520 has a prism 521 as an optical element, a metal film 525, and a reaction field 526. The prism 521 is an optical element made of a dielectric material that is transparent to excitation light, and has an incident surface (not shown), a reflecting surface 523, and an exit surface (not shown). The prism 521 also functions as a sidewall constituting the storage unit 511. There is a capture region on the metal film 525, which is an area where a first binding substance is immobilized to capture the contents in the sample.

(工程2: 細胞外小胞からの内包物の放出)
実際の測定を行う前に、検体に含まれる細胞外小胞からその内包物を放出させる(工程S10)。
(Step 2: Release of encapsulated material from extracellular vesicles)
Before the actual measurement, the contents of the extracellular vesicles contained in the sample are released (step S10).

検体の種類は、細胞外小胞を含むものである限り、特に限定されない。検体の例には、血液(血清、血漿、全血)、尿、汗、唾液、母乳、精液、リンパ液、脳脊髄液、涙液等の体液、ならびにこれら体液を生理食塩水や緩衝液などで希釈した希釈液が含まれる。さらに検体は、培養細胞から放出された細胞外小胞を含む細胞培養上清およびその希釈液でもよい。本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法では、SPFSを利用して内包物を検出するため、検体として全血も使用することができる。よって、入手の容易性等の観点から、細胞培養上清、血清、血漿、全血、尿、唾液、細胞ライセートまたはこれらの希釈物が、検体として好ましい。 The type of specimen is not particularly limited as long as it contains extracellular vesicles. Examples of specimens include body fluids such as blood (serum, plasma, whole blood), urine, sweat, saliva, breast milk, semen, lymph, cerebrospinal fluid, and tears, as well as dilutions of these body fluids with physiological saline or buffer solutions. Furthermore, the specimen may be a cell culture supernatant containing extracellular vesicles released from cultured cells, and a dilution thereof. In the method for measuring the contents of extracellular vesicles according to the present embodiment, the contents are detected using SPFS, so whole blood can also be used as the specimen. Therefore, from the viewpoint of ease of acquisition, cell culture supernatant, serum, plasma, whole blood, urine, saliva, cell lysate, or dilutions thereof are preferred as specimens.

また、検体は、体液等から単離した細胞外小胞であってもよい。単離した細胞外小胞を検体とすることで、体液中に存在する複数種の細胞外小胞の中から特定の細胞外小胞を選択し、その内包物のみを測定することが可能となる。また、検体中に遊離した内包物が存在し得る場合に、遊離した物質を検出することなく、細胞外小胞に内包されていた物質を選択的に測定することが可能となる。細胞外小胞を単離する方法に特に限定はないが、後述するように、細胞外小胞に特異的な結合物質を用いてSPFSの装置内に細胞外小胞を補足することができる。また、従来から知られている細胞外小胞の抽出方法を採用することもできる。例えば、超遠心分離法、免疫沈降法やポリマー沈殿法や、SPFSの装置を用いて体液から細胞外小胞を単離し、抽出することもできる。 The specimen may also be extracellular vesicles isolated from body fluids. By using isolated extracellular vesicles as the specimen, it is possible to select specific extracellular vesicles from among multiple types of extracellular vesicles present in body fluids and measure only the contents thereof. In addition, when free inclusions may be present in the specimen, it is possible to selectively measure the substance contained in the extracellular vesicles without detecting the free substance. There is no particular limitation on the method for isolating extracellular vesicles, but as described below, extracellular vesicles can be captured in the SPFS device using a binding substance specific to extracellular vesicles. In addition, conventionally known methods for extracting extracellular vesicles can also be adopted. For example, extracellular vesicles can be isolated and extracted from body fluids using ultracentrifugation, immunoprecipitation, polymer precipitation, or an SPFS device.

細胞外小胞から内包物を放出させるための方法は、細胞外小胞のリン脂質膜を分解するが、内包物を損傷しない方法である限り特に限定はない。最も一般的な方法は、溶出液を検体に加える方法である。溶出液は、目的の内包物を損傷することなく細胞外小胞のリン脂質膜を分解することできるものである限り特に限定はない。溶出液は測定対象となる内包物に応じて選択することができるが、生物・医学の分野で広く使用されている界面活性剤等の膜溶解剤が好ましい。界面活性剤は、内包物に対する影響を抑制する観点から、非変性界面活性剤であることが好ましく、具体例としては、非イオン性界面活性剤であるTriton(登録商標) X-100(化合物名:t-オクチルフェノキシポリエトキシエタノール)やTween20(化合物名:ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート)等、および陰イオン性界面活性剤であるデオキシコール酸ナトリウム等が挙げられる。 The method for releasing the inclusions from the extracellular vesicles is not particularly limited as long as it decomposes the phospholipid membrane of the extracellular vesicles but does not damage the inclusions. The most common method is to add an elution solution to the sample. There is no particular limit to the elution solution as long as it can decompose the phospholipid membrane of the extracellular vesicles without damaging the inclusions of interest. The elution solution can be selected according to the inclusions to be measured, but a membrane dissolving agent such as a surfactant that is widely used in the fields of biology and medicine is preferable. From the viewpoint of suppressing the effect on the inclusions, it is preferable that the surfactant is a non-denaturing surfactant, and specific examples include nonionic surfactants such as Triton (registered trademark) X-100 (compound name: t-octylphenoxypolyethoxyethanol) and Tween 20 (compound name: polyoxyethylene sorbitan monolaurate), and anionic surfactants such as sodium deoxycholate.

溶出液の使用濃度は、細胞外小胞のリン脂質膜を分解するが、測定対象である内包物は分解しない濃度である限り、特に限定はない。実際、溶出液の種類や内包物の種類等、さらには処理時間(即ち、溶出液と検体とを接触させる時間)によっても異なる。例えば、界面活性剤がTriton(登録商標) X-100の場合、溶出液中のその濃度は0.1~20質量%であり、好ましくは0.1~10質量%、より好ましくは、0.5~5質量%である。また、界面活性剤がTween20の場合、溶出液中のその濃度は10~30質量%であり、好ましくは15~25質量%、より好ましくは、15~20質量%である。 The concentration of the eluent used is not particularly limited, so long as it degrades the phospholipid membrane of the extracellular vesicles but does not degrade the inclusions to be measured. In fact, it varies depending on the type of eluent, the type of inclusions, and even the treatment time (i.e., the time the eluent is in contact with the sample). For example, when the surfactant is Triton (registered trademark) X-100, its concentration in the eluent is 0.1 to 20% by mass, preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass. When the surfactant is Tween 20, its concentration in the eluent is 10 to 30% by mass, preferably 15 to 25% by mass, and more preferably 15 to 20% by mass.

溶出液と検体とを接触させる時間にも特に限定はなく、通常、0.5分~30分、好ましくは3分~10分である。0.5分以上であれば、細胞外小胞のリン脂質膜が溶解されて、内包物が検体中に放出されるのに十分である。 There is no particular limit to the time for which the eluate is in contact with the specimen, and it is usually 0.5 to 30 minutes, preferably 3 to 10 minutes. A time of 0.5 minutes or more is sufficient for the phospholipid membrane of the extracellular vesicles to be dissolved and the contents to be released into the specimen.

細胞外小胞からの内包物の放出は、試験管などの容器内で実施することもできるが、SPFSの装置内で実施することもできる。特に溶出液を用いる場合、内包物の放出と、検体の希釈とを同時に装置内で行うことが好ましい。具体的には、内包物の放出が達成される界面活性剤等の濃度と、検体の希釈率とを考慮して、溶出液の濃度および添加量を調節することができる。 The release of the inclusions from the extracellular vesicles can be carried out in a container such as a test tube, but can also be carried out in an SPFS device. In particular, when an elution solution is used, it is preferable to simultaneously release the inclusions and dilute the sample in the device. Specifically, the concentration and amount of the elution solution added can be adjusted taking into account the concentration of the surfactant or the like at which the release of the inclusions is achieved and the dilution rate of the sample.

(工程3: 1次反応)
次に、測定チップの金属膜上に、細胞外小胞の内包物が放出された検体を提供して、金属膜に固定化された第1の結合物質に、内包物を結合させる(図1の工程S20)。検体を提供する方法は、特に限定されない。たとえば、ピペットチップを先端に装着したピペットを用いて金属膜上に検体を提供すればよい。1次反応の反応時間に特に限定はないが、内包物と第1の結合物質との反応効率を上げるという観点からは、反応時間は長い方が好ましく、通常、5分以上180分以下、好ましくは60分以上150分以下、より好ましくは100分以上120以下である。通常は、1次反応を終えた後、金属膜の表面を緩衝液などで洗浄して、第1の結合物質に結合していない成分を除去する(図1の工程S21;洗浄)。
又、洗浄後には、光学ブランクを測定することができる(図1の工程S22;光学ブランクを測定)。
(Step 3: Primary reaction)
Next, a sample containing the extracellular vesicles released from the inclusions is provided on the metal film of the measurement chip, and the inclusions are bound to the first binding substance immobilized on the metal film (step S20 in FIG. 1). The method of providing the sample is not particularly limited. For example, the sample may be provided on the metal film using a pipette with a pipette tip attached to the tip. There is no particular limit to the reaction time of the primary reaction, but from the viewpoint of increasing the reaction efficiency between the inclusions and the first binding substance, a longer reaction time is preferable, and is usually 5 minutes or more and 180 minutes or less, preferably 60 minutes or more and 150 minutes or less, and more preferably 100 minutes or more and 120 minutes or less. Usually, after the primary reaction is completed, the surface of the metal film is washed with a buffer solution or the like to remove components that are not bound to the first binding substance (step S21 in FIG. 1; washing).
After cleaning, the optical blank can be measured (step S22 in FIG. 1; measuring the optical blank).

