JP7376021B2 - Method for separating and analyzing microvesicles from human blood - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 2019年4月30日、https://www.biorxiv.org/content/10.1101/623553v1Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act April 30, 2019, https://www. biorxiv. org/content/10.1101/623553v1
本発明は、ヒト血液中に存在するマイクロベシクルを効率的に分離及び分析する方法に関する。 The present invention relates to a method for efficiently separating and analyzing microvesicles present in human blood.
細胞から離出分離する微小膜画分として、エクソソーム(直径0.03~0.1μm)、マイクロベシクル(直径0.1~1μm)等が知られており、これらはそれぞれ異なるメカニズムで分泌され、正常条件下および病的条件下のいずれにおいても数多くの異なる細胞タイプから分泌されることが報告されている(非特許文献1)。 Exosomes (0.03 to 0.1 μm in diameter) and microvesicles (0.1 to 1 μm in diameter) are known as micromembrane fractions that separate from cells, and these are secreted by different mechanisms. It has been reported that it is secreted by many different cell types under both normal and pathological conditions (Non-Patent Document 1).
これらの微小膜画分はヒト体液中(血液、尿、髄液、他)に含まれるが、これらの微小膜画分が含有する内容物は、細胞や組織間相互作用におけるシグナル伝達機能において重要な役割を担うと考えられている。そして一方で、これらの微小膜画分は、非侵襲的な診断材料であるリキッドバイオプシとして罹患状態や疾病の有無を判別に用いられ得ることが期待されている(特許文献1、特許文献2、非特許文献2、非特許文献3)。 These micromembrane fractions are included in human body fluids (blood, urine, cerebrospinal fluid, etc.), and the contents contained in these micromembrane fractions are important in signal transduction functions in interactions between cells and tissues. It is believed that this role plays a role. On the other hand, it is expected that these micromembrane fractions can be used as liquid biopsy, which is a non-invasive diagnostic material, to determine the presence or absence of morbidity and disease (Patent Document 1, Patent Document 2, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3).
リキッドバイオプシとして使用される生体材料には、遊離核酸、微小膜画分、血中循環腫瘍細胞(circulating tumor cells:CTC)等が挙げられる。微小膜画分は、(I)エクソソーム(exosome):直径30~100nmの膜性小胞、(II)エクトソーム(ectosome)(マイクロベシクル(microvesicles)、シェディング・マイクロベシクル(SMVs:shedding microvesicles)ともいう):原形質膜(plasma membrane)から直接放出される、直径100~1,000nmの大きい膜性小胞、(III)アポトーシス性水疱(apoptotic blebs):死んで行く細胞から放出される直径50~5,000nmの小胞、を含む。 Biomaterials used as liquid biopsies include free nucleic acids, micromembrane fractions, circulating tumor cells (CTC), and the like. The micromembrane fraction is divided into (I) exosomes: membranous vesicles with a diameter of 30 to 100 nm, and (II) ectosomes (also referred to as microvesicles and shedding microvesicles (SMVs)). (iii) Apoptotic blebs: large membranous vesicles with a diameter of 100 to 1,000 nm that are released directly from the plasma membrane; (III) apoptotic blebs: large membranous vesicles with a diameter of 50 nm that are released from dying cells ~5,000 nm vesicles.
近年、これら微小膜画分の臨床的価値が注目されている。エクソソームにおいては臨床応用が進められており、小胞内のポリヌクレオチドを利用した乳がん診断方法が開発されている(特許文献3)。しかしながら、従来のエクソソームを使用した診断方法は、1個1個のキャラクタライズが困難でどういった組織や細胞に由来しているのかが簡便には判別しづらいという問題点がある。マイクロベシクルは、CTCなどと比べてヒト体液中に多量に含まれること、腫瘍の浸潤に極めて重要な役割を担っていること(非特許文献4)や、血液中に存在するマイクロベシクルは生理的な血液凝固の因子であると同時に敗血症などへの疾患への関与が報告されている(非特許文献1)ことから、臨床検査材料としての有効利用が期待されているものの、未だ実現には至っていない。 In recent years, the clinical value of these micromembrane fractions has attracted attention. Clinical application of exosomes is progressing, and a method for diagnosing breast cancer using polynucleotides within vesicles has been developed (Patent Document 3). However, conventional diagnostic methods using exosomes have the problem that it is difficult to characterize each individual exosome and it is difficult to easily determine what tissue or cell it originates from. Microvesicles are found in large amounts in human body fluids compared to CTCs, play an extremely important role in tumor invasion (Non-Patent Document 4), and microvesicles present in blood have physiological effects. It has been reported that it is a major blood coagulation factor and is also involved in diseases such as sepsis (Non-Patent Document 1), so it is expected that it will be used effectively as a clinical test material, but it has not yet been realized. not present.
エクソソームとマイクロベシクルはその生成プロセスが異なり、別々の微小膜画分として定義されているものの、これまでの観測法では大きさやそれらを特徴づける膜に存在する表面抗原が非常に近接、類似しており、これらを厳密に区別して分離し観測することができなかった。例えば、特許文献1や特許文献2ではエクソソーム及びマイクロベシクルを両方含む形での分離方法及び分析方法について記述されており、両者の区別は不明瞭である。 Although exosomes and microvesicles have different production processes and are defined as separate micromembrane fractions, conventional observation methods show that their sizes and the surface antigens present on the membranes that characterize them are very close and similar. Therefore, it was not possible to strictly distinguish and separate and observe these. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe separation methods and analysis methods that include both exosomes and microvesicles, and the distinction between the two is unclear.
また、一般的に、体液中に存在する微小膜画分は、全身の臓器、組織、またはそれらを構成する各細胞に由来するため、診断や検査応用に価値を見出すには、特定の疾患にマッチングした特定の臓器、組織や細胞にフォーカスした微小膜画分の観測が必要とされている。従って、観測する微小膜画分がどういった臓器、組織や細胞に由来するかを簡便にカテゴライズする分析法が確立できれば、微小膜画分の臨床的有用性は更に高まると考えられる。 In addition, the micromembrane fraction present in body fluids is generally derived from organs and tissues throughout the body, or the cells that make them up, so in order to find value in diagnostic and testing applications, it is necessary to Observation of micromembrane fractions focused on specific matched organs, tissues, and cells is required. Therefore, the clinical usefulness of micromembrane fractions would be further enhanced if an analytical method could be established to easily categorize the organ, tissue, or cell from which the observed micromembrane fractions originate.
このように、マイクロベシクルを臨床検査材料等として有効利用するためには、エクソソームと区別して分離することに加えて、由来する臓器、組織や細胞を区別できる分離法及び分析法が必要である。 As described above, in order to effectively utilize microvesicles as clinical test materials, it is necessary to separate them from exosomes and to use separation and analysis methods that can distinguish the organs, tissues, and cells from which they originate.
上述したように、マイクロベシクルはリキッドバイオプシとして有効な臨床検査材料になりえると考えられるが、エクソソームとマイクロベシクルを明確に区別して分離することは非常に困難である上に、様々な細胞や組織に由来するマイクロベシクルが混在している限り、血液中マイクロベシクル全体をリキッドバイオプシとして使用(例えば核酸などを抽出)しても、疾患部位の特定や診断目的にマッチした結果は獲得しがたいと考えられる。 As mentioned above, microvesicles can be used as liquid biopsies as an effective clinical testing material, but it is extremely difficult to clearly distinguish and separate exosomes from microvesicles, and they can also be used in various cells and tissues. As long as microvesicles derived from blood are present, even if the entire blood microvesicles are used as a liquid biopsy (for example, to extract nucleic acids, etc.), it will be difficult to identify the disease site or obtain results that match the diagnostic purpose. Conceivable.
そこで、特に血液中のマイクロベシクル(直径0.1~1μm)に注目し、これらを簡便にキャラクタライズし1個1個のマイクロベシクルがどういった細胞に由来するかを観測でき、また、これまで不明瞭であったエクソソームとマイクロベシクルとを区別して分離し、また観測するマイクロベシクルが由来する細胞や組織、臓器を明確にする方法を構築することを、本発明の課題とする。 Therefore, we focused on microvesicles (0.1 to 1 μm in diameter) in the blood, and it is possible to easily characterize them and observe what kind of cells each microvesicle originates from. The purpose of the present invention is to construct a method for distinguishing and separating exosomes and microvesicles, which have been unclear until now, and also clarifying the cells, tissues, and organs from which the observed microvesicles originate.
更に、本発明者らは、上記課題に加えて、マイクロベシクルを臨床検査材料として使用するにあたって、特に血液中には補体などイムノグロブリンを補足するタンパク質が存在しており、これらはイムノコンプレックスを形成し分子サイズとしてマイクロベシクルと近接する可能性があり、これらはIgGとも相互作用するので血液由来のマイクロベシクルに免疫化学的なキャラクタライズ方法を実施する際には問題となりうることを見出した。
なお、本明細書において、分離とは、分画、検出などと同義で用いるものとする。
Furthermore, in addition to the above-mentioned problems, the present inventors have discovered that when using microvesicles as clinical test materials, there are proteins that supplement immunoglobulins, such as complement, in blood, and that these proteins bind to immunocomplexes. It has been found that these molecules may be formed and have a molecular size close to microvesicles, and that they also interact with IgG, which may pose a problem when performing an immunochemical characterization method on blood-derived microvesicles.
In addition, in this specification, separation shall be used synonymously with fractionation, detection, etc.
本発明者らは、前記の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、血液検体(全血、血漿または血清)からマイクロベシクルを遠心操作により濃縮する前処理工程、前記血液検体または前記前処理工程で得られた濃縮マイクロベシクル画分に、標識したIgGを添加する工程、フローサイトメーターを使用し、直径約0.1~1μmの画分に集約させて観測する工程、前記観測データから標識IgGに反応する粒子集団を除去する工程、そしてマイクロベシクルが由来する細胞に特異的な表面抗原にてマイクロベシクルをキャラクタライズする工程を適宜組み合わせて選択して実施することにより、1個1個のマイクロベシクルがどういった臓器、組織やそれを構成する細胞から放出されて血液中に存在していたのかを精度よく観測できることを見出した。本発明はこの知見に基づいて、血液中のマイクロベシクルを個々にキャラクタライズしうる測定法を完成させたものである。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have discovered a pretreatment step in which microvesicles are concentrated from a blood sample (whole blood, plasma, or serum) by centrifugation; A step of adding labeled IgG to the concentrated microvesicle fraction obtained in step 2. A step of collecting and observing the fraction with a diameter of approximately 0.1 to 1 μm using a flow cytometer. By selecting and carrying out an appropriate combination of the steps of removing a particle population that reacts with We have discovered that it is possible to accurately observe which organs, tissues, and their constituent cells have released vesicles and present them in the blood. Based on this knowledge, the present invention has completed a measurement method that can individually characterize microvesicles in blood.
