JP7807502B2 - Exosome measurement method and exosome measurement kit - Google Patents
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Description
本発明は、エクソソームの測定方法およびエクソソームの測定キットに関する。 The present invention relates to a method for measuring exosomes and a kit for measuring exosomes.
エクソソームは、細胞により産生されて細胞外に放出される、直径40nm~150nm程度の膜小胞である。エクソソームは、リン脂質二重膜で覆われており、膜タンパク質やマイクロRNA(miRNA)といった多様な細胞成分を含む。細胞の種類や状態によって異なるエクソソームが細胞から放出されることから、エクソソーム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。 Exosomes are membrane vesicles with a diameter of approximately 40 to 150 nm that are produced by cells and released extracellularly. Exosomes are surrounded by a phospholipid bilayer membrane and contain a variety of cellular components, such as membrane proteins and microRNA (miRNA). Because different exosomes are released from cells depending on the cell type and state, exosomes are thought to mediate communication between cells and organs.
近年、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エクソソームが着目されている。例えば、特許文献1には、腫瘍マーカーとなるエクソソーム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、エクソソームが有する抗原に対する抗体と、エクソソーム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、エクソソームを検出している。また、特許文献2には、凹凸構造を有する合性樹脂などからなるベース部の凹部にエクソソームに対する抗体を固定し、凹部にエクソソームを捕捉する、エクソソーム分析用デバイスおよびエクソソームの捕捉方法が開示されている。 In recent years, exosomes secreted into bodily fluids such as blood and saliva have attracted attention as diagnostic markers for various diseases, including cancer and infectious diseases. For example, Patent Document 1 discloses an analytical method, analytical reagent, and analytical device for detecting exosomes, which serve as tumor markers. This method uses an antibody against an antigen contained in exosomes and an antibody against an antigen contained in the cells that secrete the exosomes, and detects exosomes based on the avidin-biotin interaction. Furthermore, Patent Document 2 discloses an exosome analysis device and exosome capture method in which antibodies against exosomes are immobilized in recesses in a base made of a synthetic resin or the like with an uneven structure, and exosomes are captured in the recesses.
上記のとおり、これまでに様々なエクソソームの分析方法が開発されてきたが、より高感度かつより高い再現性でエクソソームを測定できる方法が求められている。 As mentioned above, various methods for analyzing exosomes have been developed to date, but there is a need for methods that can measure exosomes with greater sensitivity and reproducibility.
本発明は、従来の測定方法よりも高感度かつ簡便に検体中のエクソソームの濃度を測定できる、エクソソームの測定方法およびエクソソームの測定キットを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an exosome measurement method and exosome measurement kit that can measure the concentration of exosomes in a sample more sensitively and easily than conventional measurement methods.
本発明の一実施形態に係るエクソソームの測定方法は、金属膜と、前記金属膜に固定化された、エクソソームに結合する第1の結合物質とを含む測定チップを準備する工程と、前記金属膜上にエクソソームを含む検体を提供して、前記検体に含まれる前記エクソソームを前記第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エクソソームを、前記エクソソームに結合する第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エクソソームが前記第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、を含み、前記第1の結合物質および前記第2の結合物質の内、一方がエクソソームのマーカーとして知られる結合決定基に結合し、他方がエクソソームを分泌する細胞のマーカーとして知られる結合決定基に結合し、前記第1の結合物質および前記第2の結合物質の内、少なくとも一方がエクソソーム上の糖鎖に結合できるレクチンである。 A method for measuring 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 that binds to exosomes; providing a specimen containing exosomes on the metal film and allowing the exosomes contained in the specimen to bind to the first binding substance; labeling the exosomes with a fluorescent substance via a second binding substance that binds to the exosomes before or after binding to the first binding substance; and irradiating the metal film with excitation light so that surface plasmon resonance occurs in the metal film while the fluorescently labeled exosomes are bound to the first binding substance, and detecting the fluorescence emitted from the fluorescent substance, wherein one of the first binding substance and the second binding substance binds to a binding determinant known as an exosome marker, and the other binds to a binding determinant known as a marker for cells that secrete exosomes; and at least one of the first binding substance and the second binding substance is a lectin that can bind to a sugar chain on an exosome .
本発明の一実施形態に係るエクソソームの測定キットは、金属膜と、前記金属膜に固定化された、エクソソームに結合する第1の結合物質とを含む測定チップと、エクソソームを蛍光物質で標識するための標識試薬と、を含み、前記標識試薬が、前記エクソソームに結合する第2の結合物質を含む。 An exosome measurement kit according to one embodiment of the present invention comprises a measurement chip including a metal film and a first binding substance that binds to exosomes and is immobilized on the metal film; and a labeling reagent for labeling exosomes with a fluorescent substance, wherein the labeling reagent includes a second binding substance that binds to the exosomes.
本発明によれば、従来の測定方法よりも高感度かつ簡便に検体中のエクソソームの濃度を測定することができる。 The present invention makes it possible to measure the concentration of exosomes in a sample more sensitively and easily than conventional measurement methods.
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。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[エクソソームの測定方法]
エクソソームは、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る。よって、エクソソームを疾患のマーカーとして利用するためには、検体(例えば血液)中に存在する大量の正常細胞由来のエクソソームと、より少量の疾患関連細胞由来のエクソソームとを区別して検出することが可能な方法が必要となる。一般的に血清中に存在するエクソソームの濃度は1.0×1011個/ml(1.0×108個/μl)程度といわれており、その中から疾患(例えば癌)に関連するエクソソームを検出するには、1.0×106個/ml(1.0×103個/μl)以下のエクソソームを検出可能な方法が必要である。
[Exosome measurement method]
Exosomes are secreted by both normal cells and disease-related cells such as cancer cells. Therefore, in order to use exosomes as disease markers, a method is needed that can distinguish and detect the large amount of exosomes derived from normal cells present in a sample (e.g., blood) from the smaller amount of exosomes derived from disease-related cells. The concentration of exosomes in serum is generally said to be about 1.0 × 10 11 cells/ml (1.0 × 10 8 cells/μl). To detect disease-related (e.g., cancer) exosomes from this concentration, a method capable of detecting exosomes at 1.0 × 10 6 cells/ml (1.0 × 10 3 cells/μl) or less is required.
本実施の形態に係るエクソソームの測定方法では、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)を利用してエクソソームを測定する。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ターゲット(本実施の形態ではエクソソーム)を高感度に検出することができる。 In the exosome measurement method according to this embodiment, exosomes are measured using surface plasmon-field enhanced fluorescence spectroscopy (hereinafter also referred to as "SPFS") to improve measurement sensitivity. SPFS uses an electric field enhanced by surface plasmon resonance (hereinafter also referred to as "SPR") to excite fluorescent substances and cause them to emit fluorescence, allowing for more sensitive detection of targets (exosomes in this embodiment) than with general fluorescent immunoassays.
また、SPFSは、検体として全血も使用することができるため、血液中のエクソソームを精製することなく、少ない手順で簡便に疾患関連エクソソームを検出することができる。 In addition, SPFS can also be used with whole blood as a sample, making it possible to detect disease-related exosomes easily and with minimal steps, without the need to purify exosomes in the blood.
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で高感度にエクソソームを測定できることを見出し、本実施の形態に係るエクソソームの測定方法を完成させた。 Based on the above idea, the inventors conducted extensive research and discovered that exosomes can be measured with high sensitivity using SPFS, and completed the exosome measurement method according to the present embodiment.
以下、本実施の形態に係るエクソソームの測定方法について、具体的に説明する。図1Aは、本実施の形態に係るエクソソーム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り、図1Bは、本実施の形態に係るエクソソームの測定方法の一例である、1次反応、2次反応および3次反応を用いる測定方法を示すフローチャートである。 The exosome measurement method according to this embodiment will now be described in detail. Figure 1A is a flowchart showing an example of the exosome measurement method according to this embodiment, which is a measurement method using a primary reaction and a secondary reaction. Figure 1B is a flowchart showing an example of the exosome measurement method according to this embodiment, which is a measurement method using a primary reaction, a secondary reaction, and a tertiary reaction.
(測定チップの準備)
まず、金属膜と、エクソソームに結合する第1の結合物質とを含む測定チップを準備する(工程S10)。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エクソソームの測定方法は、PC-SPFSおよびGC-SPFSのどちらを採用してもよい。
(Preparation of measurement chip)
First, a measurement chip containing a metal film and a first binding substance that binds to exosomes is prepared (step S10). In SPFS, SPR is generated by coupling evanescent waves generated when the metal film is irradiated with light (excitation light in this embodiment) with surface plasmons. Known techniques for generating SPR include placing a prism on one side of the metal film (Kretschmann configuration) and forming a diffraction grating on the metal film. SPFS employing the former technique is called prism coupling (PC)-SPFS, and SPFS employing the latter technique is called grating coupling (GC)-SPFS. The exosome measurement method 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 mentioned above, the metal film generates SPR when irradiated with excitation light. There are no particular limitations on the type of metal that makes up the metal film, as long as it is a metal that can generate SPR. Examples of metals that make up the metal film include gold, silver, copper, aluminum, and alloys of these.