(工程4: 2次反応)
次に、測定チップの金属膜上に標識試薬を提供して、第1の結合物質に結合した内包物を、内包物に結合する第2の結合物質を介して蛍光物質で標識する(図1の工程S30)。標識試薬の種類は、第1の結合物質に結合した内包物に蛍光物質で標識された第2の結合物質が反応できれば特に限定されない。たとえば、標識試薬は、内包物が有する第2の結合決定基に結合する、蛍光物質で標識された第2の結合物質である。あるいは、標識試薬は、内包物が有する第2の結合決定基に結合する第2の結合物質、および内包物に結合した第2の結合物質に結合する、蛍光物質で標識された別の第3の結合物質の両方を含む。
(Step 4: Secondary reaction)
Next, a labeling reagent is provided on the metal film of the measurement chip, and the inclusion bound to the first binding substance is labeled with a fluorescent substance via the second binding substance bound to the inclusion (step S30 in FIG. 1). The type of labeling reagent is not particularly limited as long as the second binding substance labeled with a fluorescent substance can react with the inclusion bound to the first binding substance. For example, the labeling reagent is a second binding substance labeled with a fluorescent substance that binds to the second binding determinant possessed by the inclusion. Alternatively, the labeling reagent includes both a second binding substance that binds to the second binding determinant possessed by the inclusion, and another third binding substance labeled with a fluorescent substance that binds to the second binding substance bound to the inclusion.

標識試薬を提供する方法は、特に限定されない。たとえば、ピペットチップを先端に装着したピペットを用いて金属膜上に標識試薬を提供すればよい。通常は、2次反応および/または3次反応を終えた後、金属膜の表面を緩衝液などで洗浄して、内包物に結合していない第2の結合物質(または他の結合物質)を除去する(図1の工程S31)。 The method of providing the labeling reagent is not particularly limited. For example, the labeling reagent may be provided on the metal film using a pipette with a pipette tip attached to the end. Typically, after the second and/or third reactions are completed, the surface of the metal film is washed with a buffer solution or the like to remove the second binding substance (or other binding substances) that are not bound to the inclusions (step S31 in FIG. 1).

標識試薬に含まれる第2の結合物質の種類は、蛍光物質で標識することができ、且つ内包物に結合することができれば特に限定されない。第2の結合物質の例には、内包物に結合できる抗体、内包物に結合できる核酸、内包物に結合できる脂質、内包物に結合できるレクチン、および内包物に結合できるその他のタンパク質が含まれる。 The type of the second binding substance contained in the labeling reagent is not particularly limited as long as it can be labeled with a fluorescent substance and can bind to the inclusion. Examples of the second binding substance include antibodies capable of binding to the inclusion, nucleic acids capable of binding to the inclusion, lipids capable of binding to the inclusion, lectins capable of binding to the inclusion, and other proteins capable of binding to the inclusion.

第2の結合物質が結合する、内包物が有する第2の結合決定基に特に限定はないが、内包物のマーカーとして知られる結合決定基が含まれる。例えば、内包物としてHSP70を測定する場合、その結合決定基に対する抗体は市販されており、当該抗体を第2の結合物質として使用することができる。標的とする特定の内包物に固有の結合決定基に結合する物質を第2の結合物質として使用すると、第2の結合物質は特定の内包物にのみ結合するため、たとえ金属膜上に内包物以外のもの(細胞外小胞など)が結合していても、標的の内包物のみを検出するのに有効である。 The second binding determinant of the inclusion to which the second binding substance binds is not particularly limited, but includes binding determinants known as inclusion markers. For example, when measuring HSP70 as an inclusion, antibodies against the binding determinant are commercially available, and such antibodies can be used as the second binding substance. When a substance that binds to a binding determinant specific to a specific target inclusion is used as the second binding substance, the second binding substance binds only to the specific inclusion, and is therefore effective in detecting only the target inclusion, even if something other than the inclusion (such as extracellular vesicles) is bound to the metal film.

第2の結合物質が抗体である場合、当該抗体は、モノクローナル抗体であってもよいし、ポリクローナル抗体であってもよいし、抗体の断片であってもよい。また、標識試薬に含まれる第2の結合物質の種類は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。たとえば、蛍光物質で標識された抗内包物抗体は、1種類または2種類以上の抗内包物モノクローナル抗体または抗内包物ポリクローナル抗体である。この場合、蛍光物質で標識された抗内包物モノクローナル抗体および抗内包物ポリクローナル抗体は、金属膜に固定化されている1種類または2種類以上の抗内包物モノクローナル抗体とは異なるものであることが好ましい。 When the second binding substance is an antibody, the antibody may be a monoclonal antibody, a polyclonal antibody, or an antibody fragment. The type of the second binding substance contained in the labeling reagent may be one type or two or more types. For example, the anti-inclusion antibody labeled with a fluorescent substance is one or two or more types of anti-inclusion monoclonal antibodies or anti-inclusion polyclonal antibodies. In this case, it is preferable that the anti-inclusion monoclonal antibody and anti-inclusion polyclonal antibody labeled with a fluorescent substance are different from the one or two or more types of anti-inclusion monoclonal antibodies immobilized on the metal film.

標識試薬に含まれる第2の結合物質の種類は、金属膜に固定化される第1の結合物質の種類と同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第1の結合物質および第2の結合物質が共に抗体であってもよいし、一方が抗体で、他方が抗体以外のタンパク質でもよい。 The type of the second binding substance contained in the labeling reagent may be the same as or different from the type of the first binding substance immobilized on the metal film. For example, both the first binding substance and the second binding substance may be antibodies, or one may be an antibody and the other a protein other than an antibody.

金属膜に固定化されている第1の結合物質と、標識試薬に含まれる第2の結合物質は、それぞれが標的とする内包物の有する結合決定基に結合するものであるが、第1の結合物質の結合する第1の結合決定基と、第2の結合物質の結合する第2の結合決定基とは異なることが好ましい。第1の結合物質と第2の結合物質とが同じ結合決定基を奪い合うのではなく、異なる結合決定基に結合することで、内包物の金属膜への固定および標識物質による標識をより確実に実施することが可能となる。また、第1の結合物質の結合する第1の結合決定基と、第2の結合物質の結合する第2の結合決定基とが異なることによって、第1の結合物質の結合に基づき検体から検出した内包物の中から、第2の結合物質の結合に基づきさらに測定すべき内包物を絞り込むことができる。 The first binding substance immobilized on the metal film and the second binding substance contained in the labeling reagent each bind to a binding determinant possessed by the target inclusion, but it is preferable that the first binding determinant bound by the first binding substance is different from the second binding determinant bound by the second binding substance. By binding to different binding determinants rather than competing for the same binding determinant, it becomes possible to more reliably immobilize the inclusion on the metal film and label it with the labeling substance. In addition, by making the first binding determinant bound by the first binding substance and the second binding determinant bound by the second binding substance different, it is possible to narrow down the inclusions to be further measured based on the binding of the second binding substance from among the inclusions detected from the sample based on the binding of the first binding substance.

標識試薬に含まれる第3の結合物質は、蛍光物質で標識することができ、且つ第2の結合物質に結合できるものであれば特に限定されない。他の結合物質の例には、第2の結合物質として使用する抗体、核酸、脂質、レクチン、その他のタンパク質等に結合できる抗体、核酸、脂質、および抗体以外のタンパク質が含まれる。たとえば、1つの第2の結合物質に対して複数の第3の結合物質が結合するような第2および第3の結合物質の組み合わせを使用すると、第2の結合物質を直接蛍光標識して用いた場合よりも多くの蛍光物質を内包物に結合させて、測定感度を向上させることが可能となる。また、第2の結合物質を蛍光物質で直接標識するのが難しい場合や、蛍光標識によって第2の結合物質の内包物に対する結合性が変化、低下または失われる場合等にも、第3の結合物質を用いて内包物を標識することができる。 The third binding substance contained in the labeling reagent is not particularly limited as long as it can be labeled with a fluorescent substance and can bind to the second binding substance. Examples of other binding substances include antibodies, nucleic acids, lipids, lectins, other proteins, etc. that can bind to the antibodies, nucleic acids, lipids, and proteins other than antibodies used as the second binding substance. For example, by using a combination of second and third binding substances such that multiple third binding substances bind to one second binding substance, it is possible to bind more fluorescent substances to the inclusions than when the second binding substance is directly fluorescently labeled and used, thereby improving the measurement sensitivity. In addition, the inclusions can be labeled using the third binding substance even when it is difficult to directly label the second binding substance with a fluorescent substance, or when the binding ability of the second binding substance to the inclusions is changed, reduced, or lost due to fluorescent labeling.

第2または第3の結合物質を標識するための蛍光物質の種類は、SPFSで使用可能なものであれば特に限定されない。蛍光物質の例には、シアニン系色素、Thermo Scientific社のAlexa Fluor(登録商標)色素、およびBiotium社のCF色素が含まれる。Alexa Fluor色素およびCF色素は、市販されている蛍光色素の中では、SPFSで使用する励起光の波長についての量子効率が高い。また、CF色素は、蛍光検出時における退色があまり生じないため、安定して蛍光検出を行うことができる。結合物質を蛍光物質で標識する方法は、特に限定されず、公知の方法から適宜選択されうる。たとえば、結合物質(例えば抗細胞外小胞抗体)のアミノ基またはスルフヒドリル基に蛍光物質を結合させればよい。 The type of fluorescent substance for labeling the second or third binding substance is not particularly limited as long as it can be used in SPFS. Examples of fluorescent substances include cyanine dyes, Alexa Fluor (registered trademark) dyes from Thermo Scientific, and CF dyes from Biotium. Among commercially available fluorescent dyes, Alexa Fluor dyes and CF dyes have high quantum efficiency for the wavelength of excitation light used in SPFS. In addition, CF dyes do not fade much during fluorescence detection, so fluorescence detection can be performed stably. The method of labeling the binding substance with a fluorescent substance is not particularly limited and can be appropriately selected from known methods. For example, a fluorescent substance may be bound to an amino group or a sulfhydryl group of a binding substance (e.g., an anti-extracellular vesicle antibody).

