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JP2006342154A - Protein fractionation device - Google Patents

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JP2006342154A
JP2006342154A JP2006124724A JP2006124724A JP2006342154A JP 2006342154 A JP2006342154 A JP 2006342154A JP 2006124724 A JP2006124724 A JP 2006124724A JP 2006124724 A JP2006124724 A JP 2006124724A JP 2006342154 A JP2006342154 A JP 2006342154A
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protein
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purification module
fractionation
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JP2006124724A
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Japanese (ja)
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Yoshinori Tanaka
祥徳 田中
Toshihiko Kuroda
俊彦 黒田
Kiban Tei
基晩 鄭
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fractionate a number of low-molecular-weight proteins from a solution containing two or more kinds of proteins, such as blood serum and plasma, and to recover specific proteins among the low-molecular-weight proteins. <P>SOLUTION: A protein fractionation device is equipped with a purification module for purifying proteins in a solution treated by a fractionation module filled with a hollow fiber, wherein the purification module is capable of selectively adsorbing and recovering specific proteins from the solution. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、分画されたタンパク質から、選択的にタンパク質を吸着できる精製モジュールを具備したタンパク質分画デバイスに関する。また本発明は、該タンパク質分画デバイスを用いた溶液中に含まれるタンパク質の分画方法に関する。   The present invention relates to a protein fractionation device including a purification module that can selectively adsorb proteins from fractionated proteins. The present invention also relates to a method for fractionating proteins contained in a solution using the protein fractionation device.

近年、ポストゲノム研究として、プロテオーム解析研究(プロテオミクス)が注目されている。遺伝子産物であるタンパク質は、疾患の病態に直接リンクしていると考えられることから、タンパク質を網羅的に調べるプロテオーム解析の研究成果は診断と治療に広く応用できると期待されている。しかも、プロテオーム解析により、ゲノム解析では発見できなかった病因タンパク質や疾患関連因子を多く発見できる可能性が高いとみられている。   In recent years, proteomic analysis (proteomics) has attracted attention as post-genomic research. Since the protein that is a gene product is thought to be directly linked to the pathology of the disease, the research results of proteome analysis that comprehensively examines the protein are expected to be widely applicable to diagnosis and treatment. Moreover, it is highly probable that proteome analysis can find many pathogenic proteins and disease-related factors that could not be found by genome analysis.

従来のプロテオーム解析研究が、タンパク質を網羅的に検出・同定するのみにとどまっていたのに対し、さらに最近では、それらのタンパク質の翻訳後修飾を解析するなどといった、幅広い解析手法を用いた研究が注目され始めている。タンパク質は、細胞内で合成された後に、リン酸化、糖鎖付加、アセチル化、脂質付加、ユビキチン付加などの様々な修飾をうけることが知られている。そして、その修飾がタンパク質の活性に大きく影響し、ひいてはタンパク質群全体の挙動に影響を与えている。生体内において疾患が発症する際には、複数のタンパク質の発現量そのものが変化することに加えて、いくつかのタンパク質の翻訳後修飾の状態が変化しており、それによってタンパク質群の正常な挙動が失われていると考えられている。例えば、タンパク質のリン酸化は生命現象において細胞内の情報伝達に深く関わっており、細胞の癌化などの疾患の発症に深く関与していると考えられている。これらのタンパク質の翻訳後修飾については、ゲノム情報からでは決して解析することができず、プロテオーム解析の重要な分析対象となっている。タンパク質の翻訳後修飾の網羅的解析については、まず修飾されているタンパク質そのものを同定し、さらにそのタンパク質のどの部位が修飾されているのかを決定し、さらにどの程度修飾をうけているのかを調べる、といった解析が主な流れとなっている。   While conventional proteome analysis research has only comprehensively detected and identified proteins, more recently, research using a wide range of analysis methods such as analyzing post-translational modifications of these proteins has been conducted. It has begun to attract attention. It is known that proteins are subjected to various modifications such as phosphorylation, glycosylation, acetylation, lipid addition, and ubiquitin addition after being synthesized in cells. The modification greatly affects the activity of the protein, and thus affects the behavior of the entire protein group. When a disease develops in vivo, the expression level of multiple proteins themselves changes, and the post-translational modification state of some proteins changes, thereby causing normal behavior of the proteins. Is believed to be lost. For example, protein phosphorylation is deeply involved in intracellular signal transduction in biological phenomena and is thought to be deeply involved in the development of diseases such as canceration of cells. Post-translational modifications of these proteins can never be analyzed from genomic information, and are important analysis targets for proteome analysis. For a comprehensive analysis of post-translational modifications of proteins, first identify the modified protein itself, determine which part of the protein is modified, and investigate how much modification has been applied. Analysis is the main flow.

このようなプロテオーム解析が急速に進展したのは、技術的には質量分析装置(mass spectrometer:MS)による高速構造分析が可能となってきたことが大きい。MALDI−TOF−MS(matrix assisted laser desorption ionization time−of−flight mass spectrometry)等の実用化によって、ポリペプチドのハイスループット超微量分析が可能となり、従来検出し得なかった微量なタンパク質を、短時間の測定で非常に多種類にわたって同定することが可能となった。また、翻訳後修飾の解析についても、適切な測定条件を設定することにより、修飾タンパク質の検出とその修飾部位の同定とを行うことができるようになりつつある。これらの分析技術は、現在では疾患関連因子の探索に非常に強力なツールとなっている。   The rapid progress of such proteomic analysis is technically because high-speed structural analysis using a mass spectrometer (MS) has become possible. Practical use of MALDI-TOF-MS (matrix assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry) enables high-throughput ultra-trace analysis of polypeptides, and enables trace amounts of proteins that could not be detected to be detected in a short time. It has become possible to identify a very wide variety of measurements. In addition, for analysis of post-translational modifications, it is becoming possible to detect modified proteins and identify their modified sites by setting appropriate measurement conditions. These analytical techniques are now very powerful tools in the search for disease-related factors.

プロテオーム解析を臨床に応用する第一の目的は、その発現量や修飾の状態が、疾患によって大きく変動するようなバイオマーカータンパク質を発見することである。バイオマーカーは病態に関連して挙動するため、診断マーカーとなり得るほか、創薬ターゲットとなる可能性も高い。すなわち、プロテオーム解析の成果は、診断マーカーや創薬ターゲットの創出に直接繋がるため、ポストゲノム時代の診断・治療の切り札(エビデンス)技術となる。さらに、同定されたバイオマーカーは患者の薬剤応答性評価や副作用発現予測といった直接的に患者が享受しうる利益につながることから、いわゆるテーラーメード医療(オーダーメード医療)の推進にも大きな役割を果たすといえる。   The primary purpose of applying proteome analysis to clinical practice is to discover biomarker proteins whose expression level and modification state vary greatly depending on the disease. Since the biomarker behaves in relation to a disease state, it can be a diagnostic marker and is also highly likely to be a drug discovery target. In other words, since the results of proteome analysis are directly linked to the creation of diagnostic markers and drug targets, it will become a diagnostic / treatment trump (evidence) technology in the post-genomic era. Furthermore, since the identified biomarkers lead directly to benefits that patients can enjoy, such as drug responsiveness assessment and prediction of side effects, they will play a major role in promoting so-called tailor-made medicine. I can say that.

臨床研究でのプロテオーム解析(臨床プロテオミクス)においては、多数の検体を迅速、確実に解析することが求められている。しかも臨床検体は微量かつ貴重であることから、高分解能・高感度・高機能測定を迅速に行う必要がある。この大きな推進力となったのは質量分析(mass spectrometry)であるが、これは先に述べたような質量分析装置が有する超高感度でハイスループットであるという特性の貢献するところが大きい。しかしながら、その手法や機器が急速に改良されてきてはいるものの、現在のところプロテオーム解析が臨床現場で簡便かつ迅速に実施できる状況にはないのが実状である。   In proteome analysis (clinical proteomics) in clinical research, it is required to analyze a large number of specimens quickly and reliably. Moreover, since clinical specimens are very small and valuable, it is necessary to perform high-resolution, high-sensitivity, and high-function measurements quickly. Mass spectrometry has become a major driving force, and this greatly contributes to the ultra-high sensitivity and high throughput characteristics of the mass spectrometer as described above. However, although the methods and instruments have been rapidly improved, the current situation is that the proteome analysis is not easily and quickly performed at the clinical site.

その原因のひとつに、臨床検体の前処理が必要であることが挙げられる。質量分析により解析する前に、臨床検体のタンパク質を分画、精製する必要があるが、この処理には数日かかるのが実態であり、さらには前処理の操作が煩雑かつ経験を要することが、臨床への応用の大きな障害となっている。少量の血液や体液から全身の疾患の診断や病態管理ができるならば、その有用性は極めて大きいものの、血清、血漿中に含まれるタンパク質の多様性のために、多くの課題を抱えているのが現状である。   One of the causes is the need for pretreatment of clinical specimens. Prior to analysis by mass spectrometry, it is necessary to fractionate and purify the protein of a clinical specimen, but this treatment actually takes several days, and the pretreatment operation is complicated and requires experience. It has become a major obstacle to clinical application. Although it is extremely useful if a systemic disease can be diagnosed and pathologically managed from a small amount of blood or body fluid, it has many problems due to the diversity of proteins contained in serum and plasma. Is the current situation.

ヒトタンパク質は10万種以上あるとも推定されているが、血清中に含まれるタンパク質だけでも約1万種類にものぼるといわれ、それらすべてを合わせた血清中濃度は約60〜100mg/mLと推定される。血清中の高含量タンパク質は、アルブミン(分子量66kDa)、免疫グロブリン(150〜190kDa)、トランスフェリン(80kDa)、ハプトグロビン(>85kDa)、リポタンパク質(数100kDa)等であり、いずれも大量(>mg/mL)に存在する。一方、病態のバイオマーカーや病因関連因子と考えられているペプチドホルモン、インターロイキン、サイトカイン等の生理活性タンパク質の多くは、極微量(<ng/mL)しか存在せず。その含有量比は高分子量の高含量成分に比べると、実にナノ〜ピコレベルである。タンパク質の大きさという観点では、タンパク質全種類の70%以下は分子量60kDa以下であり、上記の極微量なバイオマーカータンパク質はいずれもこの領域に含まれる場合がほとんどである(例えば非特許文献1)。これらのタンパク質は、腎臓を通過して尿中に一部排泄されるため、血液のみならず尿を検体として測定することも可能である。   Although it is estimated that there are more than 100,000 human proteins, it is said that the number of proteins contained in serum alone is about 10,000, and the combined serum concentration is estimated to be about 60-100 mg / mL. Is done. High-content proteins in serum are albumin (molecular weight 66 kDa), immunoglobulin (150-190 kDa), transferrin (80 kDa), haptoglobin (> 85 kDa), lipoprotein (several hundred kDa), etc., all of which are in large quantities (> mg / mL). On the other hand, most of physiologically active proteins such as peptide hormones, interleukins, cytokines and the like, which are considered to be pathological biomarkers and pathogenesis-related factors, are present in very small amounts (<ng / mL). The content ratio is indeed in the nano-pico level compared to the high content component of high molecular weight. From the viewpoint of protein size, 70% or less of all types of proteins have a molecular weight of 60 kDa or less, and the above-mentioned extremely small amount of biomarker protein is almost always included in this region (for example, Non-Patent Document 1). . Since these proteins pass through the kidney and are partially excreted in urine, it is possible to measure not only blood but also urine as a specimen.

また、翻訳後修飾に関しては、修飾の種類によっては、タンパク質のうち実際に細胞内で修飾をうけているタンパク質の割合は極めて少ない。たとえば、タンパク質のリン酸化の場合は、タンパク質の全量に比べて実際にリン酸化を受けているタンパク質の割合は極めて少ない。従って、血清・血漿をはじめとする生体サンプルから得られるタンパク質のリン酸化修飾を解析しようとしても、アルブミン、IgGといった高含量かつ高分子量の非修飾タンパク質のシグナルに埋もれてしまい、修飾タンパク質のみを正確に測定するのは困難であるのが実状である。   Regarding post-translational modification, depending on the type of modification, the proportion of proteins that are actually modified in cells is very small. For example, in the case of protein phosphorylation, the proportion of proteins that are actually phosphorylated is very small compared to the total amount of protein. Therefore, even when trying to analyze the phosphorylation modification of proteins obtained from biological samples such as serum and plasma, it is buried in the signal of high-content, high-molecular-weight unmodified proteins such as albumin and IgG, and only modified proteins are accurately detected. Actually, it is difficult to measure.

そこで、一般的な血清学的検査でプロテオーム解析を行うには、病因関連の微量成分検出の妨害となるアルブミン、IgGといった高含量、高分子量のタンパク質成分を除外することが必須となる。これらのタンパク質を分離する手段として、現状では高速液体クロマトグラフィー(Liquid chromatography:LC)や二次元電気泳動(Two−dimensional polyacrylamide gel electrophoresis:2D PAGE)が用いられているが、これらの作業だけでも1〜2日を要する。この所要時間は、MALDI−TOF−MSやESI−MS(electrospray ionization mass spectrometry)等の数分という分析時間に比べて非常に長く、MSのもつハイスループットという大きな利点が臨床プロテオーム解析では十分発揮できずにいる。このため、医療現場で診断や治療のためにできるだけ短時間に分析結果がほしいという目的には、現時点では実用性に極めて乏しいと言わざるを得ず、日常の臨床検査にMSが利用しにくいひとつの大きな原因になっている。   Therefore, in order to perform proteome analysis in a general serological test, it is essential to exclude high-content, high-molecular-weight protein components such as albumin and IgG that interfere with pathogenesis-related trace component detection. Currently, high-performance liquid chromatography (LC) and two-dimensional electrophoresis (2D PAGE) are used as means for separating these proteins. It takes ~ 2 days. This required time is much longer than the analysis time of several minutes such as MALDI-TOF-MS and ESI-MS (electrospray ionization mass spectrometry), and the great advantage of high throughput of MS can be fully demonstrated in clinical proteome analysis. I'm not there. For this reason, for the purpose of obtaining analysis results in the shortest possible time for diagnosis and treatment in the medical field, it must be said that it is extremely impractical at the present time, and it is difficult to use MS for daily clinical tests. It has become a big cause.

この点が解決されれば、臨床プロテオーム解析による臨床検査の診断の迅速性は飛躍的に向上すると期待できる。具体的には、LCや2D−PAGEの代替となるような、微量の検体から高速で目的タンパク質群を分画・分離できるデバイスがあればよい。   If this point is solved, it can be expected that the speed of diagnosis of clinical tests by clinical proteome analysis will be dramatically improved. Specifically, a device capable of fractionating and separating a target protein group at a high speed from a very small amount of sample may be used as an alternative to LC or 2D-PAGE.

アルブミンを除去対象物質として、すでに実用化されている製品あるいは開示されている技術としては、ブルー色素などのアフィニティーリガンドを固定化した担体(たとえば、日本ミリポア社:“Montage Albumin Deplete Kit(登録商標)”、日本バイオ・ラッド社:Affi−Gel Blue(登録商標)ゲル)、高分子量成分を遠心分離ろ過によって分画する遠心管形式の濾過濃縮ユニット(たとえば、日本ミリポア社:“アミコンウルトラ(登録商標)”、ザルトリウス社:“ビバスピン”)、電気泳動原理によって分画する方法(たとえば、グラディポア社:“Gradiflow(登録商標)”システム)、Cohnのエタノール沈澱などの伝統的な沈殿法やクロマトグラフィーによって分画する方法(例えば非特許文献2)などがある。また、抗アルブミン抗体を固定化した担体とプロテインGを固定化した担体を用いて血漿中のアルブミンとIgGを除去し、二次元電気泳動により解析を行った報告(例えば非特許文献3)がある他、アルブミンと免疫グロブリンG(IgG)を同時に除去する製品が上市されている(GEヘルスケア社:Albumin and IgG Removal kit)。また、これらのアルブミン除去製品について、4社の代表的な製品についてアルブミンの除去効率を、二次元電気泳動により比較して解析をおこなった報告もある(非特許文献4)。しかしながら、これらはいずれも分離分画性能が不十分であったり、微量サンプルには不適当であったり、サンプルが希釈されてしまったり、固定化抗体の溶出がみられたり、あるいは質量分析等に障害となる薬剤が混入したりするなどの問題点があるのが実状である。   Products that have already been put to practical use as a substance to be removed from albumin or disclosed techniques include a carrier on which an affinity ligand such as a blue dye is immobilized (for example, Nihon Millipore: “Montage Albumin Deplete Kit (registered trademark)) "Nippon Bio-Rad: Affi-Gel Blue (registered trademark) gel), a centrifugal tube type filtration concentration unit that fractionates high molecular weight components by centrifugal filtration (for example, Nihon Millipore:" Amicon Ultra (registered trademark) ) ", Sartorius:" Vivapin "), methods of fractionation by electrophoretic principles (e.g., Gradipour:" Gradiflow® "system), traditional precipitation methods such as ethanol precipitation of Cohn and chromatography. Fractionate Law (for example, Non-Patent Document 2), and the like. In addition, there is a report (for example, Non-Patent Document 3) in which albumin and IgG in plasma are removed using a carrier on which an anti-albumin antibody is immobilized and a carrier on which protein G is immobilized, and analysis is performed by two-dimensional electrophoresis. In addition, a product that simultaneously removes albumin and immunoglobulin G (IgG) has been marketed (GE Healthcare: Albumin and IgG Removal kit). In addition, there is a report of analyzing the albumin removal efficiency of these representative albumin removal products by comparing the removal efficiency of albumin by two-dimensional electrophoresis (Non-Patent Document 4). However, these are all insufficient for separation and fractionation, unsuitable for trace samples, diluted samples, elution of immobilized antibodies, mass spectrometry, etc. The actual situation is that there are problems such as the mixing of drugs that become obstacles.