第1の結合物質は、エクソソームに結合することができ、検体中のエクソソームを捕捉するために金属膜上に固定化されている。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、エクソソームに結合することができるもの、即ち、エクソソームが有する第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、エクソソームに結合できる抗体、エクソソームに結合できる核酸、エクソソームに結合できる脂質、およびエクソソームに結合できる抗体以外のタンパク質、例えば、エクソソーム上の糖鎖に結合できるレクチン、が含まれる。ここで、エクソソームが有する結合決定基とは、結合物質がエクソソームに結合する際に認識するエクソソームの一部分である。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 capable of binding to exosomes and is immobilized on a metal membrane to capture exosomes in a sample. Typically, the first binding substance is uniformly immobilized in a predetermined region (reaction field) on the metal membrane. The type of first binding substance immobilized on the metal membrane is not particularly limited, as long as it is capable of binding to exosomes, i.e., binds to the first binding determinant possessed by exosomes. Examples of binding substances include antibodies capable of binding to exosomes, nucleic acids capable of binding to exosomes, lipids capable of binding to exosomes, and proteins other than antibodies capable of binding to exosomes, such as lectins capable of binding to glycans on exosomes. Here, the binding determinant possessed by exosomes refers to a portion of the exosome that the binding substance recognizes when binding to the exosome. For example, if the binding substance is an antibody, the binding determinant is the antigenic determinant (epitope) of the antigen. If the binding substance is a ligand, the binding determinant is the binding site of the corresponding receptor.
第1の結合物質が結合する、エクソソームが有する第1の結合決定基に特に限定はないが、エクソソームのマーカーとして知られる結合決定基や、エクソソーム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。エクソソーム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。エクソソーム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、エクソソームにのみ結合するため、検体中のエクソソームを検出するのに有効である。 The first binding determinant on exosomes to which the first binding substance binds is not particularly limited, but includes binding determinants known as exosome markers and binding determinants known as markers of cells that secrete exosomes. Binding determinants known as exosome markers include CD9, CD63, CD81, CD37, CD53, CD82, CD13, CD11, CD86, ICAM-1, Rab5, Annexin V, and LAMP1. 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-mentioned substance is used as the first binding substance that binds to a binding determinant known as an exosome marker, it binds only to exosomes and is therefore effective for detecting exosomes in a sample.
エクソソーム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の結合物質としてエクソソーム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エクソソームにのみ結合するため、検体中の特定の細胞由来のエクソソームを検出するのに有効である。 Binding determinants known as markers for cells that secrete exosomes include caveolin-1, PSMA, EpCAM, Glypican-1, Survivin, CD91, Tspan8, CD147, EGFR, HER2, CD44, galactin, and integrin. Antibodies against these binding determinants are also commercially available, and these 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 for cells that secrete exosomes is used as the first binding substance, it binds only to specific cells and exosomes secreted therefrom, and is therefore effective for detecting exosomes derived from specific cells in a 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. Furthermore, the type of 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 may be one or two or more types of monoclonal or polyclonal antibodies.
なお、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 taking into consideration its combination with the second binding substance, which will be explained 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-(CH2)11-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(例えば抗エクソソーム抗体)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 for immobilizing the binding substance is not particularly limited. For example, a self-assembled monolayer (hereinafter referred to as "SAM") or polymer 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 that can constitute the polymer 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) that can bind to a binding substance (e.g., an anti-exosome 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 also 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の結合物質としてエクソソーム上の抗原を認識する抗エクソソーム抗体を使用する例を示している。 Figure 2A is a cross-sectional schematic diagram illustrating the configuration of a measurement chip for PC-SPFS, and Figure 2B is a cross-sectional schematic diagram illustrating the configuration of a measurement chip for GC-SPFS. For ease of explanation, the sizes and shapes of the components in these figures are not accurate. These figures also show an example in which an anti-exosome antibody that recognizes an antigen on exosomes 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およびエクソソーム上の抗原を認識する抗エクソソーム抗体(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 Figure 2A, the measurement chip 100 for PC-SPFS has a prism 110, a metal film 120, and an anti-exosome antibody (first binding substance) 130 (layer) that recognizes an antigen on exosomes. The prism 110 is made of a dielectric material that is transparent to the excitation light L1, and has an incident surface 111 onto which the excitation light L1 is incident, a film-forming surface 112 from 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 Figure 2A, the prism 110 is a cylinder 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 with a refractive index of 1.4 to 1.6 for the excitation light and low birefringence. The metal film 120 is disposed on the film formation surface 112 of the prism 110. There are no particular limitations on the method for forming the metal film 120. Examples of methods for forming the metal film 120 include sputtering, vapor deposition, and plating. There are no particular limitations on the thickness of the metal film 120, but it is preferably in 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上のエクソソーム上の抗原を認識する抗エクソソーム抗体(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と反応したエクソソーム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 Figure 2A, when excitation light L1 is irradiated onto metal film 120 via prism 110 so that SPR occurs in metal film 120, an electric field enhanced by SPR is generated near metal film 120. At this time, if exosomes 140 that have reacted with second binding substance 131 labeled with fluorescent substance 150 are bound to anti-exosome antibodies (first binding substances) 130 that recognize antigens on exosomes on metal film 120, 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を形成された金属膜210およびエクソソーム上の抗原を認識する抗エクソソーム抗体(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 Figure 2B, the measurement chip 200 for GC-SPFS has a metal film 210 on which a diffraction grating 211 is formed and a layer of anti-exosome antibodies (first binding substances) 130 that recognize antigens on exosomes. The method for forming the metal film 210 is not particularly limited. Examples of methods for 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 evanescent waves. 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, multiple parallel convex portions are formed at predetermined intervals 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 convex arrangements include a square lattice and a triangular (hexagonal) lattice. Examples of the cross-sectional shape of the diffraction grating 211 include a rectangular wave shape, a sine wave shape, a sawtooth shape, etc. The method for forming the diffraction grating 211 is not particularly limited. For example, a metal film 210 may be formed on a flat substrate (not shown), and then 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 already 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)上のエクソソーム上の抗原を認識する抗エクソソーム抗体(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と反応したエクソソーム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 Figure 2B, when excitation light L1 is irradiated onto the metal film 210 (diffraction grating 211) 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 exosomes 140 that have reacted with second binding substance 131 labeled with fluorescent substance 150 are bound to anti-exosome antibodies (first binding substances) 130 that recognize antigens on exosomes 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。図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3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3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、エクソソーム上の抗原を認識する抗エクソソーム抗体(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 cross-sectional schematic diagrams showing an example of a measurement chip for PC-SPFS. As shown in Figure 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 disposed on the deposition surface 112 of the prism 110 or the metal film 120. In Figure 3, the incident surface 111 and the exit surface 113 are located in front of and behind the page, respectively. The measurement chip 300 also has a channel 320, a liquid injection section 330 connected to one end of the channel 320, and a reservoir section 340 connected to the other end of the channel 320. In this embodiment, the channel lid 310 is adhered to the metal film 120 (or 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 channel 320. Although not shown in FIG. 3 , an anti-exosome antibody (first binding substance) 130 that recognizes an antigen on an exosome is immobilized in a partial region (reaction field) of the metal film 120 exposed within the channel 320. The liquid injection section 330 is closed by a liquid injection section covering film 331, and the storage section 340 is closed by a storage section covering film 341. The storage section covering film 341 has an air vent 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 from a material that is transparent to the fluorescence L3. However, as long as this does not interfere with the extraction of the fluorescence L3, a portion of the flow channel lid 310 may be formed from a material that is opaque to 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 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 (the 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 it from the pipette tip into the liquid injection section 330, and the liquid in the flow path 320 can be removed by sucking it into the pipette tip. Furthermore, by alternately injecting and sucking the liquid, it is possible to transport the liquid back and forth within the flow path 320.
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(例えばエクソソームや洗浄成分など)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 injector 330 into the flow channel 320 exceeds the volume of the flow channel 320, the liquid flows into the reservoir 340 from the flow channel 320. Liquid also flows into the reservoir 340 when the liquid is pumped back and forth within the flow channel 320. The liquid that flows into the reservoir 340 is agitated within the reservoir 340. Agitation of the liquid within the reservoir 340 makes the concentrations of components (e.g., exosomes, cleaning components, etc.) in the liquid (such as the specimen or cleaning solution) passing through the flow channel 320 uniform, making it easier for various reactions to occur within the flow channel 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(截頭四角錐形状)であり、ウェル部材418が誘電体部材412の形状に合わせて方形に構成されている。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に検出対象となるエクソソームと結合する第1の結合物質を固定した状態で、エクソソームを含んだ試料溶液を貫通穴420内に供給し、センサ構造体422を撹拌する。 Figures 3B and 3C are schematic diagrams showing an example of a well-shaped measurement chip. Figure 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 with a roughly trapezoidal cross section (truncated square pyramid), and the well member 418 is configured as a rectangle to match the shape of the dielectric member 412. Then, with a first binding substance that binds to the exosomes to be detected immobilized in the ligand immobilization region 416 on the metal thin film 414 of the sensor structure 22, a sample solution containing exosomes is supplied into the through-hole 420, and the sensor structure 422 is agitated.