なお、上記の説明では、金属膜に固定化された第1の結合物質に内包物を結合させてから内包物を標識試薬を用いて蛍光物質で標識したが、金属膜に固定化された第1の結合物質に内包物を結合させる前に内包物を標識試薬を用いて蛍光物質で標識してもよい。この場合は、検体を金属膜上に提供する前に、検体と標識試薬(第2の結合物質)とを混合すればよい。また、検体と標識試薬(第2の結合物質)との混合物に、さらに蛍光標識した別の(第3)の結合物質を加えることもできる。さらに、金属膜に固定化された結合物質に内包物を結合させる工程と内包物を蛍光物質で標識する工程を同時に行ってもよい。この場合は、検体と標識試薬(第2の結合物質、または第2および第3の結合物質)を金属膜上に同時に提供すればよい。 In the above description, the inclusions are bound to the first binding substance immobilized on the metal film, and then the inclusions are labeled with a fluorescent substance using a labeling reagent. However, the inclusions may be labeled with a fluorescent substance using a labeling reagent before the inclusions are bound to the first binding substance immobilized on the metal film. In this case, the specimen and the labeling reagent (second binding substance) may be mixed before the specimen is provided on the metal film. In addition, a further fluorescently labeled (third) binding substance may be added to the mixture of the specimen and the labeling reagent (second binding substance). Furthermore, the step of binding the inclusions to the binding substance immobilized on the metal film and the step of labeling the inclusions with a fluorescent substance may be performed simultaneously. In this case, the specimen and the labeling reagent (second binding substance, or second and third binding substances) may be provided on the metal film simultaneously.

(工程5: 蛍光測定)
次に、SPFSにより内包物の量を示す蛍光を測定する(図1の工程S40)。具体的には、蛍光物質で標識された内包物が金属膜に固定化された結合物質に結合している状態で、金属膜でSPRが生じるように金属膜に励起光を照射し、これにより蛍光物質から放出される蛍光を測定する。通常は、測定された蛍光値から、予め測定された光学ブランク値を引いて、内包物の量に相関するシグナル値を算出する。必要に応じて、予め作成しておいた検量線などにより、シグナル値を内包物の量(個数/ml)や濃度(μg/ml)などに換算してもよい。
(Step 5: Fluorescence measurement)
Next, the fluorescence indicating the amount of inclusions is measured by SPFS (step S40 in FIG. 1). Specifically, in a state where the inclusions labeled with a fluorescent substance are bound to the binding substance immobilized on the metal film, the metal film is irradiated with excitation light so that SPR occurs in the metal film, and the fluorescence emitted from the fluorescent substance is measured. Usually, a signal value correlating to the amount of inclusions is calculated by subtracting a previously measured optical blank value from the measured fluorescence value. If necessary, the signal value may be converted to the amount (number/ml) or concentration (μg/ml) of inclusions using a previously prepared calibration curve or the like.

図2Aに示されるように、PC-SPFS用の測定チップ100を用いる場合は、励起光L1は、プリズム110を介して金属膜120に照射される。これにより、金属膜120においてSPRが生じ、金属膜120近傍に存在する蛍光物質150は、増強電場により励起され、蛍光L3を放出する。金属膜120に対する励起光L1の入射角は、金属膜120でSPRが生じるように設定されるが、共鳴角または増強角であることが好ましい。ここで「共鳴角」とは、金属膜120に対する励起光L1の入射角を走査した場合に、反射光L2の光量が最小となるときの入射角を意味する。また、「増強角」とは、金属膜120に対する励起光L1の入射角を走査した場合に、金属膜120の上方(プリズム110の反対側)に放出される励起光L1と同一波長の散乱光(プラズモン散乱光)の光量が最大となるときの入射角を意味する。 As shown in FIG. 2A, when the measurement chip 100 for PC-SPFS is used, the excitation light L1 is irradiated onto the metal film 120 via the prism 110. As a result, SPR occurs in the metal film 120, and the fluorescent material 150 present in the vicinity of the metal film 120 is excited by the enhanced electric field and emits fluorescence L3. The angle of incidence of the excitation light L1 on the metal film 120 is set so that SPR occurs in the metal film 120, and is preferably a resonance angle or an enhanced angle. Here, the "resonance angle" refers to the angle of incidence at which the amount of reflected light L2 is minimized when the angle of incidence of the excitation light L1 on the metal film 120 is scanned. In addition, the "enhanced angle" refers to the angle of incidence at which the amount of scattered light (plasmon scattered light) of the same wavelength as the excitation light L1 emitted above the metal film 120 (the opposite side of the prism 110) is maximized when the angle of incidence of the excitation light L1 on the metal film 120 is scanned.

図2Bに示されるように、GC-SPFS用の測定チップ200を用いる場合は、励起光L1は、金属膜210(回折格子211)に直接照射される。これにより、金属膜210(回折格子211)においてSPRが生じ、金属膜210(回折格子211)近傍に存在する蛍光物質150は、増強電場により励起され、蛍光L3を放出する。金属膜210に対する励起光L1の入射角は、金属膜210でSPRが生じるように設定されるが、SPRにより形成される増強電場の強度が最も強くなる角度が好ましい。励起光L1の最適な入射角は、回折格子211のピッチや励起光L1の波長、金属膜210を構成する金属の種類などに応じて適宜設定される。 As shown in FIG. 2B, when the measurement chip 200 for GC-SPFS is used, the excitation light L1 is directly irradiated onto the metal film 210 (diffraction grating 211). As a result, SPR occurs in the metal film 210 (diffraction grating 211), and the fluorescent substance 150 present in the vicinity of the metal film 210 (diffraction grating 211) is excited by the enhanced electric field and emits fluorescence L3. The angle of incidence of the excitation light L1 with respect to the metal film 210 is set so that SPR occurs in the metal film 210, and it is preferable that the angle be such that the intensity of the enhanced electric field formed by SPR is the strongest. The optimal angle of incidence of the excitation light L1 is appropriately set depending on the pitch of the diffraction grating 211, the wavelength of the excitation light L1, the type of metal constituting the metal film 210, etc.

励起光の種類は、特に限定されないが、通常はレーザー光である。たとえば、励起光は、出力が10μW~30mWのレーザー光源から出射されたレーザー光である。励起光の照射エネルギーとしては、7.5μW/mm以上30mW/mm以下であり、8.5μW/mm以上10mW/mm以下が好ましく、9.5μW/mm以上5mW/mm以下がより好ましい。励起光の照射エネルギーを30mW/mm以下とすることで、蛍光強度を高めてシグナル対ノイズ比(S/N)を大きくし、より少量の内包物を検出することが可能となるため、検出限界を向上させることができる。励起光の波長は、使用する蛍光物質の励起波長に応じて適宜設定される。また、光量が30mW/mmを超えると、照射熱による抗原抗体反応の解離が進むため、シグナル対ノイズ比が悪くなる。 The type of excitation light is not particularly limited, but is usually a laser light. For example, the excitation light is a laser light emitted from a laser light source with an output of 10 μW to 30 mW. The irradiation energy of the excitation light is 7.5 μW/mm 2 or more and 30 mW/mm 2 or less, preferably 8.5 μW/mm 2 or more and 10 mW/mm 2 or less, and more preferably 9.5 μW/mm 2 or more and 5 mW/mm 2 or less. By setting the irradiation energy of the excitation light to 30 mW/mm 2 or less, the fluorescence intensity is increased to increase the signal-to-noise ratio (S/N), and it becomes possible to detect a smaller amount of inclusions, so that the detection limit can be improved. The wavelength of the excitation light is appropriately set according to the excitation wavelength of the fluorescent substance used. In addition, when the amount of light exceeds 30 mW/mm 2 , dissociation of the antigen-antibody reaction due to the heat of irradiation progresses, and the signal-to-noise ratio deteriorates.

蛍光の検出器は、測定チップに対して蛍光の強度が最も高い方向に設置されることが好ましい。たとえば、図2Aに示されるように、PC-SPFS用の測定チップ100を用いる場合は、蛍光L3の強度が最も高い方向は金属膜120の法線方向であるので、検出器は、測定チップの直上に設置される。一方、図2Bに示されるように、GC-SPFS用の測定チップ200を用いる場合は、蛍光L3の強度が最も高い方向は金属膜120の法線に対してある程度傾斜した方向であるので、検出器は、測定チップの直上ではない位置に設置される。検出器は、例えば、光電子増倍管(PMT)やアバランシェフォトダイオード(APD)などである。 The fluorescence detector is preferably installed in the direction in which the fluorescence intensity is highest relative to the measurement chip. For example, as shown in FIG. 2A, when using a measurement chip 100 for PC-SPFS, the direction in which the intensity of the fluorescence L3 is highest is the normal direction of the metal film 120, so the detector is installed directly above the measurement chip. On the other hand, as shown in FIG. 2B, when using a measurement chip 200 for GC-SPFS, the direction in which the intensity of the fluorescence L3 is highest is a direction that is somewhat inclined relative to the normal line of the metal film 120, so the detector is installed in a position that is not directly above the measurement chip. The detector is, for example, a photomultiplier tube (PMT) or an avalanche photodiode (APD).

(細胞外小胞の単離)
本発明の測定方法においては、検体から細胞外小胞を単離する必要はないが、本発明の方法の工程2に関連して上述したように、SPFSの装置を用いて生物検体から細胞外小胞を単離し、単離した細胞外小胞から内包物を溶出させることもできる。次に、SPFSの装置を用いて生物検体から細胞外小胞を単離する方法について、具体的に説明する。図4は、SPFSの装置を用いて生物検体から細胞外小胞を単離した後に、上述した工程3~5を実施する測定方法を示すフローチャートである。
(Isolation of extracellular vesicles)
In the measurement method of the present invention, it is not necessary to isolate extracellular vesicles from a specimen, but as described above in relation to step 2 of the method of the present invention, it is also possible to isolate extracellular vesicles from a biological specimen using an SPFS device and elute the inclusions from the isolated extracellular vesicles. Next, a method for isolating extracellular vesicles from a biological specimen using an SPFS device will be specifically described. Figure 4 is a flow chart showing a measurement method in which the above-mentioned steps 3 to 5 are carried out after isolating extracellular vesicles from a biological specimen using an SPFS device.