電気泳動の手法でタンパク質を分取する製品としては、バイオラッド社の“モデル491プレップセル”、“ミニプレップセル”、アトー(株)の“プレップフォレーシス(登録商標)”等がある。これらの製品は、円筒状のゲルの上部にアプライしたタンパク質をドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミド電気泳動(SDS−PAGE)により分離し、分離されたタンパク質をゲルの下部から回収することで分取を行う。これらの製品は、一度にある程度まとまった量のタンパク質を処理できる利点があるものの、電気泳動のゲルを準備するのに時間と手間がかかる上、分取したサンプル中にゲルに含まれる未反応のアクリルアミド等の夾雑物が混入することがあるため、質量分析に供する試料としては適さない。   Examples of products for separating proteins by electrophoresis include “Model 491 Prep Cell” and “Mini Prep Cell” from Biorad, “Prep Foresis (registered trademark)” from Ato Corporation. These products are separated by separating the protein applied to the top of the cylindrical gel by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide electrophoresis (SDS-PAGE) and collecting the separated protein from the bottom of the gel. . Although these products have the advantage of being able to process a certain amount of protein at a time, it takes time and effort to prepare an electrophoresis gel, and the unreacted sample contained in the gel in the collected sample. Since impurities such as acrylamide may be mixed, it is not suitable as a sample for mass spectrometry.

タンパク質試料を濃縮する技術としては、限外濾過膜を用いる方法、一旦沈殿させて少量の溶媒に再溶解する方法、凍結乾燥して少量の溶媒に再溶解する方法、乾燥ゲルで溶媒を吸収する方法などがある。限外濾過膜を用いた方法は一般的に用いられる手法で、具体的には、遠心分離でタンパク質溶液試料をろ過することにより濃縮を行うための遠心管型濾過濃縮ユニット(たとえば、日本ミリポア社:“アミコンウルトラ(登録商標)”、ザルトリウス社:“ビバスピン”)を用いる。しかしながら、膜の細孔径には分布があり、規定された分画分子量以上の物質が通過できる細孔も存在するため、実際は膜の分画分子量以上の分子量であるタンパク質が細孔を通過して濾液に漏出することがあり、したがって、回収率の低下は避けられないのが実状である。   Techniques for concentrating protein samples include a method using an ultrafiltration membrane, a method of precipitating and re-dissolving in a small amount of solvent, a method of freeze-drying and re-dissolving in a small amount of solvent, and absorbing the solvent with a dry gel There are methods. The method using an ultrafiltration membrane is a commonly used technique. Specifically, a centrifugal tube type filtration concentration unit (for example, Nihon Millipore Corporation) for concentration by filtering a protein solution sample by centrifugation. : “Amicon Ultra (registered trademark)”, Sartorius: “Vivapin”. However, there is a distribution in the pore size of the membrane, and there are pores through which a substance with a molecular weight higher than the specified molecular weight can pass. Therefore, in fact, proteins having a molecular weight higher than the molecular weight cutoff of the membrane pass through the pore. In reality, it may leak into the filtrate, and thus a reduction in recovery rate is unavoidable.

また、タンパク質の修飾タンパク質を分画、精製する技術として、現在すでに実用化されている製品あるいは技術としては、解析目的の化学修飾基に特異的に結合する抗体を固定化したビーズを用いる方法や、金属錯体やレクチンなど個々の化学的修飾に特異的に結合する物質を固定化したビーズを用いた方法が一般的に用いられる。現在実用化されているあるいは開示されている市販されているものとしては、PhosphoProtein Purification Kit(Qiagen社製)、ProteoExtract Phosphopeptide Capture Kit(Calbiochem社製)、Phosphoprotein Enrichment Kit(Calbiochem社製)、Qproteome Total Glycoprotein Kit(Qiagen社製)などが挙げられる。しかしながら、これらの方法では、上記のアルブミンなどの高含量かつ高分子量のタンパク質が、非特異的にそれらのビーズに吸着してしまい、解析目的の修飾タンパク質のビーズへの結合を阻害してしまったり、また、それらの高含有量タンパク質が修飾タンパク質の回収時に共に溶出されてしまい、リン酸化タンパク質のみを特異的に回収する事が困難であるといった問題がある。さらに、抗体を固定化したビーズを用いる方法では、その化学的修飾に対して厳密に高い結合特異性を持った抗体の作成が困難であるといった問題もある。これらのことから、生体サンプルから、修飾タンパク質のみを特異的に回収するのは非常に困難であるのが実状である。
アンダーソン・NL(Anderson NL),アンダーソン・NG(Anderson NG)著,「ザ・ヒューマン・プラズマ・プロテオーム:ヒストリー・キャラクター・アンド・ダイアグノスティック・プロスペクツ(The human plasma proteome:history,character,and diagnostic prospects)」,モレキュラー・アンド・セルラー・プロテオミクス(Molecular & Cellular Proteomics),2002年,第1巻,p845−867. 日本生化学会編,「新生化学実験講座(第1巻)タンパク質(1)分離・精製・性質」,東京化学同人,1990年 グリーノウ・キャリー(Carrie Greenough)ら著,「ア・メソッド・フォー・ザ・ラピッド・ディプレーション・オブ・アルブミン・アンド・イムノグロブリン・フロム・ヒューマン・プラズマ(A method for the rapid depletion of albumin and immunogloburin from human plasma)」,プロテオミクス(Proteomics),2004年,第4巻,p3107−3111. クロミー・BA(Chromy BA)ら著,「プロテオミック・アナリシス・オブ・ヒューマン・シーラム・バイ・トゥー−ディメンショナル・ディファレンシャル・ゲル・エレクトロフォレシス・アフター・デプレション・オブ・ハイ−アバンダント・プロテインズ(Proteomic analysis of human serum by two−dimensional differential gel electrophoresis after depletion of high−abundant proteins)」,ジャーナル・オブ・プロテオーム・リサーチ(Journal of proteome research),2004年,第3巻,p1120−1127.
In addition, as a technology for fractionating and purifying a modified protein, a product or technology that has already been put into practical use includes a method using beads immobilized with an antibody that specifically binds to a chemical modification group for analysis. In general, a method using beads immobilized with a substance that specifically binds to each chemical modification, such as a metal complex or a lectin, is generally used. Commercially available or disclosed commercially available products include PhosphoProtein Purification Kit (manufactured by Qiagen), Proteo Extract Phosphopeptide Capture Kit (manufactured by Calbiochem Corp.), and PhosphoprotemTenproKimenQ. Kit (manufactured by Qiagen) and the like. However, in these methods, high-content and high-molecular weight proteins such as the above-mentioned albumin non-specifically adsorb to these beads, which inhibits binding of modified proteins for analysis to the beads. Moreover, there is a problem that it is difficult to specifically recover only the phosphorylated protein because these high-content proteins are eluted together during the recovery of the modified protein. Furthermore, the method using the beads on which the antibody is immobilized has a problem that it is difficult to produce an antibody having strictly high binding specificity for the chemical modification. For these reasons, it is very difficult to specifically recover only the modified protein from the biological sample.
By Anderson NL, Anderson NG, "The Human Plasma, Prospectome: History, Character, and Prospectome: history, character ”, Molecular & Cellular Proteomics, 2002, Vol. 1, p 845-867. Edited by the Japanese Biochemical Society, “Seminar in Experimental Chemistry of Voluntary Chemistry (Vol. 1) Protein (1) Separation, Purification, and Properties”, Tokyo Kagaku Doujin, 1990 Carrie Greenough et al., “A method for the rapid depletion of albumin and immunity of immunoglobulin.” human plasma) ", Proteomics, 2004, Vol. 4, p3107-3111. Chromy BA et al., “Proteomic Analysis of Human Sheram by Two-Dimensional Differential Gel Electrophoresis After Depletion of High-Abundant Proteins ( Proteomic analysis of human serum by two-dimensional differential gel electrophoresis after depletion of high-abundant protein (Journal of Proteor).

そこで、本発明者らはかかる従来技術の問題点に鑑み、鋭意検討した結果、溶液中に含まれる少なくとも2種類以上のタンパク質を分画する際に、中空糸膜を充填した分画モジュールによって分画されたタンパク質から、特定のタンパク質を、一つあるいは複数個連結された精製モジュールに吸着させ、溶出用緩衝液を用いて溶出させることによって回収できることを見いだし、本発明に到達した。   In view of the problems of the prior art, the present inventors have intensively studied. As a result, when fractionating at least two kinds of proteins contained in a solution, the present invention is classified by a fractionation module filled with a hollow fiber membrane. From the fractionated proteins, the inventors have found that specific proteins can be recovered by adsorbing them to one or a plurality of linked purification modules and eluting them using an elution buffer, thereby achieving the present invention.

すなわち本発明は、分画されたタンパク質から、吸着方式によって選択的にタンパク質を精製できる精製モジュールを具備したタンパク質分画デバイスを提供することを目的とする。また本発明は、前記タンパク質分画デバイスを用いたタンパク質の分画方法を提供することを目的とする。   That is, an object of the present invention is to provide a protein fractionation device including a purification module that can selectively purify a protein from fractionated proteins by an adsorption method. Another object of the present invention is to provide a protein fractionation method using the protein fractionation device.

本発明は、上記目的を達成するために以下の構成を有する。
「(1)中空糸膜が充填された分画モジュールにより処理された溶液中のタンパク質を回収するための精製モジュールを具備するタンパク質分画デバイスであって、該精製モジュールが溶液中の特定のタンパク質を選択的に吸着させて、回収する機能を有することを特徴とするタンパク質分画デバイス。」
「(2)分画モジュールにより処理されたタンパク質を含む溶液を、精製モジュールに循環させて処理することを特徴とする(1)に記載のタンパク質分画デバイス。」
「(3)分画モジュールと、精製モジュールが溶液流路によって連結され、連続して稼働できることを特徴とする(1)または(2)に記載のタンパク質分画デバイス。」
「(4)精製モジュールが、金属キレート樹脂、タンパク質固定化樹脂、抗体固定化樹脂、レクチン固定化樹脂、群特異性アフィニティー樹脂、および疎水性化合物固定化樹脂、イオン交換樹脂、逆相樹脂、からなる群より1種類以上選択される樹脂を含むことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。」
「(5)相異なる樹脂を含む精製モジュールを複数具備してなることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。」
「(6)全ての精製モジュールが溶液流路に対して連結されていることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。」
「(7)特定のタンパク質をフラクションとして回収することを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。」
「(8)特定のタンパク質を20%以上回収することを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。」
「(9)タンパク質を含む溶液が、タンパク質を含む体液であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。」
「(10)特定のタンパク質が、疾患マーカータンパク質であることを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。」
「(11)(1)〜(10)のタンパク質分画デバイスを用いて、タンパク質を含む溶液を分子量の大きさの違いで分画する方法。」
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
“(1) A protein fractionation device comprising a purification module for recovering a protein in a solution treated by a fractionation module filled with a hollow fiber membrane, wherein the purification module is a specific protein in the solution. A protein fractionation device characterized by having a function of selectively adsorbing and recovering the protein. "
“(2) The protein fractionation device according to (1), wherein a solution containing the protein treated by the fractionation module is circulated to the purification module for treatment.”
“(3) The protein fractionation device according to (1) or (2), wherein the fractionation module and the purification module are connected by a solution channel and can be operated continuously.”
“(4) The purification module is composed of a metal chelate resin, a protein immobilization resin, an antibody immobilization resin, a lectin immobilization resin, a group-specific affinity resin, and a hydrophobic compound immobilization resin, an ion exchange resin, and a reverse phase resin. The protein fractionation device according to any one of (1) to (3), wherein the protein fractionation device comprises one or more resins selected from the group consisting of:
"(5) The protein fractionation device according to any one of (1) to (4), comprising a plurality of purification modules containing different resins."
“(6) The protein fractionation device according to any one of (1) to (5), wherein all the purification modules are connected to the solution flow path.”
“(7) The protein fractionation device according to any one of (1) to (6), wherein a specific protein is collected as a fraction.”
“(8) The protein fractionation device according to any one of (1) to (7), wherein 20% or more of a specific protein is recovered.”
“(9) The protein fractionation device according to any one of (1) to (8), wherein the solution containing the protein is a body fluid containing the protein.”
“(10) The protein fractionation device according to any one of (1) to (9), wherein the specific protein is a disease marker protein.”
“(11) A method for fractionating a protein-containing solution using a protein fractionation device according to (1) to (10) according to the difference in molecular weight.”

本発明によると、血清、血漿をはじめとする溶液に含まれる少なくとも2種類以上のタンパク質をそれらの物理的性状の違いにより分画でき、さらに、その分画されたタンパク質から、特定のタンパク質をさらに精製モジュールに吸着させ、精製モジュールに吸着したタンパク質を溶出用緩衝液を用いて溶出させることにより、特定のタンパク質を回収することができる。   According to the present invention, at least two kinds of proteins contained in a solution such as serum and plasma can be fractionated by the difference in their physical properties, and a specific protein is further extracted from the fractionated proteins. A specific protein can be recovered by adsorbing to the purification module and eluting the protein adsorbed to the purification module using an elution buffer.

本発明は、中空糸膜が充填された分画モジュールにより処理された溶液中のタンパク質を回収するための精製モジュールを具備するタンパク質分画デバイスであって、該精製モジュールが溶液中の特定のタンパク質を選択的に吸着させて、回収する機能を有することを特徴とするタンパク質分画デバイスである。   The present invention relates to a protein fractionation device comprising a purification module for recovering a protein in a solution treated by a fractionation module filled with a hollow fiber membrane, the purification module comprising a specific protein in the solution. It is a protein fractionation device characterized by having a function of selectively adsorbing and recovering.

本発明でいう“分画”とは、溶液中の溶質を分離することであり、溶質が複数種類含まれる場合には、その全部または一部を分離することを指す。例えば体液成分を解析するための試料を調製する場合、回収成分と廃棄成分とを弁別することになる。また、本発明でいう“分画モジュール”とは、溶液中のタンパク質を物理的性状の違いにより弁別する用途で用いる器具のことである。すなわち、本発明の分画モジュールを用いることにより、タンパク質を分子量、等電点といった物理的性状の違いで二群以上に分画することができる。   “Fractionation” as used in the present invention refers to separation of solutes in a solution, and refers to separation of all or part of solutes when a plurality of types of solutes are contained. For example, when preparing a sample for analyzing a body fluid component, a recovered component and a discarded component are discriminated. In addition, the “fractionation module” in the present invention is an instrument used for the purpose of discriminating proteins in a solution based on differences in physical properties. That is, by using the fractionation module of the present invention, proteins can be fractionated into two or more groups based on differences in physical properties such as molecular weight and isoelectric point.