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)。検出チップ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、検体中のエクソソーム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。 Figure 3C also shows a well in which the reaction detection unit is located on the sidewall surface (see, for example, International Publication No. WO 2018/021238). The detection 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 store liquid and is open to the outside through a first opening 512 at the top and a second opening 513 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 that constitutes the storage unit 511. There is a capture region on the metal film 525, which is an area where a first binding substance for capturing exosomes in a sample is immobilized.
検体の種類は、エクソソーム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。本実施の形態に係るエクソソームの検出方法では、SPFSを利用してエクソソームを検出するため、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、血清、血漿、全血またはこれらの希釈液が、検体として好ましい。これらの検体にはエクソソーム以外にマイクロベシクルや夾雑物等も含まれている場合もある。本発明においては、遠心処理やフィルタリングによる除去などをせずに検体をそのまま測定に使用することが可能であるが、遠心処理やフィルタリングを行い、マイクロベシクルや夾雑物を除去または沈降させてから精製した液を測定に使用しても問題はない。また、イクロベシクルや夾雑物等の除去の方法についてはこれらに限定されない。 The type of sample is not particularly limited as long as it contains exosomes. Examples of samples 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. In the exosome detection method according to this embodiment, whole blood can also be used as the sample because exosomes are detected using SPFS. Therefore, from the standpoint of ease of acquisition, serum, plasma, whole blood, or dilutions of these are preferred samples. These samples may contain microvesicles, impurities, and the like in addition to exosomes. In the present invention, samples can be used directly for measurement without removal by centrifugation or filtering. However, there is no problem with using a purified liquid after centrifugation or filtering to remove or precipitate microvesicles and impurities for measurement. Furthermore, the method for removing microvesicles, impurities, and the like is not limited to these.
また、検体は、体液から調製したエクソソーム抽出物であってもよい。体液からエクソソームを抽出して検体とすることで、体液そのものでは検出の難しかった極微量のエクソソームも検出して定量することが可能となる。エクソソームの抽出方法に特に限定はなく、従来から知られているエクソソームの抽出方法を採用することができる。例えば、超遠心分離法、免疫沈降法やポリマー沈殿法で、体液からエクソソームを抽出することができる。 The specimen may also be an exosome extract prepared from a body fluid. By extracting exosomes from a body fluid and using them as a specimen, it becomes possible to detect and quantify even trace amounts of exosomes, which are difficult to detect in the body fluid itself. There are no particular limitations on the method for extracting exosomes, and any conventionally known method for extracting exosomes can be used. For example, exosomes can be extracted from body fluids by ultracentrifugation, immunoprecipitation, or polymer precipitation.
検体には、界面活性剤をさらに添加してもよい。界面活性剤を添加することでエクソソームの凝集を防止し、バックグラウンドノイズや測定値のバラツキを低減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-X100が含まれる。界面活性剤は、エクソソーム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-X100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。 A surfactant may also be added to the sample. Adding a surfactant prevents exosome aggregation and reduces background noise and variability in measurement values. Surfactants widely used in the biological and medical fields are preferred, including Tween 20, sodium deoxycholate, and Triton-X100. Surfactants do not destroy exosomes, but they can be used at a concentration that prevents their aggregation. For example, Tween 20 can be used at a concentration of 0.001% to 5%, preferably 0.005% to 1%, and more preferably 0.010% to 0.05%. Sodium deoxycholate can be used at a concentration of 0.001% to 0.025%, preferably 0.002% to 0.020%, and more preferably 0.003% to 0.010%. In addition, Triton-X100 can be used at a concentration of 0.001% to 0.010%, preferably 0.002% to 0.007%, and more preferably 0.003% to 0.005%.
(1次反応)
次に、測定チップの金属膜上に検体を提供して、金属膜に固定化された第1の結合物質に、検体に含まれるエクソソームを結合させる(1次反応;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、エクソソームと第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(洗浄;工程S21)。
又、洗浄後には、光学ブランクを測定することができる(光学ブランクを測定;工程S2)。
(first order reaction)
Next, a sample is provided on the metal film of the measurement chip, and exosomes contained in the sample are allowed to bind to the first binding substance immobilized on the metal film (primary reaction; step S20). The method for 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 end. While there is no particular limitation on the reaction time of the primary reaction, a longer reaction time is preferable from the viewpoint of increasing the reaction efficiency between the exosomes and the first binding substance, and is typically 5 to 180 minutes, preferably 60 to 150 minutes, and more preferably 100 to 120 minutes. After the primary reaction is completed, the surface of the metal film is typically washed with a buffer solution or the like to remove components not bound to the first binding substance (washing; step S21).
After cleaning, the optical blank can be measured (measuring the optical blank; step S2).
(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、結合物質に結合したエクソソームを、エクソソームに結合する第2の結合物質を介して蛍光物質で標識する。標識試薬の種類は、第1の結合物質に結合したエクソソーム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、蛍光物質で標識された、エクソソームが有する第2の結合決定基に結合する第2の結合物質である(図1Aの2次反応+蛍光標識;工程S30)。あるいは、標識試薬は、エクソソームが有する第2の結合決定基に結合する第2の結合物質、およびエクソソームに結合した第2の結合物質に結合する、蛍光物質で標識された第3の結合物質の両方を含む[図1Bの2次反応;工程S30および蛍光標識(3次反応);工程S35]。
(Second-order reaction)
Next, a labeling reagent is provided on the metal film of the measurement chip, and exosomes bound to the binding substance are labeled with a fluorescent substance via a second binding substance that binds to the exosomes. The type of labeling reagent is not particularly limited as long as the fluorescently labeled second binding substance can react with exosomes bound to the first binding substance. For example, the labeling reagent is a fluorescently labeled second binding substance that binds to a second binding determinant on the exosomes (secondary reaction + fluorescent labeling; step S30 in Figure 1A). Alternatively, the labeling reagent may include both a second binding substance that binds to a second binding determinant on the exosomes and a fluorescently labeled third binding substance that binds to the second binding substance bound to the exosomes (secondary reaction; step S30 and fluorescent labeling (tertiary reaction); step S35 in Figure 1B).
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、エクソソームに結合していない第2の結合物質(または第3の結合物質)を除去する(洗浄;工程S31および工程S36)。 The method for providing the labeling reagent is not particularly limited. For example, the labeling reagent may be provided on the metal film using a pipette equipped with a pipette tip. 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 third binding substance) that is not bound to exosomes (washing; steps S31 and S36).
標識試薬に含まれる第2の結合物質の種類は、エクソソーム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、エクソソームに結合できる抗体、エクソソームに結合できる核酸、エクソソームに結合できる脂質、およびエクソソームに結合できる抗体以外のタンパク質、例えば、エクソソーム上の糖鎖に結合できるレクチン、が含まれる。 The type of second binding substance contained in the labeling reagent is not particularly limited as long as it can bind to exosomes. Examples of second binding substances include antibodies capable of binding to exosomes, nucleic acids capable of binding to exosomes, lipids capable of binding to exosomes, and proteins other than antibodies capable of binding to exosomes, such as lectins capable of binding to glycans on exosomes.
第2の結合物質が結合する、エクソソームが有する第2の結合決定基に特に限定はないが、エクソソームのマーカーとして知られる結合決定基や、エクソソーム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。エクソソーム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2の結合物質として使用することができる。エクソソームのマーカーとして知られる結合決定基に結合する第2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、エクソソームにのみ結合するため、たとえ金属膜上にエクソソーム以外のもの(細胞など)が結合していても、エクソソームのみを検出するのに有効である。 The second binding determinant on exosomes to which the second binding substance binds is not particularly limited, but includes binding determinants known as exosome markers and binding determinants known as markers of cells that secrete exosomes. Binding determinants known as exosome markers include CD9, CD63, CD81, CD37, CD53, CD82, CD13, CD11, CD86, ICAM-1, Rab5, Annexin V, and LAMP1. Antibodies against these binding determinants are commercially available, and such antibodies can be used as the second binding substance. When a substance (e.g., an antibody) that reacts with the above-mentioned substances is used as the second binding substance that binds to a binding determinant known as an exosome marker, it will bind only to exosomes, and is therefore effective for detecting only exosomes, even if other entities (e.g., cells) are bound to the metal film.