SPFSの装置を用いて生物検体から細胞外小胞を単離する方法は、本発明の内包物の測定方法の工程1と工程3に相当する、図4のS10’(測定チップの準備)、S20’(1次反応)およびS21’(洗浄)を含む。使用する検体は、本発明の内包物の測定方法に使用する検体と同じである。 The method for isolating extracellular vesicles from a biological sample using the SPFS device includes S10' (preparation of the measurement chip), S20' (primary reaction), and S21' (washing) in FIG. 4, which correspond to steps 1 and 3 of the inclusion measurement method of the present invention. The sample used is the same as the sample used in the inclusion measurement method of the present invention.

図4の工程S01’、S20’およびS21’は、上述した本発明の内包物の測定方法の工程1および工程3と実質的に同様に実施することができるが、但し、第1の結合物質を、細胞外小胞に結合することができる物質に変更する。ここで使用する結合物質の例には、細胞外小胞に結合できる抗体、細胞外小胞に結合できる核酸、細胞外小胞に結合できる脂質、細胞外小胞に結合できるレクチン、および細胞外小胞に結合できるその他のタンパク質が含まれる。細胞外小胞が有する結合決定基とは、結合物質が細胞外小胞に結合する際に認識する細胞外小胞の一部分である。例えば、結合物質が抗体の場合、結合決定基は抗原の抗原決定基(エピトープ)であり、結合物質がリガンドの場合、結合決定基は対応する受容体の結合部位である。 Steps S01', S20' and S21' in FIG. 4 can be carried out substantially in the same manner as steps 1 and 3 of the inclusion measurement method of the present invention described above, except that the first binding substance is changed to a substance capable of binding to extracellular vesicles. Examples of binding substances used here include antibodies capable of binding to extracellular vesicles, nucleic acids capable of binding to extracellular vesicles, lipids capable of binding to extracellular vesicles, lectins capable of binding to extracellular vesicles, and other proteins capable of binding to extracellular vesicles. The binding determinant possessed by the extracellular vesicles is a part of the extracellular vesicles that the binding substance recognizes when binding to the extracellular vesicles. For example, when the binding substance is an antibody, the binding determinant is an antigenic determinant (epitope) of an antigen, and when the binding substance is a ligand, the binding determinant is a binding site of the corresponding receptor.

第1の結合物質が結合する、細胞外小胞の有する第1の結合決定基に特に限定はないが、細胞外小胞のマーカーとして知られる結合決定基や、細胞外小胞を分泌する細胞のマーカーとして知られる結合決定基が含まれる。細胞外小胞のマーカーとして知られる結合決定基としては、CD9、CD63、CD81、CD37、CD53、CD82、CD13、CD11、CD86、ICAM-1、Rab5、アネキシン V(Annexin V)、LAMP1等が挙げられる。これら結合決定基に対する抗体は市販されており、当該抗体を第1の結合物質として使用することができる。細胞外小胞のマーカーとして知られる結合決定基に結合する第1の結合物質に上記の物質と反応する物質(例えば抗体)を使用する場合、細胞外小胞にのみ結合するため、検体中の細胞外小胞を検出するのに有効である。 The first binding determinant of the extracellular vesicles to which the first binding substance binds is not particularly limited, but includes binding determinants known as markers of extracellular vesicles and binding determinants known as markers of cells secreting extracellular vesicles. Examples of binding determinants known as markers of extracellular vesicles include CD9, CD63, CD81, CD37, CD53, CD82, CD13, CD11, CD86, ICAM-1, Rab5, Annexin V, LAMP1, and the like. Antibodies against these binding determinants are commercially available, and such antibodies can be used as the first binding substance. When a substance (e.g., an antibody) that reacts with the above substances is used as the first binding substance that binds to the binding determinant known as a marker of extracellular vesicles, it binds only to extracellular vesicles, and is therefore effective in detecting extracellular vesicles in a sample.

細胞外小胞を分泌する細胞のマーカーとして知られる結合決定基としては、カベオリン-1(Caveolin-1)、PSMA、EpCAM、グリピカン-1(Grypican-1)、サバイビン(Survivin)、CD91、Tspan8、CD147、EGFR、HER2、CD44、ガラクチン(Galactin)、インテグリン(Integrin)等が挙げられる。これら結合決定基に対する抗体も市販されており、当該抗体を第1の結合物質として使用することができる。第1の結合物質として細胞外小胞を分泌する細胞マーカーとして知られる結合決定基に結合する結合物質(例えば抗体)を使用する場合は、特定の細胞およびそこから分泌された細胞外小胞にのみ結合するため、検体中の特定の細胞由来の細胞外小胞を検出するのに有効である。 Binding determinants known as markers of cells secreting extracellular vesicles include caveolin-1, PSMA, EpCAM, Grypican-1, Survivin, CD91, Tspan8, CD147, EGFR, HER2, CD44, Galactin, Integrin, etc. Antibodies against these binding determinants are also commercially available, and such antibodies can be used as the first binding substance. When a binding substance (e.g., an antibody) that binds to a binding determinant known as a marker of cells secreting extracellular vesicles is used as the first binding substance, it binds only to specific cells and extracellular vesicles secreted therefrom, and is therefore effective in detecting extracellular vesicles derived from specific cells in a sample.

さらに工程S20’を実施する前に、検体に界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤を添加することで細胞外小胞の凝集を防止することが可能となる。界面活性剤は、生物・医学の分野で広く使用されている界面活性剤が好ましく、例えば、Tween20、デオキシコール酸ナトリウム、およびTriton(登録商標) X-100が含まれる。界面活性剤は、細胞外小胞を破壊することはないが、その凝集を防止する程度の濃度で使用すればよい。例えば、Tween20の場合、0.001%~5%以下、好ましくは0.005%~1%以下、より好ましくは0.010%~0.05%以下の濃度で使用することができる。また、デオキシコール酸ナトリウムの場合、0.001%~0.025%以下、好ましくは0.002%~0.020%以下、より好ましくは0.003%~0.010%以下の濃度で使用することができる。また、Triton(登録商標) X-100の場合、0.001%~0.010%以下、好ましくは0.002%~0.007%以下、より好ましくは0.003%~0.005%以下の濃度で使用することができる。 Furthermore, before carrying out step S20', a surfactant may be added to the sample. Adding a surfactant makes it possible to prevent aggregation of extracellular vesicles. The surfactant is preferably a surfactant that is widely used in the fields of biology and medicine, and examples of such surfactants include Tween 20, sodium deoxycholate, and Triton (registered trademark) X-100. The surfactant does not destroy the extracellular vesicles, but may be used at a concentration that prevents their aggregation. For example, in the case of Tween 20, it can be used at a concentration of 0.001% to 5% or less, preferably 0.005% to 1% or less, and more preferably 0.010% to 0.05% or less. In addition, in the case of sodium deoxycholate, it can be used at a concentration of 0.001% to 0.025% or less, preferably 0.002% to 0.020% or less, and more preferably 0.003% to 0.010% or less. Additionally, Triton (registered trademark) X-100 can be used at a concentration of 0.001% to 0.010% or less, preferably 0.002% to 0.007% or less, and more preferably 0.003% to 0.005% or less.

図4の工程S01’、S20’およびS21’を実施した後には、測定チップ上に固定化された第1の結合物質に結合した状態で、細胞外小胞が補足される。このようにチップに結合した状態の細胞外小胞を本発明の方法の工程2に付して、その内包物を放出させることができる(図4の工程S10)。上述したような溶出液を用いて内包物の溶出を実施すると、溶出された内包物を含む溶出液が得られ、この溶出液を回収する(図4の工程S11)。図3Aに示した測定チップにおいては、液体注入部330内の溶出液をピペットチップに吸引することで、内包物を含む溶出液を回収することができる。回収した、内包物を含む溶出液は、次にSPFSによる内包物の測定のために、本発明の方法の工程3~5に付すことができる。 After steps S01', S20' and S21' in FIG. 4 are performed, the extracellular vesicles are captured in a state bound to the first binding substance immobilized on the measurement chip. The extracellular vesicles bound to the chip in this way can be subjected to step 2 of the method of the present invention to release the inclusions (step S10 in FIG. 4). When the inclusions are eluted using the elution solution described above, an elution solution containing the eluted inclusions is obtained, and this elution solution is collected (step S11 in FIG. 4). In the measurement chip shown in FIG. 3A, the elution solution containing the inclusions can be collected by aspirating the elution solution in the liquid injection section 330 into a pipette tip. The collected elution solution containing the inclusions can then be subjected to steps 3 to 5 of the method of the present invention for measurement of the inclusions by SPFS.

また、上述した方法で回収した、細胞外小胞から溶出した内包物を含む溶出液は、SPFS以外の方法による分析に用いるための検体として使用することもできる。例えば、内包物がmiRNAの場合、回収した溶出液を検体としてRT-PCR法で分析し、miRNA濃度を測定することも可能である。 In addition, the eluate containing the inclusions eluted from the extracellular vesicles recovered by the above-mentioned method can also be used as a sample for analysis by a method other than SPFS. For example, if the inclusions are miRNA, the recovered eluate can be used as a sample to analyze by RT-PCR to measure the miRNA concentration.