すなわち、本発明は、以下を提供する:
[1]血液検体中のマイクロベシクルを分離する方法であって、以下の工程を含む方法;
(工程A)血液検体又はその処理物に(1)染色試薬と(2)標識したIgGとを、この順に、若しくは逆の順に、又は同時に添加する工程、
(工程B)前記工程Aで得られた反応物をフローサイトメーターの測定に供する工程、
(工程C)前記工程Bで取得したデータを解析し、(1)凝集したマイクロベシクルと、(2)標識したIgGに反応する粒子群とを、この順に、若しくは逆の順に、又は同時に観測像から除外する工程、
(工程D)由来する細胞のマイクロベシクル集団への分別、キャラクタライズを行う工程、
[2]前記工程Bにおける観測域が1μm以下、又は200nm以上1μm以下のいずれかである、[1]の方法、
[3]フローサイトメーターの観測域に所望の直径の粒子群を収束させるためにフローサイトメーターのパラメータを設定する工程を実施する、[1]又は[2]の方法、
[4]粒径が0.22~1.35μmである、ポリスチレンビーズを使用して観測域における粒子径を推定する、[1]~[3]のいずれかの方法、
[5]血液検体の処理物が、遠心分離によって分離された試料である、[1]~[4]のいずれかの方法、
[6]分離されるマイクロベシクルの直径が1μm以下である、[1]~[5]のいずれかの方法、
[7]分離されたマイクロベシクルが、表4に記載の蛋白質を含む、[1]~[6]のいずれかの方法、
[8][1]~[7]のいずれかの方法によって得られた画分を使用して、血液に由来するマイクロベシクルに特異的に含まれる物質を探索する方法、
[9][1]~[7]のいずれかの方法によって得られた画分を使用して、対象における疾患、薬剤投与効果または他の医学的状態の検出を助ける方法。
That is, the present invention provides:
[1] A method for separating microvesicles in a blood sample, which includes the following steps;
(Step A) A step of adding (1) a staining reagent and (2) labeled IgG to a blood sample or its processed product in this order, in the reverse order, or at the same time;
(Step B) a step of subjecting the reaction product obtained in the step A to measurement with a flow cytometer;
(Step C) Analyze the data acquired in step B, and observe images of (1) aggregated microvesicles and (2) particles that react with labeled IgG in this order, in the reverse order, or simultaneously. a process to be excluded from;
(Step D) A step of sorting and characterizing the derived cells into microvesicle populations,
[2] The method of [1], wherein the observation range in step B is either 1 μm or less, or 200 nm or more and 1 μm or less,
[3] The method of [1] or [2], which includes the step of setting parameters of the flow cytometer in order to converge particles of a desired diameter in the observation area of the flow cytometer;
[4] Any method of [1] to [3], which uses polystyrene beads with a particle size of 0.22 to 1.35 μm to estimate the particle size in the observation area;
[5] The method of any one of [1] to [4], wherein the processed blood sample is a sample separated by centrifugation;
[6] Any method of [1] to [5], wherein the diameter of the microvesicles to be separated is 1 μm or less,
[7] The method of any one of [1] to [6], wherein the isolated microvesicles contain the proteins listed in Table 4;
[8] A method of searching for substances specifically contained in blood-derived microvesicles using the fraction obtained by any of the methods of [1] to [7];
[9] A method of aiding in the detection of a disease, drug administration effect, or other medical condition in a subject using the fraction obtained by any of the methods of [1] to [7].
本発明により、血液中に存在するマイクロベシクルを簡便に且つ特異的に分離、観測することができ、さらに膜に存在する表面抗原を用いて個々のマイクロベシクルをキャラクタライズ(どういった細胞や組織、臓器に由来するのか)することができる。その結果、特定の疾患にマッチングした特定の臓器、組織や細胞にフォーカスした診断や検査応用が可能な検査としての価値の向上が期待される。また、本発明により得られた画分を使用して分析することで、対象における疾患、薬剤投与効果または他の医学的状態を推定することが可能となる。 According to the present invention, microvesicles present in blood can be easily and specifically separated and observed, and furthermore, individual microvesicles can be characterized using surface antigens present on the membrane (what kind of cells and tissues are present). , whether it originates from an organ). As a result, it is expected that the value of the test will improve as a test that can be used for diagnosis and testing that focuses on specific organs, tissues, and cells that match specific diseases. Furthermore, by analyzing the fractions obtained according to the present invention, it becomes possible to estimate diseases, drug administration effects, or other medical conditions in a subject.
以下において、本発明の実施形態について詳細に説明するが、利用方法の態様についてはこれに限定されるものではない。 Although embodiments of the present invention will be described in detail below, the usage method is not limited thereto.
本発明は、血液中のマイクロベシクルに特化した観測条件を設定したフローサイトメーターによる分離方法及び分析方法である。夾雑物を除去しマイクロベシクルを濃縮する前処理工程を組み合わせてもよいが、前処理条件を省いて、直接フローサイトメーターにより分離、測定することもできる。直接フローサイトメーターにより分離、測定する方法は、検査応用や実用的に汎用性のある観測系として好ましい。本明細書において、前処理は濃縮や回収の意味を含むものとし、濃縮と回収はほぼ同義の語として用いられることがある。 The present invention is a separation method and an analysis method using a flow cytometer in which observation conditions specific to microvesicles in blood are set. Although a pretreatment step for removing impurities and concentrating microvesicles may be combined, it is also possible to omit the pretreatment conditions and directly separate and measure the microvesicles using a flow cytometer. Direct separation and measurement using a flow cytometer is preferable as a versatile observation system for testing applications and practical use. In this specification, pretreatment includes the meaning of concentration and recovery, and concentration and recovery are sometimes used as almost synonymous terms.
本明細書において血液とは、例えば、全血、血漿、血清などが挙げられる。生体試料はそのまま本発明の方法に適用してもよいし、水、酸性溶液、アルカリ性溶液、緩衝液、またはこれらの混合液に溶解または懸濁し、必要に応じてさらに処理を加えたものを本発明の方法に適用してもよい。本発明で利用可能な酸性溶液、アルカリ性溶液、緩衝液は、当業者であれば適宜選択して使用することが可能である。 In this specification, blood includes, for example, whole blood, plasma, serum, and the like. The biological sample may be applied to the method of the present invention as is, or it may be dissolved or suspended in water, an acidic solution, an alkaline solution, a buffer solution, or a mixture thereof, and subjected to further processing as necessary. It may also be applied to the method of the invention. Those skilled in the art can appropriately select and use the acidic solution, alkaline solution, and buffer solution that can be used in the present invention.
以下、血液中のマイクロベシクルを、フローサイトメーターを用いて分離、分析する条件の一例について説明をするが、本発明はこれに限定されるものではない。 An example of conditions for separating and analyzing microvesicles in blood using a flow cytometer will be described below, but the present invention is not limited thereto.
また、本発明において使用できるフローサイトメーターは、特定の機器に限定されるものではなく、クオーツキュベット方式、ジェットインエアー方式などいずれのフローセルを採用したフローサイトメーターであっても使用することができる。 Furthermore, the flow cytometer that can be used in the present invention is not limited to a specific device, and any flow cytometer that employs any type of flow cell, such as a quartz cuvette type or a jet-in-air type, can be used. .
本発明で利用可能なフローサイトメーターを用いた観測法は、例えば、以下の工程に従って実施することができる。 The observation method using a flow cytometer that can be used in the present invention can be carried out, for example, according to the following steps.
(1)マイクロベシクルの染色
本工程では、血液検体又はその処理物と染色試薬とを混和させて、マイクロベシクルを染色する。より具体的には、全血、血漿、血清そのもの、あるいは前処理法により濃縮した画分に、染色試薬、例えば、蛍光標識した、表面抗原に特異的な抗体を混和させて、マイクロベシクルを染色する。染色方法は、当業者であれば定法を採用し、場合によっては条件を適宜検討して実施することができる。マイクロベシクル中の複数の抗原ターゲッティングを行うために、マルチカラー分別として、多種類の標識抗体で染色して検出してもよい。例えば、マイクロベシクルの膜構成成分であるホスファチジルセリン(Phosphatidylserine:PS)に対して、金属イオン存在下で結合するタンパク質であるAnnexin5などを使用することができる。
(1) Staining of microvesicles In this step, a blood sample or its processed material is mixed with a staining reagent to stain microvesicles. More specifically, microvesicles are stained by mixing a staining reagent, such as a fluorescently labeled antibody specific to a surface antigen, with whole blood, plasma, serum itself, or a fraction concentrated by a pretreatment method. do. As for the dyeing method, those skilled in the art can adopt a conventional method and, depending on the case, suitably examine the conditions. In order to target multiple antigens in microvesicles, detection may be performed by staining with multiple types of labeled antibodies as multicolor separation. For example, Annexin 5, which is a protein that binds to phosphatidylserine (PS), which is a membrane component of microvesicles, in the presence of metal ions, etc. can be used.
その他、マイクロベシクルに特異的に結合することができる物質としては、例えば、小胞マイクロベシクル表面に存在するタンパク質、脂質または糖に結合することができる物質であればよい。表面に存在する物質としては、例えばタンパク質の場合、CD235a、CD59、CD44、CD33、CD45、CD144、CD66a、CD66b、CD66c、CD66e、CD41、CD61、EP-CAM、CD324、CD14、CD81、CD31、CD274、CD63、Alix、CD105、CD133、CD279、CD15、TSG101、CD20、CD249、CD5、CD10、CD26、CD273、CD9、MUC-1、CD13、CD146、CD62Eまたはこれらの組み合わせを使用することができる。例えば、赤血球に由来するマイクロベシクルとしてAnnexin5、CD235a、CD59を、血小板に由来するマイクロベシクルとしてAnnexin5、CD41、CD61を、マクロファージ・単球・顆粒球に由来するマイクロベシクルとしてAnnexin5、CD45、CD15を、T細胞/B細胞に由来するマイクロベシクルとしてAnnexin5、CD45、CD5、血管内皮細胞に由来するマイクロベシクルとしてAnnexin5、CD146、CD105のように組み合わせて使用することで、より高精度な分離ができるため、好ましい。 Other substances that can specifically bind to microvesicles include, for example, any substance that can bind to proteins, lipids, or sugars present on the surface of microvesicles. Substances present on the surface include, for example, proteins such as CD235a, CD59, CD44, CD33, CD45, CD144, CD66a, CD66b, CD66c, CD66e, CD41, CD61, EP-CAM, CD324, CD14, CD81, CD31, CD274. , CD63, Alix, CD105, CD133, CD279, CD15, TSG101, CD20, CD249, CD5, CD10, CD26, CD273, CD9, MUC-1, CD13, CD146, CD62E or combinations thereof can be used. For example, Annexin5, CD235a, and CD59 are microvesicles derived from red blood cells, Annexin5, CD41, and CD61 are microvesicles derived from platelets, and Annexin5, CD45, and CD15 are microvesicles derived from macrophages, monocytes, and granulocytes. By using a combination of Annexin5, CD45, and CD5 as microvesicles derived from T cells/B cells, and Annexin5, CD146, and CD105 as microvesicles derived from vascular endothelial cells, more accurate separation can be achieved. preferable.