エクソソーム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2の結合物質として使用することができる。第2の結合物質としてエクソソームを分泌する細胞の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エクソソームにのみ結合するため、金属膜上に結合した種々のエクソソームの中から特定の細胞由来のエクソソームのみを検出するのに有効である。 Binding determinants known as markers of exosome-secreting cells include caveolin-1, PSMA, EpCAM, Glypican-1, Survivin, CD91, Tspan8, CD147, EGFR, HER2, CD44, galactin, and integrin. Antibodies against these binding determinants are also commercially available, and these antibodies can be used as the second binding substance. When a binding substance (e.g., an antibody) that binds to a binding determinant known as a marker of exosome-secreting cells is used as the second binding substance, it binds only to specific cells and exosomes secreted therefrom, and is therefore effective in detecting only exosomes derived from specific cells from among the various exosomes 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エクソソーム抗体は、1種類または2種類以上の抗エクソソームモノクローナル抗体または抗エクソソーム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エクソソームモノクローナル抗体および抗エクソソーム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種類以上の抗エクソソーム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 labeling reagent may contain one or more types of second binding substances. For example, the anti-exosome antibody labeled with a fluorescent substance is one or more types of anti-exosome monoclonal antibodies or anti-exosome polyclonal antibodies. In this case, the anti-exosome monoclonal antibody and anti-exosome polyclonal antibody labeled with a fluorescent substance are preferably different from the one or more types of anti-exosome 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 second binding substance contained in the labeling reagent may be the same as or different from the type of 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、それぞれがエクソソームが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、エクソソーム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エクソソームの中から、第2の結合物質の結合に基づきさらに測定すべきエクソソーム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 exosomes, 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 having the first binding substance and the second binding substance bind to different binding determinants rather than competing for the same binding determinant, it becomes possible to more reliably immobilize exosomes on the metal film and label them with the labeling substance. Furthermore, by having the first binding determinant bound by the first binding substance and the second binding determinant bound by the second binding substance differ, it is possible to further narrow down the exosomes to be measured based on binding of the second binding substance from among the exosomes detected from a sample based on binding of the first binding substance.
第1の結合物質および第2の結合物質について、第1の結合決定基および第2の結合決定基の少なくとも一方が、エクソソームのマーカーとして知られる結合決定基であることが好ましい。エクソソームの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を使用することによって、検体中の物質からエクソソームのみを検出することができる。また、第1の結合決定基および第2の結合決定基の少なくとも一方が、エクソソームを分泌する細胞のマーカーとして知られる結合決定基であることが好ましい。エクソソームを分泌する細胞の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を使用することによって、特定の細胞由来のエクソソームを検出することができる。本発明においては、第1の結合物質および第2の結合物質の一方をエクソソームのマーカーとして知られる結合決定基に結合するものとし、他方をエクソソームを分泌する細胞のマーカーとして知られる結合決定基に結合するものとすることがより好ましい。このような2種の結合物質を組み合わせて使用することによって、特定の細胞の分泌するエクソソームを特異的に検出することができる。例えば、癌細胞は正常細胞とは異なるエクソソームを分泌することが知られており、体液中の癌細胞由来のエクソソームを検出することで、エクソソームを癌マーカーとして使用することが可能となる。 For the first binding substance and the second binding substance, at least one of the first binding determinant and the second binding determinant is preferably a binding determinant known as an exosome marker. By using a binding substance that binds to a binding determinant known as an exosome marker, it is possible to detect only exosomes from substances in a sample. Furthermore, it is preferable that at least one of the first binding determinant and the second binding determinant is a binding determinant known as a marker for cells that secrete exosomes. By using a binding substance that binds to a binding determinant known as a marker for cells that secrete exosomes, it is possible to detect exosomes derived from specific cells. In the present invention, it is more preferable that one of the first binding substance and the second binding substance binds to a binding determinant known as a marker for exosomes, and the other binds to a binding determinant known as a marker for cells that secrete exosomes. By using a combination of these two binding substances, it is possible to specifically detect exosomes secreted by specific cells. For example, cancer cells are known to secrete exosomes that are different from those of normal cells. Therefore, by detecting exosomes derived from cancer cells in body fluids, exosomes can be used as cancer markers.
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。第3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、抗体以外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(例えば、レクチン)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エクソソームに結合させて、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の結合物質のエクソソーム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エクソソーム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 third binding substances include antibodies, nucleic acids, lipids, and proteins other than antibodies (e.g., lectins) that can bind to the antibodies, nucleic acids, lipids, and proteins other than antibodies used as the second binding substance. For example, using a combination of second and third binding substances such that multiple third binding substances bind to one second binding substance allows more fluorescent substance to bind to exosomes than when the second binding substance is directly fluorescently labeled, thereby improving measurement sensitivity. Furthermore, exosomes can be labeled using a third binding substance even in cases where it is difficult to directly label the second binding substance with a fluorescent substance, or where fluorescent labeling changes, reduces, or eliminates the binding ability of the second binding substance to exosomes.
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(例えば抗エクソソーム抗体)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 used to label the second or third binding substance is not particularly limited as long as it is compatible with SPFS. Examples of fluorescent substances include cyanine dyes, Alexa Fluor® 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. CF dyes also exhibit little bleaching during fluorescence detection, allowing for stable fluorescence detection. The method for labeling the binding substance with a fluorescent substance is not particularly limited and can be appropriately selected from known methods. For example, the fluorescent substance can be bound to an amino group or sulfhydryl group of the binding substance (e.g., an anti-exosome antibody).
なお、上記の説明では、金属膜に固定化された第1の結合物質にエクソソームを結合させてからエクソソーム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の結合物質にエクソソームを結合させる前にエクソソーム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エクソソームを結合させる工程とエクソソーム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 explanation, exosomes are bound to a first binding substance immobilized on a metal film, and then the exosomes are labeled with a fluorescent substance using a labeling reagent. However, exosomes may also be labeled with a fluorescent substance using a labeling reagent before binding to the first binding substance immobilized on the metal film. In this case, the sample and labeling reagent (second binding substance) can be mixed before providing the sample on the metal film. Alternatively, a fluorescently labeled third binding substance can be added to the mixture of the sample and labeling reagent (second binding substance). Furthermore, the step of binding exosomes to a binding substance immobilized on a metal film and the step of labeling the exosomes with a fluorescent substance can be performed simultaneously. In this case, the sample and labeling reagent (second binding substance, or second and third binding substances) can be provided on the metal film simultaneously.
(蛍光測定)
次に、SPFSによりエクソソームの量を示す蛍光を測定する(工程S40)。具体的には、蛍光物質で標識されたエクソソーム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、エクソソーム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、シグナル値をエクソソームの量(個数/ml)や濃度(μg/ml)などに換算してもよい。
(Fluorescence measurement)
Next, fluorescence indicating the amount of exosomes is measured by SPFS (step S40). Specifically, while fluorescently labeled exosomes are bound to the binding substance immobilized on the metal film, excitation light is irradiated onto the metal film to generate SPR in the metal film, and the fluorescence emitted from the fluorescent substance is measured. Typically, a signal value correlating with the amount of exosomes 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 exosomes using a previously prepared calibration curve.
例えば、検量線は、市販のエクソソームを用いて希釈率の異なる検体を調製し、各検体中のエクソソームの個数や濃度を求めると共に、本発明の方法でシグナル値を求め、シグナル値をエクソソームの個数や濃度に対してプロットすることで、エクソソームの検量線を得ることができる。また、検体中のエクソソームの個数と濃度とをそれぞれ測定し、エクソソームの濃度に対してエクソソームの個数をプロットした検量線(図4)を得ることもできる。このような検量線を用いることによって、個数として計数したエクソソーム量を濃度(μg/ml)に換算することができる。このような換算を行うことで、エクソソーム量を濃度(μg/ml)として検出する他社装置などとの比較も可能となる。 For example, a calibration curve for exosomes can be obtained by preparing samples at different dilutions using commercially available exosomes, determining the number and concentration of exosomes in each sample, determining the signal value using the method of the present invention, and plotting the signal value against the number and concentration of exosomes. Alternatively, the number and concentration of exosomes in a sample can be measured separately to obtain a calibration curve (Figure 4) in which the number of exosomes is plotted against the exosome concentration. Using such a calibration curve, the amount of exosomes counted as a number can be converted to a concentration (μg/ml). This conversion also enables comparison with other companies' devices that detect exosome amount as a concentration (μg/ml).
なお、エクソソームの個数を測定する方法に特に限定はないが、例えば、qNano/ナノ粒子マルチアナライザー(メイワフォーシス株式会社製)を使用することができる。エクソソームの濃度を測定する方法にも特に限定はないが、例えば、タンパク質定量(BCA法、ThermoFischer社製)によって測定することができる。 The method for measuring the number of exosomes is not particularly limited, but for example, the qNano/Nanoparticle Multi-Analyzer (manufactured by Meiwafosis Co., Ltd.) can be used. The method for measuring the concentration of exosomes is also not particularly limited, but for example, protein quantification (BCA method, manufactured by ThermoFischer) can be used.