(細胞外小胞の回収)
さらに本発明の測定方法においては、SPFSの装置を用いて検体から単離した細胞外小胞を回収し、検体として使用することもできる。次に、SPFSの装置を用いて検体から細胞外小胞を単離・回収し、その内包物を測定する方法について、具体的に説明する。図5は、SPFSの装置を用いて生物検体から細胞外小胞を回収した後に、上述した工程1~5を実施する測定方法を示すフローチャートである。
(Extracellular vesicle recovery)
Furthermore, in the measurement method of the present invention, the extracellular vesicles isolated from a specimen using the SPFS device can be collected and used as a specimen. Next, a method of isolating and collecting extracellular vesicles from a specimen using the SPFS device and measuring the contents thereof will be specifically described. Figure 5 is a flow chart showing a measurement method in which the above-mentioned steps 1 to 5 are carried out after collecting extracellular vesicles from a biological specimen using the SPFS device.

初めに、上述した図4の工程S01’、S20’およびS21’と同様の工程を実施して、測定チップ上に固定化された第1の結合物質に結合する細胞外小胞を補足する。次に解離液を用いて、細胞外小胞を第1の結合物質から解離させ、解離液中に細胞外小胞を遊離させ(解離工程、図5のS50’)、解離した細胞外小胞を含む解離液を回収して処理し(処理工程、図5の工程S60’)、単離した細胞外小胞を得る。 First, steps similar to steps S01', S20', and S21' in FIG. 4 described above are performed to capture extracellular vesicles that bind to the first binding substance immobilized on the measurement chip. Next, a dissociation solution is used to dissociate the extracellular vesicles from the first binding substance, liberating the extracellular vesicles in the dissociation solution (dissociation step, S50' in FIG. 5), and the dissociation solution containing the dissociated extracellular vesicles is collected and processed (processing step, step S60' in FIG. 5), to obtain isolated extracellular vesicles.

(解離工程)
細胞外小胞を第1の結合物質から解離させ、解離液中に遊離させる(図5のS50’)のための解離液は、第1の結合物質と細胞外小胞との結合を緩めて、細胞外小胞を第1の結合物質から解離させる液体である限り特に限定はない。解離液の種類は第1の結合物質の種類によっても異なるが、例えば、酸性溶液、塩基性溶液、塩溶液、界面活性剤溶液などが挙げられ、解離のし易さや、膜タンパク質へのダメージが少ないことから酸性溶液または塩溶液が好ましい。
(Dissociation step)
The dissociation liquid for dissociating the extracellular vesicles from the first binding substance and releasing them in the dissociation liquid (S50' in FIG. 5) is not particularly limited as long as it is a liquid that loosens the bond between the first binding substance and the extracellular vesicles and dissociates the extracellular vesicles from the first binding substance. The type of dissociation liquid varies depending on the type of the first binding substance, but examples include acidic solutions, basic solutions, salt solutions, and surfactant solutions. Acidic solutions or salt solutions are preferred because of their ease of dissociation and less damage to membrane proteins.

酸性溶液に含まれる酸性物質としては、グリシンやクエン酸等が挙げられ、グリシンが好ましい。酸性溶液のpHは1.5~4.0であり、2.0~3.0が好ましい。pHが4.0以下であれば、結合物質と細胞外小胞との十分な解離が可能となる。 Examples of acidic substances contained in the acidic solution include glycine and citric acid, with glycine being preferred. The pH of the acidic solution is 1.5 to 4.0, with 2.0 to 3.0 being preferred. A pH of 4.0 or less allows sufficient dissociation of the binding substance from the extracellular vesicles.

塩溶液に含まれる塩類としては、NaClやKCl等が挙げられ、NaClが好ましい。塩溶液の塩濃度は0.1M~5.0Mであり、1M前後が好ましい。塩濃度が0.1M以上であれば、結合物質と細胞外小胞との解離が可能となる。 Examples of salts contained in the salt solution include NaCl and KCl, with NaCl being preferred. The salt concentration of the salt solution is 0.1 M to 5.0 M, with around 1 M being preferred. If the salt concentration is 0.1 M or higher, dissociation of the binding substance from the extracellular vesicles is possible.

解離液を提供する方法は、特に限定されない。例えば、ピペットチップを先端に装着したピペットを用いて金属膜上に解離液を提供すればよい。図3Aに示した測定チップにおいては、ピペットチップから液体注入部330内に解離液を注入することで流路320内に解離液を導入し、液体の注入および吸引を交互に行うことで、流路320内において解離液を往復送液することもできる。 The method of providing the dissociation liquid is not particularly limited. For example, a pipette with a pipette tip attached to the end may be used to provide the dissociation liquid onto the metal film. In the measurement chip shown in FIG. 3A, the dissociation liquid can be introduced into the flow channel 320 by injecting the dissociation liquid from the pipette tip into the liquid injection section 330, and the dissociation liquid can be sent back and forth within the flow channel 320 by alternately injecting and suctioning the liquid.

解離液と、第1の結合物質に結合した細胞外小胞とを接触させる時間は、解離液の種類や濃度、さらには第1の結合物質の種類等によっても異なるが、通常、0.5分以上30分以下であり、好ましくは5分以上15分以下、より好ましくは10分以上15分以下である。条件にもよるが、接触させる時間が10分以上であれば、十分なレベルで結合物質と細胞外小胞とを解離させることが可能となる。 The time for which the dissociation solution is in contact with the extracellular vesicles bound to the first binding substance varies depending on the type and concentration of the dissociation solution, as well as the type of the first binding substance, but is usually from 0.5 minutes to 30 minutes, preferably from 5 minutes to 15 minutes, and more preferably from 10 minutes to 15 minutes. Although it depends on the conditions, a contact time of 10 minutes or more makes it possible to dissociate the binding substance and the extracellular vesicles to a sufficient level.

(回収工程)
次に、解離した細胞外小胞を含む解離液を回収して処理し(図5の工程S60’)、単離した細胞外小胞を得る。細胞外小胞は解離液に遊離していることから、解離液と共に回収する。図3Aに示した測定チップにおいては、液体注入部330内の解離液をピペットチップに吸引することで、細胞外小胞の遊離した解離液を回収することができる。
(Recovery process)
Next, the dissociation liquid containing the dissociated extracellular vesicles is collected and processed (step S60' in FIG. 5) to obtain isolated extracellular vesicles. Since the extracellular vesicles are free in the dissociation liquid, they are collected together with the dissociation liquid. In the measurement chip shown in FIG. 3A, the dissociation liquid in which the extracellular vesicles are free can be collected by aspirating the dissociation liquid in the liquid injection unit 330 into the pipette tip.

解離液の成分は、長期的には細胞外小胞を損傷したり、細胞外小胞のさらなる解析の妨げになったりする可能性があることから、回収した解離液に対して、細胞外小胞に対する解離液の影響を除去または抑制するための処理を実施する。 Because components of the dissociation solution may damage extracellular vesicles or interfere with further analysis of the extracellular vesicles in the long term, the collected dissociation solution is treated to remove or suppress the effects of the dissociation solution on the extracellular vesicles.

解離液が酸性溶液の場合には、酸の細胞外小胞および続く解析への影響を抑制するために、回収した解離液を塩基性溶液で中和して、pH6.0~8.0、好ましくはpH7.0~7.4とする。中和に使用する塩基性溶液に含まれる塩基性物質の種類は、解離液に含まれる酸性物質の種類によっても異なるが、通常、NaOHや炭酸バッファー等が挙げられる。塩基性溶液のpHは、通常、pH9.0~12.0であり、10.0~11.0が好ましい。pHが9.0以上であれば、解離液中の酸性物質の中和が可能となり、中和ができれば特にpHが高いことによる問題はない。 When the dissociation solution is an acidic solution, in order to suppress the effect of the acid on the extracellular vesicles and subsequent analysis, the recovered dissociation solution is neutralized with a basic solution to a pH of 6.0 to 8.0, preferably 7.0 to 7.4. The type of basic substance contained in the basic solution used for neutralization varies depending on the type of acidic substance contained in the dissociation solution, but typically includes NaOH and carbonate buffer. The pH of the basic solution is typically 9.0 to 12.0, preferably 10.0 to 11.0. If the pH is 9.0 or higher, it is possible to neutralize the acidic substances in the dissociation solution, and if neutralization is possible, there is no problem with a high pH.

解離液が塩溶液の場合には、塩類の細胞外小胞および続く解析への影響を抑制するために、回収した解離液を希釈する。希釈に使用する希釈液は、細胞外小胞を損傷することなく、解離液中の塩物質の影響を抑制することのできる溶液である限り特に限定はないが、その後に実施し得るさらなる解析に影響しないものであることが好ましい。希釈液として、例えば、水、生理食塩水、バッファーなどが挙げられ、バッファーとしてはPBSやTBS等が挙げられる。希釈液は回収した解離液と混合する。この時の希釈率は、解離液の塩濃度に応じて決定することができるが、通常、2倍~10倍、好ましくは3~6倍、より好ましくは5倍である。希釈率が2倍以上であれば解離液中の塩物質の影響を抑制することが可能となる。また、希釈率は、回収した細胞外小胞の濃度や、次に実施し得る解析の感度などに応じて決定することもできる。 When the dissociation liquid is a salt solution, the collected dissociation liquid is diluted to suppress the influence of salts on the extracellular vesicles and subsequent analysis. The dilution liquid used for dilution is not particularly limited as long as it is a solution that can suppress the influence of salt substances in the dissociation liquid without damaging the extracellular vesicles, but it is preferable that it does not affect further analysis that may be performed thereafter. Examples of dilution liquids include water, physiological saline, and buffers, and examples of buffers include PBS and TBS. The dilution liquid is mixed with the collected dissociation liquid. The dilution ratio at this time can be determined according to the salt concentration of the dissociation liquid, but is usually 2 to 10 times, preferably 3 to 6 times, and more preferably 5 times. If the dilution ratio is 2 times or more, it is possible to suppress the influence of salt substances in the dissociation liquid. The dilution ratio can also be determined according to the concentration of the collected extracellular vesicles and the sensitivity of the analysis that may be performed next.