本発明において、分画モジュールに充填する中空糸膜は、液体中に含まれる低分子量物質が膜を界面として双方向に移動可能な細孔を有する。このような機能を有する中空糸膜の製造方法は、湿式紡糸、乾湿式紡糸等、一般的に用いられる中空糸膜の製造方法であれば特に限定されない。例えば、二重環式口金を用いて中空糸膜を製膜する場合、ポリマー流体を口金を用いて中空糸状に紡糸し、流下過程で多孔質を形成し、凝固浴を通すことで固化し、洗浄浴にて芯側流体を洗浄し、乾燥、捲縮付与後巻き取ると、中空糸膜が得られる。これらの作業はオンラインで行うことが好ましい。なお、得られた中空糸膜は表面の擦過傷や、折り曲げ、押圧などによる中空部の潰れ等の無いことが好ましい。   In the present invention, the hollow fiber membrane filled in the fractionation module has pores in which a low molecular weight substance contained in the liquid can move bidirectionally with the membrane as an interface. The method for producing a hollow fiber membrane having such a function is not particularly limited as long as it is a commonly used method for producing a hollow fiber membrane such as wet spinning and dry / wet spinning. For example, when forming a hollow fiber membrane using a double ring die, a polymer fluid is spun into a hollow fiber shape using a die, a porous material is formed in the flow-down process, and solidified by passing through a coagulation bath. When the core side fluid is washed with a washing bath, dried and crimped, and wound up, a hollow fiber membrane is obtained. These operations are preferably performed online. In addition, it is preferable that the obtained hollow fiber membrane does not have surface scratches, collapse of the hollow portion due to bending, pressing, or the like.

本発明で用いる中空糸膜は、ドライタイプ、ウェットタイプともに利用可能である。ドライタイプの中空糸膜を用いる場合は、膜の表面をグリセリン等で処理して乾燥を防ぐことが好ましい。   The hollow fiber membrane used in the present invention can be used for both a dry type and a wet type. When using a dry type hollow fiber membrane, it is preferable to prevent drying by treating the surface of the membrane with glycerin or the like.

本発明において分画モジュールに充填する中空糸膜の素材は、工業的に中空糸膜を形成可能な材料であれば特に限定されず、例えばポリスルホン(PS)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリイミド、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体などの合成高分子およびそれらの誘導体、それらを含む共重合体あるいは複合体、もしくはセルロース、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、硝酸セルロース、ジエチルアミノエチルセルロースなどの天然高分子およびそれらの誘導体、それらを含む共重合体あるいは複合体が好適に用いられる。   In the present invention, the material of the hollow fiber membrane filled in the fractionation module is not particularly limited as long as it is a material that can industrially form a hollow fiber membrane. For example, polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), polymethacryl Methyl acid (PMMA), polyacrylonitrile (PAN), polycarbonate (PC), polyamide, aromatic polyamide, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polypropylene (PP ), Synthetic polymers such as polyimide, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer and their derivatives, copolymers or composites containing them, or cellulose, cellulose acetate, cellulose triacetate, cellulose nitrate, Diethylamino Natural polymers and their derivatives such as chill cellulose, copolymers or complexes containing them is preferably used.

また、これらの素材が2種以上混合されていてもよく、素材の性質を改良する目的で種々の添加物が混合されていてもよい。例えば、親水性高分子あるいは疎水性高分子を中空糸膜の素材となる高分子とブレンドして製膜し、中空糸膜表面の親水化、疎水化を図ることは好ましい。   Also, two or more of these materials may be mixed, and various additives may be mixed for the purpose of improving the properties of the materials. For example, it is preferable that a hydrophilic polymer or a hydrophobic polymer is blended with a polymer that is a material for the hollow fiber membrane to form a membrane, thereby making the surface of the hollow fiber membrane hydrophilic or hydrophobic.

また、中空糸膜の表面に親水性高分子あるいは疎水性高分子をコーティングする方法や、グラフト重合する方法も好ましい。ここで用いられる親水性高分子としては、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ(ヒドロキシエチルアクリレート)、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸、ポリビニルピリジン、ポリ(N−ビニルアセトアミド)、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン重合体およびこれらの金属塩、エステルなどの合成化合物や、デンプン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、ヒアルロン酸、ポリグルタミン酸、キトサン、リグニン、ポリリジン、絹フィブロイン、カラギーナン、カゼイン、グリコール酸、コラーゲン、ゼラチンおよびこれらの金属塩、エステルなどの天然化合物が好適に利用される。なお、上述の合成高分子化合物と天然高分子化合物を組み合わせてもよい。その他の親水化方法としては、酸素プラズマを照射する方法やポリシラザンをコーティングする方法も利用できる。一方、疎水化方法としては、シリコンコーティング、フッ素コーティング、プラズマ照射による表面処理が好適に用いられる。上述の親水化、疎水化いずれの方法によっても、タンパク質の吸着を抑制することができる。   Also preferred are a method of coating the surface of the hollow fiber membrane with a hydrophilic polymer or a hydrophobic polymer, and a method of graft polymerization. Examples of the hydrophilic polymer used here include polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene imine, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, poly (hydroxyethyl acrylate), polyvinyl methyl ether, polyacrylic acid, polyvinyl pyridine, poly (N-vinylacetamide). ), 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymers and synthetic compounds such as metal salts and esters thereof, starch, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, alginic acid, hyaluronic acid, polyglutamic acid, chitosan, lignin, polylysine, silk fibroin, carrageenan, Natural compounds such as casein, glycolic acid, collagen, gelatin and their metal salts and esters are preferably used. In addition, you may combine the above-mentioned synthetic polymer compound and a natural polymer compound. As other hydrophilization methods, an oxygen plasma irradiation method or a polysilazane coating method can be used. On the other hand, as a hydrophobizing method, silicon coating, fluorine coating, and surface treatment by plasma irradiation are preferably used. Protein adsorption can be suppressed by either the hydrophilization or hydrophobization method described above.

本発明でいう“特定のタンパク質”とは、分画モジュールで分画されたタンパク質のうち、解析の対象となるタンパク質を指す。解析の対象となるタンパク質としては、例えば、翻訳後修飾をうけているタンパク質を解析する目的であれば、リン酸化タンパク質、糖タンパク質などが、核酸や低分子化合物に結合するタンパク質を解析する目的であれば、核酸結合タンパク質やアデノシン三リン酸(ATP)結合タンパク質などが、分画モジュールで分画された全てのタンパク質を解析する目的であれば分画モジュールで分画された全てのタンパク質があげられるが、特にこれらに限定されない。   The “specific protein” in the present invention refers to a protein to be analyzed among the proteins fractionated by the fractionation module. For the purpose of analyzing proteins that have undergone post-translational modifications, for example, for the purpose of analyzing proteins that phosphorylated proteins, glycoproteins, etc. bind to nucleic acids or low molecular weight compounds. If there is a nucleic acid binding protein, adenosine triphosphate (ATP) binding protein, etc., for the purpose of analyzing all the proteins fractionated by the fractionation module, all the proteins fractionated by the fractionation module are listed. However, it is not particularly limited to these.

本発明でいう“選択的に吸着させる”とは、分画モジュールで分画されたタンパク質のうち、特定のタンパク質をそのタンパク質の持つ性質に応じて精製モジュールに吸着させることを指す。選択的な吸着としては、リン酸化タンパク質の金属キレート基への吸着、抗原タンパク質の抗体への吸着、糖タンパク質のレクチンタンパク質への吸着、核酸結合タンパク質の核酸への吸着、タンパク質のイオン交換基への吸着、などがあげられるが、特にこれに限定されるものではない。   The term “selectively adsorbed” as used in the present invention refers to adsorbing a specific protein among the proteins fractionated by the fractionation module to the purification module according to the properties of the protein. Selective adsorption includes adsorption of phosphorylated protein to metal chelate group, adsorption of antigenic protein to antibody, adsorption of glycoprotein to lectin protein, adsorption of nucleic acid binding protein to nucleic acid, ion exchange group of protein However, the present invention is not particularly limited thereto.

本発明でいう“精製”とは、分画モジュールで分画されたタンパク質から、解析の対象となる特定のタンパク質を含む群を回収することを指す。例えば血液成分を解析するための試料を調製する場合、リン酸化タンパク質、糖タンパク質、核酸結合タンパク質などのタンパク質を回収することがあげられるが、特にこれらに限定されない。   The term “purification” as used in the present invention refers to recovering a group containing a specific protein to be analyzed from proteins fractionated by a fractionation module. For example, when preparing a sample for analyzing blood components, it is possible to recover proteins such as phosphorylated protein, glycoprotein, and nucleic acid binding protein, but it is not particularly limited to these.

本発明でいう“精製モジュール”とは、分画モジュールで分画されたタンパク質から、特定のタンパク質を選択的に吸着させることにより、吸着させた特定のタンパク質を溶出用緩衝液で溶出させて回収する用途で用いる器具のことをいう。   The “purification module” as used in the present invention refers to selective adsorption of a specific protein from the protein fractionated by the fractionation module, and the adsorbed specific protein is eluted and recovered with an elution buffer. It refers to the instrument used for the purpose.

本発明における精製モジュールの充填物は、タンパク質試料に混入して測定に悪影響を及ぼす溶出物がなければ特に限定されない。その好ましい形態として、例えばビーズ、ゲル、布地、編み地、中空糸膜、平膜などが挙げられる。処理効率を考慮した場合、ビーズ、ゲルを用いるのが好ましく、操作中に起こる圧力上昇をできるだけ防ぐことができる多孔質のビーズ、ゲルを用いるのがいっそう好ましい。   The packing of the purification module in the present invention is not particularly limited as long as there is no eluate mixed into the protein sample and adversely affecting the measurement. Examples of preferred forms include beads, gels, fabrics, knitted fabrics, hollow fiber membranes, and flat membranes. When processing efficiency is taken into consideration, it is preferable to use beads and gels, and it is more preferable to use porous beads and gels that can prevent the pressure rise that occurs during operation as much as possible.

本発明における精製モジュールの充填物の材質は、上記ビーズ、ゲル、布地、編み地、中空糸膜、平膜などを形成できるものであれば特に限定されない。充填物の表面には、タンパク質を吸着させるための修飾を施すことが好ましく、この場合、修飾の効果を発揮させるために充填物の基材そのものには非特異的にタンパク質が吸着しないことが好ましい。よって、タンパク質の非特異的吸着を防止するために、充填物の基材表面を親水化あるいは疎水化処理することが好ましい。   The material of the filler of the purification module in the present invention is not particularly limited as long as it can form the beads, gel, fabric, knitted fabric, hollow fiber membrane, flat membrane and the like. The surface of the packing is preferably subjected to modification for adsorbing the protein. In this case, it is preferable that the protein is not adsorbed nonspecifically on the base material of the packing in order to exert the effect of the modification. . Therefore, in order to prevent non-specific adsorption of proteins, it is preferable to hydrophilize or hydrophobize the substrate surface of the packing.

本発明における精製モジュールの形状は、溶液を漏出することなく通過させることができれば特に限定されず、パックドカラム、オープンカラム、キャピラリーカラムなどが好ましく利用できる。   The shape of the purification module in the present invention is not particularly limited as long as the solution can pass through without leaking, and a packed column, an open column, a capillary column, and the like can be preferably used.

本発明でいう“回収”とは、精製モジュールから溶出されてくる特定のタンパク質を、溶液の状態で容器に得ることを指す。
さらに本発明では、好ましくは、溶出用緩衝液の組成を変化させて精製モジュールに導入し、個々のタンパク質が溶出されてくる時間を変え、また、時間に応じて回収容器を変えて回収することにより、特定のタンパク質を個別に“フラクションとして回収”する。溶出用緩衝液の組成を変化させて精製モジュールに導入するには、市販のグラジエント形成装置や、グラジエント形成が可能なポンプを用いて、組成の異なる二つの溶出用緩衝液を混合し、その混合割合を変化させながら導入する方法が好適に用いられるが、特にこれに限定されない。
“Recovery” as used in the present invention refers to obtaining a specific protein eluted from the purification module in a solution in a container.
Furthermore, in the present invention, preferably, the composition of the elution buffer is changed and introduced into the purification module, the time during which each protein is eluted is changed, and the recovery container is changed according to the time and recovered. To “recover” as specific fractions of specific proteins. In order to change the composition of the elution buffer and introduce it into the purification module, mix two elution buffers with different compositions using a commercially available gradient forming device or a pump capable of gradient formation. Although the method of introducing while changing the ratio is preferably used, it is not particularly limited thereto.

本発明で特定のタンパク質の回収に用いる装置は、回収容器を時間ごとに変えられるものであれば特に限定されないが、好ましくは市販のフラクションコレクターが用いられる。   Although the apparatus used for collection | recovery of specific protein by this invention will not be specifically limited if a collection container can be changed for every time, Preferably a commercially available fraction collector is used.

本発明で特定のタンパク質を回収する容器の素材は、溶液を回収できるものであれば特に限定されず、例えばポリスルホン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などの合成高分子およびそれらの誘導体、それらを含む共重合体あるいは複合体が好適に用いられる。タンパク質の吸着を抑制するために、容器の内表面に親水化あるいは疎水化処理を施すことも好ましい。   The material of the container for recovering a specific protein in the present invention is not particularly limited as long as it can recover the solution. For example, polysulfone (PS), polycarbonate (PC), polyamide, aromatic polyamide, polyvinyl chloride (PVC) Synthetic polymers such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) and derivatives thereof, and copolymers or composites containing them are preferably used. In order to suppress protein adsorption, it is also preferable to subject the inner surface of the container to hydrophilization or hydrophobization.

本発明のタンパク質分画デバイスは、好ましくは分画モジュールにより処理されたタンパク質を含む溶液を精製モジュールに循環させて処理する。分画されたタンパク質を含む溶液を精製モジュールに循環させることで、タンパク質を確実に精製モジュールに吸着させることが可能となる。   The protein fractionation device of the present invention is preferably treated by circulating a solution containing the protein treated by the fractionation module to the purification module. By circulating the solution containing the fractionated protein to the purification module, the protein can be reliably adsorbed to the purification module.

本発明において、分画モジュールと精製モジュールとを溶液流路によって連結させることは好ましい。   In the present invention, it is preferable that the fractionation module and the purification module are connected by a solution channel.

ここでいう”溶液流路”とは、分画モジュールにより処理された分画液の出口と精製モジュールの入り口との間に設置した管のことを指し、溶液流路で分画モジュールと精製モジュールを連結することで、分画液を直接精製モジュールで処理できるようにすることを指す。こうすることによって、回路内の表面積を減らすことができ、タンパク質の回路への吸着による損失を減少させることができる。また、分画されたタンパク質を含む溶液を直接処理することが可能となることから、操作が格段に簡便になる。   The term “solution channel” as used herein refers to a pipe installed between the outlet of the fraction processed by the fraction module and the inlet of the purification module, and the fraction module and the purification module in the solution channel. This means that the fraction solution can be directly processed by the purification module. By doing so, the surface area in the circuit can be reduced, and loss due to adsorption of proteins to the circuit can be reduced. In addition, since the solution containing the fractionated protein can be directly processed, the operation is remarkably simplified.

本発明のタンパク質分画デバイスでは、精製モジュールが、特定のタンパク質を選択的に吸着させる性質を持つ物質が固定化された樹脂を含むことが好ましい。特定のタンパク質を選択的に吸着させる性質を持つ物質が固定化された樹脂を用いることで、選択的な相互作用により分画されたタンパク質を効率よく吸着させることが可能となる。   In the protein fractionation device of the present invention, the purification module preferably includes a resin on which a substance having a property of selectively adsorbing a specific protein is immobilized. By using a resin on which a substance having a property of selectively adsorbing a specific protein is immobilized, it is possible to efficiently adsorb the protein fractionated by selective interaction.

本発明においては、精製モジュールが、金属キレート樹脂、タンパク質固定化樹脂、レクチン固定化樹脂、群特異性アフィニティー樹脂、および疎水性化合物固定化樹脂、イオン交換樹脂、逆相樹脂、からなる群より1種類以上選択される樹脂を含むことが好ましい。   In the present invention, the purification module is one selected from the group consisting of a metal chelate resin, a protein immobilization resin, a lectin immobilization resin, a group-specific affinity resin, and a hydrophobic compound immobilization resin, an ion exchange resin, and a reverse phase resin. It is preferable to include a resin selected from one or more types.