上記以外のマイクロベシクルに特異的に結合することができる物質は、例えば、タンパク質に対して結合親和性を有する物質、酵素の基質、補酵素、調節因子、受容体と特異的に結合する物質、レクチン、糖、糖蛋白質、抗原、抗体若しくはその抗原結合断片、ホルモン、神経伝達物質、リン脂質結合タンパク質、プレクストリン相同(PH:pleckstrin homology、PH)ドメインを含むタンパク質、コレステロール結合タンパク質、またはこれらの組み合わせであってもよい。抗原結合断片は、抗原結合部位を含むものであり、例えば、単一ドメイン抗体(single-domain antibody)、Fab、Fab’またはscFvを使用してもよい。 Substances that can specifically bind to microvesicles other than those listed above include, for example, substances that have binding affinity for proteins, substrates for enzymes, coenzymes, regulatory factors, substances that specifically bind to receptors, Lectins, sugars, glycoproteins, antigens, antibodies or antigen-binding fragments thereof, hormones, neurotransmitters, phospholipid-binding proteins, proteins containing pleckstrin homology (PH) domains, cholesterol-binding proteins, or these It may be a combination. Antigen-binding fragments include antigen-binding sites, and may be, for example, single-domain antibodies, Fabs, Fab's, or scFvs.
(2)IgGの添加
先の工程で血液検体又はその処理物と染色試薬とを混和させて得られた混和物に、あるいは、染色試薬と混和させる前の血液検体又はその処理物に、IgGを蛍光標識したものを混和させて反応させる。前記IgGの由来は特に限定されるものではなく、例えば、マウスIgG、ヒトIgG、ラットIgG、ウサギIgG、ヤギIgG、ウシIgGなどを用いることができる。マイクロベシクルの染色工程同様、当業者であれば定法に従って実施することができる。例えば、アロフィコシアニン(APC)標識マウスIgG、Mix-n-Stain APC Antibody Labeling kit(Biotium社)を使用して、定常プロトコールにて、室温で30分静置することで実施することができる。
(2) Addition of IgG Add IgG to the mixture obtained by mixing the blood sample or its processed product with the staining reagent in the previous step, or to the blood sample or its processed product before mixing with the staining reagent. Mix the fluorescently labeled materials and let them react. The origin of the IgG is not particularly limited, and for example, mouse IgG, human IgG, rat IgG, rabbit IgG, goat IgG, bovine IgG, etc. can be used. As with the microvesicle staining process, those skilled in the art can carry out the process according to standard methods. For example, it can be carried out by using allophycocyanin (APC)-labeled mouse IgG, Mix-n-Stain APC Antibody Labeling kit (Biotium), and allowing it to stand at room temperature for 30 minutes according to a regular protocol.
血液中には補体などイムノグロブリンを補足するタンパク質が存在し、イムノコンプレックスを形成することがある。このイムノコンプレックスは、マイクロベシクルと分子サイズが近接する場合がある。そのため、イムノコンプレックスはIgGとも相互作用するので血液由来のマイクロベシクルに免疫化学的なキャラクタライズ方法を実施する際には問題となりうる。従って、観測像においてIgGを捕捉する画分を検出し、それらを観測像から除去するためにIgGを蛍光標識したものを混和させてIgG捕捉画分と反応させる工程を実施することで、目的とするマイクロベシクル以外を除去することができ、夾雑物を含まないより正確な測定を行うことができるため、好ましい。
なお、上記の、表面抗原特異的な抗体によってマイクロベシクルを染色する工程とIgGを添加する工程とは、いずれを先に実施してもよく、両工程を同時に実施してもよく、当業者が実施する環境に合わせて、適宜選択することが可能である。
Proteins such as complement that supplement immunoglobulins exist in the blood, and immunocomplexes may be formed. This immunocomplex may be close in molecular size to microvesicles. Therefore, since the immunocomplex also interacts with IgG, it may pose a problem when performing an immunochemical characterization method on blood-derived microvesicles. Therefore, in order to detect the fraction that captures IgG in the observed image and remove it from the observed image, it is possible to achieve the objective by performing a step of mixing fluorescently labeled IgG and reacting with the IgG captured fraction. This method is preferable because it can remove substances other than microvesicles, and it is possible to perform more accurate measurements that do not include contaminants.
In addition, the above-mentioned step of staining microvesicles with a surface antigen-specific antibody and the step of adding IgG may be carried out first, or both steps may be carried out at the same time. It is possible to select an appropriate one according to the implementation environment.
(3)フローサイトメーターの設定
前方散乱光と側方散乱光の光電子増倍管の電圧(Voltage)と閾値(Threshold)を調節して観測域に特定の直径を持つ粒子群を収束させる。これらのパラメータ等条件設定に際しては、未染色サンプルおよび染色サンプルの測定を実施し、各標的を検出する上でのその検出感度を満たす電圧設定や及びシース流速度を決定することが好ましい。
(3) Flow cytometer settings Adjust the voltage and threshold of the photomultiplier tube for forward scattered light and side scattered light to converge particles with a specific diameter in the observation area. When setting conditions such as these parameters, it is preferable to measure unstained samples and stained samples, and determine voltage settings and sheath flow rates that satisfy the detection sensitivity for detecting each target.
フローサイトメーターのパラメータ設定としては、当業者であれば、最適な条件を探索して適宜設定することが可能であるが、例えば、流量(Flow rate)は12μL/min、前方散乱光の電圧は381、側方散乱光の電圧は340に設定し、それぞれの検出感度として、蛍光強度閾値を200に設定して実施することができる。各蛍光物質に対する励起光(Ex.)及び蛍光検出フィルター(Em.)の波長及び電圧は、使用する各々の蛍光物質に応じて適宜選択して設定することができる。 Those skilled in the art can search for the optimal conditions and set the parameters of the flow cytometer as appropriate; for example, the flow rate may be 12 μL/min, the voltage of forward scattered light may be The voltage of the side scattered light can be set to 381 and 340, and the fluorescence intensity threshold can be set to 200 as the respective detection sensitivity. The wavelength and voltage of the excitation light (Ex.) and fluorescence detection filter (Em.) for each fluorescent substance can be appropriately selected and set depending on each fluorescent substance used.
上記で設定したフローサイトメーターのパラメータを使用して、観測域における粒子径の推定を行う。サイズが均一なポリスチレンビーズ(例えば、SPHEROTM Nano Polystyrene Size Standard Kit、Spherotech)などを使用して定法に従って測定を実施することができる。観測域の粒子径を推定するためには、例えば、ポリスチレンビーズのサイズの粒径が0.22μm、0.45μm、0.88μm、1.35μmであることが好ましい。 Using the flow cytometer parameters set above, estimate the particle size in the observation area. Measurement can be performed according to a standard method using polystyrene beads of uniform size (eg, SPHEROTM Nano Polystyrene Size Standard Kit, Spherotech). In order to estimate the particle size in the observation area, the particle size of the polystyrene beads is preferably 0.22 μm, 0.45 μm, 0.88 μm, or 1.35 μm, for example.
観測域として設定する直径としては、マイクロベシクルを含む大きさであれば特に限定されるものではないが、例えば、約1μm以下が好ましく、100nm~1μmがより好ましく、200nm~1μmが更に好ましい。特にこれら微小粒子を観測する際に、側方散乱光が前方散乱光より分解能が高く粒子のサイズ検証などにも使用することができるため、好ましい。 The diameter set as the observation area is not particularly limited as long as it includes microvesicles, but for example, it is preferably about 1 μm or less, more preferably 100 nm to 1 μm, and even more preferably 200 nm to 1 μm. Particularly when observing these microparticles, side scattered light is preferable because it has higher resolution than forward scattered light and can be used for particle size verification.
なお、本工程は、前記染色工程及びIgG添加工程と、下記測定・分離工程との間に実施する態様に限定されず、例えば、パラメータを設定した後、染色工程、IgG添加工程、測定・分離工程を実施することもできるし、あるいは、一度設定できれば、測定毎にパラメータを設定することなく、一連の工程を繰り返し実施することができる。 Note that this step is not limited to the embodiment performed between the staining step and IgG addition step and the measurement/separation step described below; for example, after setting the parameters, the staining step, the IgG addition step, and the measurement/separation step are performed. Alternatively, once set, a series of steps can be performed repeatedly without setting parameters for each measurement.
(4)フローサイトメトリーによる測定・分離
フローサイトメーターでデータを取得する。マルチカラー測定を実施した場合は各蛍光から割り当てた検出器以外の検出器へ漏れこんだ蛍光の漏れこみ補正を実施し、その条件下にて測定結果を得る。
(4) Measurement and separation by flow cytometry Obtain data with a flow cytometer. When performing multi-color measurement, correction is made for the leakage of fluorescence from each fluorescence to a detector other than the assigned one, and measurement results are obtained under that condition.
マイクロベシクルが凝集する場合があるが、凝集したマイクロベシクルを観測像から除外するために、1)側方散乱光のパルス幅(Width)の値が集団から外れて非常に高いもの、2)前方散乱光と側方散乱光のプロットから両者が集団から外れて高い値となっているものをマーキングしてゲートアウトすることができる。特に、前処理法を加えてマイクロベシクルが凝集した場合などに有効である。また、IgG捕捉画分との免疫複合体を除去するために、IgGを蛍光標識したものに反応する陽性集団をマーキングしてゲートアウトすることができる。
なお、上記の、凝集したマイクロベシクルを除外する工程とIgGにより捕捉された免疫複合体を除去する工程とは、いずれを先に実施してもよく、両工程を同時に実施してもよく、当業者が実施する環境に合わせて、適宜選択することが可能である。
Microvesicles may aggregate, but in order to exclude aggregated microvesicles from the observed image, 1) the pulse width of the side scattered light is very high and deviates from the group, 2) the forward From the plot of scattered light and side scattered light, it is possible to mark and gate out those where both are out of the group and have high values. This is particularly effective when microvesicles aggregate due to pretreatment. Furthermore, in order to remove immune complexes with the IgG capture fraction, a positive population that reacts with fluorescently labeled IgG can be marked and gated out.
In addition, the above-mentioned step of excluding aggregated microvesicles and the step of removing immune complexes captured by IgG may be carried out first, or both may be carried out at the same time. It is possible to select an appropriate one according to the environment in which the vendor operates.