上記中和または希釈した解離液を、細胞外小胞の内包物を測定するための検体として、本発明の方法や他の分析方法に使用することができる。 The neutralized or diluted dissociation solution can be used in the method of the present invention or other analytical methods as a sample for measuring the contents of extracellular vesicles.

[細胞外小胞の内包物の測定キット]
本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定キットは、細胞外小胞から内包物を溶出させるための上記の溶出液と、上記の測定チップと、上記の標識試薬(蛍光物質と、第2の結合物質とを含み、所望により第3の結合物質をさらに含むもの)と、をセットにしたものである。このように上記の溶出液、測定チップおよび標識試薬を予めセットとしておくことで、ユーザー(医療従事者など)が細胞外小胞の内包物の上記測定方法をより簡便に行うことが可能となる。
[Extracellular vesicle contents measurement kit]
The measurement kit for measuring the inclusions of extracellular vesicles according to the present embodiment is a set including the above-mentioned elution solution for eluting the inclusions from extracellular vesicles, the above-mentioned measurement chip, and the above-mentioned labeling reagent (containing a fluorescent substance and a second binding substance, and optionally further containing a third binding substance). By preparing the above-mentioned elution solution, measurement chip, and labeling reagent in advance, the user (such as a medical professional) can more easily perform the above-mentioned measurement method for the inclusions of extracellular vesicles.

[効果]
以上のように、本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法および測定キットにおいては、SPFSを利用して、検体から細胞外小胞を分離または濃縮する必要なしに、夾雑物の影響を抑制しながら、高感度に細胞外小胞の内包物を測定することが可能となる。また、細胞外小胞からの内包物の溶出や、検体の希釈といった一連の操作を装置内で自動的に行っても、感度不足を生じることなく、簡便に内包物を測定することが可能となる。
[effect]
As described above, in the method and kit for measuring the contents of extracellular vesicles according to the present embodiment, it is possible to measure the contents of extracellular vesicles with high sensitivity while suppressing the influence of contaminants, without the need to separate or concentrate the extracellular vesicles from the specimen by using SPFS. In addition, even if a series of operations such as elution of the contents from the extracellular vesicles and dilution of the specimen are automatically performed in the device, it is possible to easily measure the contents without insufficient sensitivity.

また、SPFSは、検体として全血も使用することができるため、細胞外小胞の抽出といった工程を実施することなく、少ない手順で簡便に実施することが可能な、血液中の細胞外小胞の内包物に基づく診断方法や診断キット等を構築することが可能となる。 In addition, because SPFS can use whole blood as a sample, it is possible to develop diagnostic methods and diagnostic kits based on the inclusions of extracellular vesicles in blood that can be easily performed with fewer steps, without the need for processes such as extracting extracellular vesicles.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
検体としては、コスモバイオ社から購入した5637細胞由来エクソソーム(凍結乾燥品)を水和したもの(水和しているが、凍結乾燥品がPBSで調製されているため、バッファー系となっている。以下、「バッファー系」と記載する)を用意した。検体のエクソソーム濃度は1.6×106粒子/μlである。さらに、希釈液として、1%のBSAを含むPBSを用意し、溶出液として、1%のTriton(登録商標) X-100を含む希釈液を用意した。
Example 1
As a specimen, hydrated 5637 cell-derived exosomes (lyophilized product) purchased from Cosmobio Co., Ltd. (although hydrated, the lyophilized product is prepared with PBS, making it a buffer system. Hereinafter, this will be referred to as "buffer system") were prepared. The exosome concentration of the specimen was 1.6 x 106 particles/μl. Furthermore, PBS containing 1% BSA was prepared as a diluent, and a diluent containing 1% Triton (registered trademark) X-100 was prepared as an eluent.

図3Aに示した測定チップを用意し、その流路内に露出している金属膜(金薄膜)の特定の領域(反応部)に、第1の結合物質として、抗HSP70抗体1(熱ショックタンパク質70に対する抗体であって、後述する抗HSP70抗体2とは異なるエピトープを認識するもの)を固定化したものをSPFS測定用に準備した。尚、抗HSP70抗体1は、熱ショックタンパク質70(HSP70)に特異的に結合する抗体である。 The measurement chip shown in Figure 3A was prepared, and anti-HSP70 antibody 1 (an antibody against heat shock protein 70 that recognizes a different epitope from anti-HSP70 antibody 2 described below) was immobilized as the first binding substance on a specific region (reaction area) of the metal film (thin gold film) exposed in the flow channel, and prepared for SPFS measurement. Note that anti-HSP70 antibody 1 is an antibody that specifically binds to heat shock protein 70 (HSP70).

上記検体について、エクソソームからその内包物であるHSP70を溶出させて、HSP70の量に相関するシグナル値をSPFSで測定した。具体的には、測定に関連する試薬を含む測定カートリッジの空のウェルに、溶出液(対照は希釈液)と検体とを加え、ウェル内でピペットチップを用いて吸引吐出を約30秒間行い、ウェル内の検体と溶出液(希釈液)とを攪拌し、混合した。当該混合によって検体を希釈し(装置内希釈率は3倍)、さらに溶出液を用いた系においては、希釈と同時にエクソソームから内包物を溶出させ、測定用検体を得た。 For the above samples, HSP70, which is an inclusion of exosomes, was eluted from the exosomes, and the signal value correlating to the amount of HSP70 was measured by SPFS. Specifically, the elution solution (dilution solution as a control) and the sample were added to an empty well of a measurement cartridge containing reagents related to the measurement, and a pipette tip was used to aspirate and discharge the sample and elution solution (dilution solution) in the well for approximately 30 seconds, stirring and mixing the sample and elution solution (dilution solution) in the well. The sample was diluted by this mixing (dilution rate in the device was 3 times), and in systems using elution solution, the inclusions were eluted from the exosomes at the same time as dilution, and a sample for measurement was obtained.

次に、内包物の溶出および/または希釈した検体である測定用検体を、ピペットチップにより、液体注入部から流路内に導入し、往復送液させた(1次反応)。1次反応の反応時間は100分とした。液体注入部から流路内の検体を回収し、カートリッジの空きウェルに吐出し、その後、流路内を洗浄液で1回洗浄した。次いで、標識試薬(Alexa Fluor色素で標識された抗HSP70抗体2(熱ショックタンパク質70に対する抗体であって、上述した抗HSP70抗体1とは異なるエピトープを認識するもの)を液体注入部から流路内に導入し、往復送液させた(2次反応)。2次反応の反応時間は10分とした。液体注入部から流路内の標識試薬を除去した後、流路内を洗浄液で1回洗浄した。次いで、液体注入部から流路内に測定液を導入した。この状態で、SPFSにより蛍光値を測定した。すなわち、金属膜に対する励起光の入射角が増強角となるようにプリズム側から金属膜に励起光(レーザー光)を照射し、そのときに放出される蛍光を検出した。検出に用いた励起光の出力は5mWであり、照射エネルギー量は、3.8mW/mmとなった。得られた蛍光値から予め測定した光学ブランク値を引き、細胞外小胞の内包物であるHSP70の量に相関するシグナル値を算出した。結果を下記表1および図6に示した。 Next, the measurement specimen, which is the specimen with the contents dissolved and/or diluted, was introduced into the flow path from the liquid injection part by a pipette tip and sent back and forth (primary reaction). The reaction time of the primary reaction was 100 minutes. The specimen in the flow path was collected from the liquid injection part and discharged into an empty well of the cartridge, and then the flow path was washed once with a washing solution. Next, a labeling reagent (anti-HSP70 antibody 2 labeled with Alexa Fluor dye (an antibody against heat shock protein 70 that recognizes a different epitope from the anti-HSP70 antibody 1 described above) was introduced into the flow channel from the liquid injector, and the liquid was sent back and forth (secondary reaction). The reaction time for the secondary reaction was 10 minutes. After removing the labeling reagent from the flow channel from the liquid injector, the flow channel was washed once with a cleaning solution. Next, a measurement solution was introduced into the flow channel from the liquid injector. In this state, the fluorescence value was measured by SPFS. That is, the metal film was irradiated with excitation light (laser light) from the prism side so that the incident angle of the excitation light on the metal film was an enhancement angle, and the fluorescence emitted at that time was detected. The output of the excitation light used for detection was 5 mW, and the amount of irradiation energy was 3.8 mW/ mm2 . The optical blank value measured in advance was subtracted from the obtained fluorescence value to calculate a signal value correlated with the amount of HSP70 contained in the extracellular vesicles. The results are shown in Table 1 below and FIG. 6.

Figure 0007623124000001
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表1および図6の結果から明らかなように、希釈液に添加した界面活性剤によって細胞外小胞(エクソソーム)からその内包物が溶出され、SPFSを用いて検出することができた。 As is clear from the results in Table 1 and Figure 6, the surfactant added to the diluent eluted the contents of extracellular vesicles (exosomes) and made it possible to detect them using SPFS.

実施例2
ヒト血清に5637細胞由来エクソソームを添加した、当該エクソソームの濃度が2.0×106粒子/μlである検体を準備した。
Example 2
A sample was prepared by adding 5637 cell-derived exosomes to human serum, with the exosome concentration being 2.0 x 106 particles/μl.

上記検体を使用する以外は実施例1と同様に、エクソソームからその内包物であるHSP70を溶出させて、HSP70の量に相関するシグナル値をSPFSで測定した。結果を下記表2および図7に示した。 Except for using the above sample, HSP70, which is an inclusion of exosomes, was eluted from the exosomes in the same manner as in Example 1, and the signal value correlating with the amount of HSP70 was measured by SPFS. The results are shown in Table 2 below and Figure 7.