本発明でいう“金属イオンキレート樹脂”とは、分画されたタンパク質から、リン酸化タンパク質を選択的に回収するために、三次元的な網目構造を有する高分子に、金属原子が配位されたキレートを固定化した樹脂のことを指す。キレート基には、ニトリロ酢酸基、イミノ二酢酸基などがそれぞれ好適に用いられる。また、配位させる金属原子は、金属イオンであれば特に限定されず、例えば、鉄、亜鉛、ガリウム、ジルコニウムなどがそれぞれ好適に用いられる。また、複数種の金属原子が混合して配位されているようなキレート樹脂を調製することにより、分画されたリン酸化タンパク質をより効率よく吸着させ、回収しようとすることは好ましい。   In the present invention, the “metal ion chelate resin” means that a metal atom is coordinated to a polymer having a three-dimensional network structure in order to selectively recover a phosphorylated protein from a fractionated protein. Refers to a resin to which a chelate is immobilized. As the chelate group, a nitriloacetic acid group, an iminodiacetic acid group, or the like is preferably used. Moreover, the metal atom to coordinate is not specifically limited if it is a metal ion, For example, iron, zinc, gallium, zirconium, etc. are each used suitably. Moreover, it is preferable to try to adsorb and fractionate the fractionated phosphorylated protein more efficiently by preparing a chelate resin in which a plurality of types of metal atoms are mixed and coordinated.

本発明でいう“タンパク質固定化樹脂”とは、分画されたタンパク質から、他のタンパク質と相互作用するようなタンパク質を選択的に回収するために、三次元的な網目構造を有する高分子に、特定のタンパク質を固定化した樹脂のことである。固定されるタンパク質は、特に限定されない。例えば、β2ミクログロブリンを固定化した樹脂を精製モジュールに用いることで、血清や細胞抽出液などから分画モジュールを用いて分画された低分子量タンパク質から、β2ミクログロブリンと相互作用するタンパク質を網羅的に回収することができる。また、酵素活性を持つタンパク質を固定化することにより、分画モジュールによって分画されたタンパク質を吸着させ、同時に酵素反応を進めていくことができ好ましい。酵素活性を持つタンパク質としては、プロテアーゼ、核酸分解酵素、リン酸化酵素、脱リン酸化酵素、糖鎖付加酵素、糖鎖切断酵素、制限酵素等があげられるが、酵素活性を持つものであればこれらに限定されるものではない。   “Protein immobilization resin” as used in the present invention refers to a polymer having a three-dimensional network structure in order to selectively recover proteins that interact with other proteins from fractionated proteins. It is a resin with a specific protein immobilized on it. The protein to be immobilized is not particularly limited. For example, by using a resin with immobilized β2 microglobulin as a purification module, it covers proteins that interact with β2 microglobulin from low molecular weight proteins fractionated from serum or cell extracts using a fractionation module. Can be recovered automatically. In addition, it is preferable to immobilize a protein having enzyme activity so that the protein fractionated by the fractionation module can be adsorbed and the enzyme reaction can proceed simultaneously. Examples of the protein having enzyme activity include protease, nucleolytic enzyme, phosphorylase, dephosphorylase, glycosylation enzyme, sugar chain cleaving enzyme, restriction enzyme, etc. It is not limited to.

本発明でいう“抗体固定化樹脂”とは、分画されたタンパク質から、特定の抗体と相互作用する抗原タンパク質を選択的に回収するために、三次元的な網目構造を有する高分子に、特定の抗体を固定化した樹脂のことである。固定される抗体は、特に限定されない。例えば、抗アルブミン抗体を固定化した樹脂を精製モジュールに用いることで、血清や細胞抽出液などから分画モジュールを用いて分画された低分子量タンパク質から、残存するアルブミンを網羅的に回収することができる。また、モジュールに充填する液体を適切に選択することにより抗原タンパク質と相互作用するタンパク質も同様に回収することが可能となる。例えば、抗アルブミン抗体を固定化した樹脂であれば、アルブミンと相互作用するタンパク質がアルブミンとともに回収される。さらに、タンパク質の種類によっては、溶出開始用緩衝液および溶出用緩衝液の組成を適切に選択することにより、抗原タンパク質と、抗原タンパク質に相互作用するタンパク質とを別々にフラクションとして回収することができる。   In the present invention, “antibody-immobilized resin” refers to a polymer having a three-dimensional network structure in order to selectively recover antigen proteins that interact with specific antibodies from fractionated proteins. It is a resin on which a specific antibody is immobilized. The antibody to be immobilized is not particularly limited. For example, by using a resin with an anti-albumin antibody immobilized in the purification module, it is possible to comprehensively recover the remaining albumin from low molecular weight proteins fractionated from serum or cell extracts using a fractionation module. Can do. Further, by appropriately selecting the liquid to be filled in the module, the protein that interacts with the antigen protein can be similarly recovered. For example, in the case of a resin on which an anti-albumin antibody is immobilized, a protein that interacts with albumin is recovered together with albumin. Furthermore, depending on the type of protein, the antigen protein and the protein that interacts with the antigen protein can be collected separately as fractions by appropriately selecting the composition of the elution start buffer and the elution buffer. .

本発明でいう“レクチン固定化樹脂”とは、分画されたタンパク質から、糖タンパク質を選択的に回収するために、三次元的な網目構造を有する高分子に、レクチンと呼ばれる糖に親和性を持つタンパク質を固定化したものである。レクチンタンパク質としては、タチナタマメレクチン(コンカナバリン)、スノードロップレクチン、イヌレンジュレクチン、レンチルレクチン、ピーナッツレクチン、エルダベリーレクチン、コムギ胚芽レクチン、等があげられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらのタンパク質を使い分けることによって、また、複数種のレクチンタンパク質が固定化された樹脂を組み合わせて用いることにより、より確実に糖タンパク質を回収しようとすることは好ましい。   The “lectin immobilization resin” as used in the present invention is an affinity for a sugar called a lectin in a polymer having a three-dimensional network structure in order to selectively recover a glycoprotein from a fractionated protein. It is a protein that has been immobilized. Examples of the lectin protein include red bean lectin (concanavalin), snowdrop lectin, inrenji lectin, lentil lectin, peanut lectin, elderberry lectin, wheat germ lectin, and the like. Absent. It is preferable to recover the glycoprotein more reliably by properly using these proteins, or by using a combination of resins on which a plurality of types of lectin proteins are immobilized.

本発明でいう“群特異性アフィニティー樹脂”とは、三次元的な網目構造を有する高分子に、一部のタンパク質群が特異的に結合する低分子化合物を固定化した樹脂のことである。その化合物としては例えば、ベンザミジン、アデノシン二リン酸(ADP)、アデノシン三リン酸(ATP)、オリゴヌクレオチド、グルタチオン、ヘパリン、ストレプトアビジン、核酸、ブルー色素等があげられるが、特にこれらに限定されない。   The “group-specific affinity resin” referred to in the present invention is a resin in which a low molecular compound that specifically binds to a part of a protein group is immobilized on a polymer having a three-dimensional network structure. Examples of the compound include benzamidine, adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), oligonucleotide, glutathione, heparin, streptavidin, nucleic acid, blue dye, and the like, but are not particularly limited thereto.

本発明でいう“疎水性化合物固定化樹脂”とは、分画されたタンパク質から、疎水性タンパク質を回収するために、三次元的な網目構造を有する高分子に、疎水性の化合物を固定化した樹脂のことである。疎水性の化合物としては、ブチル基、メチル基、ベンジル基、フェニル基、オクチル基、イソプロピル基、エーテル基、等があげられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、好ましくは、これらの樹脂を使い分けることによって、様々なタンパク質を回収することができる。   The “hydrophobic compound-immobilized resin” as used in the present invention means that a hydrophobic compound is immobilized on a polymer having a three-dimensional network structure in order to recover the hydrophobic protein from the fractionated protein. It is the resin that was made. Examples of the hydrophobic compound include, but are not limited to, a butyl group, a methyl group, a benzyl group, a phenyl group, an octyl group, an isopropyl group, and an ether group. Preferably, various proteins can be recovered by properly using these resins.

本発明でいう“イオン交換樹脂”とは、三次元的な網目構造を有する高分子にイオン交換を行うためのイオン交換基を付与した樹脂のことである。イオン交換基には、大きく分類して陽イオン交換基、陰イオン交換基の2種類あり、陽イオン交換基としては、例えばカルボキシメチル基、スルホプロピル基などが、陰イオン交換基としては、例えばジエチルアミノエチル(DEAE)基、ジエチルアミノプロピル基、四級アンモニウム基、トリメチルアミノエチル基、トリメチルアミノプロピル基などがそれぞれ好適に用いられる。緩衝液の組成、pHに応じてイオン交換樹脂を使い分けることで、分画されたタンパク質を効率よく吸着させることができ、その結果分画したタンパク質を高い収率で回収することが可能となる。   The “ion exchange resin” referred to in the present invention is a resin in which a polymer having a three-dimensional network structure is provided with an ion exchange group for performing ion exchange. There are two types of ion exchange groups: cation exchange groups and anion exchange groups. Examples of cation exchange groups include carboxymethyl groups and sulfopropyl groups. Examples of anion exchange groups include: A diethylaminoethyl (DEAE) group, a diethylaminopropyl group, a quaternary ammonium group, a trimethylaminoethyl group, a trimethylaminopropyl group, and the like are each preferably used. By using different ion exchange resins depending on the composition and pH of the buffer solution, the fractionated protein can be adsorbed efficiently, and as a result, the fractionated protein can be recovered with high yield.

本発明でいう“逆相樹脂”とは、分画されたタンパク質を網羅的に回収するために、三次元的な網目構造を有する高分子に疎水性の官能基を固定化したものである。固定化する官能基としては、フェニル基、シアノプロピル基、直鎖アルキル基が好ましく用いられる。直鎖アルキル基はC2−C20までのものが用いられるが、一般に市販されているもので、特に好ましくは、C3(トリメチル基)、C4(ブチル基)、C8(オクチル基)、C18(オクタデシル基)が用いられ、これらの官能基を使い分けることによって、分画したタンパク質を高い収率で回収することができる。   The “reverse phase resin” referred to in the present invention is obtained by immobilizing a hydrophobic functional group on a polymer having a three-dimensional network structure in order to comprehensively collect fractionated proteins. As the functional group to be immobilized, a phenyl group, a cyanopropyl group, or a linear alkyl group is preferably used. A linear alkyl group having up to C2-C20 is used, and is generally commercially available, and particularly preferably C3 (trimethyl group), C4 (butyl group), C8 (octyl group), C18 (octadecyl group). ) Is used, and the fractionated protein can be recovered in high yield by properly using these functional groups.

本発明における精製モジュールは、単段で用いても効果があるが、異なる樹脂を含む精製モジュールを複数具備することが好ましい。複数の精製モジュールを具備することにより、分画モジュールで分画されたタンパク質を、確実に吸着させることが可能となるばかりか、吸着対象の異なる吸着剤が装填された精製モジュールを連結して用いることで、タンパク質の性質の違いにより分別して精製することが可能となる。
多種類の精製モジュールを並列に連結するときは、市販のマルチポジションバルブ(例えば、Valco社製マルチポジションバルブ)を用いて連結すると、3種類以上の精製モジュールを容易に連結することができ好ましい。さらに、精製モジュールに連結しないバイパスの流路を設けておくと、分画モジュールのみで分画処理をおこなった後で、精製モジュールに流路を切り替えて、分画モジュールと精製モジュールとを連結して精製モジュールへのタンパク質の吸着を開始できる。また、精製モジュールを通過したタンパク質溶液を循環させて精製モジュールに通過させることにより、確実により多くのタンパク質を回収することができるため好ましい。
The purification module in the present invention is effective even when used in a single stage, but it is preferable to include a plurality of purification modules containing different resins. By providing a plurality of purification modules, it is possible not only to reliably adsorb the proteins fractionated by the fractionation module, but also to connect and use purification modules loaded with different adsorbents to be adsorbed. Thus, it becomes possible to separate and purify according to the difference in protein properties.
When connecting many types of purification modules in parallel, it is preferable to connect them using a commercially available multi-position valve (for example, a multi-position valve manufactured by Valco) because three or more types of purification modules can be easily connected. In addition, if a bypass channel that is not connected to the purification module is provided, after the fractionation process is performed using only the fractionation module, the channel is switched to the purification module to connect the fractionation module and the purification module. To start adsorption of proteins to the purification module. In addition, it is preferable to circulate the protein solution that has passed through the purification module and pass it through the purification module, so that more protein can be reliably recovered.

本発明による分画デバイスでは、好ましくは、精製モジュール同士を溶液流路に対して連結させて処理する。   In the fractionation device according to the present invention, the purification modules are preferably connected to the solution flow path for processing.

本発明における精製モジュールは、全ての精製モジュールが溶液流路に対して連結されていることが好ましい。   In the purification module of the present invention, it is preferable that all the purification modules are connected to the solution channel.

精製モジュール同士を溶液流路に対して連結させることにより、分画されたタンパク質を含む溶液を、精製モジュールに効率よく吸着させることが可能となる。また、回路内の表面積を減らすことができ、タンパク質の回路への吸着による損失を減少させることができる。また、分画されたタンパク質を含む溶液を直接処理することが可能となることから、操作が格段に簡便になる。   By connecting the purification modules to the solution flow path, the solution containing the fractionated protein can be efficiently adsorbed to the purification module. Moreover, the surface area in a circuit can be reduced and the loss by adsorption | suction to the circuit of protein can be reduced. In addition, since the solution containing the fractionated protein can be directly processed, the operation is remarkably simplified.

本発明におけるタンパク質分画デバイスを用いてタンパク質を分画する場合、好ましくは、以下の手法で行う。   When the protein is fractionated using the protein fractionation device in the present invention, the following method is preferably used.

はじめに回路に投入したタンパク質を含む溶液を分画モジュールにより分画し、分画された溶液を精製モジュールに通過させることで、タンパク質の性状に応じて特定のタンパク質を吸着させる。このとき、特定のタンパク質を確実に吸着させるために、複数の精製モジュールを設置することが望ましい。   First, a solution containing a protein charged into a circuit is fractionated by a fractionation module, and the fractionated solution is passed through a purification module to adsorb a specific protein according to the properties of the protein. At this time, in order to reliably adsorb a specific protein, it is desirable to install a plurality of purification modules.

本発明におけるモジュールおよび回路内に充填される液体は、タンパク質を溶解可能なものであれば任意でよい。ただし、特定のタンパク質が精製モジュールへ吸着することを妨げる物質が含まれないことが好ましい。例えば、精製モジュールの充填物に金属キレート樹脂を用いて、リン酸化タンパク質を選択的に吸着してその後に回収する目的であれば、充填する液体のリン酸濃度は0〜5mMが好ましく、0mMであることがより好ましい。リン酸濃度が5mMを越える場合は、リン酸分子がリン酸化タンパク質の樹脂への吸着を阻害してしまうので好ましくない。また例えば、精製モジュールの充填物にイオン交換樹脂を用いて、タンパク質を網羅的に吸着回収する目的であれば、塩濃度は5mM〜1Mが好ましく、10〜30mMがより好ましい。5mM未満だと緩衝液の緩衝能が損なわれてしまい、pH変化がおきやすくなってしまうばかりか、タンパク質が析出してしまう可能性があるため、また、1Mを超える濃度ではタンパク質が塩析効果により析出したり、流路が詰まりやすくなったりしてしまうためそれぞれ好ましくない。   The liquid filled in the module and circuit in the present invention may be any as long as it can dissolve the protein. However, it is preferable that a substance that prevents the specific protein from adsorbing to the purification module is not included. For example, if the metal chelate resin is used for the packing of the purification module and the purpose is to selectively adsorb phosphorylated protein and then recover it, the phosphoric acid concentration of the filling liquid is preferably 0 to 5 mM, preferably 0 mM. More preferably. When the phosphoric acid concentration exceeds 5 mM, the phosphoric acid molecule inhibits the adsorption of the phosphorylated protein to the resin, which is not preferable. In addition, for example, for the purpose of exhaustively adsorbing and recovering proteins by using an ion exchange resin for the packing of the purification module, the salt concentration is preferably 5 mM to 1 M, and more preferably 10 to 30 mM. If the concentration is less than 5 mM, the buffering capacity of the buffer solution is impaired, and not only the pH changes easily but also the protein may precipitate. This is not preferable because it causes precipitation and clogging of the flow path.