マルチカラーで検出したマイクロベシクルをゲーティング操作により、それぞれが由来する細胞のマイクロベシクル集団への分別、キャラクタライズを行うことができる。この工程により、分離された血液中のマイクロベシクルであることを確認することができる。 By performing a gating operation on the microvesicles detected using multicolor, it is possible to separate the cells from which they originate into microvesicle populations and characterize them. Through this step, it is possible to confirm that the microvesicles are isolated in the blood.
本発明により血液中マイクロベシクルの分別、キャラクタライズを行うことができるが、これらのキャラクタライズした画分を、セルソーターを使用して更に分離することもできる。これらの分離した画分からその特異的なコンテンツ(核酸、代謝物、蛋白質、脂質)を分析し臨床応用することも可能である。分離された画分について、更に、各マイクロベシクル集団の頻度解析や標的分子の発現量解析に使用してもよい。 Although microvesicles in blood can be separated and characterized according to the present invention, these characterized fractions can also be further separated using a cell sorter. It is also possible to analyze the specific contents (nucleic acids, metabolites, proteins, lipids) from these separated fractions and apply them clinically. The separated fractions may be further used for frequency analysis of each microvesicle population and expression level analysis of target molecules.
マイクロベシクルを分離し観測しうる測定技術としては上記工程に加えて、例えば、ナノトラッキング粒子径測定装置NanoSight(ナノサイト、Malvern Panalytical社)は、NTA(Nano Tracking Analysis)技術とFFF(Field Flow Fractionation)技術を組み合わせて使用することもできる。NTA技術は、液中のナノ粒子のブラウン運動の様子をPC画面上で、リアルタイムに観察することができ、また、FFF技術は、薄いフロー・チャンネルの中で分離が行われるが、このチャンネルの特殊な幾何学的形状によって、このフローは放射状の断面をもつ層流をなしえ、この層流と直交することで、分離力が生じさせることにより、マイクロベシクルのような微小粒子をサイズで分離することができるため、より高精度な分離や分析が期待される。このような分離/観測法と個々のマイクロベシクルを特徴付ける表面抗原を組み合わせることでマイクロベシクルをキャラクタライズし、臓器特異性や疾患特異性を高め、臨床応用に利用できる。 In addition to the above processes as a measurement technology that can be separated and observed by microvesicle, for example, Nanosight (Nanosite, Malvern Panalytical) is NTA (NANO TRACKING AnalySisis). ) Technology and FFF (FIELD FLOW FRACTIONATION) ) techniques can also be used in combination. With NTA technology, the Brownian motion of nanoparticles in liquid can be observed in real time on a PC screen, and with FFF technology, separation is performed in a thin flow channel; Due to the special geometry, this flow forms a laminar flow with a radial cross section, and by perpendicular to this laminar flow, a separating force is generated, which separates small particles such as microvesicles by size. Therefore, more accurate separation and analysis are expected. By combining such separation/observation methods with surface antigens that characterize individual microvesicles, microvesicles can be characterized, increasing organ specificity and disease specificity, and can be used for clinical applications.
本発明で利用可能なマイクロベシクルの分離方法において、夾雑物を除去し、マイクロベシクルを濃縮することが可能な前処理工程を組み合わせた方法を使用することができる。このような前処理工程を組み合わせることで、フローサイトメーターによる分離工程において、条件設定が容易になるだけでなく、分離の速度や感度が向上させることができるため、好ましい。遠心分離法を特徴とする前処理工程は、例えば、以下の工程に従って実施することができる。 In the microvesicle separation method that can be used in the present invention, a method that combines pretreatment steps that can remove impurities and concentrate microvesicles can be used. Combining such pretreatment steps is preferable because it not only facilitates setting of conditions in the separation step using a flow cytometer, but also improves separation speed and sensitivity. The pretreatment step characterized by centrifugation can be carried out, for example, according to the following steps.
採血管に採取された血液検体を、低速遠心分離にて血漿あるいは血清成分に分離する(前処理工程1)。このとき、低速遠心分離条件などは、公知の方法に従って実施することができ、室温で2,000×gで20分間遠心分離して得られた上清を使用することができる。 A blood sample collected in a blood collection tube is separated into plasma or serum components by low-speed centrifugation (pretreatment step 1). At this time, conditions such as low-speed centrifugation can be carried out according to known methods, and a supernatant obtained by centrifugation at 2,000 x g for 20 minutes at room temperature can be used.
次に、上記前処理工程1において得られた血漿や血清をさらに低速遠心する(前処理工程2)。この遠心工程により、血小板やアポトーシス性水疱などを沈殿させることができるため、好ましい。前処理工程1同様に、室温で2,000×gで20分間遠心分離して得られた上清を回収して使用することができる。 Next, the plasma and serum obtained in the pretreatment step 1 are further centrifuged at low speed (pretreatment step 2). This centrifugation step is preferable because platelets, apoptotic blisters, and the like can be precipitated. As in pretreatment step 1, the supernatant obtained by centrifugation at 2,000×g for 20 minutes at room temperature can be collected and used.
前処理工程2によって得られた上清を、高速遠心してマイクロベシクル画分を沈殿させる(前処理工程3)。当該工程の条件としては、例えば、室温で20,000×gで30分遠心分離して得られた沈殿を使用することができる。 The supernatant obtained in pretreatment step 2 is centrifuged at high speed to precipitate the microvesicle fraction (pretreatment step 3). As conditions for this step, for example, a precipitate obtained by centrifugation at 20,000 x g for 30 minutes at room temperature can be used.
前処理工程3によって得られた沈殿画分に例えばPBS等の緩衝液を加えて懸濁し、更に高速遠心を行う(前処理工程4)。この高速遠心により、マイクロベシクル画分を濃縮することができ、夾雑物を除去することができるため、好ましい。当該工程の条件としては、室温で20,000×gで30分遠心分離して得られた沈殿を使用することができる。必要に応じて、前処理工程4を繰り返してもよい。複数回高速で遠心分離をおこなうことにより、夾雑物を取り除いてマイクロベシクル画分の純度を高めることができ、好ましい。 For example, a buffer such as PBS is added to the precipitate fraction obtained in pretreatment step 3 to suspend it, and further high-speed centrifugation is performed (pretreatment step 4). This high-speed centrifugation is preferable because the microvesicle fraction can be concentrated and impurities can be removed. As conditions for this step, a precipitate obtained by centrifugation at 20,000 xg for 30 minutes at room temperature can be used. Pretreatment step 4 may be repeated as necessary. By performing centrifugation at high speed multiple times, impurities can be removed and the purity of the microvesicle fraction can be increased, which is preferable.
本発明の一態様として利用可能な前処理方法は上記の前処理工程に加えて、他の方法を使用してもよい。例えば、水溶液およびタンパク質を含む溶液のろ過滅菌等に使用する各種孔径を有するメンブレンフィルターを組み合わせて、目的とするマイクロベシクル画分を抽出することができる。この場合孔径は、直径0.1~10μmのものを使用した精密ろ過(Micro-Filtration)法に相当する方法が好適である。 In addition to the above pretreatment steps, other pretreatment methods that can be used as one aspect of the present invention may be used. For example, the desired microvesicle fraction can be extracted by combining membrane filters with various pore sizes used for filter sterilization of aqueous solutions and solutions containing proteins. In this case, it is preferable to use a method corresponding to micro-filtration using pores with a diameter of 0.1 to 10 μm.
また、その他の前処理法として、密度勾配溶質とともに試料を遠心分画する平衡密度勾配遠心法、微小膜画分の表面抗原に特異的な抗体を利用し、微小膜画分を様ざまな担体に結合させて回収する免疫学的捕捉法、サイズ排除クロマトグラフィー(ゲルろ過法)により可溶性蛋白質よりも早く溶出してくる画分を回収する方法、微小膜画分の膜構成成分に対して金属イオン存在下で結合する担体を使用したリン脂質アフィニティー法、また高分子ポリマーと微小膜画分を混合し、目的の微小膜画分を沈殿させるポリマー沈殿法を組み合わせて実施してもよく、当業者であれば、これらの方法を、必要とされる組織や細胞、用途に応じて適宜選択して組み合わせて使用することができる。複数の前処理工程を組み合わせることで、フローサイトメーターによる分離が高感度、高精度に行える可能性がある。 Other pretreatment methods include equilibrium density gradient centrifugation, in which the sample is centrifugally fractionated together with a density gradient solute, and antibodies specific to the surface antigen of the micromembrane fraction are used to transfer the micromembrane fraction to various carriers. Immunological capture method in which the membrane components of the micromembrane fraction are collected using immunological capture methods, methods in which size exclusion chromatography (gel filtration method) is used to collect fractions that elute faster than soluble proteins, and metal It may be carried out in combination with a phospholipid affinity method using a carrier that binds in the presence of ions, or a polymer precipitation method in which a high molecular weight polymer and a micromembrane fraction are mixed and the desired micromembrane fraction is precipitated. A person skilled in the art can appropriately select and combine these methods depending on the required tissue, cells, and purpose. By combining multiple pretreatment steps, it is possible to perform separation using a flow cytometer with high sensitivity and precision.
異なる本発明実施の一態様として、対象における疾患進行のモニタリングのための方法、個体における疾患再発のモニタリングのための方法として使用することもできる。これらの方法は、血液検体中からマイクロベシクルを分離する工程に加えて、マイクロベシクル中に含まれる物質を分析するプロファイル工程を含む。ある特定の医学的状態の対象個体において、プロファイルを分析することによって、例えば特定の疾患の存在を推定することに用いることができる。例えば、マイクロベシクルを分離するための試料採取の期間を、目的とする対象疾患の検出などに応じて適宜設定することで、より詳細なプロファイルを得て状態を観察し、診断を補助することが可能となる。また、これは、薬剤投与後の疾患状態をモニタリングする方法としても使用することができる。 In a different embodiment of the invention, it can also be used as a method for monitoring disease progression in a subject, and for monitoring disease recurrence in an individual. In addition to the step of separating microvesicles from a blood sample, these methods include a profiling step of analyzing substances contained in the microvesicles. By analyzing the profile of a subject with a particular medical condition, it can be used, for example, to estimate the presence of a particular disease. For example, by appropriately setting the sample collection period for isolating microvesicles depending on the target disease detection, etc., it is possible to obtain a more detailed profile, observe the condition, and assist in diagnosis. It becomes possible. It can also be used as a method of monitoring disease status after drug administration.