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 Figure 2A, when using a measurement chip 100 for PC-SPFS, excitation light L1 is irradiated onto the metal film 120 via the prism 110. This causes SPR in the metal film 120, and the fluorescent substance 150 present near 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 the resonance angle or enhancement angle. Here, "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. Furthermore, "enhancement 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 Figure 2B, when using a measurement chip 200 for GC-SPFS, excitation light L1 is directly irradiated onto the metal film 210 (diffraction grating 211). This causes SPR in the metal film 210 (diffraction grating 211), and the fluorescent substance 150 present near the metal film 210 (diffraction grating 211) is excited by the enhanced electric field and emits fluorescence L3. The angle of incidence of excitation light L1 with respect to the metal film 210 is set so that SPR occurs in the metal film 210, but it is preferable that the angle be such that the intensity of the enhanced electric field formed by SPR is strongest. The optimal angle of incidence of excitation light L1 is set appropriately depending on the pitch of the diffraction grating 211, the wavelength of 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/mm2以上30mW/mm2以下であり、8.5μW/mm2以上10mW/mm2以下が好ましく、9.5μW/mm2以上5mW/mm2以下がより好ましい。励起光の照射エネルギーを30mW/mm2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、より少量のエクソソーム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/mm2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 typically laser light. For example, the excitation light is 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/ mm² to 30 mW/ mm² , preferably 8.5 μW/ mm² to 10 mW/ mm² , and more preferably 9.5 μW/ mm² to 5 mW/ mm² . By setting the irradiation energy of the excitation light to 30 mW/ mm² or less, the fluorescence intensity is increased, the signal-to-noise ratio (S/N) is increased, and smaller amounts of exosomes can be detected, thereby improving the detection limit. The wavelength of the excitation light is appropriately set depending on the excitation wavelength of the fluorescent substance used. Furthermore, if the light intensity exceeds 30 mW/ mm² , dissociation of the antigen-antibody reaction due to the heat of irradiation progresses, resulting in a poor signal-to-noise ratio.
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 where the fluorescence intensity is highest relative to the measurement chip. For example, as shown in Figure 2A, when using a measurement chip 100 for PC-SPFS, the direction where the fluorescence intensity 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 Figure 2B, when using a measurement chip 200 for GC-SPFS, the direction where the fluorescence intensity 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 may be, for example, a photomultiplier tube (PMT) or an avalanche photodiode (APD).
以上の手順により、検体に含まれるエクソソームの濃度を測定することができる。 The above procedure allows the concentration of exosomes contained in the sample to be measured.
[エクソソームの測定キット]
本実施の形態に係るエクソソームの測定キットは、上記の測定チップと、上記標識試薬(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)が上記のエクソソームの測定方法をより簡便に行うことが可能となる。また、測定キットは、界面活性剤をさらに含んでもよい。界面活性剤をさらに使用することで、バックグラウンドノイズや測定値のバラツキを低減することが可能となる。
[Exosome measurement kit]
The exosome measurement kit according to this embodiment is a set comprising the above-described measurement chip and the above-described labeling reagent (comprising a fluorescent substance, a second binding substance, and optionally a third binding substance). Preparing the above-described measurement chip and labeling reagent in advance in this manner allows users (e.g., medical professionals) to more easily perform the above-described exosome measurement method. The measurement kit may further comprise a surfactant. The use of a surfactant can reduce background noise and variability in measurement values.
[効果]
以上のように、本実施の形態に係るエクソソームの測定方法または測定キットによれば、SPFSを利用して検体中のエクソソームを高感度かつ簡便に測定することができる。
[effect]
As described above, according to the exosome measurement method or measurement kit of the present embodiment, exosomes in a sample can be measured with high sensitivity and ease using SPFS.
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.
実験1: 2種のエクソソームに対する抗体を用いた、健常者血液からのエクソソームの測定
図3に示される構成の測定チップ300を準備した。流路320内に露出している金属膜120(金薄膜)の特定の領域(反応部)に、第1の結合物質として抗CD9モノクローナル抗体を固定化した。
Experiment 1: Measurement of exosomes from the blood of healthy subjects using antibodies against two types of exosomes A measurement chip 300 with the configuration shown in Figure 3 was prepared. An anti-CD9 monoclonal antibody was immobilized as a first binding substance to a specific region (reaction area) of the metal film 120 (thin gold film) exposed within the flow channel 320.
コスモバイオ社から購入した健常人由来のスタンダードエクソソーム(凍結乾燥品)を水和し、検体サンプルとして使用した。希釈は10倍希釈系列とし、希釈には1%BSAを含むPBSを使用した。
なお、装置内での検体希釈液には界面活性剤を含み、界面活性剤の濃度は0.05%であった。
Standard exosomes (lyophilized product) derived from healthy individuals purchased from Cosmo Bio Co., Ltd. were hydrated and used as specimen samples. Dilutions were made in a 10-fold dilution series using PBS containing 1% BSA.
The sample dilution solution in the device contained a surfactant, and the concentration of the surfactant was 0.05%.
希釈率の異なる検体のそれぞれについて、検体中のエクソソームの個数を測定した。測定にはqNano/ナノ粒子マルチアナライザー(メイワフォーシス株式会社製)を使用した。 The number of exosomes in each sample was measured at different dilution rates. Measurements were performed using a qNano/Nanoparticle Multi-Analyzer (manufactured by Meiwafosis Co., Ltd.).
さらに上記と同じ検体について、エクソソームの量に相関するシグナル値を測定した。ピペットチップにより、液体注入部330から流路320内に検体(希釈した血液のいずれか)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330から流路320内の検体を除去した後、流路320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CD63モノクローナル抗体を液体注入部330から流路320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330から流路320内の標識試薬を除去した後、流路320内を洗浄液で1回洗浄した。次いで、液体注入部330から流路320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120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110側から金属膜120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/mm2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、エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。各検体について、同じ測定を6回行った。 Furthermore, the signal value correlating with the amount of exosomes was measured for the same sample as above. The sample (either diluted blood) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330 using a pipette tip, and the liquid was pumped back and forth (primary reaction). The reaction time for the primary reaction was 100 minutes. After removing the sample from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the inside of the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, a labeled reagent (an anti-CD63 monoclonal antibody labeled with an Alexa Fluor dye) was introduced into the flow channel 320 from the liquid inlet 330 and sent back and forth (secondary reaction). The reaction time for the secondary reaction was 10 minutes. The labeled reagent in the flow channel 320 was removed from the liquid inlet 330, and the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, a measurement solution was introduced into the flow channel 320 from the liquid inlet 330. In this state, the fluorescence value was measured using SPFS. That is, excitation light (laser light) was irradiated onto the metal film 120 from the prism 110 side so that the angle of incidence of the excitation light with respect to the metal film 120 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 irradiation energy amount 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 exosomes. The same measurement was performed six times for each sample.
測定したシグナル値を、検体中のエクソソームの個数(個/μl)に対してプロットし、CD9陽性CD63陽性エクソソームの検量線(図5)を得た。 The measured signal values were plotted against the number of exosomes (cells/μl) in the sample to obtain a calibration curve for CD9-positive CD63-positive exosomes (Figure 5).
図5のプロットから明らかなように、検体中のエクソソームの個数とシグナル値との間には相関関係が存在し、検出限界は2.1×102個/μlと低かった。 As is clear from the plot in Figure 5, there was a correlation between the number of exosomes in the sample and the signal value, and the detection limit was low at 2.1 x 102 /µl.
次に、検出に用いた励起光の出力を変える以外は上記と同様にして、エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。検出に用いた励起光の出力は5mW、15mWまたは30mWとし、それぞれの照射エネルギー量は、3.8mW/mm2、11.3mW/mm2または22.6mW/mm2となった。各照射エネルギー量について、上記と同様にして検体からエクソソームを測定する際の検出限界を求めた。 Next, the signal value correlating with the amount of exosomes was calculated in the same manner as above, except that the output of the excitation light used for detection was changed. The output of the excitation light used for detection was 5 mW, 15 mW, or 30 mW, and the respective irradiation energy amounts were 3.8 mW/mm 2 , 11.3 mW/mm 2 , or 22.6 mW/mm 2. For each irradiation energy amount, the detection limit when measuring exosomes from the sample was determined in the same manner as above.
また、上記測定について、シグナル対ノイズ比(S/N)を次のようにして算出した。シグナル値(S)として、エクソソーム存在下における測定シグナルから光学ブランクを引いた値を求め、ノイズ値(N)として、エクソソーム非存在下における測定シグナルから光学ブランクを引いた値を求めた。次に、S/Nの比を計算した。 In addition, the signal-to-noise ratio (S/N) for the above measurements was calculated as follows: The signal value (S) was calculated by subtracting the optical blank from the measurement signal in the presence of exosomes, and the noise value (N) was calculated by subtracting the optical blank from the measurement signal in the absence of exosomes. Next, the S/N ratio was calculated.