Figure 0007623124000002
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表2および図7の結果から明らかなように、血清中の多様な夾雑物に影響されることなく、SPFSを用いて検体中の細胞外小胞(エクソソーム)から溶出させた内包物を測定することができた。 As is clear from the results in Table 2 and Figure 7, the contents eluted from extracellular vesicles (exosomes) in the specimens could be measured using SPFS without being affected by the various impurities in the serum.

比較例1
実施例1と同じ検体、第1の結合物質、および第2の結合物質を用いて、ELISA法により検体中の細胞外小胞(エクソソーム)から溶出させた内包物を測定した。
Comparative Example 1
Using the same specimen, first binding substance, and second binding substance as in Example 1, the contents eluted from extracellular vesicles (exosomes) in the specimen were measured by ELISA.

実施例1と同様に、エクソソーム濃度が1.6×106粒子/μlの検体を用意した。さらに、希釈液として、1%のBSAを含むPBSを用意し、溶出液として、1%のTRITON(登録商標) X-100を含む希釈液を用意した。 A specimen with an exosome concentration of 1.6 × 106 particles/μl was prepared in the same manner as in Example 1. Furthermore, PBS containing 1% BSA was prepared as a diluent, and a diluent containing 1% TRITON (registered trademark) X-100 was prepared as an eluent.

検体35μlに対して、溶出液70μlを加えて混合し、内包物(HSP70)を溶出させるために37℃で30分静置し、内包物測定用の検体を得た。尚、溶出液の代わりに、溶出液を含まない希釈液を添加した対照検体も用意した。 70 μl of elution solution was added to 35 μl of sample, mixed, and left to stand at 37°C for 30 minutes to elute the inclusions (HSP70), obtaining a sample for inclusion measurement. A control sample was also prepared in which a diluent containing no elution solution was added instead of the elution solution.

上記検体中のHSP70(内包物)の測定を、ELISA法により実施した。具体的には、補足抗体(1次抗体)として抗HSP70抗体1をマイクロプレートのウェル内に固相化し、さらにウェル内へのHSP70の非特異的結合を低減するためのブロッキング処理を施したマイクロプレートを用意した。用意したマイクロプレートのウェルに検体を加え、37℃で1時間静置して、HSP70を補足抗体に結合させた。その後、検体を除去し、洗浄液でウェルを洗浄した。 Measurement of HSP70 (inclusions) in the above samples was performed by ELISA. Specifically, anti-HSP70 antibody 1 was immobilized in the wells of a microplate as a capture antibody (primary antibody), and a blocking treatment was further performed to reduce non-specific binding of HSP70 to the wells. The sample was added to the wells of the prepared microplate and left to stand at 37°C for 1 hour to allow HSP70 to bind to the capture antibody. The sample was then removed, and the wells were washed with a washing solution.

検出抗体(2次抗体)として、ビオチンで標識した抗HSP70抗体2をウェルに加え、37℃で1時間静置して、HSP70に検出抗体を結合させた。その後、検出検体を除去し、洗浄液でウェルを洗浄した。次に、西洋ワサビパーオキシダーゼ(HRP)で標識したストレプトアビジンをウェルに加え、ウェル内のビオチンを発色させ、十分に発色した時点で停止液を加えて比色反応を停止した。ELISAプレートリーダーで発色したウェルの吸光度(波長450nm)を測定し、シグナル値を得た。結果を下記表3および図8に示した。 Anti-HSP70 antibody 2 labeled with biotin was added to the wells as a detection antibody (secondary antibody) and left to stand at 37°C for 1 hour to allow the detection antibody to bind to HSP70. The detection specimen was then removed and the wells were washed with a washing solution. Next, streptavidin labeled with horseradish peroxidase (HRP) was added to the wells to cause the biotin in the wells to develop color, and when sufficient color development had occurred, a stop solution was added to stop the colorimetric reaction. The absorbance (wavelength 450 nm) of the colored wells was measured using an ELISA plate reader to obtain a signal value. The results are shown in Table 3 below and Figure 8.

Figure 0007623124000003
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表3および図8の結果から明らかなように、SPFSに基づく本発明の方法(実施例1)では測定可能な、エクソソーム濃度が1.6×106粒子/μlの検体について、ELISA法では、内包物を溶出させても、溶出なしの対照と同様のシグナル値しか得られなかった。よって、本発明の方法は、ELISA法よりも測定感度が高いことがわかる。 As is clear from the results in Table 3 and Figure 8, for a sample with an exosome concentration of 1.6 x 106 particles/μl, which can be measured by the SPFS-based method of the present invention (Example 1), the ELISA method only gave a signal value similar to that of the control without elution, even when the encapsulated substances were eluted. Therefore, it can be seen that the method of the present invention has a higher measurement sensitivity than the ELISA method.

実施例3
実施例1と同じ検体を準備し、SPFSの装置を用いてエクソソームを単離し、単離したエクソソームの内包物を測定した。
Example 3
The same specimen as in Example 1 was prepared, exosomes were isolated using an SPFS device, and the contents of the isolated exosomes were measured.

検体としては、コスモバイオ社から購入した5637細胞由来エクソソーム(凍結乾燥品)を水和したもの(水和しているが、凍結乾燥品がPBSで調製されているため、バッファー系となっている。以下、「バッファー系」と記載する)を用意した。検体のエクソソーム濃度は1.6×106粒子/μlである。さらに、希釈液として、1%のBSAを含むPBSを用意し、溶出液として、1%のTriton(登録商標) X-100を含む希釈液を用意した。 As a specimen, hydrated 5637 cell-derived exosomes (lyophilized product) purchased from Cosmobio Co., Ltd. (although hydrated, the lyophilized product is prepared with PBS, making it a buffer system. Hereinafter, this will be referred to as "buffer system") were prepared. The exosome concentration of the specimen was 1.6 x 106 particles/μl. Furthermore, PBS containing 1% BSA was prepared as a diluent, and a diluent containing 1% Triton (registered trademark) X-100 was prepared as an eluent.

図3Aに示した測定チップを用意し、その流路内に露出している金属膜(金薄膜)の特定の領域(反応部)に、エクソソーム結合物質として、抗CD9モノクローナル抗体を固定化したものを準備した。 The measurement chip shown in Figure 3A was prepared, and anti-CD9 monoclonal antibody was immobilized as an exosome-binding substance in a specific region (reaction area) of the metal film (thin gold film) exposed in the flow channel.

ピペットチップにより、液体注入部から流路内に検体を導入し、往復送液させた(1次反応)。1次反応の反応時間は100分とした。液体注入部から流路内の検体を回収し、カートリッジの空きウェルに吐出し、その後、流路内を洗浄液で1回洗浄した。 The specimen was introduced into the flow path from the liquid injection part using a pipette tip, and the liquid was sent back and forth (primary reaction). The reaction time for the primary reaction was 100 minutes. The specimen in the flow path was collected from the liquid injection part and discharged into an empty well of the cartridge, and then the inside of the flow path was washed once with a cleaning solution.

流路内の洗浄液を除去した後、液体注入部から流路内に溶出液(対照は希釈液)を導入し、往復送液させて、測定チップに補足したエクソソームからその内包物を溶出させた(溶出処理)。溶出処理の時間は10分とした。流路内の、エクソソームの内包物を含んだ溶出液(対照は希釈液)を回収し、測定用検体とした。 After removing the washing solution from inside the flow path, an elution solution (dilution solution as a control) was introduced into the flow path from the liquid injection section, and the liquid was pumped back and forth to elute the contents of the exosomes captured in the measurement chip (elution process). The elution process lasted for 10 minutes. The elution solution (dilution solution as a control) containing the contents of the exosomes in the flow path was collected and used as the measurement sample.

抗HSP70抗体1を固定化した上記とは別の測定チップを用いて、上記で得られた測定用検体について、実施例1と同様に、HSP70の量に相関するシグナル値をSPFSで測定した。結果を下記表4および図9に示した。 Using a different measurement chip to which anti-HSP70 antibody 1 was immobilized, the signal value correlated with the amount of HSP70 was measured by SPFS for the measurement samples obtained above in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4 below and Figure 9.

Figure 0007623124000004
Figure 0007623124000004

表4および図9の結果から明らかなように、SPFSの装置を用いて細胞外小胞(エクソソーム)を補足し、流路内で補足した細胞外小胞から内包物を溶出させて、内包物を測定することができた。よって、本発明の方法においては、検体中の細胞外小胞の補足、細胞外小胞からの内包物の放出、および内包物の測定を連続的に実施することが可能となる。 As is clear from the results in Table 4 and Figure 9, it was possible to capture extracellular vesicles (exosomes) using the SPFS device, elute the inclusions from the captured extracellular vesicles in the flow channel, and measure the inclusions. Therefore, the method of the present invention makes it possible to continuously capture extracellular vesicles in a sample, release the inclusions from the extracellular vesicles, and measure the inclusions.

実施例4
実施例1と同じ検体を準備し、そこにHSP70抗原を10ng/mlの濃度になるように添加し、エクソソームと遊離HSP70とを含む検体を得た。得られた検体からSPFSの装置を用いてエクソソームを単離し、単離したエクソソームの内包物を測定した。
Example 4
The same specimen as in Example 1 was prepared, and HSP70 antigen was added thereto to a concentration of 10 ng/ml to obtain a specimen containing exosomes and free HSP70. Exosomes were isolated from the obtained specimen using an SPFS device, and the contents of the isolated exosomes were measured.

上記検体を使用する以外は実施例3と同様にエクソソームを測定チップ上に補足し、補足したエクソソームから内包物を溶出させて、流路内の、エクソソームの内包物を含んだ溶出液(対照は希釈液)を回収し、測定用検体を得た。 Except for using the above sample, exosomes were captured on the measurement chip in the same manner as in Example 3, and the contents of the captured exosomes were eluted, and the eluate containing the exosome contents in the flow channel (dilution solution was used as a control) was collected to obtain a measurement sample.