本発明により、マイクロベシクルを臨床検査材料としての有効利用できるようになるため、血液中に存在するマイクロベシクルを簡便に且つ特異的に抽出、観測することができ、さらに膜に存在する表面抗原を用いて個々のマイクロベシクルのキャラクタライズ(どういった細胞や組織、臓器に由来するのか)することができる。その結果、特定の疾患にマッチングした特定の臓器、組織や細胞にフォーカスした診断や検査応用が可能な検査としての価値の向上が期待される。また、本発明により得られた画分を使用して分析することで、対象における疾患、薬剤投与効果または他の医学的状態を推定することが可能となる。 According to the present invention, microvesicles can be effectively used as clinical test materials, so microvesicles present in blood can be easily and specifically extracted and observed, and surface antigens present on membranes can be detected. It can be used to characterize individual microvesicles (what cells, tissues, and organs they originate from). As a result, it is expected that the value of the test will improve as a test that can be used for diagnosis and testing that focuses on specific organs, tissues, and cells that match specific diseases. Furthermore, by analyzing the fractions obtained according to the present invention, it becomes possible to estimate diseases, drug administration effects, or other medical conditions in a subject.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but these are not intended to limit the scope of the present invention.
《実施例1:ヒト血液中からのマイクロベシクルの濃縮》
健常人から、5mL~7mLの血液をTERUMOベノジェクトII真空採血管EDTA-Na(VENOJectII(登録商標)、テルモ)へ採取した。血液試料を、20℃で2,330×gで10分間遠心分離して血漿を得て、その後に約20℃で約2,000×gで10分間遠心分離し、血漿内脂質及び細胞残余物、血小板を除去し、上澄み液を下記実験に使用した。なお、本採血からの実験は、九州大学医系地区部局臨床研究倫理審査委員会の承認(許可番号29-340)の下、実施された。
《Example 1: Concentration of microvesicles from human blood》
5 mL to 7 mL of blood was collected from a healthy person into a TERUMO Venoject II vacuum blood collection tube EDTA-Na (VENOJect II (registered trademark), Terumo). Blood samples were centrifuged at 2,330 x g for 10 minutes at 20°C to obtain plasma, followed by centrifugation at about 2,000 x g for 10 minutes at about 20°C to remove intraplasma lipids and cellular debris. , platelets were removed, and the supernatant was used for the following experiments. The experiment from this blood collection was conducted under the approval of the Kyushu University Medical Department Clinical Research Ethics Review Committee (permit number 29-340).
得られた血漿600μLを20℃で18,900×gで30分間遠心分離した。遠心分離された結果物から上澄み液を除去し、ペレットにおいてマイクロベシクル画分を濃縮した。このペレットに対してリン酸緩衝生理食塩水(PBS)600μLを使用して希釈した。希釈されたペレットは、20℃で18,900×gで30分遠心分離した。遠心分離された結果物からペレットにおいてマイクロベシクル画分を濃縮した。 600 μL of the resulting plasma was centrifuged at 18,900×g for 30 minutes at 20°C. The supernatant was removed from the centrifuged product and the microvesicle fraction was concentrated in a pellet. The pellet was diluted using 600 μL of phosphate buffered saline (PBS). The diluted pellet was centrifuged at 18,900 xg for 30 minutes at 20°C. The microvesicle fraction was concentrated in a pellet from the centrifuged product.
《実施例2:フローサイトメーターを用いた血漿マイクロベシクルの観測》
A.血漿を直接染色した場合におけるフローサイトメーターでのマイクロベシクル観測(前処理濃縮画分との比較データ)
遠心操作(2,000×g)によって得られた血漿60μLに対して、FITC-Annexin5(Becton Dickinson Biosciences)、PEanti-human CD235a(Biolegend)、PerCP anti-human CD61(Biolegend)を各々1μL添加し、室温で30分静置した。この染色溶液に750μLの10mmol/L Hepes(pH7.4)、0.14mol/L NaCl、2.5mmol/L CaCl2に懸濁したものをサンプルとして使用した。フローサイトメーターでの測定パラメータは以下Cの項に記載する。測定データを横軸:側方散乱光(SSC)の強度、縦軸:FITC(Annexin5)強度にて展開した観測像を図1に示す。この図において下部のノイズ由来の集団と分離して得られる蛍光強度の大きい領域を抽出し、この領域をAnnexin5陽性集団として解析対象とした。Annexin5陽性画分においては血漿を直接染色して観測されるものと、前記実施例1で得られた前処理濃縮画分を染色して観測されるものは同様の結果を示した。
《Example 2: Observation of plasma microvesicles using a flow cytometer》
A. Microvesicle observation using a flow cytometer when plasma is directly stained (comparison data with pre-treated concentrated fraction)
FITC-Annexin5 (Becton Dickinson Biosciences), PEanti-human CD235a (Biolegend), PerCP anti-human CD61 (Biolegen) were added to 60 μL of plasma obtained by centrifugation (2,000 Add 1 μL of each of It was left standing at room temperature for 30 minutes. This staining solution was suspended in 750 μL of 10 mmol/L Hepes (pH 7.4), 0.14 mol/L NaCl, and 2.5 mmol/L CaCl 2 and used as a sample. The parameters measured by the flow cytometer are described in section C below. FIG. 1 shows an observed image in which the measurement data is expanded with the horizontal axis: side scattered light (SSC) intensity and the vertical axis: FITC (Annexin 5) intensity. In this figure, a region with high fluorescence intensity obtained by separating from the noise-derived population at the bottom was extracted, and this region was analyzed as an Annexin5-positive population. Regarding the Annexin5 positive fraction, the results observed by directly staining plasma and those observed by staining the pretreated concentrated fraction obtained in Example 1 above showed similar results.
B.血漿から濃縮したマイクロベシクルの免疫蛍光染色
前記実施例1にてマイクロベシクル画分を濃縮したペレットに対してPBS60μLを添加し、ボルテックスにてマイクロベシクル画分を溶液中に分散させた。この溶液に対し、FITC-Annexin5(Becton Dickinson Biosciences)、Brilliant Violet510anti-human CD5(Biolegend)、PerCPanti-human CD15(Biolegend)、APC/Cy7anti-human CD41(Biolegend、PE/Cy7anti-human CD45(Biolegend)、PEanti-human CD59(Biolegend)、Brilliant Violet421anti-human CD105(Biolegend)、PEanti-human CD146(Biolegend)、PE/Cy7anti-human CD235a(Biolegend)、PerCP anti-human CD61(Biolegend)、APC標識mouseIgG(購入したNormal MouseIgG(Wako社)を、Mix-n-Stain APC Antibody Labeling kit(Biotium社)に添付の定常プロトコールにて標識したもの)を、各々1μL添加し、室温で30分静置した。
B. Immunofluorescence staining of microvesicles concentrated from plasma 60 μL of PBS was added to the pellet obtained by concentrating the microvesicle fraction in Example 1, and the microvesicle fraction was dispersed in the solution by vortexing. To this solution, FITC-Annexin5 (Becton Dickinson Biosciences), Brilliant Violet510anti-human CD5 (Biolegen), PerCPanti-human CD15 (Biolegen) were added. d), APC/Cy7anti-human CD41 (Biolegend), PE/Cy7anti-human CD45 (Biolegend), PEanti-human CD59 (Biolegend), Brilliant Violet421anti-human CD105 (Biolegend), PEanti-human CD146 (Biolegend), PE/Cy7anti-huma n CD235a (Biolegend), PerCP anti-human CD61 (Biolegend), APC-labeled mouse IgG (purchased 1 μL of each of Normal Mouse IgG (Wako) labeled according to the standard protocol attached to the Mix-n-Stain APC Antibody Labeling kit (Biotium) was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes.
C.フローサイトメーターでの血漿中マイクロベシクルの観測
測定は、フローサイトメーターとしてBD FACSVerseTM(Becton Dickinson and Company)を用いて行った。測定手順とパラメータ設定は次のとおりである。サンプルは前記実施例2Bで各種蛍光染色した画分を750μLの10mmol/L Hepes(pH7.4)、0.14mol/L NaCl、2.5mmol/L CaCl2に懸濁したものを使用した。流量(Flow rate)は12μL/min、前方散乱光の電圧(Voltage)は381、側方散乱光の電圧は340に設定し、それぞれの閾値(Threshold)として200に設定した。各蛍光物質に対する励起光(Ex.)及び蛍光検出フィルター(Em.)の波長及び電圧は、FITC:Ex.488nm、Em.527/32nm、電圧442、PE:Ex.488nm、Em.586/42nm、電圧411、PerCP:Ex.488nm、Em.700/54nm、電圧556、PE/Cy7:Ex.488nm、Em.783/56nm、電圧564.3、APC:Ex.640nm、Em.660/10nm、電圧538.2、APC/Cy7:Ex.640nm、Em.783/56nm、電圧584.8、Brilliant Violet421:Ex.405nm、Em.448/45nm、電圧538.2、Brilliant Violet510:Ex.405nm、Em.528/45nm、電圧540とした。
C. Observation of microvesicles in plasma using a flow cytometer Measurements were performed using a BD FACSVerse™ (Becton Dickinson and Company) as a flow cytometer. The measurement procedure and parameter settings are as follows. The samples used were those obtained by suspending the various fluorescently stained fractions in Example 2B in 750 μL of 10 mmol/L Hepes (pH 7.4), 0.14 mol/L NaCl, and 2.5 mmol/L CaCl 2 . The flow rate was set to 12 μL/min, the voltage of forward scattered light was set to 381, the voltage of side scattered light was set to 340, and the respective thresholds were set to 200. The wavelength and voltage of the excitation light (Ex.) and fluorescence detection filter (Em.) for each fluorescent substance are determined by FITC:Ex. 488 nm, Em. 527/32 nm, voltage 442, PE: Ex. 488 nm, Em. 586/42 nm, voltage 411, PerCP: Ex. 488 nm, Em. 700/54 nm, voltage 556, PE/Cy7: Ex. 488 nm, Em. 783/56 nm, voltage 564.3, APC: Ex. 640nm, Em. 660/10 nm, voltage 538.2, APC/Cy7: Ex. 640nm, Em. 783/56 nm, voltage 584.8, Brilliant Violet421:Ex. 405 nm, Em. 448/45 nm, voltage 538.2, Brilliant Violet510: Ex. 405 nm, Em. The wavelength was 528/45 nm and the voltage was 540.
D.設定した観測域におけるポリスチレンビーズによるサイズ検証測定
前記にて設定したフローサイトメーターのパラメータにおいて、観測域における粒子径を推定するためにサイズが均一なポリスチレンビーズ(SPHEROTM Nano Polystyrene Size Standard Kit、Spherotech)の測定を行った。ポリスチレンビーズのサイズはその粒子径が0.22μm、0.45μm、0.88μm、1.35μmのものを使用した。
D. Size verification measurement using polystyrene beads in the set observation area With the flow cytometer parameters set above, use polystyrene beads (SPHEROTM Nano Polystyrene Size Standard Kit, Spherotech) with a uniform size to estimate the particle size in the observation area. Measurements were taken. The polystyrene beads used had particle diameters of 0.22 μm, 0.45 μm, 0.88 μm, and 1.35 μm.