照射エネルギー量に対して、算出したS/Nおよび検出限界をそれぞれプロットし、健常者由来のCD9陽性CD63陽性エクソソームエクソソームに関する、照射エネルギー、S/Nおよび検出限界の関係を示すグラフ(図6)を得た。 The calculated S/N and detection limit were plotted against the amount of irradiation energy, and a graph (Figure 6) was obtained showing the relationship between irradiation energy, S/N, and detection limit for CD9-positive CD63-positive exosomes derived from healthy individuals.
図6のプロットにおいては、検体からエクソソームを測定する際に使用する励起光の照射エネルギーが低い場合は、S/Nは大きくなり(即ち、シグナルに対するノイズが減少し)、検出限界も向上した。 In the plots in Figure 6, when the irradiation energy of the excitation light used to measure exosomes from a sample was low, the S/N ratio increased (i.e., the noise to the signal decreased) and the detection limit was improved.
実験2: エクソソーム分泌細胞に対する抗体およびエクソソームに対する抗体を用いた、前立腺癌に関連するエクソソームの測定 Experiment 2: Measurement of exosomes associated with prostate cancer using antibodies against exosome-secreting cells and antibodies against exosomes
図3に示される構成の測定チップ300を準備した。流路320内に露出している金属膜120(金薄膜)の特定の領域(反応部)に、第1の結合物質として抗PSMAモノクローナル抗体を固定化した。 A measurement chip 300 with the configuration shown in Figure 3 was prepared. An anti-PSMA monoclonal antibody was immobilized as a first binding substance in a specific region (reaction area) of the metal film 120 (thin gold film) exposed within the flow channel 320.
コスモバイオ社から購入した前立腺がん細胞であるLNCap細胞由来のスタンダードエクソソーム(凍結乾燥品)を水和し、検体サンプルとして使用した。希釈は10倍希釈系列とし、希釈には1%BSAを含むPBSを使用した。
なお、装置内での検体希釈液には界面活性剤を含み、界面活性剤の濃度は0.05%であった。
Standard exosomes (lyophilized product) derived from LNCap cells, a type of prostate cancer cell line, purchased from Cosmo Bio Co., Ltd. were hydrated and used as specimen samples. Dilutions were made in a 10-fold dilution series using PBS containing 1% BSA.
The sample dilution solution in the device contained a surfactant, and the concentration of the surfactant was 0.05%.
検体中のLNCap細胞由来エクソソームの個数を測定した。測定にはqNano/ナノ粒子マルチアナライザー(メイワフォーシス株式会社製)を使用した。 The number of LNCap cell-derived exosomes in the samples was measured. Measurements were performed using a qNano/Nanoparticle Multi-Analyzer (manufactured by Meiwafosis Co., Ltd.).
さらに上記と同じ検体について、LNCap細胞由来のCD9陽性PSMA陽性エクソソームの検量線を作成するために、希釈率の異なる検体のそれぞれについて、エクソソームの量に相関するシグナル値を測定した。ピペットチップにより、液体注入部330から流路320内に検体(希釈した培養上清のいずれか)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330から流路320内の検体を除去した後、流路320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CD9モノクローナル抗体を液体注入部330から流路320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330から流路320内の標識試薬を除去した後、流路320内を洗浄液で1回洗浄した。次いで、液体注入部330から流路320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120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110側から金属膜120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/mm2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、エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。各検体について、同じ測定を6回行った。 Furthermore, to create a calibration curve for CD9-positive PSMA-positive exosomes derived from LNCap cells using the same samples as above, signal values correlating with the amount of exosomes were measured for each sample at different dilutions. A sample (either diluted culture supernatant) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330 using a pipette tip, and the liquid was pumped back and forth (primary reaction). The reaction time for the primary reaction was 100 minutes. After removing the sample from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, an anti-CD9 monoclonal antibody labeled with a labeling reagent (Alexa Fluor dye) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, and the liquid was pumped back and forth (secondary reaction). The reaction time for the secondary reaction was 10 minutes. After removing the labeling reagent from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, the measurement solution was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330. In this state, the fluorescence value was measured using SPFS. That is, excitation light (laser light) was irradiated onto the metal film 120 from the prism 110 side so that the angle of incidence of the excitation light on the metal film 120 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 exosomes. The same measurement was performed six times for each sample.
測定したシグナル値を、検体中のエクソソームの個数(個/μl)に対してプロットし、CD9陽性PSMA陽性エクソソームの検量線(図7)を得た。 The measured signal values were plotted against the number of exosomes (cells/μl) in the sample to obtain a calibration curve for CD9-positive, PSMA-positive exosomes (Figure 7).
図7のプロットから明らかなように、上記方法によって特定の細胞(前立腺癌細胞)由来のエクソソーム(CD9陽性PSMA陽性エクソソーム)を検出することができた。また、CD9陽性PSMA陽性エクソソームの個数とシグナル値との間には相関関係が存在し、検出限界は1.7×102個//μlと低かった。 As is clear from the plot in Figure 7, the above method was able to detect exosomes (CD9-positive, PSMA-positive exosomes) derived from specific cells (prostate cancer cells). Furthermore, there was a correlation between the number of CD9-positive, PSMA-positive exosomes and the signal value, and the detection limit was low at 1.7 x 102 cells/µl.
次に、検出に用いた励起光の出力を変える以外は上記と同様にして、CD9陽性PSMA陽性エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。検出に用いた励起光の出力は5mW、15mWまたは30mWとし、それぞれの照射エネルギー量は、3.8mW/mm2、11.3mW/mm2または22.6mW/mm2となった。各照射エネルギー量について、上記と同様にして検体からエクソソームを測定する際の検出限界を求めた。 Next, the signal value correlating with the amount of CD9-positive, PSMA-positive exosomes was calculated in the same manner as above, except that the output of the excitation light used for detection was changed. The output of the excitation light used for detection was 5 mW, 15 mW, or 30 mW, and the respective irradiation energy amounts were 3.8 mW/mm 2 , 11.3 mW/mm 2 , and 22.6 mW/mm 2. For each irradiation energy amount, the detection limit when measuring exosomes from the sample was determined in the same manner as above.
また、上記測定について、実験1と同様に、シグナル対ノイズ比(S/N)を算出した。 In addition, the signal-to-noise ratio (S/N) was calculated for the above measurements in the same way as in Experiment 1.
照射エネルギー量に対して、算出したS/Nおよび検出限界をそれぞれプロットし、CD9陽性PSMA陽性エクソソームに関する、照射エネルギー、S/Nおよび検出限界の関係を示すグラフ(図8)を得た。 The calculated S/N and detection limit were plotted against the amount of irradiation energy, and a graph (Figure 8) was obtained showing the relationship between irradiation energy, S/N, and detection limit for CD9-positive, PSMA-positive exosomes.
図8のプロットにおいては、CD9陽性PSMA陽性エクソソームを測定する際に使用する励起光の照射エネルギーが低い場合は、S/Nは大きくなり(即ち、シグナルに対するノイズが減少し)、検出限界も向上した。 In the plot of Figure 8, when the irradiation energy of the excitation light used to measure CD9-positive, PSMA-positive exosomes was low, the S/N ratio increased (i.e., the noise to signal decreased), and the detection limit also improved.
実験3: 2種のエクソソームに対する抗体を用いた、前立腺癌細胞に由来するエクソソームの測定 Experiment 3: Measurement of exosomes derived from prostate cancer cells using two types of exosome antibodies
図3に示される構成の測定チップ300を準備した。流路320内に露出している金属膜120(金薄膜)の特定の領域(反応部)に、第1の結合物質として抗抗CD9モノクローナル抗体を固定化した。 A measurement chip 300 with the configuration shown in Figure 3 was prepared. An anti-CD9 monoclonal antibody was immobilized as a first binding substance in a specific region (reaction area) of the metal film 120 (thin gold film) exposed within the flow channel 320.
コスモバイオ社から購入した前立腺がん細胞であるLNCap細胞由来のスタンダードエクソソーム(凍結乾燥品)を水和し、検体サンプルとして使用した。希釈は10倍希釈系列とし、希釈には1%BSAを含むPBSを使用した。
なお、装置内での検体希釈液には界面活性剤を含み、界面活性剤の濃度は0.05%であった。
Standard exosomes (lyophilized product) derived from LNCap cells, a type of prostate cancer cell line, purchased from Cosmo Bio Co., Ltd. were hydrated and used as specimen samples. Dilutions were made in a 10-fold dilution series using PBS containing 1% BSA.
The sample dilution solution in the device contained a surfactant, and the concentration of the surfactant was 0.05%.