上記の点を満たすものであれば、モジュールおよび回路内に充填された液体は任意でよく、例えば緩衝液、水、水溶性有機溶媒およびそれらの混合物が挙げられる。ここで緩衝液として好適に用いられるのは、例えばリン酸塩緩衝液、炭酸塩緩衝液、炭酸水素塩緩衝液、酢酸塩緩衝液、クエン酸塩緩衝液、ギ酸塩緩衝液、ホウ酸塩緩衝液、トリス塩酸緩衝液などが挙げられる。また、本発明において好適に用いられる水溶性有機溶媒としては、アセトニトリル、ピリジン等の含窒素化合物、1,4−ジオキサン、プロピレンオキシド等の環状エーテル化合物、アセトン、エチルメチルケトン等のケトン化合物、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N’−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチル−2−ピロリドンなどのアミド類、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物、メタノール、エタノール、2−プロパノール等の一価アルコール類、2−メトキシエタノール(メチルセロソルブ)、2−エトキシエタノール(エチルセロゾルブ)などのセロソルブ類、2−アミノエタノール(モノエタノールアミン)、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のエタノールアミン類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類が挙げられる。さらに、タンパク質の膜透過性を向上させたり、低分子量タンパク質の透過性を高めたりすることを目的として、添加物が含まれていてもよい。本発明において好適に用いられる添加物の例としては、タンパク質変性剤、カオトロピックイオン等が挙げられ、例えば尿素、グアニジン塩酸塩、チオシアン酸カリウムが好適に用いられる。   The liquid filled in the module and the circuit may be arbitrary as long as the above points are satisfied, and examples thereof include a buffer solution, water, a water-soluble organic solvent, and a mixture thereof. Examples of buffers that can be preferably used here include phosphate buffer, carbonate buffer, bicarbonate buffer, acetate buffer, citrate buffer, formate buffer, and borate buffer. Liquid, Tris-HCl buffer, and the like. Examples of the water-soluble organic solvent suitably used in the present invention include nitrogen-containing compounds such as acetonitrile and pyridine, cyclic ether compounds such as 1,4-dioxane and propylene oxide, ketone compounds such as acetone and ethyl methyl ketone, N , N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N′-dimethyl-2-imidazolidinone, amides such as N-methyl-2-pyrrolidone, sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide, methanol, Monohydric alcohols such as ethanol, 2-propanol, cellosolves such as 2-methoxyethanol (methyl cellosolve), 2-ethoxyethanol (ethyl cellosolve), 2-aminoethanol (monoethanolamine), diethanolamine, triethanolamine, etc. D Noruamin, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and polyhydric alcohols such as glycerin. Furthermore, additives may be included for the purpose of improving the membrane permeability of proteins or increasing the permeability of low molecular weight proteins. Examples of additives that are preferably used in the present invention include protein denaturants, chaotropic ions, and the like. For example, urea, guanidine hydrochloride, and potassium thiocyanate are preferably used.

モジュールに充填する液体のpHは、タンパク質が変性せず、安定に存在することができる4〜10のpHが好ましく、さらに5〜9の中性付近のpHがより好ましい。4より小さい、あるいは10を超えるpHでは、タンパク質が変性し析出してしまう可能性があるので好ましくない。さらに、特定のタンパク質が精製モジュールへ吸着することを妨げないpHがより望ましい。例えば、精製モジュールで金属イオンを用いて、リン酸化タンパク質を特異的に吸着精製する目的であれば、その分画用緩衝液のpHは5〜8が好ましい。8を超えるpHでは精製モジュールへのリン酸化タンパク質の吸着効果が弱まってしまうため好ましくない。   The pH of the liquid filled in the module is preferably 4 to 10 so that the protein is not denatured and can exist stably, and more preferably 5 to 9 neutral. A pH lower than 4 or higher than 10 is not preferable because the protein may be denatured and precipitated. Furthermore, a pH that does not prevent specific proteins from adsorbing to the purification module is more desirable. For example, if the purpose is to specifically adsorb and purify phosphorylated protein using metal ions in the purification module, the pH of the fractionation buffer is preferably 5-8. A pH exceeding 8 is not preferable because the effect of adsorbing the phosphorylated protein on the purification module is weakened.

本発明でいう“溶出用緩衝液”は、精製モジュールの充填物に吸着したタンパク質の相互作用を解離させることができる溶液であれば特に限定されない。また、“溶出開始用緩衝液”は、精製モジュールの充填物に吸着したタンパク質の相互作用を妨げない溶液であれば特に限定されない。溶出用緩衝液には、塩、有機溶媒、低分子化合物等の添加物が緩衝液に添加される。また、溶出開始用緩衝液には、それらの添加物が含まれないか、またはタンパク質と精製モジュールの充填物に吸着したタンパク質の相互作用を妨げない程度に含まれる。また、モジュールおよび回路内に充填された液体をそのまま溶出開始用緩衝液として用いることも好ましい。   The “elution buffer” as used in the present invention is not particularly limited as long as it is a solution that can dissociate the interaction of proteins adsorbed on the packing of the purification module. Further, the “elution start buffer” is not particularly limited as long as it does not interfere with the interaction of the protein adsorbed on the packing of the purification module. Additives such as salts, organic solvents, and low molecular weight compounds are added to the buffer solution for elution. In addition, the elution start buffer does not contain these additives, or it does not interfere with the interaction between the protein and the protein adsorbed on the packing of the purification module. It is also preferable to use the liquid filled in the module and the circuit as it is as a buffer solution for starting elution.

例えば、リン酸化タンパク質を回収する目的で、精製モジュールの充填物として金属キレート樹脂を用いる場合、緩衝液にはリン酸塩が添加される。リン酸塩を添加する場合、溶出用緩衝液のリン酸濃度は10mM〜5Mが好ましく、50mM〜1Mがより好ましい。また溶出開始用緩衝液のリン酸濃度は0mM〜1mMが好ましく、0mMがより好ましい。また例えば、糖タンパク質を回収する目的で、精製モジュールの充填物としてレクチン固定化樹脂を用いる場合、溶出用緩衝液には糖が添加される。この場合、溶出用緩衝液の糖濃度は10mM〜1Mが好ましく、100mM〜200mMがより好ましい。また、溶出開始用緩衝液の糖濃度は0mM〜5mMが好ましい。また例えば、イオン交換樹脂を用いる場合、緩衝液には塩が添加される。この場合、溶出用緩衝液の塩濃度は10mM〜10Mが好ましく、50mM〜5Mがより好ましい。また、溶出開始用緩衝液の塩濃度は0mM〜5mMが好ましい。   For example, when a metal chelate resin is used as a packing for a purification module for the purpose of recovering phosphorylated protein, phosphate is added to the buffer solution. When adding phosphate, the phosphate concentration of the elution buffer is preferably 10 mM to 5 M, more preferably 50 mM to 1 M. The phosphate concentration of the elution start buffer is preferably 0 mM to 1 mM, more preferably 0 mM. In addition, for example, when a lectin immobilization resin is used as a packing for the purification module for the purpose of recovering glycoprotein, sugar is added to the elution buffer. In this case, the sugar concentration of the elution buffer is preferably 10 mM to 1M, more preferably 100 mM to 200 mM. In addition, the sugar concentration of the elution start buffer is preferably 0 mM to 5 mM. Further, for example, when an ion exchange resin is used, a salt is added to the buffer solution. In this case, the salt concentration of the elution buffer is preferably 10 mM to 10M, and more preferably 50 mM to 5M. The salt concentration of the elution start buffer is preferably 0 mM to 5 mM.

また、吸着したタンパク質を溶出させるために、緩衝液のpHを変えることにより、溶出用緩衝液と溶出開始用緩衝液を調製し、精製モジュールの充填物とタンパク質との相互作用を徐々に弱めることもできる。この場合は、溶出用緩衝液に添加される塩、有機溶媒、低分子化合物等の物質の濃度はpHを変化させない場合と比べて低くすることができる。例えば、イオン交換樹脂を用いる場合は、溶出用緩衝液の塩濃度を50〜100mMの低い濃度に調製してタンパク質を溶出することが可能となる。   In order to elute the adsorbed protein, prepare the elution buffer and elution start buffer by changing the pH of the buffer, and gradually weaken the interaction between the purification module packing and the protein. You can also. In this case, the concentration of a substance such as a salt, an organic solvent, or a low molecular compound added to the elution buffer can be lowered as compared with the case where the pH is not changed. For example, when an ion exchange resin is used, it is possible to elute proteins by adjusting the salt concentration of the elution buffer to a low concentration of 50 to 100 mM.

上記の通り、本発明における“タンパク質分画デバイス”を用いてタンパク質が含まれる溶液を処理することで、特定のタンパク質を選択的に回収することができる。このとき、対象となる特定のタンパク質の回収率は、20%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。また、血清中のタンパク質を分画する場合、分画、濃縮処理後のタンパク質含量が、血清アルブミンや免疫グロブリンなど高分子量かつ高含量のタンパク質については処理前の1%未満となることが好ましい。もし、分画後のタンパク質溶液中に高分子量、高含量タンパク質が処理前の1%以上残存した場合、質量分析や二次元電気泳動等により解析する際、特定のタンパク質の検出を妨げることがあるため好ましくない。逆に、高分子量、高含量タンパク質が処理前の1%未満とした試料では、質量分析、二次元電気泳動で特定のタンパク質を数多く検出することが可能となる。   As described above, a specific protein can be selectively recovered by treating a solution containing the protein using the “protein fractionation device” in the present invention. At this time, the recovery rate of the target specific protein is preferably 20% or more, and more preferably 30% or more. Further, when fractionating proteins in serum, the protein content after fractionation and concentration treatment is preferably less than 1% before treatment for proteins with high molecular weight and high content such as serum albumin and immunoglobulin. If high-molecular-weight and high-content proteins remain in the protein solution after fractionation at 1% or more before treatment, detection of specific proteins may be hindered when analyzing by mass spectrometry or two-dimensional electrophoresis. Therefore, it is not preferable. On the other hand, in a sample in which the high molecular weight and high content protein is less than 1% before processing, it becomes possible to detect many specific proteins by mass spectrometry and two-dimensional electrophoresis.

さらに、本発明のタンパク質の分画方法では、タンパク質を含む溶液は、好ましくは、タンパク質を含む体液である。これにより、特に血液、尿などの体液中に含まれるタンパク質を効率よく分画し、その分画した溶液中に含まれる特定のタンパク質を除去あるいは回収できる。
本発明でいう“タンパク質を含む溶液”とは、タンパク質が溶存した液体全般を指し、そこに含まれるタンパク質の種類、含有量、濃度は特に限定されない。また、溶媒の種類についても、タンパク質を溶解可能であれば特に限定されない。また、本発明でいう“タンパク質を含む体液”とは、一般的な生体を構成する液体のことを指し、例えば血液、血漿、血清、リンパ液、尿、唾液、骨髄液、腹水、胸水、汗、涙、母乳などが挙げられる。
本発明のタンパク質分画デバイスは、好ましくは“疾患マーカータンパク質”を回収する。疾患マーカータンパク質とは、その発現量や修飾の状態が、疾患によって大きく変動するようなタンパク質を指す。
Furthermore, in the protein fractionation method of the present invention, the solution containing the protein is preferably a body fluid containing the protein. Thereby, in particular, proteins contained in body fluids such as blood and urine can be efficiently fractionated, and specific proteins contained in the fractionated solution can be removed or recovered.
The “solution containing protein” in the present invention refers to all liquids in which protein is dissolved, and the type, content and concentration of the protein contained therein are not particularly limited. Also, the type of solvent is not particularly limited as long as the protein can be dissolved. In addition, the “protein-containing body fluid” in the present invention refers to a fluid constituting a general living body, such as blood, plasma, serum, lymph fluid, urine, saliva, bone marrow fluid, ascites, pleural effusion, sweat, Examples include tears and breast milk.
The protein fractionation device of the present invention preferably recovers “disease marker protein”. The disease marker protein refers to a protein whose expression level or modification state varies greatly depending on the disease.

また、本発明のタンパク質分画方法は、中空糸膜が充填された分画モジュールにより処理された溶液中のタンパク質を精製するための精製モジュールを具備するタンパク質分画デバイスであって、該精製モジュールが溶液中の特定のタンパク質を選択的に吸着させる機能を有することを特徴とするタンパク質分画デバイスを用いて、タンパク質を含む溶液から特定のタンパク質を除去あるいは回収する。これにより溶液中に含まれているタンパク質を効率よく分画し、分画されたタンパク質から特定のタンパク質を高い効率で除去あるいは回収することができる。   The protein fractionation method of the present invention is a protein fractionation device comprising a purification module for purifying a protein in a solution treated by a fractionation module filled with a hollow fiber membrane, the purification module Using a protein fractionation device characterized by having a function of selectively adsorbing a specific protein in the solution, the specific protein is removed or recovered from the solution containing the protein. As a result, proteins contained in the solution can be efficiently fractionated, and specific proteins can be removed or recovered from the fractionated proteins with high efficiency.

さらに、本発明のタンパク質の分画方法では、好ましくは、タンパク質を含む溶液を分子量の大きさの違いで分画・回収する。これにより、体液中に含まれるタンパク質を分子量の大きさの違いを利用して効率よく分画し、その分画した溶液中に含まれる、特定のタンパク質を除去あるいは回収できる。   Furthermore, in the protein fractionation method of the present invention, preferably, the solution containing the protein is fractionated and collected with a difference in molecular weight. Thereby, the protein contained in the body fluid can be efficiently fractionated using the difference in molecular weight, and the specific protein contained in the fractionated solution can be removed or recovered.

本発明のタンパク質分画デバイスにより、上述の通りタンパク質を含有する溶液から目的のタンパク質を効率よく回収することができる。したがって、本発明のタンパク質分画デバイスを用いて、例えば血清、血漿中に含まれるタンパク質から、目的のタンパク質を効率よく回収し、それらのタンパク質を質量分析、二次元電気泳動等で解析することにより、患者の血清、血漿に含まれる疾患マーカータンパク質の発現量を健常者のそれと定量的に比較したり、疾患マーカータンパク質が翻訳後修飾をうけている度合を比較したりすることができるようになり、疾患によるタンパク質発現量の増減や、翻訳後修飾状態の変化を知ることができる。したがって、本発明のタンパク質分画デバイスは、疾患関連タンパク質の同定や新規創薬ターゲットの創出において特に有用である。   As described above, the protein fractionation device of the present invention can efficiently recover the target protein from the solution containing the protein. Therefore, by using the protein fractionation device of the present invention, for example, efficiently recovering target proteins from proteins contained in serum and plasma, and analyzing these proteins by mass spectrometry, two-dimensional electrophoresis, etc. It is now possible to quantitatively compare the expression level of disease marker protein contained in the serum and plasma of patients with that of healthy subjects, and to compare the degree to which the disease marker protein has undergone post-translational modifications. It is possible to know increase / decrease in protein expression level and change in post-translational modification state due to disease. Therefore, the protein fractionation device of the present invention is particularly useful for identification of disease-related proteins and creation of new drug discovery targets.

以下、実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate in detail, this invention is not limited to these.

実施例1
内径4mm、長さ10mmの空カラムに、100μLのリン酸化タンパク質回収ビーズ(Qiagen社製PhosphoProtein Purification Kit付属のビーズ)を充填してカラムを作製し、精製モジュールAとした。また、精製モジュールAの概略図を図1に示す。
Example 1
An empty column with an inner diameter of 4 mm and a length of 10 mm was filled with 100 μL of phosphoprotein recovery beads (beads attached to PhosphoProtein Purification Kit manufactured by Qiagen) to prepare a purification module A. A schematic diagram of the purification module A is shown in FIG.

血液透析器(東レ製TS1.6ML)の両端の樹脂接着部分を切り、ポリスルホン製中空糸膜を得た。得られた中空糸膜の寸法は、内直径200μm、膜厚40μmであり、液が透過する部分の断面を観察したところ非対称構造を有していた。この中空糸膜を100本束ね、中空糸膜の中空部を閉塞しないようにエポキシ系ポッティング剤で両末端をプラスチック管モジュールケースに固定し、ミニモジュールを作製した。ミニモジュールの直径は約8mm、長さは約13cmであり、一般的な中空糸膜型透析器同様に、中空糸内に液体を循環させるためのポート(循環ポート)と透析液ポートをそれぞれ2個有している。作製したミニモジュールの中空糸膜およびモジュール内部を蒸留水にて十分に洗浄したものを、分画モジュールとした。   The resin-bonded portions at both ends of the hemodialyzer (Toray TS1.6ML) were cut to obtain a polysulfone hollow fiber membrane. The dimensions of the obtained hollow fiber membrane were an inner diameter of 200 μm and a film thickness of 40 μm. When the cross section of the portion through which the liquid permeated was observed, it had an asymmetric structure. 100 hollow fiber membranes were bundled, and both ends were fixed to a plastic tube module case with an epoxy-based potting agent so as not to block the hollow portion of the hollow fiber membrane, thereby producing a mini module. The mini-module has a diameter of about 8 mm and a length of about 13 cm. Like a general hollow fiber membrane dialyzer, there are two ports (circulation ports) and two dialysate ports for circulating a liquid in the hollow fiber. I have one. A fraction module was obtained by thoroughly washing the hollow fiber membrane of the produced mini-module and the inside of the module with distilled water.