E.フローサイトメーターでのマイクロベシクル測定結果の解釈
測定データを横軸:側方散乱光(SSC)の強度、縦軸:FITC(Annexin5)強度にて展開した観測像を図2に示す。この図において下部のノイズ由来の集団と分離して得られる蛍光強度の大きい領域を抽出し、この領域をAnnexin5陽性集団として解析対象とした。また側方散乱光の強度と0.22~1.35μmのポリスチレンビーズのサイズが観測域にて比例関係にあり、特に0.22μmと0.45μmの直径を有するポリスチレンビーズ間にマイクロベシクル画分の中央値が集積するように観測された。
E. Interpretation of Microvesicle Measurement Results with a Flow Cytometer Figure 2 shows an observation image in which the measurement data is expanded with the horizontal axis: side scattered light (SSC) intensity and the vertical axis: FITC (Annexin 5) intensity. In this figure, a region with high fluorescence intensity obtained by separating from the noise-derived population at the bottom was extracted, and this region was analyzed as an Annexin5-positive population. In addition, there is a proportional relationship between the intensity of side scattered light and the size of polystyrene beads of 0.22 to 1.35 μm in the observation region, and in particular, there is a microvesicle fraction between polystyrene beads with diameters of 0.22 μm and 0.45 μm. It was observed that the median values of
《実施例3:血液から濃縮したマイクロベシクル画分の電子顕微鏡観測》
A.血漿中マイクロベシクルの固定化
実施例1においてマイクロベシクル画分を濃縮したペレットに対してPBS100μLを添加し、これに対し固定液(4%パラフォルムアルデヒド、4%グルタルアルデヒド含有の0.1mol/Lリン酸緩衝液(pH7.4))100μLを添加し、撹拌後、4℃にて1時間静置した。
《Example 3: Electron microscope observation of microvesicle fraction concentrated from blood》
A. Immobilization of microvesicles in plasma 100 μL of PBS was added to the pellet obtained by concentrating the microvesicle fraction in Example 1, and a fixative solution (0.1 mol/L containing 4% paraformaldehyde and 4% glutaraldehyde) was added to the pellet. 100 μL of phosphate buffer (pH 7.4) was added, stirred, and left at 4° C. for 1 hour.
B.ネガティブ染色法
上記固定化したサンプルをグリッドがコートされたフォルムバールフィルム(formvar film)に吸着させて、2%のリン・タングステン酸(pH7.0)で30秒間染色した。
B. Negative Staining Method The fixed sample was adsorbed onto grid-coated formvar film and stained with 2% phosphotungstic acid (pH 7.0) for 30 seconds.
C.透過型電子顕微鏡での観測
上記のグリッドを透過型電子顕微鏡(JEM-1400;JEOL Ltd.)にて観測した。加速電圧(acceleration voltage)は100kVに設定した。デジタルイメージ(3296×2472pixels)はCCDカメラ(EM-14830RUBY2;JEOL Ltd.)にて取得した。観察画像を図3に示す。マイクロベシクルの大きさを有し、膜構造及びその内側に内部構造として含有されるもの(オルガネラ他)を含む微小膜画分が検出された。
C. Observation with a transmission electron microscope The above grid was observed with a transmission electron microscope (JEM-1400; JEOL Ltd.). Acceleration voltage was set at 100 kV. A digital image (3296×2472 pixels) was acquired with a CCD camera (EM-14830RUBY2; JEOL Ltd.). The observed image is shown in Figure 3. A micromembrane fraction having the size of a microvesicle and containing a membrane structure and internal structures (organelles, etc.) inside the membrane structure was detected.
《実施例4:ナノ粒子解析システムによる抽出画分の粒子計測》
実施例1においてマイクロベシクル画分を濃縮したペレットに対してPBS100μLを添加し、さらにPBSにて3倍希釈したものをNanosight(Malvern Panalytical社)にて測定した。装置の観測条件を表1に示す。ナノ粒子解析システムによる粒度分布ヒストグラムを図4に示す。本濃縮操作にて直径が1μm以上の画分は殆ど含まれず、直径が600μm以下の画分に濃縮され、その粒子径として200~300nm程度に均一な集団をメインに含有し、それ以下の粒子径(~100nm)を含む画分であることが確認された。
《Example 4: Particle measurement of extracted fraction using nanoparticle analysis system》
100 μL of PBS was added to the pellet obtained by concentrating the microvesicle fraction in Example 1, and the pellet was further diluted 3 times with PBS and measured using Nanosight (Malvern Panalytical). Table 1 shows the observation conditions of the device. Figure 4 shows a particle size distribution histogram obtained by the nanoparticle analysis system. In this concentration operation, the fraction with a diameter of 1 μm or more is hardly included, and the fraction with a diameter of 600 μm or less is concentrated, and the particle size mainly contains a homogeneous group with a particle size of about 200 to 300 nm. It was confirmed that the fraction contained a diameter (~100 nm).
《実施例5:ショットガンプロテオミクス解析による濃縮マイクロベシクル画分において検出された蛋白質》
A.血液の前処理により得られた濃縮マイクロベシクル画分から蛋白質画分の抽出
実施例1においてマイクロベシクル画分を濃縮した画分から、特に膜蛋白質を効率よく抽出するためにPTS(Phase Transfer Surfactant(相間移動可溶化剤))を用いた蛋白質可溶化法を実施した。この原理を用いた試薬キットとしてMPEX PTS Reagents for MS(GL Science Inc.)を使用した。実施例1においてマイクロベシクル画分を濃縮したペレットに対して250μLの当該キット試薬Bを添加し、超音波ホモジナイザー(Bioruptor:ソニック・バイオ社)にて稼働1分30秒、インターバル30秒からなるサイクルを10回、10℃の条件でソニケーション(パワー:MAX)した。破砕後、遠心式フィルター(Amicon ultra 3K、メルク)にて14,000g×15minを2回繰り返し、濃縮した。この画分をBCAアッセイ(PierceTM BCA Protein Assay kit(Thermo Fisher Scientific Inc.)を使用)にて蛋白質定量した。
《Example 5: Proteins detected in concentrated microvesicle fraction by shotgun proteomics analysis》
A. Extraction of protein fraction from concentrated microvesicle fraction obtained by blood pretreatment In order to efficiently extract especially membrane proteins from the concentrated microvesicle fraction in Example 1, PTS (Phase Transfer Surfactant) was used. A protein solubilization method using a solubilizing agent) was performed. MPEX PTS Reagents for MS (GL Science Inc.) was used as a reagent kit using this principle. 250 μL of the kit reagent B was added to the pellet obtained by concentrating the microvesicle fraction in Example 1, and a cycle consisting of an operation of 1 minute 30 seconds and an interval of 30 seconds using an ultrasonic homogenizer (Bioruptor: Sonic Bio Inc.) was performed. was sonicated (power: MAX) 10 times at 10°C. After crushing, the mixture was concentrated using a centrifugal filter (Amicon ultra 3K, Merck) twice at 14,000 g for 15 min. Protein in this fraction was quantified by BCA assay (using Pierce ™ BCA Protein Assay kit (Thermo Fisher Scientific Inc.)).
B.蛋白質画分の酵素消化
BCAアッセイにて定量し、30μg/20μLの濃度になるように前記試薬Bに溶解したものを膜蛋白質消化のための試料とした。1μLの100mmol/Lジチオトレイトール(DTT)を加え(ジスルフィド結合の還元開裂のため)、室温で30分間インキュベートした。これに1μLの550mmol/Lヨードアセトアミドを加え(Cysのカルバミドメチル化のため)、遮光して室温で30分間インキュベートした。当該キットの試薬Aを77μL加え、1.5μLのトリプシン(TPCK-Trypsin(Thermo Fisher Scientific Inc.:Prod#20233))を加えた。室温で一晩インキュベートして蛋白消化を実施した。150μLの試薬Cと1.5μLの試薬Dを加えた。添加後1分間ボルテックスをして、25℃、15,600×gで2分間遠心し二相分離した。不要な可溶化剤は上相にくるので、これをピペットで吸引し除去した。残った試薬Cを除去するために、遠心濃縮を行った後に、50μLの5%アセトニトリル、0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)を加えてボルテックスした。
B. Enzyme Digestion of Protein Fraction The protein fraction was quantified by BCA assay and dissolved in the reagent B to a concentration of 30 μg/20 μL, which was used as a sample for membrane protein digestion. 1 μL of 100 mmol/L dithiothreitol (DTT) was added (for reductive cleavage of disulfide bonds) and incubated for 30 minutes at room temperature. To this was added 1 μL of 550 mmol/L iodoacetamide (for carbamidomethylation of Cys), and the mixture was incubated at room temperature for 30 minutes in the dark. 77 μL of reagent A of the kit was added, and 1.5 μL of trypsin (TPCK-Trypsin (Thermo Fisher Scientific Inc.: Prod #20233)) was added. Protein digestion was performed by incubating overnight at room temperature. 150 μL of Reagent C and 1.5 μL of Reagent D were added. After the addition, the mixture was vortexed for 1 minute and centrifuged at 25° C. and 15,600×g for 2 minutes to separate the two phases. Unnecessary solubilizing agent was present in the upper phase and was removed by suction with a pipette. In order to remove the remaining Reagent C, after performing centrifugal concentration, 50 μL of 5% acetonitrile, 0.1% trifluoroacetic acid (TFA) was added and vortexed.
C.ペプチドの脱塩・濃縮
前記にて酵素消化したものを脱塩・濃縮するためにGL-Tip SDB(GL Science Inc)を使用した。当該チップをまず、80%アセトニトリル、0.1% TFA水溶液を20μL添加し、室温、3,000×gで2分間遠心することでコンディショニングした。これに5%アセトニトリル、0.1% TFA水溶液を20μL添加し、室温、3,000×gで2分間遠心することでカラムを平衡化した。これに対して、前記実施例5Bの操作で得られた試料を全量添加し、室温、3,000×gで5分間遠心することでペプチドをカラムに吸着させた。さらに5%アセトニトリル、0.1%TFA水溶液を20μL添加し、室温、3,000×gで2分間遠心することでカラムを洗浄後、80%アセトニトリル、0.1%TFA水溶液を50μL添加し、室温、3,000×gで2分間遠心することで、ペプチドを溶出させた。
C. Desalting and Concentration of Peptides GL-Tip SDB (GL Science Inc.) was used to desalt and concentrate the enzymatically digested peptides described above. The chip was first conditioned by adding 20 μL of 80% acetonitrile and 0.1% TFA aqueous solution and centrifuging at 3,000×g for 2 minutes at room temperature. 20 μL of 5% acetonitrile and 0.1% TFA aqueous solution was added thereto, and the column was equilibrated by centrifuging at 3,000×g at room temperature for 2 minutes. To this, the entire amount of the sample obtained in the procedure of Example 5B was added, and the peptide was adsorbed onto the column by centrifuging at 3,000 xg at room temperature for 5 minutes. Furthermore, 20 μL of 5% acetonitrile, 0.1% TFA aqueous solution was added, and the column was washed by centrifuging at 3,000 × g for 2 minutes at room temperature, and then 50 μL of 80% acetonitrile, 0.1% TFA aqueous solution was added. Peptides were eluted by centrifugation at 3,000 xg for 2 minutes at room temperature.