上記で得られた測定用検体について、実施例1と同様に、HSP70の量に相関するシグナル値をSPFSで測定した。結果を下記表5および図10に示した。 The signal value correlated with the amount of HSP70 was measured by SPFS for the measurement samples obtained above, in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5 below and Figure 10.

Figure 0007623124000005
Figure 0007623124000005

表5および図10の結果から明らかなように、本発明の測定方法によって、検体中に遊離した内包物が存在しても、細胞外小胞の内包していた物質を選択的に測定することができた。 As is clear from the results in Table 5 and Figure 10, the measurement method of the present invention was able to selectively measure substances encapsulated in extracellular vesicles, even when free encapsulated substances were present in the sample.

本実施の形態に係る細胞外小胞の内包物の測定方法および測定キットを用いることで、検体から細胞外小胞を抽出しなくとも、夾雑物の影響を抑制しながら、高感度で内包物を測定することが可能となる。また、細胞外小胞からの内包物の放出や、検体の希釈といった一連の操作を装置内で自動的に行っても、感度不足を生じることなく、簡便に内包物を測定することが可能となる。したがって、本発明に係る細胞外小胞の内包物の測定方法および測定キットは、新規な疾患マーカーや診断キットの開発などに有用である。 By using the method and kit for measuring inclusions in extracellular vesicles according to the present embodiment, it is possible to measure the inclusions with high sensitivity while suppressing the influence of contaminants, without extracting the extracellular vesicles from the specimen. Furthermore, even if a series of operations such as the release of the inclusions from the extracellular vesicles and dilution of the specimen are performed automatically within the device, it is possible to easily measure the inclusions without insufficient sensitivity. Therefore, the method and kit for measuring inclusions in extracellular vesicles according to the present invention are useful for the development of novel disease markers and diagnostic kits.

100、200、300、400、500 測定チップ
110 プリズム
111 入射面
112 成膜面
113 出射面
120 金属膜
130 抗内包物抗体(第1の結合物質)
131 抗内包物抗体(第2の結合物質)
140 内包物
150 蛍光物質
210 金属膜
211 回折格子
310 流路蓋
320 流路
330 液体注入部
331 液体注入部被覆フィルム
340 貯留部
341 貯留部被覆フィルム
342 通気孔
350 接着層
412 誘電体部材
414 金属薄膜
416 リガンド固定領域
418 ウェル部材
420 貫通穴
422 センサ構造体
510 ウェル本体
511 収容部
520 側壁部材
521 プリズム
523 反射面
525 金属膜
526 反応場
L1 励起光
L2 反射光
L3 蛍光
100, 200, 300, 400, 500 Measurement chip 110 Prism 111 Incident surface 112 Film-forming surface 113 Exit surface 120 Metal film 130 Anti-inclusion antibody (first binding substance)
131 Anti-inclusion antibody (second binding substance)
140 Inclusion 150 Fluorescent substance 210 Metal film 211 Diffraction grating 310 Flow channel cover 320 Flow channel 330 Liquid injecting section 331 Liquid injecting section covering film 340 Storage section 341 Storage section covering film 342 Vent 350 Adhesive layer 412 Dielectric member 414 Metal thin film 416 Ligand fixing region 418 Well member 420 Through hole 422 Sensor structure 510 Well body
511 Storage section
520 Side wall member
521 Prism
523 Reflective Surface
525 Metal Film
526 Reaction field
L1 Excitation light L2 Reflected light L3 Fluorescence

Claims (14)

第一の測定チップ、及び金属膜と、前記金属膜に固定化された、細胞外小胞の内包物に結合する第1の結合物質とを含む第二の測定チップを準備する工程と、
前記第一の測定チップ及び前記第二の測定チップを設置可能な装置を用意する工程と、
検体を、前記装置に設置された前記第一の測定チップに提供して、前記検体に含まれる細胞外小胞を単離する工程と、
前記装置に設置された前記第一の測定チップにおいて前記細胞外小胞から内包物を放出させる工程と、
前記装置に設置された前記第二の測定チップの前記金属膜の上に前記内包物を提供して、前記内包物を前記第1の結合物質に結合させる工程と、
前記装置にて、前記第1の結合物質に結合する前または結合した後の前記内包物を、前記内包物に結合する第2の結合物質を介して蛍光物質で標識する工程と、
前記装置にて、前記蛍光物質で標識された前記内包物が前記第1の結合物質に結合している状態で、前記金属膜で表面プラズモン共鳴が生じるように前記金属膜に励起光を照射し、前記蛍光物質から放出される蛍光を検出する工程と、
を含む、細胞外小胞の内包物の測定方法。
Preparing a first measuring chip and a second measuring chip including a metal film and a first binding substance immobilized on the metal film and capable of binding to an inclusion of an extracellular vesicle;
preparing an apparatus capable of mounting the first measuring chip and the second measuring chip;
Providing a sample to the first measurement chip installed in the device to isolate extracellular vesicles contained in the sample;
Releasing encapsulated matter from the extracellular vesicles in the first measurement chip installed in the device ;
providing the inclusion on the metal film of the second measurement chip installed in the device and allowing the inclusion to bind to the first binding substance;
A step of labeling the inclusion with a fluorescent substance via a second binding substance that binds to the inclusion before or after binding to the first binding substance in the device ;
a step of irradiating the metal film with excitation light so as to generate surface plasmon resonance in the metal film while the inclusion labeled with the fluorescent substance is bound to the first binding substance in the device , and detecting fluorescence emitted from the fluorescent substance;
A method for measuring contents of extracellular vesicles, comprising:
前記検体が、細胞培養上清、血清、血漿、全血、尿、唾液、細胞ライセートまたはこれらの希釈物である、請求項1に記載の測定方法。 The measurement method according to claim 1, wherein the sample is a cell culture supernatant, serum, plasma, whole blood, urine, saliva, cell lysate, or a dilution thereof. 前記内包物が、核酸、タンパク質、またはそれらの断片から選ばれる少なくとも1種である、請求項1または2に記載の測定方法。 The measurement method according to claim 1 or 2, wherein the inclusion is at least one selected from a nucleic acid, a protein, or a fragment thereof. 前記内包物の放出を、溶出液を用いて実施する、請求項1~3のいずれか一項に記載の測定方法。 The measurement method according to any one of claims 1 to 3, in which the release of the inclusions is carried out using an elution solution. 前記溶出液が非変性界面活性剤を含む、請求項4に記載の測定方法。 The measurement method according to claim 4, wherein the elution solution contains a non-denaturing surfactant. 前記非変性界面活性剤が、Triton(登録商標) X-100、Tween20およびデオキシコール酸ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項5に記載の測定方法。 The measurement method according to claim 5, wherein the non-denaturing surfactant is at least one selected from the group consisting of Triton (registered trademark) X-100, Tween 20, and sodium deoxycholate. 前記第1の結合物質が、前記内包物の有する第1の結合決定基に結合するものであり、前記第2の結合物質が、前記内包物の有する第2の結合決定基に結合するものであり、前記第1の結合決定基と前記第2の結合決定基とは異なる、請求項1~6のいずれか一項に記載の測定方法。 The measurement method according to any one of claims 1 to 6, wherein the first binding substance binds to a first binding determinant possessed by the inclusion, the second binding substance binds to a second binding determinant possessed by the inclusion, and the first binding determinant and the second binding determinant are different. 前記励起光の照射エネルギーは、7.5μW/mm以上30mW/mm以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の測定方法。 The measurement method according to any one of claims 1 to 7, wherein the irradiation energy of the excitation light is 7.5 μW/mm 2 or more and 30 mW/mm 2 or less. 前記金属膜は、プリズムの上に配置されており、
前記励起光は、プリズムを介して前記金属膜に照射される、
請求項1~8のいずれか一項に記載の測定方法。
the metal film is disposed on a prism;
The excitation light is irradiated onto the metal film through a prism.
The measurement method according to any one of claims 1 to 8.
前記金属膜は、回折格子を含み、
前記第1の結合物質は、前記回折格子の上に固定化されており、
前記励起光は、前記回折格子に照射される、
請求項1~8のいずれか一項に記載の測定方法。
the metal film includes a diffraction grating;
the first binding substance is immobilized on the diffraction grating;
The excitation light is irradiated onto the diffraction grating.
The measurement method according to any one of claims 1 to 8.
細胞外小胞の内包物を前記細胞外小胞から溶出させるための溶出液と、
第一の金属膜と、前記第一の金属膜に固定化された、前記細胞小胞に結合する結合物質とを含む第一の測定チップと、
第二の金属膜と、前記第二の金属膜に固定化された、前記内包物に結合する第1の結合物質とを含む第二の測定チップと、
前記内包物を蛍光物質で標識するための標識試薬と、
を含む、
細胞外小胞の内包物の測定キット。
An elution solution for eluting the contents of the extracellular vesicles from the extracellular vesicles;
A first measuring chip including a first metal film and a binding substance that binds to the extracellular vesicles and is immobilized on the first metal film;
A second measuring chip including a second metal film and a first binding substance immobilized on the second metal film and capable of binding to the inclusion;
A labeling reagent for labeling the inclusion with a fluorescent substance;
Including,
A kit for measuring contents of extracellular vesicles.
前記内包物が、核酸、タンパク質、またはそれらの断片から選ばれる少なくとも1種である、請求項11に記載の測定キット。 The measuring kit according to claim 11 , wherein the inclusion is at least one selected from the group consisting of a nucleic acid, a protein, and a fragment thereof. 前記溶出液が、非変性界面活性剤である、請求項11または12に記載の測定キット。 The measurement kit according to claim 11 or 12 , wherein the elution solution is a non-denaturing surfactant. 前記非変性界面活性剤が、Triton(登録商標) X-100、デオキシコール酸ナトリウム、およびTween20からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項13に記載の測定キット。 The measurement kit according to claim 13 , wherein the non-denaturing surfactant is at least one selected from the group consisting of Triton (registered trademark) X-100, sodium deoxycholate, and Tween 20.
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