上記の分画モジュールおよび外径4mm、内径2mmのシリコンチューブ(アズワン製)を用いて、分画循環回路を作製した。分画循環回路の途中に定量送液ポンプ(東京理化器械製)を設置し、回路内の液体を循環させることを可能とした。また、血液透析用回路(東レ製)のポートを切り出して分画循環回路内に設置し、サンプルの注入口を設けた。分画モジュールの濾液出口と精製モジュールAの入口をシリコンチューブで接続した。分画モジュールと精製モジュールAの間には、定量送液ポンプ(以下、送液ポンプB)を設置した。さらに三方バルブを設置し、グラジエント形成ポンプに接続した。グラジエント形成ポンプの先には、洗浄液および溶出用緩衝液を入れることのできる容器を接続した。精製モジュールAを接続し、三方バルブとシリコンチューブを用いて、精製モジュールAの出口を二つの流路に分け、片方の先端部をリザーバーに向け、もう片方の先端部をフクラクションコレクター(GEヘルスケア製、F−950型)に向けた。さらに、リザーバーと精製モジュールAの入口を定量送液ポンプ、三方バルブを設置したシリコンチューブで接続し、濃縮循環回路を形成した。分画循環回路内に50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)(以下、緩衝液A)を充填し、タンパク質分画デバイスを作製した(以下、分画デバイスAと表記)。分画デバイスAの概略図を図2に示す。   A fraction circulation circuit was produced using the fraction module and a silicon tube (made by ASONE) having an outer diameter of 4 mm and an inner diameter of 2 mm. A fixed-quantity liquid pump (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) was installed in the middle of the fractional circulation circuit, allowing the liquid in the circuit to circulate. In addition, a port of a hemodialysis circuit (manufactured by Toray) was cut out and installed in a fractional circulation circuit, and a sample inlet was provided. The filtrate outlet of the fractionation module and the inlet of the purification module A were connected by a silicon tube. Between the fractionation module and the purification module A, a quantitative liquid feeding pump (hereinafter, liquid feeding pump B) was installed. In addition, a three-way valve was installed and connected to a gradient pump. A container capable of containing a washing solution and an elution buffer was connected to the tip of the gradient forming pump. The purification module A is connected, and the outlet of the purification module A is divided into two channels using a three-way valve and a silicon tube. One end is directed to the reservoir, and the other end is the fractor collector (GE Health). (Care, F-950 type). Further, the reservoir and the inlet of the purification module A were connected by a fixed amount feeding pump and a silicon tube provided with a three-way valve to form a concentration circulation circuit. The fraction circulation circuit was filled with 50 mM ammonium bicarbonate buffer (pH 8.0) (hereinafter referred to as buffer A) to produce a protein fractionation device (hereinafter referred to as fractionation device A). A schematic diagram of the fractionation device A is shown in FIG.

実施例2
内径4mm、長さ10mmの空カラムに、100μLのCon A Sepharose 4Bビーズ(GEヘルスケア製)を充填して実施例1と同様のカラムを作製し、精製モジュールBとした。そして、実施例1と同様に回路を作成し、分画循環回路内に緩衝液Aを充填し、タンパク質分画デバイスを作製した(以下、分画デバイスBと表記)。
Example 2
An empty column having an inner diameter of 4 mm and a length of 10 mm was filled with 100 μL of Con A Sepharose 4B beads (manufactured by GE Healthcare) to produce a column similar to that of Example 1, and designated as purification module B. Then, a circuit was prepared in the same manner as in Example 1, and a buffer solution A was filled in the fractionation circulation circuit to produce a protein fractionation device (hereinafter referred to as fractionation device B).

実施例3
内径4mm、長さ10mmの空カラムに、100μLのQ Sepharose 4Bビーズ(GEヘルスケア製)を充填して実施例1と同様のカラムを作製し、精製モジュールCとした。
Example 3
An empty column having an inner diameter of 4 mm and a length of 10 mm was filled with 100 μL of Q Sepharose 4B beads (manufactured by GE Healthcare) to produce a column similar to that of Example 1, and designated as purification module C.

精製モジュールAおよび精製モジュールCをシリコンチューブと三方バルブを用いて並列に接続し、実験例1および2と同様に回路を作成し、分画循環回路内に緩衝液Aを充填し、タンパク質分画デバイスを作製した(以下、分画デバイスCと表記)。分画デバイスCの概略図を図3に示す。   Purification module A and purification module C are connected in parallel using a silicon tube and a three-way valve, a circuit is created in the same manner as in Experimental Examples 1 and 2, buffer A is filled in the fractionation circulation circuit, and protein fractionation is performed. A device was produced (hereinafter referred to as fractionation device C). A schematic diagram of the fractionation device C is shown in FIG.

実施例4
ポリメタクリル酸メチル(PMMA)製の平板(荷重たわみ温度92℃)を79×23×2mmの大きさに加工し、幅1mm×高さ1mm×長さ40mmの流路を形成した。流路内に、20μlのPOROS 20 HQビーズ(アプライドバイオシステムズ製)を充填し、さらに上板を貼りあわせ、精製モジュールDとした。精製モジュールDの概略図を図4に示す。
Example 4
A flat plate made of polymethyl methacrylate (PMMA) (load deflection temperature: 92 ° C.) was processed into a size of 79 × 23 × 2 mm to form a flow path having a width of 1 mm × height of 1 mm × length of 40 mm. 20 μl of POROS 20 HQ beads (manufactured by Applied Biosystems) were filled in the flow path, and the upper plate was further bonded to obtain a purification module D. A schematic diagram of the purification module D is shown in FIG.

精製モジュールAおよび精製モジュールDをシリコンチューブと三方バルブを用いて並列に接続し、実験例1および2と同様に回路を作成し、分画循環回路内に緩衝液Aを充填し、タンパク質分画デバイスを作製した(以下、分画デバイスDと表記)。分画デバイスDの概略図を図5に示す。   Purification module A and purification module D are connected in parallel using a silicon tube and a three-way valve, a circuit is created in the same manner as in Experimental Examples 1 and 2, buffer A is filled in the fractionation circulation circuit, and protein fractionation is performed. A device was produced (hereinafter referred to as a fractionation device D). A schematic diagram of the fractionation device D is shown in FIG.

実施例5
精製モジュールAおよび精製モジュールCをシリコンチューブと三方バルブを用いて並列に接続し、実験例1および2と同様に回路を作成した。ただし、以下のように回路を変更した。まず、分画モジュールの濾液出口にシリコンチューブを接続し、濾液をリザーバーに回収できるようにした。容器中の溶液を精製モジュールに循環させるため、以下の精製循環回路を組んだ。両精製モジュールの入口側に接続したシリコンチューブの端部は、リザーバー中の溶液に浸漬できるようにし、定量送液ポンプを設置することで送液できるようにした。また、両精製モジュールの出口側に接続したシリコンチューブも、中を通過した溶液がリザーバーへと入るように設置した。なお、このシリコンチューブ回路の途中に三方バルブを設置し、それを切り替えることでフラクションコレクターに溶液を回収できるようにした。分画循環回路内に緩衝液Aを充填し、タンパク質分画デバイスを作製した(以下、分画デバイスEと表記)。分画デバイスEの概略図を図6に示す。
Example 5
The purification module A and the purification module C were connected in parallel using a silicon tube and a three-way valve, and a circuit was prepared in the same manner as in Experimental Examples 1 and 2. However, the circuit was changed as follows. First, a silicon tube was connected to the filtrate outlet of the fractionation module so that the filtrate could be collected in the reservoir. In order to circulate the solution in the container to the purification module, the following purification circuit was set up. The end of the silicon tube connected to the inlet side of both purification modules was able to be immersed in the solution in the reservoir, and the liquid could be fed by installing a metered liquid feed pump. In addition, a silicon tube connected to the outlet side of both purification modules was also installed so that the solution that passed through it entered the reservoir. A three-way valve was installed in the middle of this silicon tube circuit, and the solution could be collected in the fraction collector by switching it. The fractionation circuit was filled with buffer A to produce a protein fractionation device (hereinafter referred to as fractionation device E). A schematic diagram of the fractionation device E is shown in FIG.

実施例6
内径4mm、長さ10mmの空カラムに、逆相樹脂であるOASIS(登録商標) HLB(ウォーターズ)を100μL充填して実施例1と同様のカラムを作製し、精製モジュールEとした。
Example 6
An empty column having an inner diameter of 4 mm and a length of 10 mm was filled with 100 μL of OASIS (registered trademark) HLB (Waters), which is a reverse phase resin, to produce a column similar to that of Example 1, and designated as purification module E.

精製モジュールCおよび精製モジュールEをシリコンチューブと三方バルブを用いて直列に接続し、実験例1および2と同様に回路を作成した。分画モジュールと精製モジュールAの間に三方バルブを設置し、グラジエント形成ポンプ(以下、グラジエント形成ポンプA)に接続した。グラジエント形成ポンプの先には、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液(以下、それぞれ溶出開始用緩衝液Aと溶出用緩衝液A)を入れることのできる容器を接続した。さらに、精製モジュールCの出口と精製モジュールEの入り口の間に、三方バルブを設置し、グラジエント形成ポンプ(以下、グラジエント形成ポンプB)に接続した。   The purification module C and the purification module E were connected in series using a silicon tube and a three-way valve, and a circuit was prepared in the same manner as in Experimental Examples 1 and 2. A three-way valve was installed between the fractionation module and the purification module A and connected to a gradient forming pump (hereinafter referred to as gradient forming pump A). At the end of the gradient forming pump, a container capable of containing an elution start buffer and an elution buffer (hereinafter, elution start buffer A and elution buffer A, respectively) was connected. Furthermore, a three-way valve was installed between the outlet of the purification module C and the inlet of the purification module E, and connected to a gradient forming pump (hereinafter referred to as gradient forming pump B).

グラジエント形成ポンプの先には、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液(以下それぞれ溶出開始用緩衝液Bと溶出用緩衝液B)を入れることのできる容器を接続した。分画循環回路内に緩衝液Aを充填し、タンパク質分画デバイスを作製した(以下、分画デバイスFと表記)。分画デバイスFの概略図を図7に示す。  At the end of the gradient forming pump, a container capable of containing an elution start buffer and an elution buffer (hereinafter, elution start buffer B and elution buffer B, respectively) was connected. The fractionation circuit was filled with buffer A to produce a protein fractionation device (hereinafter referred to as fractionation device F). A schematic diagram of the fractionation device F is shown in FIG.

実施例7
実施例1に記載の中空糸膜を100本充填した分画モジュールAを2本(以下、分画モジュールA1、分画モジュールA2と表記)、および同様の方法で中空糸膜を40本充填した分画モジュールBを1本作製した。各モジュールについて、外径4mm、内径2mmのシリコンチューブを用いて、中空糸膜内側を液が通過する循環回路をそれぞれ作製した。さらに、分画モジュールA1の中空糸膜外側の出口と分画モジュールA2の中空糸膜内側の入口、および分画モジュールA2の中空糸膜外側の出口と分画モジュールB中空糸膜内側の入口をそれぞれシリコンチューブで接続した。さらに、血液透析用回路(東レ製)のポートを切り出して分画部の入口に設置し、サンプルおよび緩衝液の注入口を設けた。このようにして、分画部Aを作製した。精製モジュールAと精製モジュールCをシリコンチューブで並列に接続し、さらに分画部の濾液出口と両精製モジュールの入口をシリコンチューブで接続した。分画部と両精製モジュールの間に、定量送液ポンプを設置した。また、両モジュールの出口にシリコンチューブを接続し、その先端部をリザーバーAに向けた。また、シリコンチューブでリザーバーA内の液体を精製モジュールに循環させるための回路を設け、濃縮循環回路を形成した。このとき、回路の途中に定量送液ポンプを設置し、一端をリザーバーA内に、もう一端を回路に設置した三方バルブに接続した。分画部の回路に緩衝液Aを充填し、タンパク質分画デバイスを作製した(以下、分画デバイスGと表記)。分画デバイスGの概略図を図8に示す。
Example 7
Two fraction modules A filled with 100 hollow fiber membranes described in Example 1 (hereinafter referred to as fraction module A1 and fraction module A2) and 40 hollow fiber membranes were filled in the same manner. One fraction module B was produced. About each module, the circulation circuit which a liquid passes through the hollow fiber membrane inner side was each produced using the silicon tube of outer diameter 4mm and inner diameter 2mm. Furthermore, the outlet outside the hollow fiber membrane of the fractionation module A1 and the inlet inside the hollow fiber membrane of the fractionation module A2, and the outlet outside the hollow fiber membrane of the fractionation module A2 and the inlet inside the fractionation module B hollow fiber membrane. Each was connected with a silicon tube. Furthermore, a port for hemodialysis (manufactured by Toray) was cut out and installed at the inlet of the fractionation section, and an inlet for sample and buffer was provided. In this way, a fractionation part A was produced. The purification module A and the purification module C were connected in parallel with a silicon tube, and the filtrate outlet of the fractionation unit and the inlets of both purification modules were connected with a silicon tube. A quantitative liquid feeding pump was installed between the fractionation unit and both purification modules. In addition, a silicon tube was connected to the outlets of both modules, and the tip portion was directed to the reservoir A. In addition, a circuit for circulating the liquid in the reservoir A to the purification module with a silicon tube was provided to form a concentration circulation circuit. At this time, a metering pump was installed in the middle of the circuit, and one end was connected to the reservoir A and the other end was connected to a three-way valve installed in the circuit. The circuit of the fractionation part was filled with buffer A to produce a protein fractionation device (hereinafter referred to as fractionation device G). A schematic diagram of the fractionation device G is shown in FIG.

実施例8
ヒト市販血清(シグマ製、Cat.H1388)1mLを遠心して不溶物を沈殿させ、ポアサイズが0.22μmのMILLEX−GLフィルター(ミリポア製)を用いて上清を濾過し、緩衝液Aで4倍希釈した(以下、希釈血清Aと表記)。4.5mLの希釈血清を5mLのシリンジ(テルモ製)にとり、その先端部にシリコンチューブを取り付けて、マイクロシリンジポンプ(KD Scientific製)にセットした。また、50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)を50mLのシリンジ(ニプロ製)にとり、希釈血清を針の先まで充填し、気泡が混入していないことを確認した後、針先をタンパク質分画デバイスAの回路に設けた注入口に刺して接続した。送液ポンプAを作動させて循環回路内に充填した緩衝液Aを5mL/minで循環させ、次いでシリンジポンプを作動させて希釈血清を0.2mL/minで押し出すと同時に、送液ポンプBを作動させて分画モジュールの濾液を0.2mL/minで、精製循環回路内へと送り、1時間循環させた。すべてのポンプを止め、三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によって精製モジュールAに吸着したタンパク質を溶出させた。溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には50mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH9.0)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。酵素免疫測定法(ELISA)でそれぞれのフラクション中のリン酸化タンパク質量を測定し、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、リン酸化タンパク質の回収率が30%であった。また、処理前の溶液および回収された溶液に含まれるタンパク質を、Sequencing Grade Modified Trypsin(Promega)によって酵素消化し、ESI−Q−TOF型質量分析装置(マイクロマス製)を用いて、溶出タンパク質溶液内のリン酸化タンパク質の検出を試みた。その結果、処理前の溶液からはリン酸化タンパク質を検出できなかったのに対し、リン酸化タンパク質を4種類検出することができた。したがって、回収対象タンパク質を選択的かつ高回収率で得ることができた。
Example 8
1 mL of human commercially available serum (Sigma, Cat. H1388) is centrifuged to precipitate insoluble matter, and the supernatant is filtered using a MILLEX-GL filter (Millipore) having a pore size of 0.22 μm, and 4 times with buffer A. Diluted (hereinafter referred to as diluted serum A). 4.5 mL of diluted serum was taken into a 5 mL syringe (manufactured by Terumo), a silicon tube was attached to the tip thereof, and the microsyringe pump (manufactured by KD Scientific) was set. In addition, take 50 mM ammonium bicarbonate buffer (pH 8.0) in a 50 mL syringe (made by Nipro), fill the diluted serum up to the tip of the needle, confirm that no air bubbles are mixed in, and then remove the needle tip from the protein component. The injection port provided in the circuit of the image device A was stabbed and connected. The pump A is operated to circulate the buffer A filled in the circulation circuit at 5 mL / min, and then the syringe pump is operated to push out the diluted serum at 0.2 mL / min. When activated, the filtrate of the fractionation module was fed into the purification circuit at 0.2 mL / min and circulated for 1 hour. All the pumps were stopped, the three-way valve was switched, and the protein adsorbed on the purification module A was eluted by a linear gradient of the elution start buffer and elution buffer. 2 ml of buffer A was flowed as the elution start buffer, and 2 ml of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 9.0) was flowed into the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. The amount of phosphorylated protein in each fraction was measured by enzyme immunoassay (ELISA), and the recovery rate was calculated by comparing with the content before treatment. As a result, the recovery rate of phosphorylated protein was 30%. In addition, the protein contained in the solution before the treatment and the collected solution is enzymatically digested with Sequencing Grade Modified Trypsin (Promega), and the eluted protein solution using an ESI-Q-TOF type mass spectrometer (manufactured by Micromass) An attempt was made to detect the phosphorylated protein in the inner surface. As a result, phosphorylated proteins could not be detected from the solution before treatment, whereas four types of phosphorylated proteins could be detected. Therefore, the protein to be recovered could be obtained selectively and with a high recovery rate.