D.質量分析測定
上記サンプルを、nano-LCシステム(EASY-nLC1000:Thermo Fisher Scientific Inc.)を連結したフーリエ変換型Orbitrap質量分析計(Q-Exactive:Thermo Fisher Scientific Inc.)で、LC-MS/MS解析を行った。上記にて調製した質量分析測定用サンプルから2μLを測定に供した。なお、トラップカラムとしてAcclaimRTPepMap100(Thermo Fisher Scientific Inc.:C18、充填剤径3μm、内径75μm、カラム長2cm)、分析カラムとして、AcclaimRTPepMapRSLC(Thermo Fisher Scientific Inc.:C18、充填剤径2μm、内径50μm、カラム長15cm)を用いた。移動相Aは0.1%蟻酸水溶液、移動相Bは0.1%蟻酸/アセトニトリル、流量は200nL/分、グラジエントは、0-40%移動相B/200分間、40-100%移動相B/10分間、100%移動相B/10分間で測定した。
D. Mass spectrometry measurement The above sample was measured using a Fourier transform Orbitrap mass spectrometer (Q-Exactive: Thermo Fisher Scientific Inc.) connected to a nano-LC system (EASY-nLC1000: Thermo Fisher Scientific Inc.). LC-MS/MS An analysis was performed. 2 μL of the sample for mass spectrometry measurement prepared above was subjected to measurement. The trap column was Acclaim RT PepMap100 (Thermo Fisher Scientific Inc.: C18, packing diameter 3 μm, inner diameter 75 μm, column length 2 cm), and the analysis column was Acclaim RT PepMap RSLC (Thermo Fisher Scientific Inc.: C18, filler diameter 2 μm , inner diameter 50 μm, column length 15 cm). Mobile phase A is 0.1% formic acid aqueous solution, mobile phase B is 0.1% formic acid/acetonitrile, flow rate is 200 nL/min, gradient is 0-40% mobile phase B/200 minutes, 40-100% mobile phase B /10 minutes, 100% mobile phase B/10 minutes.
MS測定のスキャン条件はFull MS/dd-MS2モードを使用しFull MSをスキャンした後に、強度が高いシグナルのMS/MSスペクトルを取得した。設定条件を表2に示す。 The scanning conditions for MS measurement were Full MS/dd-MS2 mode, and after scanning Full MS, an MS/MS spectrum of a signal with high intensity was obtained. Table 2 shows the setting conditions.
E.データ解析
得られたデータはProteome Discoverer 1.4ソフトウェア(Thermo Fisher Scientific Inc.)にて、ヒトタンパク質データベースHomo_sapiens_Uniprot_201210.fastに対してSequestHTアルゴリズムにより検索を行った。SequestHTでの検索条件を表3に示す。
E. Data analysis The obtained data were compiled into the human protein database Homo_sapiens_Uniprot_201210. A search was performed on ``fast'' using the SequestHT algorithm. Table 3 shows the search conditions in SequestHT.
検索結果からScore1.0以上のものをピックアップした。抽出したマイクロベシクル画分のショットガンプロテオミクス解析により検出できた蛋白質の一覧を表4に示す。また、ショットガンプロテオミクス解析により検出した蛋白質からmetascape(Tripathi et al., Cell Host & Microbe (2015), 18: 723-735)を使用した蛋白質のエンリッチメント解析結果を図5に、そのエンリッチメント解析結果をクラスター毎にネットワーク解析した結果を図6に、それぞれ、示す。表4に示す蛋白質は細胞膜や細胞内にカテゴライズされるものが多く、血液凝固や免疫応答、各種シグナル伝達としての機能を有すものが含まれ(図5、図6)、これら検出された蛋白質はマイクロベシクルをキャラクタライズする表面マーカーとして、またその内容物をバイオマーカー利用として、臨床検査や診断に使用できる可能性がある。 We picked up items with a Score of 1.0 or higher from the search results. Table 4 shows a list of proteins detected by shotgun proteomic analysis of the extracted microvesicle fraction. In addition, Figure 5 shows the results of protein enrichment analysis using metascape (Tripathi et al., Cell Host & Microbe (2015), 18: 723-735) from proteins detected by shotgun proteomics analysis. The results of network analysis for each cluster are shown in FIG. 6. Many of the proteins shown in Table 4 are categorized as cell membranes or intracellular, and include those that have functions in blood coagulation, immune response, and various signal transmission (Figures 5 and 6). It has the potential to be used as a surface marker to characterize microvesicles, and its contents as a biomarker for clinical testing and diagnosis.
《実施例6:フローサイトメーターを用いた血漿マイクロベシクルのキャラクタライゼーション》
A.パルス処理による凝集マイクロベシクルのゲートアウト(観測像からの除外)
実施例1においてマイクロベシクル画分を濃縮した画分を各表面抗原で染色し、実施例2のフローサイトメーターの観測条件にて測定した。このとき、観測像の中にはマイクロベシクルが凝集して複数個合体したような像が観測された(各種染色した表面抗原が全て陽性集団となるような集団)。これを観測像から除去するために、側方散乱光におけるパルス幅(縦軸)とパルスエリア(横軸)で展開した観察像(図7)と前方散乱光(横軸)と側方散乱光(縦軸)の面積で展開した観察像(図8)を用意して、それぞれから大きく外れた集団を観測像から除外した。
《Example 6: Characterization of plasma microvesicles using a flow cytometer》
A. Gate out of aggregated microvesicles by pulse treatment (exclusion from observation image)
The concentrated microvesicle fraction in Example 1 was stained with each surface antigen and measured under the flow cytometer observation conditions of Example 2. At this time, an image in which multiple microvesicles appeared to aggregate together was observed (a group in which all of the various stained surface antigens were positive). In order to remove this from the observed image, we created an observation image (Figure 7) developed by the pulse width (vertical axis) and pulse area (horizontal axis) in side scattered light, forward scattered light (horizontal axis), and side scattered light. An observation image (Fig. 8) developed by the area of (vertical axis) was prepared, and groups that deviated significantly from each were excluded from the observation image.
B.IgG捕捉画分のゲートアウト(観測像からの除外)
前記実施例6Aの操作後に、側方散乱光(横軸)とAPC標識マウスIgG(縦軸)の展開図(図9)からAPC陽性集団すなわちIgGを捕捉する集団を抽出し、観測像から除外すると共に、APC陰性となる集団を以下のキャラクタライゼーションの対象とした。マイクロベシクルキャラクタライゼーションに使用した(または使用可能な)表面抗原の各種細胞での発現パターンを表5に示す。
B. Gate out of IgG captured fraction (exclusion from observation image)
After the operation in Example 6A, the APC-positive population, that is, the population that captures IgG, was extracted from the developed diagram (FIG. 9) of side scattered light (horizontal axis) and APC-labeled mouse IgG (vertical axis), and excluded from the observed image. At the same time, the APC-negative population was subjected to the following characterization. Table 5 shows the expression patterns of surface antigens used (or available for use) in microvesicle characterization in various cells.
C.赤血球由来マイクロベシクルのキャラクタライゼーション
前記実施例6Bの操作後に、側方散乱光とAnnexin5の展開図からAnnexin5陽性集団を抽出し、この集団からCD45陰性となる集団を抽出し、更にこの集団からCD235a陽性且つCD59陽性集団を選別した(図10)。キャラクタライゼーションに使用した表面抗原とそれが各種細胞に存在する(○)、しない(×)ことを提示させた表も同時に記載している。この集団(図10の表における「Erythrocyte」の欄)を赤血球由来マイクロベシクルとし、Annexin5陽性集団中の本集団の割合は32%であった。
C. Characterization of red blood cell-derived microvesicles After the operation in Example 6B, an Annexin5-positive population was extracted from the side scattered light and the Annexin5 development diagram, a CD45-negative population was extracted from this population, and a CD235a-positive population was further extracted from this population. In addition, a CD59-positive population was selected (FIG. 10). Also included is a table showing the surface antigens used for characterization and whether they are present (○) or absent (x) in various cells. This population ("Erythrocyte" column in the table of FIG. 10) was defined as red blood cell-derived microvesicles, and the proportion of this population in the Annexin5-positive population was 32%.
D.マクロファージ/単球/顆粒球由来マイクロベシクルのキャラクタライゼーション
前記実施例6Bの操作後に、側方散乱光とAnnexin5の展開図からAnnexin5陽性集団を抽出し、この集団からCD235a陰性となる集団を抽出し、更にこの集団からCD45陽性且つCD15陽性集団を選別した(図11)。キャラクタライゼーションに使用した表面抗原とそれが各種細胞に存在する(○)、しない(×)ことを提示させた表も同時に記載している。この集団(図11の表における「Macrophage/Monocyte」及び「Granulocyte」の各欄)をマクロファージ/単球/顆粒球由来マイクロベシクルとし、Annexin5陽性集団中の本集団の割合は2.6%であった。
D. Characterization of macrophage/monocyte/granulocyte-derived microvesicles After the operation of Example 6B, an Annexin5-positive population was extracted from the side scattered light and the Annexin5 development diagram, and a CD235a-negative population was extracted from this population. Furthermore, a CD45-positive and CD15-positive population was selected from this population (FIG. 11). Also included is a table showing the surface antigens used for characterization and whether they are present (○) or absent (x) in various cells. This population ("Macrophage/Monocyte" and "Granulocyte" columns in the table of Figure 11) was defined as macrophage/monocyte/granulocyte-derived microvesicles, and the proportion of this population in the Annexin5-positive population was 2.6%. Ta.
E.T細胞/B細胞由来マイクロベシクルのキャラクタライゼーション
前記実施例6Bの操作後に、側方散乱光とAnnexin5の展開図からAnnexin5陽性集団を抽出し、この集団からCD235a陰性となる集団を抽出し、更にこの集団からCD45陽性且つCD5陽性集団を選別した(図12)。キャラクタライゼーションに使用した表面抗原とそれが各種細胞に存在する(○)、しない(×)ことを提示させた表も同時に記載している。この集団(図12の表における「T Cell」及び「B Cell」の各欄)をT細胞/B細胞由来マイクロベシクルとし、Annexin5陽性集団中の本集団の割合は0.4%であった。
E. Characterization of T cell/B cell-derived microvesicles After the operation in Example 6B, an Annexin5 positive population was extracted from the side scattered light and the Annexin5 development diagram, a CD235a negative population was extracted from this population, and a CD235a negative population was extracted from this population. A CD45-positive and CD5-positive population was selected from the population (FIG. 12). Also included is a table showing the surface antigens used for characterization and whether they are present (○) or absent (x) in various cells. This population ("T Cell" and "B Cell" columns in the table of FIG. 12) was defined as T cell/B cell-derived microvesicles, and the proportion of this population in the Annexin5-positive population was 0.4%.