LNCap細胞由来のCD9陽性CD63陽性エクソソームの検量線を作成するために、希釈率の異なる検体のそれぞれについて、エクソソームの量に相関するシグナル値を測定した。ピペットチップにより、液体注入部330から流路320内に検体(希釈した培養上清のいずれか)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330から流路320内の検体を除去した後、流路320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CD63モノクローナル抗体)を液体注入部330から流路320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330から流路320内の標識試薬を除去した後、流路320内を洗浄液で1回洗浄した。次いで、液体注入部330から流路320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120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110側から金属膜120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/mm2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、エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。各検体について、同じ測定を6回行った。 To create a calibration curve for CD9+CD63+ exosomes derived from LNCap cells, signal values correlating with the amount of exosomes were measured for each sample at different dilutions. A sample (either diluted culture supernatant) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330 using a pipette tip, and the liquid was pumped back and forth (primary reaction). The reaction time for the primary reaction was 100 minutes. After removing the sample from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, a labeled reagent (an anti-CD63 monoclonal antibody labeled with Alexa Fluor dye) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, and the liquid was pumped back and forth (secondary reaction). The reaction time for the secondary reaction was 10 minutes. After removing the labeled reagent from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, the measurement solution was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330. In this state, the fluorescence value was measured using SPFS. That is, excitation light (laser light) was irradiated onto the metal film 120 from the prism 110 side so that the angle of incidence of the excitation light on the metal film 120 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 exosomes. The same measurement was performed six times for each sample.
上記と同じ検体について、検体中のLNCap細胞由来エクソソームの個数を測定した。qNano/ナノ粒子マルチアナライザー(メイワフォーシス株式会社製)を使用して、抽出したエクソソームの個数を測定した。重量はタンパク質定量(BCA法、ThermoFischer社製)によって実施した。 The same samples as above were used to measure the number of LNCap cell-derived exosomes in the samples. The number of extracted exosomes was measured using a qNano/Nanoparticle Multi-Analyzer (Meiwafosis Co., Ltd.). The weight was determined by protein quantification (BCA method, ThermoFischer).
測定したシグナル値を、検体中のエクソソームの個数(個/μl)に対してプロットし、CD9陽性CD63陽性エクソソームの検量線(図9)を得た。 The measured signal values were plotted against the number of exosomes (cells/μl) in the sample to obtain a calibration curve for CD9-positive CD63-positive exosomes (Figure 9).
図9のプロットから明らかなように、上記方法によって特定の細胞(前立腺癌細胞)由来のサンプルにおいてもCD9陽性CD63陽性エクソソームを検出することができた。また、CD9陽性CD63陽性エクソソームの個数とシグナル値との間には相関関係が存在し、検出限界は3.2×100個/μlと低かった。 As is clear from the plots in Figure 9, the above method was able to detect CD9+CD63+ exosomes even in samples derived from specific cells (prostate cancer cells). Furthermore, there was a correlation between the number of CD9+CD63+ exosomes and the signal value, and the detection limit was low at 3.2 x 100 cells/µL.
次に、検出に用いた励起光の出力を変える以外は上記と同様にして、CD9陽性CD63陽性エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。検出に用いた励起光の出力は5mW、15mWまたは30mWとし、それぞれの照射エネルギー量は、3.8mW/mm2、11.3mW/mm2または22.6mW/mm2となった。各照射エネルギー量について、上記と同様にして検体からエクソソームを測定する際の検出限界を求めた。 Next, the signal value correlating with the amount of CD9-positive CD63-positive exosomes was calculated in the same manner as above, except that the output of the excitation light used for detection was changed. The output of the excitation light used for detection was 5 mW, 15 mW, or 30 mW, and the respective irradiation energy amounts were 3.8 mW/mm 2 , 11.3 mW/mm 2 , and 22.6 mW/mm 2. For each irradiation energy amount, the detection limit when measuring exosomes from the sample was determined in the same manner as above.
また、上記測定について、実験1と同様に、シグナル対ノイズ比(S/N)を算出した。 In addition, the signal-to-noise ratio (S/N) was calculated for the above measurements in the same way as in Experiment 1.
照射エネルギー量に対して、算出したS/Nおよび検出限界をそれぞれプロットし、CD9陽性CD63陽性エクソソームに関する、照射エネルギー、S/Nおよび検出限界の関係を示すグラフ(図10)を得た。 The calculated S/N and detection limit were plotted against the amount of irradiation energy, and a graph (Figure 10) was obtained showing the relationship between irradiation energy, S/N, and detection limit for CD9-positive CD63-positive exosomes.
図10のプロットにおいては、CD9陽性CD63陽性エクソソームを測定する際に使用する励起光の照射エネルギーが低い場合は、S/Nは大きくなり(即ち、シグナルに対するノイズが減少し)、検出限界も向上した。 In the plot of Figure 10, when the irradiation energy of the excitation light used to measure CD9-positive CD63-positive exosomes was low, the S/N ratio increased (i.e., the noise to the signal decreased), and the detection limit also improved.
実験4: エクソソームに対する抗体とエクソソーム上の糖鎖を認識するWFAレクチンを用いた、CD9陽性糖鎖保有エクソソームの測定 Experiment 4: Measurement of CD9-positive glycan-bearing exosomes using an antibody against exosomes and WFA lectin, which recognizes glycans on exosomes.
図3に示される構成の測定チップ300を準備した。流路320内に露出している金属膜120(金薄膜)の特定の領域(反応部)に、第1の結合物質として抗CD9モノクローナル抗体を固定化した。 A measurement chip 300 with the configuration shown in Figure 3 was prepared. An anti-CD9 monoclonal antibody was immobilized as a first binding substance in a specific region (reaction area) of the metal film 120 (thin gold film) exposed within the flow channel 320.
コスモバイオ社から購入した前立腺がん細胞であるLNCap細胞由来のスタンダードエクソソーム(凍結乾燥品)を水和し、検体サンプルとして使用した。希釈は10倍希釈系列とし、希釈には1%BSAを含むPBSを使用した。
なお、装置内での検体希釈液には界面活性剤を含み、界面活性剤の濃度は0.05%であった。
Standard exosomes (lyophilized product) derived from LNCap cells, a type of prostate cancer cell line, purchased from Cosmo Bio Co., Ltd. were hydrated and used as specimen samples. Dilutions were made in a 10-fold dilution series using PBS containing 1% BSA.
The sample dilution solution in the device contained a surfactant, and the concentration of the surfactant was 0.05%.
LNCap細胞由来のCD9陽性糖鎖保有エクソソームの検量線を作成するために、希釈率の異なる検体のそれぞれについて、エクソソームの量に相関するシグナル値を測定した。ピペットチップにより、液体注入部330から流路320内に検体(希釈した培養上清のいずれか)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330から流路320内の検体を除去した後、流路320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WFAレクチン)を液体注入部330から流路320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330から流路320内の標識試薬を除去した後、流路320内を洗浄液で1回洗浄した。次いで、液体注入部330から流路320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120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110側から金属膜120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/mm2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、エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。各検体について、同じ測定を6回行った。 To create a calibration curve for CD9-positive glycan-bearing exosomes derived from LNCap cells, signal values correlating with the amount of exosomes were measured for each sample at different dilutions. A sample (either diluted culture supernatant) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330 using a pipette tip, and the liquid was pumped back and forth (primary reaction). The reaction time for the primary reaction was 100 minutes. After removing the sample from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, a labeled reagent (WFA lectin labeled with Alexa Fluor dye) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, and the liquid was pumped back and forth (secondary reaction). The reaction time for the secondary reaction was 10 minutes. After removing the labeled reagent from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, the measurement solution was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330. In this state, the fluorescence value was measured using SPFS. That is, excitation light (laser light) was irradiated onto the metal film 120 from the prism 110 side so that the angle of incidence of the excitation light on the metal film 120 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 exosomes. The same measurement was performed six times for each sample.
上記と同じ検体について、検体中のLNCap細胞由来エクソソームの個数を測定した。qNano/ナノ粒子マルチアナライザー(メイワフォーシス株式会社製)を使用して、抽出したエクソソームの個数を測定した。 The number of LNCap cell-derived exosomes in the same samples as above was measured. The number of extracted exosomes was measured using a qNano/Nanoparticle Multi-Analyzer (manufactured by Meiwafosis Co., Ltd.).
測定したシグナル値を、検体中のエクソソームの個数(個/μl)に対してプロットし、CD9陽性糖鎖保有エクソソームの検量線(図11)を得た。 The measured signal values were plotted against the number of exosomes (cells/μl) in the sample to obtain a calibration curve for CD9-positive glycan-bearing exosomes (Figure 11).
図11のプロットから明らかなように、上記方法によって特定の細胞(前立腺癌細胞)由来のサンプルにおいてもCD9陽性糖鎖保有エクソソームを検出することができた。また、CD9陽性糖鎖保有エクソソームの個数とシグナル値との間には相関関係が存在し、検出限界は9.9×101個/μlと低かった。 As is clear from the plots in Figure 11, the above method was able to detect CD9-positive glycan-bearing exosomes even in samples derived from specific cells (prostate cancer cells). Furthermore, there was a correlation between the number of CD9-positive glycan-bearing exosomes and the signal value, and the detection limit was low at 9.9 x 10 cells/µl.