実施例9
実施例8と同様にして、希釈血清Aを入れたシリンジをシリンジポンプにセットし、タンパク質分画デバイスBの回路と接続した。実施例6と同様に、血清Aを回路に導入し、1時間循環させた。その後、すべてのポンプを止め、三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によって精製モジュールBに吸着したタンパク質を溶出させた。溶出開始用緩衝液には緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には200mMのアルファ−マンノースを含む50mMトリス−緩衝液(pH3.5)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。酵素免疫測定法(ELISA)でそれぞれのフラクション中の糖蛋白質の質量を測定し、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、糖蛋白質の回収率が30%であった。また、処理前の溶液および回収された溶液に含まれるタンパク質を、Sequencing Grade Modified Trypsin(Promega)によって酵素消化し、ESI−Q−TOF型質量分析装置(マイクロマス製)を用いて、溶出タンパク質溶液内の糖タンパク質の検出を試みた。その結果、処理前の溶液からは糖タンパク質を検出できなかったのに対し、糖タンパク質を6種類検出することができた。したがって、回収対象タンパク質を選択的かつ高回収率で得ることができた。
Example 9
In the same manner as in Example 8, a syringe containing diluted serum A was set in a syringe pump and connected to the circuit of the protein fractionation device B. As in Example 6, serum A was introduced into the circuit and circulated for 1 hour. Thereafter, all the pumps were stopped, the three-way valve was switched, and the protein adsorbed on the purification module B was eluted by a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. 2 ml of buffer A was flowed as the elution start buffer, and 2 ml of 50 mM Tris-buffer (pH 3.5) containing 200 mM alpha-mannose was flowed into the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. The mass of glycoprotein in each fraction was measured by enzyme immunoassay (ELISA), and the recovery rate was calculated by comparing with the content before treatment. As a result, the recovery rate of glycoprotein was 30%. In addition, the protein contained in the solution before the treatment and the collected solution is enzymatically digested with Sequencing Grade Modified Trypsin (Promega), and the eluted protein solution using an ESI-Q-TOF type mass spectrometer (manufactured by Micromass) An attempt was made to detect the glycoproteins in the membrane. As a result, glycoproteins could not be detected from the solution before the treatment, but 6 types of glycoproteins could be detected. Therefore, the protein to be recovered could be obtained selectively and with a high recovery rate.

実施例10
実施例8と同様にして、希釈血清Aを入れたシリンジをシリンジポンプにセットし、タンパク質分画デバイスCの回路と接続した。実施例5と同様に血清Aを回路に導入し、最初の1時間は流路を精製モジュールAに接続して循環させ、次の1時間は流路を精製モジュールCに接続して循環させた。その後、すべてのポンプを止め、三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によってまず、精製モジュールAに吸着したタンパク質を溶出させた。溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には50mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH9.0)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。次に、さらに三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によって、精製モジュールBに吸着したタンパク質を溶出させた。このときの溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には100mMの塩化ナトリウムを含む50mM蟻酸アンモニウム緩衝液(pH3.5)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。酵素免疫測定法(ELISA)で精製モジュールAから回収したそれぞれのフラクション中のリン酸化タンパク質量を測定し、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、リン酸化タンパク質の回収率が30%であった。また同様に精製モジュールCから溶出されてきたフラクションの、HSAおよび回収対象タンパク質に含まれるβ2MG、IL−6、IL−8の各濃度を測定して含有量を求め、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、HSAの回収率が0.04%であるのに対し、β2MG、IL−6、IL−8の回収率は30%、40%、43%であった。したがって、回収対象タンパク質を選択的かつ高回収率で得ることができた。
Example 10
In the same manner as in Example 8, a syringe containing diluted serum A was set in a syringe pump and connected to the circuit of the protein fractionation device C. In the same manner as in Example 5, serum A was introduced into the circuit, and the flow path was connected to the purification module A and circulated for the first hour, and the flow path was connected to the purification module C and circulated for the next hour. . Thereafter, all the pumps were stopped, the three-way valve was switched, and the protein adsorbed on the purification module A was first eluted by a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. 2 ml of buffer A was flowed as the elution start buffer, and 2 ml of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 9.0) was flowed into the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. Next, the three-way valve was further switched, and the protein adsorbed on the purification module B was eluted with a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. At this time, 2 ml of buffer A was used as the elution start buffer, and 2 mL of 50 mM ammonium formate buffer (pH 3.5) containing 100 mM sodium chloride was passed through the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. The amount of phosphorylated protein in each fraction collected from the purification module A was measured by enzyme immunoassay (ELISA), and the recovery rate was calculated by comparing with the content before treatment. As a result, the recovery rate of phosphorylated protein was 30%. Similarly, the concentration of β2MG, IL-6 and IL-8 contained in the HSA and the protein to be collected in the fraction eluted from the purification module C is measured to determine the content and compared with the content before treatment. The recovery rate was calculated. As a result, the recovery rates of HSA were 0.04%, while the recovery rates of β2MG, IL-6, and IL-8 were 30%, 40%, and 43%. Therefore, the protein to be recovered could be obtained selectively and with a high recovery rate.

実施例11
実施例8と同様にして、希釈血清Aを入れたシリンジをシリンジポンプにセットし、タンパク質分画デバイスDの回路と接続した。実施例5と同様に血清Aを回路に導入し、最初の1時間は流路を精製モジュールAに接続して循環させ、次の1時間は流路を精製モジュールDに接続して流速を0.01mL/minにして循環させた。その後、すべてのポンプを止め、三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によってまず、精製モジュールAに吸着したタンパク質を溶出させた。溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には50mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH9.0)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。次に、さらに三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によって、精製モジュールDに吸着したタンパク質を溶出させた。このときの溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には100mMの塩化ナトリウムを含む50mM蟻酸アンモニウム緩衝液(pH3.5)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。酵素免疫測定法(ELISA)で精製モジュールAから回収したそれぞれのフラクション中のリン酸化タンパク質量を測定し、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、リン酸化タンパク質の回収率が30%であった。また同様に精製モジュールDから溶出されてきたフラクションの、HSAおよび回収対象タンパク質に含まれるβ2MG、IL−6、IL−8の各濃度を測定して含有量を求め、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、HSAの回収率が0.02%であるのに対し、β2MG、IL−6、IL−8の回収率は20%、23%、20%であった。したがって、回収対象タンパク質を選択的かつ高回収率で得ることができた。
Example 11
In the same manner as in Example 8, a syringe containing diluted serum A was set in a syringe pump and connected to the circuit of the protein fractionation device D. Serum A is introduced into the circuit in the same manner as in Example 5, and the flow path is connected to the purification module A for the first hour and circulated. Circulation was performed at 0.01 mL / min. Thereafter, all the pumps were stopped, the three-way valve was switched, and the protein adsorbed on the purification module A was first eluted by a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. 2 ml of buffer A was flowed as the elution start buffer, and 2 ml of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 9.0) was flowed into the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. Next, the three-way valve was further switched, and the protein adsorbed on the purification module D was eluted with a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. At this time, 2 ml of buffer A was used as the elution start buffer, and 2 mL of 50 mM ammonium formate buffer (pH 3.5) containing 100 mM sodium chloride was passed through the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. The amount of phosphorylated protein in each fraction collected from the purification module A was measured by enzyme immunoassay (ELISA), and the recovery rate was calculated by comparing with the content before treatment. As a result, the recovery rate of phosphorylated protein was 30%. Similarly, the concentration of β2MG, IL-6, and IL-8 contained in the HSA and the protein to be recovered in the fraction eluted from the purification module D is measured to determine the content, and compared with the content before treatment. The recovery rate was calculated. As a result, the recovery rates of HSA were 0.02%, while the recovery rates of β2MG, IL-6, and IL-8 were 20%, 23%, and 20%. Therefore, the protein to be recovered could be obtained selectively and with a high recovery rate.

実施例12
実施例8と同様にして、希釈血清Aを入れたシリンジをシリンジポンプにセットし、タンパク質分画デバイスEの回路と接続した。実施例5と同様に血清Aを回路に導入し、最初の1時間は流路を精製モジュールAに接続して循環させ、次の1時間は流路を精製モジュールCに接続して循環させた。その後、すべてのポンプを止め、三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によってまず、精製モジュールAに吸着したタンパク質を溶出させた。溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には50mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH9.0)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。次に、さらに三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によって、精製モジュールCに吸着したタンパク質を溶出させた。このときの溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には100mMの塩化ナトリウムを含む50mM蟻酸アンモニウム緩衝液(pH3.5)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。酵素免疫測定法(ELISA)で精製モジュールAから回収したそれぞれのフラクション中のリン酸化タンパク質量を測定し、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、リン酸化タンパク質の回収率が30%であった。また同様に精製モジュールCから溶出されてきたフラクションの、HSAおよび回収対象タンパク質に含まれるβ2MG、IL−6、IL−8の各濃度を測定して含有量を求め、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、HSAの回収率が0.04%であるのに対し、β2MG、IL−6、IL−8の回収率は30%、40%、43%であった。したがって、回収対象タンパク質を選択的かつ高回収率で得ることができた。
Example 12
In the same manner as in Example 8, a syringe containing diluted serum A was set in a syringe pump and connected to the circuit of the protein fractionation device E. In the same manner as in Example 5, serum A was introduced into the circuit, and the flow path was connected to the purification module A and circulated for the first hour, and the flow path was connected to the purification module C and circulated for the next hour. . Thereafter, all the pumps were stopped, the three-way valve was switched, and the protein adsorbed on the purification module A was first eluted by a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. 2 ml of buffer A was flowed as the elution start buffer, and 2 ml of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 9.0) was flowed into the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. Next, the three-way valve was further switched, and the protein adsorbed on the purification module C was eluted with a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. At this time, 2 ml of buffer A was used as the elution start buffer, and 2 mL of 50 mM ammonium formate buffer (pH 3.5) containing 100 mM sodium chloride was passed through the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. The amount of phosphorylated protein in each fraction collected from the purification module A was measured by enzyme immunoassay (ELISA), and the recovery rate was calculated by comparing with the content before treatment. As a result, the recovery rate of phosphorylated protein was 30%. Similarly, the concentration of β2MG, IL-6 and IL-8 contained in the HSA and the protein to be collected in the fraction eluted from the purification module C is measured to determine the content and compared with the content before treatment. The recovery rate was calculated. As a result, the recovery rates of HSA were 0.04%, while the recovery rates of β2MG, IL-6, and IL-8 were 30%, 40%, and 43%. Therefore, the protein to be recovered could be obtained selectively and with a high recovery rate.

実施例13
実施例8と同様にして、希釈血清Aを入れたシリンジをシリンジポンプにセットし、タンパク質分画デバイスFの回路と接続した。実施例5と同様に血清Aを回路に導入し、1時間にわたり循環させた。その後、すべてのポンプを止め、三方バルブを切り替え、精製モジュールEを溶出開始用緩衝液Bで洗ったのち、溶出開始用緩衝液Bと溶出用緩衝液Bとの直線グラジエント勾配によってまず、精製モジュールEに吸着したタンパク質を溶出させた。溶出開始用緩衝液Bは10mM酢酸アンモニウム緩衝液(pH4.5)を2ml、溶出用緩衝液Bには70%アセトニトリル(v/v)を含む10mM酢酸アンモニウム緩衝液(pH4.5)を2mL用いた。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。次に、さらに三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液Aと溶出用緩衝液Aとを1:9の混合比で送液することよって、精製モジュールCに吸着したタンパク質を部分的に溶出させ、精製モジュールEに吸着させた。このときの溶出開始用緩衝液Aは10mM酢酸アンモニウム緩衝液(pH4.5)を用い、溶出用緩衝液Aには500mM酢酸アンモニウム緩衝液(pH4.5)を用いた。三方バルブを切り替え、精製モジュールEを溶出開始用緩衝液Bで洗ったのち、溶出開始用緩衝液Bと溶出用緩衝液Bとの直線グラジエント勾配によって、精製モジュールEに吸着したタンパク質を溶出させ、フラクションコレクターを用いて回収した。 次に、さらに三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液Aと溶出用緩衝液Aとを1:4の混合比で送液することよって、精製モジュールCに吸着したタンパク質を部分的に溶出させ、精製モジュールEに吸着させた。先述と同様に三方バルブを切り替え、精製モジュールEを溶出開始用緩衝液Bで洗ったのち、溶出開始用緩衝液Bと溶出用緩衝液Bとの直線グラジエント勾配によって、精製モジュールEに吸着したタンパク質を溶出させ、フラクションコレクターを用いて回収した。さらに三方バルブを切り替え、溶出用緩衝液Aのみを送液することよって、精製モジュールCに吸着したタンパク質をすべて完全に溶出させ、精製モジュールEに吸着させた。さらにバルブを切り替え、精製モジュールEを溶出開始用緩衝液Bで洗ったのち、溶出開始用緩衝液Bと溶出用緩衝液Bとの直線グラジエント勾配によって、精製モジュールEに吸着したタンパク質を溶出させ、フラクションコレクターを用いて回収した。
Example 13
In the same manner as in Example 8, the syringe containing the diluted serum A was set in the syringe pump and connected to the circuit of the protein fractionation device F. As in Example 5, serum A was introduced into the circuit and circulated for 1 hour. After that, all pumps are stopped, the three-way valve is switched, the purification module E is washed with the buffer B for elution start, and then the purification module E is first subjected to a linear gradient gradient between the buffer B for elution start and the buffer B for elution. The protein adsorbed on E was eluted. Elution buffer B is 2 ml of 10 mM ammonium acetate buffer (pH 4.5), and elution buffer B is 2 mL of 10 mM ammonium acetate buffer (pH 4.5) containing 70% acetonitrile (v / v). It was. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. Next, the three-way valve is further switched, and the protein adsorbed on the purification module C is partially eluted by feeding the elution start buffer A and the elution buffer A at a mixing ratio of 1: 9, Adsorbed to purification module E. At this time, 10 mM ammonium acetate buffer (pH 4.5) was used as buffer A for elution start, and 500 mM ammonium acetate buffer (pH 4.5) was used as buffer A for elution. After switching the three-way valve and washing the purification module E with the elution start buffer B, the protein adsorbed on the purification module E is eluted with a linear gradient gradient between the elution start buffer B and the elution buffer B, Recovered using a fraction collector. Next, the three-way valve is further switched, and the protein adsorbed on the purification module C is partially eluted by feeding the elution start buffer A and the elution buffer A at a mixing ratio of 1: 4, Adsorbed to purification module E. In the same manner as described above, after switching the three-way valve and washing the purification module E with the elution start buffer B, the protein adsorbed on the purification module E by the linear gradient gradient of the elution start buffer B and the elution buffer B. Was eluted and collected using a fraction collector. Further, the three-way valve was switched and only the elution buffer A was fed, so that all the proteins adsorbed on the purification module C were completely eluted and adsorbed on the purification module E. Further, after switching the valve and washing the purification module E with the elution start buffer B, the protein adsorbed on the purification module E is eluted with a linear gradient gradient between the elution start buffer B and the elution buffer B, Recovered using a fraction collector.