F.血小板由来マイクロベシクルのキャラクタライゼーション
前記実施例6Bの操作後に、側方散乱光とAnnexin5の展開図からAnnexin5陽性集団を抽出し、この集団からCD45陰性且つCD5陰性となる集団を抽出し、更にこの集団からCD41陽性且つCD61陽性集団を選別した(図13)。キャラクタライゼーションに使用した表面抗原とそれが各種細胞に存在する(○)、しない(×)ことを提示させた表も同時に記載している。この集団(図13の表における「Platelet」の欄)を血小板由来マイクロベシクルとし、Annexin5陽性集団中の本集団の割合は62%であった。
F. Characterization of platelet-derived microvesicles After the operation in Example 6B, an Annexin5-positive population is extracted from the side scattering light and the Annexin5 development diagram, a CD45-negative and CD5-negative population is extracted from this population, and a population that is CD45-negative and CD5-negative is further extracted from this population. A CD41-positive and CD61-positive population was selected from the following (FIG. 13). Also included is a table showing the surface antigens used for characterization and whether they are present (○) or absent (x) in various cells. This population ("Platelet" column in the table of FIG. 13) was defined as platelet-derived microvesicles, and the proportion of this population in the Annexin5-positive population was 62%.
G.血管内皮細胞由来マイクロベシクルのキャラクタライゼーション
前記実施例6Bの操作後に、側方散乱光とAnnexin5の展開図からAnnexin5陽性集団を抽出し、この集団からCD105陽性且つCD146陽性集団を選別した(図14)。キャラクタライゼーションに使用した表面抗原とそれが各種細胞に存在する(○)、しない(×)ことを提示させた表も同時に記載している。この集団(図14の表における「Endothelial Cell」の欄)を血管内皮細胞由来マイクロベシクルとし、Annexin5陽性集団中の本集団の割合は0.3%であった。
G. Characterization of Microvesicles Derived from Vascular Endothelial Cells After the operation in Example 6B, an Annexin5-positive population was extracted from the side scattering light and a developed diagram of Annexin5, and a CD105-positive and CD146-positive population was selected from this population (FIG. 14). . Also included is a table showing the surface antigens used for characterization and whether they are present (○) or absent (x) in various cells. This population ("Endothelial Cell" column in the table of FIG. 14) was defined as vascular endothelial cell-derived microvesicles, and the proportion of this population in the Annexin5-positive population was 0.3%.
H.血漿マイクロベシクルの5分類
上記において、それぞれが由来する細胞集団へのマイクロベシクルのキャラクタライゼーション後に側方散乱光とAnnexin5の展開図へ重ね合わせた図の一例を図15に示す。
H. 5 Classifications of Plasma Microvesicles In the above, an example of a diagram superimposed on a developed diagram of side scattered light and Annexin 5 after characterizing the microvesicles to the cell populations from which they are derived is shown in FIG.
I.各細胞由来マイクロベシクルのAnnexin5陽性と陰性によるキャラクタライゼーション
前記実施例6Bの操作後に、側方散乱光とAnnexin5の展開図からAnnexin5陽性と陰性集団を抽出し、この集団から前記C、D、E、F、Gで示したCD抗原を用いた由来細胞からのマイクロベシクルキャラクタライゼーションも行った(図16)。由来するベシクルごとにAnnexin5陽性と陰性の割合を比較したところ赤血球由来及びマクロファージ/単球/顆粒球由来及び血管内皮細胞由来マイクロベシクルはAnnexin5陽性集団が多く、T細胞/B細胞由来マイクロベシクルはAnnexin5陰性集団が多かった(図17)。なお、比較検定はウィルコクソンの符号順位検定を用いた(* p< 0.05, ** p < 0.01)。
従来より利用されているマイクロベシクルのマーカー(例えばAnnexin5)について、上記結果より、Annexin5陰性のマイクロベシクルが多数存在し、その割合も由来する細胞ごとに大きな違いがあることが明らかとなった。すなわち、各細胞に由来するマイクロベシクル中の物質の挙動が従来とは異なる可能性が見いだされた。このことは、従来より利用されている方法を利用したキャラクタライゼーションのみではマイクロベシクルの正確な性質を見落とす可能性がある。本発明を利用することで、疾患部位の特定や診断目的にマッチした結果を得るための臨床検査材料を入手することができる可能性があることが示唆された。
I. Characterization of each cell-derived microvesicle by Annexin5 positivity and negativity After the operation of Example 6B, Annexin5 positive and negative populations were extracted from the side scattered light and the Annexin5 development diagram, and from this population, the above C, D, E, Microvesicle characterization from the derived cells using the CD antigens shown in F and G was also performed (FIG. 16). When comparing the proportion of Annexin5 positive and negative cells for each derived vesicle, microvesicles derived from red blood cells, macrophages/monocytes/granulocytes, and vascular endothelial cells had a large Annexin5 positive population, while microvesicles derived from T cells/B cells had a high Annexin5 positive population. There were many negative groups (Figure 17). The comparison test used the Wilcoxon signed rank test (* p < 0.05, ** p < 0.01).
Regarding conventionally used microvesicle markers (for example, Annexin 5), the above results revealed that there are many Annexin 5-negative microvesicles, and the proportion thereof varies greatly depending on the cell of origin. In other words, it has been discovered that the behavior of substances in microvesicles derived from each cell may be different from the conventional behavior. This means that the exact nature of microvesicles may be overlooked by characterization using conventionally used methods. It has been suggested that by using the present invention, it may be possible to obtain clinical test materials for identifying disease sites and obtaining results that match diagnostic purposes.
以上の結果より、血液中のマイクロベシクルを血漿から直接的に観測する方法または血漿からマイクロベシクル画分を濃縮したものを観測する方法により、個々のマイクロベシクルが表面に有している蛋白質によりキャラクタライゼーションできることが示された。本発明を用いることで、血液中に存在する個々のマイクロベシクルの由来する細胞や臓器を判別し、その増減や含有率などを測定することが可能になった。 Based on the above results, it is possible to detect microvesicles in blood by directly observing the microvesicles from plasma or by observing the concentrated microvesicle fraction from plasma. It has been shown that it can be customized. By using the present invention, it has become possible to identify the cells and organs from which individual microvesicles present in the blood originate, and to measure their increase/decrease and content rate.
本発明におけるマイクロベシクルを濃縮する前処理法は特に複雑な操作を伴うことなく、効率よくマイクロベシクル抽出することが可能である。当該、前処理法を実施することで、マイクロベシクルに含有されるバイオマーカーとなるべく候補物質(実施例では蛋白質の一覧を例示)を濃縮することができ、血漿や血清を直接測定するよりも高感度な測定を実施できる可能性がある。 The pretreatment method for concentrating microvesicles according to the present invention enables efficient extraction of microvesicles without any particularly complicated operations. By implementing this pretreatment method, it is possible to concentrate candidate substances (a list of proteins is exemplified in the example) contained in microvesicles to become biomarkers, and the concentration is higher than when directly measuring plasma or serum. It may be possible to perform sensitive measurements.
また、本発明によれば、簡便にマイクロベシクルの表面抗原によって個々の血液中マイクロベシクルのキャラクタライゼーションを行うことができ、どういった細胞や臓器に由来したマイクロベシクルが存在するのかを測定/定量/解析することができる。マイクロベシクルなどの微小膜画分には細胞や臓器間コミュニケーションに必要な伝達物質が含まれリキッドバイオプシとしての臨床応用が期待されているが、表面抗原そのものにも標的臓器や細胞との接着や相互作用としての臨床的、生理的な意味合いが含有されると思われる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to easily characterize individual microvesicles in blood using surface antigens of microvesicles, and to measure/quantitate what cells and organs the microvesicles are derived from. / Can be analyzed. Micromembrane fractions such as microvesicles contain transmitters necessary for communication between cells and organs, and are expected to be used clinically as liquid biopsies. It is thought that there are clinical and physiological implications as an effect.
これらのことは本発明によるマイクロベシクルの観測が特定の疾患や患者の状態を判定する検査法への応用や健康状態→未病(疾病予備軍)状態への個人の遷移などを日々管理しうる予防、予知マーカーとしての臨床応用なども考えられる。より微小な粒子をダイナミックレンジの広い性能にて、表面抗原と合わせて測定できる系があればエクソソーム、マイクロベシクルなどを含めて微小膜画分としての臨床応用価値を高めることができる。 These points indicate that the observation of microvesicles according to the present invention can be applied to testing methods for determining specific diseases and patient conditions, and can be used to manage the transition of individuals from a healthy state to a pre-diseased (pre-disease) state on a daily basis. Clinical applications as preventive and predictive markers are also possible. If there is a system that can measure smaller particles together with surface antigens with performance over a wide dynamic range, the clinical application value of micromembrane fractions, including exosomes and microvesicles, can be increased.
Claims (9)
(工程A)血液検体又はその処理物に(1)標識した、標的臓器、標的組織、又は標的細胞に由来するマイクロベシクルの表面抗原に特異的に結合することができる染色試薬と(2)標識したIgGとを、この順に、若しくは逆の順に、又は同時に添加する工程、
(工程B)前記工程Aで得られた反応物をフローサイトメーターの測定に供する工程、
(工程C)前記工程Bで取得したデータを解析し、(1)凝集したマイクロベシクルと、(2)標識したIgGに反応する粒子群とを、この順に、若しくは逆の順に、又は同時に観測像から除外する工程、
(工程D)前記工程Aで添加した前記染色試薬で染色されたマイクロベシクルを検出し、表面抗原によりマイクロベシクル集団のキャラクタライズを行う工程。 A method for separating microvesicles derived from a target organ, target tissue, or target cell in a blood sample, the method comprising the following steps;
(Step A) A blood sample or a processed product thereof: (1) a labeled staining reagent that can specifically bind to the surface antigen of microvesicles derived from a target organ, target tissue, or target cell; and (2) a label. a step of adding the IgG in this order, in the reverse order, or at the same time;
(Step B) a step of subjecting the reaction product obtained in the step A to measurement with a flow cytometer;
(Step C) Analyze the data acquired in step B, and observe images of (1) aggregated microvesicles and (2) particles that react with labeled IgG in this order, in the reverse order, or simultaneously. a process to be excluded from;
(Step D) A step of detecting the microvesicles stained with the staining reagent added in the step A and characterizing the microvesicle population using the surface antigen.
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