実験5: エクソソーム分泌細胞に対する抗体とエクソソーム上の糖鎖を認識するレクチンを用いた、前立腺癌細胞に由来するエクソソームの測定 Experiment 5: Measurement of exosomes derived from prostate cancer cells using antibodies against exosome-secreting cells and lectins that recognize glycans on exosomes
図3に示される構成の測定チップ300を準備した。流路320内に露出している金属膜120(金薄膜)の特定の領域(反応部)に、第1の結合物質として抗PSMAモノクローナル抗体を固定化した。 A measurement chip 300 with the configuration shown in Figure 3 was prepared. An anti-PSMA monoclonal antibody was immobilized as a first binding substance in a specific region (reaction area) of the metal film 120 (thin gold film) exposed within the flow channel 320.
コスモバイオ社から購入した前立腺がん細胞であるLNCap細胞由来のスタンダードエクソソーム(凍結乾燥品)を水和し、検体サンプルとして使用した。希釈は10倍希釈系列とし、希釈には1%BSAを含むPBSを使用した。
なお、装置内での検体希釈液には界面活性剤を含み、界面活性剤の濃度は0.05%であった。
Standard exosomes (lyophilized product) derived from LNCap cells, a type of prostate cancer cell line, purchased from Cosmo Bio Co., Ltd. were hydrated and used as specimen samples. Dilutions were made in a 10-fold dilution series using PBS containing 1% BSA.
The sample dilution solution in the device contained a surfactant, and the concentration of the surfactant was 0.05%.
検体中のLNCap細胞由来エクソソームの個数を測定した。測定にはqNano/ナノ粒子マルチアナライザー(メイワフォーシス株式会社製)を使用した。 The number of LNCap cell-derived exosomes in the samples was measured. Measurements were performed using a qNano/Nanoparticle Multi-Analyzer (manufactured by Meiwafosis Co., Ltd.).
さらに上記と同じ検体について、LNCap細胞由来のPSMA陽性糖鎖保有エクソソームの検量線を作成するために、希釈率の異なる検体のそれぞれについて、エクソソームの量に相関するシグナル値を測定した。ピペットチップにより、液体注入部330から流路320内に検体(希釈した培養上清のいずれか)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330から流路320内の検体を除去した後、流路320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WFAレクチンを液体注入部330から流路320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330から流路320内の標識試薬を除去した後、流路320内を洗浄液で1回洗浄した。次いで、液体注入部330から流路320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120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110側から金属膜120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/mm2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、エクソソームの量に相関するシグナル値を算出した。各検体について、同じ測定を6回行った。 Furthermore, to create a calibration curve for PSMA-positive glycan-bearing exosomes derived from LNCap cells, the signal value correlating with the amount of exosomes was measured for each sample at different dilutions. The sample (either diluted culture supernatant) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330 using a pipette tip, and the liquid was pumped back and forth (primary reaction). The reaction time for the primary reaction was 100 minutes. After removing the sample from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, WFA lectin labeled with a labeling reagent (Alexa Fluor dye) was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, and the liquid was pumped back and forth (secondary reaction). The reaction time for the secondary reaction was 10 minutes. After removing the labeling reagent from the flow channel 320 from the liquid injection unit 330, the flow channel 320 was washed once with a cleaning solution. Next, the measurement solution was introduced into the flow channel 320 from the liquid injection unit 330. In this state, the fluorescence value was measured using SPFS. That is, excitation light (laser light) was irradiated onto the metal film 120 from the prism 110 side so that the angle of incidence of the excitation light on the metal film 120 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 exosomes. The same measurement was performed six times for each sample.
測定したシグナル値を、検体中のエクソソームの個数(個/μl)に対してプロットし、PSMA陽性糖鎖保有エクソソームの検量線(図12)を得た。 The measured signal values were plotted against the number of exosomes (cells/μl) in the sample to obtain a calibration curve for PSMA-positive glycan-bearing exosomes (Figure 12).
図12のプロットから明らかなように、上記方法によって特定の細胞(前立腺癌細胞)由来のエクソソーム(PSMA陽性糖鎖保有エクソソーム)を検出することができた。また、PSMA陽性糖鎖保有エクソソームの個数とシグナル値との間には相関関係が存在し、検出限界は2.5×102個/μlと低かった。 As is clear from the plot in Figure 12, the above method was able to detect exosomes (exosomes bearing PSMA-positive glycans) derived from specific cells (prostate cancer cells). Furthermore, there was a correlation between the number of PSMA-positive glycan-bearing exosomes and the signal value, and the detection limit was low at 2.5 x 102 /µL.
本出願は、2019年6月27日出願の特願2019-119824に基づく優先権を主張する。当該出願明細書に記載された内容は、全て本願明細書に援用される。 This application claims priority from Japanese Patent Application No. 2019-119824, filed June 27, 2019. The entire contents of that application are incorporated herein by reference.
本実施の形態に係るエクソソームの測定方法または測定キットを用いることで、エクソソームを高感度かつ簡便に測定することができる。したがって、本発明に係るエクソソームの検出方法および測定キットは、例えば臨床検査などに有用である。 By using the exosome measurement method or measurement kit according to this embodiment, exosomes can be measured with high sensitivity and ease. Therefore, the exosome detection method and measurement kit according to the present invention are useful, for example, in clinical testing.
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 抗エクソソーム抗体(第1の結合物質)
131 抗エクソソーム抗体(第2の結合物質)
140 エクソソーム
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 formation surface 113 Emitting surface 120 Metal film 130 Anti-exosome antibody (first binding substance)
131 Anti-exosome antibody (second binding substance)
140 Exosome 150 Fluorescent substance 210 Metal film 211 Diffraction grating 310 Channel cover 320 Channel 330 Liquid injection section 331 Liquid injection section covering film 340 Reservoir section 341 Reservoir section covering film 342 Vent 350 Adhesive layer 412 Dielectric member 414 Metal thin film 416 Ligand immobilization 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 (19)
前記金属膜上にエクソソームを含む検体を提供して、前記検体に含まれる前記エクソソームを前記第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エクソソームを、前記エクソソームに結合する第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エクソソームが前記第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、
を含み、
前記第1の結合物質および前記第2の結合物質の内、一方がエクソソームのマーカーとして知られる結合決定基に結合し、他方がエクソソームを分泌する細胞のマーカーとして知られる結合決定基に結合し、
前記第1の結合物質および前記第2の結合物質の内、少なくとも一方がエクソソーム上の糖鎖に結合できるレクチンである、
エクソソームの測定方法。 Preparing a measurement chip including a metal film and a first binding substance that binds to exosomes and is immobilized on the metal film;
providing a specimen containing exosomes on the metal film and allowing the exosomes contained in the specimen to bind to the first binding substance;
labeling the exosomes with a fluorescent substance via a second binding substance that binds to the exosomes before or after binding to the first binding substance;
a step of irradiating the metal film with excitation light so that surface plasmon resonance occurs in the metal film while the exosomes labeled with the fluorescent substance are bound to the first binding substance, and detecting fluorescence emitted from the fluorescent substance;
Including,
one of the first binding substance and the second binding substance binds to a binding determinant known as a marker for exosomes, and the other binds to a binding determinant known as a marker for cells that secrete exosomes;
At least one of the first binding substance and the second binding substance is a lectin capable of binding to a sugar chain on an exosome.
Methods for measuring exosomes.
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1~10のいずれか一項に記載のエクソソームの測定方法。 the metal film is disposed on a prism;
The excitation light is irradiated onto the metal film through a prism.
The method for measuring exosomes according to any one of claims 1 to 10.
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1~10のいずれか一項に記載のエクソソームの測定方法。 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 method for measuring exosomes according to any one of claims 1 to 10.
エクソソームを蛍光物質で標識するための標識試薬と、
を含み、
前記標識試薬が、前記エクソソームに結合する第2の結合物質を含み、
前記第1の結合物質および前記第2の結合物質の内、一方がエクソソームのマーカーとして知られる結合決定基に結合し、他方がエクソソームを分泌する細胞のマーカーとして知られる結合決定基に結合し、
前記第1の結合物質および前記第2の結合物質の内、少なくとも一方がエクソソーム上の糖鎖に結合できるレクチンである、
エクソソームの測定キット。 A measuring chip including a metal film and a first binding substance that binds to exosomes and is immobilized on the metal film;
A labeling reagent for labeling exosomes with a fluorescent substance;
Including,
the labeling reagent comprises a second binding substance that binds to the exosome;
one of the first binding substance and the second binding substance binds to a binding determinant known as a marker for exosomes, and the other binds to a binding determinant known as a marker for cells that secrete exosomes ;
At least one of the first binding substance and the second binding substance is a lectin capable of binding to a sugar chain on an exosome.
Exosome measurement kit.
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