酵素免疫測定法(ELISA)で回収したそれぞれのフラクション中のHSAおよび回収対象タンパク質に含まれるβ2MG、IL−6、IL−8の各濃度を測定して含有量を求め、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、HSAの回収率が検出限界以下であるのに対し、β2MG、IL−6、IL−8の回収率は18%、20%、17%であった。   The concentration of β2MG, IL-6, and IL-8 contained in each fraction collected by enzyme immunoassay (ELISA) was determined by measuring the concentrations of HSA and β2MG, IL-6, and IL-8. The recovery rate was calculated by comparison. As a result, the recovery rates of HSA were below the detection limit, whereas the recovery rates of β2MG, IL-6, and IL-8 were 18%, 20%, and 17%.

実施例14
実施例8と同様にして、希釈血清Aを入れたシリンジをシリンジポンプにセットし、タンパク質分画デバイスGの回路と接続した。実施例5と同様に血清Aを回路に導入し、最初の1時間は流路を精製モジュールAに接続して循環させ、次の1時間は流路を精製モジュールCに接続して循環させた。その後、すべてのポンプを止め、三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によってまず、精製モジュールAに吸着したタンパク質を溶出させた。溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には50mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH9.0)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。次に、さらに三方バルブを切り替え、溶出開始用緩衝液と溶出用緩衝液との直線グラジエント勾配によって、精製モジュールCに吸着したタンパク質を溶出させた。このときの溶出開始用緩衝液は緩衝液Aを2ml、溶出用緩衝液には100mMの塩化ナトリウムを含む50mM蟻酸アンモニウム緩衝液(pH3.5)を2mL流した。溶出されたタンパク質溶液は100μlごとにフラクションコレクターを用いて回収した。酵素免疫測定法(ELISA)で精製モジュールAから回収したそれぞれのフラクション中のリン酸化タンパク質量を測定し、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、リン酸化タンパク質の回収率が30%であった。また同様に精製モジュールCから溶出されてきたフラクションの、HSAおよび回収対象タンパク質に含まれるβ2MG、IL−6、IL−8の各濃度を測定して含有量を求め、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、HSA検出限界以下であるのに対し、β2MG、IL−6、IL−8の回収率は24%、32%、31%であった。したがって、回収対象タンパク質を選択的かつ高回収率で得ることができた。
Example 14
In the same manner as in Example 8, a syringe containing diluted serum A was set in a syringe pump and connected to the circuit of the protein fractionation device G. In the same manner as in Example 5, serum A was introduced into the circuit, and the flow path was connected to the purification module A and circulated for the first hour, and the flow path was connected to the purification module C and circulated for the next hour. . Thereafter, all the pumps were stopped, the three-way valve was switched, and the protein adsorbed on the purification module A was first eluted by a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. 2 ml of buffer A was flowed as the elution start buffer, and 2 ml of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 9.0) was flowed into the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. Next, the three-way valve was further switched, and the protein adsorbed on the purification module C was eluted with a linear gradient gradient between the elution start buffer and the elution buffer. At this time, 2 ml of buffer A was used as the elution start buffer, and 2 mL of 50 mM ammonium formate buffer (pH 3.5) containing 100 mM sodium chloride was passed through the elution buffer. The eluted protein solution was collected every 100 μl using a fraction collector. The amount of phosphorylated protein in each fraction collected from the purification module A was measured by enzyme immunoassay (ELISA), and the recovery rate was calculated by comparing with the content before treatment. As a result, the recovery rate of phosphorylated protein was 30%. Similarly, the concentration of β2MG, IL-6 and IL-8 contained in the HSA and the protein to be collected in the fraction eluted from the purification module C is measured to determine the content and compared with the content before treatment. The recovery rate was calculated. As a result, the recovery rates of β2MG, IL-6, and IL-8 were 24%, 32%, and 31% while being below the HSA detection limit. Therefore, the protein to be recovered could be obtained selectively and with a high recovery rate.

比較例1
精製モジュールAの入り口と出口をシリコンチューブで接続した、精製循環回路Bを作成した。入口側と出口側の両方のシリコンチューブの端部は、リザーバー中の溶液に浸漬できるようにし、定量送液ポンプを設置することで送液できるようにした。さらに三方バルブを設置し、溶出開始用緩衝液および溶出用緩衝液を送液するためのシリンジを取り付けられるようにした。また、精製モジュールAの出口側に三方バルブを用いて、シリコンチューブを接続し、端部を回収部に向けた。希釈血清Aをリザーバーに入れ、ポンプを作動させて2時間精製循環回路Bに循環させた。その後、ポンプを止め、精製モジュールAに50mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH9.0)を0.5mL流し、精製モジュールAに吸着したリン酸化タンパク質を溶出させた。実施例7と同様にして酵素免疫測定法(ELISA)でこの溶液中の除去対象タンパク質に含まれるHSAの濃度を測定して含有量を求め、処理前の含有量と比較することで回収率を算定した。その結果、HSAの回収率が0.05%であった。また、回収されたタンパク質溶液を、Sequencing Grade Modified Trypsin(Promega)によって酵素消化し、ESI−Q−TOF型質量分析装置(マイクロマス製)を用いて、標準的な方法で溶出タンパク質溶液内のリン酸化タンパク質の検出を試みた。しかしながら、リン酸化タンパク質は検出されず、ほとんどがアルブミンのシグナルであった。
Comparative Example 1
A purification circuit B was created in which the inlet and outlet of the purification module A were connected by a silicon tube. The ends of the silicon tubes on both the inlet side and the outlet side can be immersed in the solution in the reservoir, and the liquid can be fed by installing a metered liquid feeding pump. Furthermore, a three-way valve was installed so that a syringe for feeding the elution start buffer and elution buffer could be attached. Further, a silicon tube was connected to the outlet side of the purification module A using a three-way valve, and the end portion was directed to the recovery unit. Diluted serum A was placed in the reservoir, and the pump was turned on to circulate in the purification circuit B for 2 hours. Thereafter, the pump was stopped and 0.5 mL of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 9.0) was passed through the purification module A to elute the phosphorylated protein adsorbed on the purification module A. In the same manner as in Example 7, the concentration of HSA contained in the protein to be removed in this solution was measured by enzyme immunoassay (ELISA) to determine the content, and the recovery rate was compared with the content before treatment. Calculated. As a result, the recovery rate of HSA was 0.05%. In addition, the recovered protein solution is enzymatically digested with Sequencing Grade Modified Trypsin (Promega), and phosphorous in the eluted protein solution is obtained by a standard method using an ESI-Q-TOF type mass spectrometer (manufactured by Micromass). Attempts were made to detect oxidized proteins. However, phosphorylated proteins were not detected, and most were albumin signals.

本発明における精製モジュールの一態様を示した断面図を表す。Sectional drawing which showed the one aspect | mode of the refinement | purification module in this invention is represented. 本発明におけるタンパク質分画デバイスの一態様を示した概念図を表す。The conceptual diagram which showed the one aspect | mode of the protein fractionation device in this invention is represented. 本発明におけるタンパク質分画デバイスの一態様を示した概念図を表す。The conceptual diagram which showed the one aspect | mode of the protein fractionation device in this invention is represented. 本発明における精製モジュールの一態様を示した断面図を表す。Sectional drawing which showed the one aspect | mode of the refinement | purification module in this invention is represented. 本発明におけるタンパク質分画デバイスの一態様を示した概念図を表す。The conceptual diagram which showed the one aspect | mode of the protein fractionation device in this invention is represented. 本発明におけるタンパク質分画デバイスの一態様を示した概念図を表す。The conceptual diagram which showed the one aspect | mode of the protein fractionation device in this invention is represented. 本発明におけるタンパク質分画デバイスの一態様を示した概念図を表す。The conceptual diagram which showed the one aspect | mode of the protein fractionation device in this invention is represented. 本発明におけるタンパク質分画デバイスの一態様を示した概念図を表す。The conceptual diagram which showed the one aspect | mode of the protein fractionation device in this invention is represented.

符号の説明Explanation of symbols

101 充填ビーズ
102 フィルター
201a 試料入りシリンジ
201b 50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)入りシリンジ
202a、202b、202c、202d 三方バルブ
203 サンプル注入口
204 分画循環流路
205a、205b、205c 送液ポンプ
206 分画モジュール
207 精製モジュール
208 リザーバー
209 フラクションコレクター
210 グラジエント送液ポンプ
211a、211b 溶出用緩衝液、溶出開始用緩衝液
301a 試料入りシリンジ
301b 50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)入りシリンジ
302a、302b、302c、302d、302e、302f 三方バルブ
303 サンプル注入口
304 分画循環流路
305a、305b、305c 送液ポンプ
306 分画モジュール
307 精製モジュール
308 精製モジュール
309 リザーバー
310 フラクションコレクター
311 グラジエント送液ポンプ
312a、312b 溶出用緩衝液、溶出開始用緩衝液
401 PEEKチューブ
402 ねじ式コネクタ
403 上板
404 下板
405 充填ビーズ
406 フィルター
501a 試料入りシリンジ
501b 50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)入りシリンジ
502a、502b、502c、502d、502f 三方バルブ
503 サンプル注入口
504 分画循環流路
505a、505b、505c 送液ポンプ
506 分画モジュール
507 精製モジュール
508 精製モジュール
509 リザーバー
510 フラクションコレクター
511 グラジエント送液ポンプ
512a、512b 溶出用緩衝液、溶出開始用緩衝液401a 試料入りシリンジ
601a 試料入りシリンジ
601b 50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)入りシリンジ
602a、602b、602c、602d、602e 三方バルブ
603 サンプル注入口
604 分画循環流路
605a、605b 送液ポンプ
606 分画モジュール
607 精製モジュール
608 精製モジュール
609 リザーバー
610 フラクションコレクター
611 グラジエント送液ポンプ
612a、612b 溶出用緩衝液、溶出開始用緩衝液
701a 試料入りシリンジ
701b 50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)入りシリンジ
702a、702b、702c、702d、702e 三方バルブ
703 サンプル注入口
704 分画循環流路
705a、705b、705c 送液ポンプ
706 分画モジュール
707 精製モジュール
708 精製モジュール
709 リザーバー
710 フラクションコレクター
711a、711b グラジエント送液ポンプ
712a、712b、712c、712d 溶出用緩衝液、溶出開始用緩衝液
801a 試料入りシリンジ
801b 50mM炭酸水素アンモニウム緩衝液(pH8.0)入りシリンジ
802a、802b、802c、802d、802e、802f 三方バルブ
803a、803b、803c サンプル注入口
804a、804b、804c、804d、804e 送液ポンプ
805a、805b、805c 分画モジュール
806 精製モジュール
807 精製モジュール
808 リザーバー
809 フラクションコレクター
810 グラジエント送液ポンプ
811a、812b 溶出用緩衝液、溶出開始用緩衝液
101 Filled beads 102 Filter 201a Syringe 201b Sampled syringe 201b Syringe 202a, 202b, 202c, 202d containing 50 mM ammonium hydrogen carbonate buffer (pH 8.0) Three-way valve 203 Sample inlet 204 Fraction circulation channel 205a, 205b, 205c Liquid feeding pump 206 Fractionation module 207 Purification module 208 Reservoir 209 Fraction collector 210 Gradient solution pump 211a, 211b Elution buffer, Elution start buffer 301a Syringe containing sample 301b Syringe 302a containing 50 mM ammonium bicarbonate buffer (pH 8.0) 302b, 302c, 302d, 302e, 302f Three-way valve 303 Sample inlet 304 Fraction circulation channel 305a, 305b, 305c Liquid feed pump 306 min Module 307 Purification module 308 Purification module 309 Reservoir 310 Fraction collector 311 Gradient solution pump 312a, 312b Elution buffer, Elution start buffer 401 PEEK tube 402 Screw connector 403 Upper plate 404 Lower plate 405 Filled beads 406 Filter 501a Sample Syringe 501b Syringe 502a, 502b, 502c, 502d, 502f Three-way valve 503 Sample inlet 504 Fraction circulation flow path 505a, 505b, 505c Feed pump 506 Fractionation module 507 Purification module 508 Purification module 509 Reservoir 510 Fraction collector 511 Gradient solution pump 512a, 512b Loose for elution Solution, elution start buffer 401a syringe with sample 601a syringe with sample 601b syringe with 50mM ammonium bicarbonate buffer (pH 8.0) 602a, 602b, 602c, 602d, 602e three-way valve 603 sample inlet 604 fraction circulation channel 605a, 605b Feed pump 606 Fractionation module 607 Purification module 608 Purification module 609 Reservoir 610 Fraction collector 611 Gradient feed pump 612a, 612b Elution buffer, Elution start buffer 701a Sampled syringe 701b 50 mM ammonium hydrogen carbonate buffer (PH 8.0) Syringe 702a, 702b, 702c, 702d, 702e Three-way valve 703 Sample inlet 704 Fraction circulation channel 705a, 705b, 70 c Liquid feed pump 706 Fractionation module 707 Purification module 708 Purification module 709 Reservoir 710 Fraction collector 711a, 711b Gradient liquid feed pump 712a, 712b, 712c, 712d Elution buffer, elution start buffer 801a Sampled syringe 801b 50 mM carbonic acid Syringes 802a, 802b, 802c, 802d, 802e, 802f Three-way valves 803a, 803b, 803c Sample inlets 804a, 804b, 804c, 804d, 804e Feed pumps 805a, 805b, 805c Drawing module 806 Purification module 807 Purification module 808 Reservoir 809 Fraction collector 810 Gradient liquid feed pump 811a, 81 b elution buffer, the elution starting buffer

Claims (11)

中空糸膜が充填されている分画モジュールにより処理された溶液中のタンパク質を回収するための精製モジュールを具備するタンパク質分画デバイスであって、該精製モジュールが溶液中の特定のタンパク質を選択的に吸着させて、回収する機能を有することを特徴とするタンパク質分画デバイス。 A protein fractionation device comprising a purification module for recovering a protein in a solution processed by a fractionation module filled with a hollow fiber membrane, wherein the purification module selectively selects a specific protein in the solution. A protein fractionation device characterized by having a function of adsorbing and recovering. 分画モジュールにより処理されたタンパク質を含む溶液を、精製モジュールに循環させて処理することを特徴とする請求項1に記載のタンパク質分画デバイス。 The protein fractionation device according to claim 1, wherein a solution containing the protein treated by the fractionation module is circulated to the purification module for treatment. 分画モジュールと、精製モジュールが溶液流路によって連結され、連続して稼働できることを特徴とする請求項1または2に記載のタンパク質分画デバイス。 The protein fractionation device according to claim 1 or 2, wherein the fractionation module and the purification module are connected by a solution channel and can be operated continuously. 精製モジュールが、金属キレート樹脂、タンパク質固定化樹脂、抗体固定化樹脂、レクチン固定化樹脂、群特異性アフィニティー樹脂、および疎水性化合物固定化樹脂、イオン交換樹脂、逆相樹脂、からなる群より1種類以上選択される樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。 1 from the group consisting of metal chelate resin, protein immobilization resin, antibody immobilization resin, lectin immobilization resin, group specific affinity resin, and hydrophobic compound immobilization resin, ion exchange resin, reverse phase resin The protein fractionation device according to any one of claims 1 to 3, comprising a resin selected from at least one type. 相異なる樹脂を含む精製モジュールを複数具備してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。 The protein fractionation device according to any one of claims 1 to 4, comprising a plurality of purification modules containing different resins. 全ての精製モジュールが溶液流路に対して連結されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。 All the purification modules are connected with respect to the solution flow path, The protein fractionation device in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 特定のタンパク質をフラクションとして回収することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。 The protein fractionation device according to any one of claims 1 to 6, wherein a specific protein is collected as a fraction. 特定のタンパク質を20%以上回収することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。 The protein fractionation device according to any one of claims 1 to 7, wherein 20% or more of the specific protein is recovered. タンパク質を含む溶液が、タンパク質を含む体液であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。 The protein fractionation device according to any one of claims 1 to 8, wherein the solution containing the protein is a body fluid containing the protein. 特定のタンパク質が、疾患マーカータンパク質であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のタンパク質分画デバイス。 The protein fractionation device according to any one of claims 1 to 9, wherein the specific protein is a disease marker protein. 請求項1〜10のタンパク質分画デバイスを用いて、タンパク質を含む溶液を分子量の大きさの違いで分画する方法。 A method for fractionating a protein-containing solution using the protein fractionation device according to claim 1 based on a difference in molecular weight.
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