超高解像度細胞外小胞分離技術：結合親和性コーディング

昨日の記事で、
細胞種特異的薬物送達システムの
細胞外小胞のバイオエンジニアリング技術を利用して
構造特異的に細胞外小胞を
選択的に沈降させる案について記しました。

これが1次元目の重要な分離項目、対策ですが、
この技術は実は、もう一つ非常に重要な側面があります。

それは結合親和性コーディングという技術です。
これは成功すれば、
私の「頭の中」では非常に高解像度に分離することにつながる
一方で、
結合親和性を制御しながら結合活性を持たせることは
1次元目の構造特異的に分ける技術項目よりも
数段、技術的な難易度があがります。

これは結合が弱い、強いでわける技術です。
どちらにしろ、重い物質と複合体化させて
その重さによって、沈降させる場合には、
分離した細胞外小胞を特異的に分析するために
その複合体化を解消させる必要があります。

どうせ、そうしたプロセスを踏むのであれば、
それ自体を分離技術として生かしましょう。
このことがあります。

すなわち、狙いの細胞外小胞との結合を弱くすれば、
より弱い力によって結合が解消されます。
その力は
電場、磁場、超音波などの物理的な力でもいいし
酵素など反応を用いた化学的な力でもいいです。
いずれにしても
制御可能な外的な力で結合を解消させるときに
狙いの細胞外小胞の結合力を制御する事で
力を適切に調整する事で分離しましょうということです。

当然、結合が弱ければ、結合が解消した時に
重さが顕著に変わりますから、
その重さの違いによって、浮上するなどして
分離が可能になります。
ただ、
こうした浮上の時間は私が想定しているよりも
もっと、遅いかもしれません。

この分離技術は、想定しているよりも時間がかかるかもしれない。
それでも、少なくとも研究レベルではやる価値があります。

一方、結合を強くしても
それ以外の結合が弱い物質を取り除くことができますから
標的の細胞外小胞との結合を強くして
その場に残すことで、分離する事も可能です。
当然、物質の都合によって
弱くしかできない場合と強くしかできない場合。
これらの両方が想定されます。

この結合親和性コーディングによる
細胞外小胞の分離は2次元目の技術項目ですが、
基本的に通常あり得ない領域で
結合力を強く、あるいは弱くすることで
特異的に細胞外小胞を分離しようとするものです。

この結合親和性は1対の結合力という軸だけではなく、
複数の同時結合という数の軸もあります。
当然、結合している数が大きくなれば、
それだけ結合力は高くなります。
例えば、その数が1つから2つに変わると
単純計算では2倍となりそうですが、
タンパク質同士の結合の場合、
必ずしもそういった線形的な変化にならない
可能性があるのではないか？と推定しています。
こうした複数の結合を想定する場合は
ホモ(同種)でもいいし、ヘテロ(異種)でもいいです。

こうした複合結合を想定して設計して
かつ、構造による結合親和性を変えるということも考えられます。
その時、結合親和性の
ダイナミックレンジ、偏差の違いを意識して
どちらが良いかを選択することになります。

また、こうした結合は
実際は想定よりも密着して生じる可能性もあるので
膜タンパク質単独だけではなく、
細胞外小胞表面にあるグリコカリックス。
これによっても結合性が変わるかもしれません。

ただ、もしそうであるとするならば、
1次元目の構造による沈降の分離能力が下がる事になります。
なぜなら、
細胞外小胞に共通的に存在する
グリコカリックス同士が干渉、結合するとなると
構造特異性が発揮されなくなるからです。
それが当てはまるのであれば、
この2次限目の結合強度による分離の重要性、負担が高まります。