KR101338136B1 - Multiplex Assay for Target Substance With Enhanced Signal Amplification Using Gold Nanoparticles and System for the Same - Google Patents

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Abstract

금 나노입자를 이용하여 신호 증폭도가 향상된, 표적 물질의 다중화 처리 분석 방법과 그 시스템을 개시한다. 이 표적 물질의 분석 시스템은 지지체, 상기 지지체에 고정되어 있고, 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하는 포획자, 금 나노입자 복합체, 형광 RNA 탐지자 및 리보핵산 분해 효소 H를 포함한다. 이 복합체에서 검출자는 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하는, 상기 포획자와 다른 물질로서 금 나노입자의 표면에 결합하고 있다. 이 금 나노입자의 표면의 다른 영역에는 단일 가닥의 동일한 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결되어 있다. 상기 형광 RNA 탐지자는 이 상기 검출자-금 나노입자 복합체에 고유한 것으로서, 말단에 형광원과 상기 형광원에 대한 소광제가 연결된 단일 가닥의 리보뉴클레오티드를 포함하고, 상기 리보뉴클레오티드는 상기 디옥시리보뉴클레오티드에 상보적인 서열을 포함한다. 시료 속에 상기 포획자 및 상기 검출자의 표적 물질이 존재하면 상기 디옥시리보뉴클레오티드와 상기 리보뉴클레오티드의 혼성화가 일어나고, 이를 리보핵산 분해 효소 H가 가수분해함으로써 형광 억제가 풀려 형광 신호를 발생·증폭시킨다.Disclosed are a method and a system for analyzing multiplexing treatment of a target material using gold nanoparticles to improve signal amplification. The analysis system of this target material includes a support, a capturer, gold nanoparticle complex, a fluorescent RNA detector, and ribonuclease H, which is fixed to the support and selectively binds to the target material. In this complex, the detector binds to the surface of the gold nanoparticles as a different material from the trapper, selectively binding to the target material. In the other region of the surface of the gold nanoparticle, a plurality of single strands of the same deoxyribonucleotide are connected. The fluorescent RNA detector is unique to the detector-gold nanoparticle complex and comprises a single stranded ribonucleotide linked to a fluorescent source at the end and a quencher for the fluorescent source, the ribonucleotide complementary to the deoxyribonucleotide Inclusive sequence. When the target material of the trapper and the detector is present in the sample, hybridization of the deoxyribonucleotide and the ribonucleotide occurs, and the ribonuclease H is hydrolyzed to release fluorescence inhibition to generate and amplify a fluorescence signal.

Description

금 나노입자를 이용하여 신호 증폭도가 향상된, 표적 물질의 다중화 처리 분석법과 그 시스템{Multiplex Assay for Target Substance With Enhanced Signal Amplification Using Gold Nanoparticles and System for the Same}Multiplex Assay for Target Substance With Enhanced Signal Amplification Using Gold Nanoparticles and System for the Same

본 발명은 다중화 처리가 가능한 표적 물질의 검출 방법과 그 분석 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 금 나노입자를 이용하여 생분자 등의 표적 물질을 검출·정량하는 새로운 신호 증폭 방법과 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a target substance capable of multiplexing treatment and an analysis system thereof. More specifically, the present invention relates to a novel signal amplification method and system for detecting and quantifying target substances such as biomolecules using gold nanoparticles.

질병 등의 진단에 중요한 단서가 되는 생체 분자, 즉 생체 표지(biomarker)는 대부분 체내 또는 시료 속에 아주 낮은 농도로 존재하기 때문에 초고감도(ultra-high sensitivity)의 검출 방법이 필요하다. 바람직한 초고감도 생체 표지 정량 방법은 어느 특정 분자에 국한되지 않고 여러 질병, 여러 시료에 일반화할 수 있고, 고가의 장치나 복잡한 실험 과정을 요하지 않으며, 비선택적 흡착에서 비롯하는 거짓 양성 신호를 제거할 수 있고, 서로 다른 생체 표지에 대한 정량 분석을 동시에 수행할 수 있으며, 이러한 분석에 드는 비용이 과하지 않아야 한다.Since most biomolecules, that is, biomarkers, which are important clues for the diagnosis of diseases, are present at very low concentrations in the body or in a sample, an ultra-high sensitivity detection method is required. Preferred ultra-sensitivity biomarker quantification methods are not limited to any particular molecule and can be generalized to multiple diseases and samples, eliminating expensive devices or complex laboratory procedures, and eliminating false positive signals resulting from non-selective adsorption. And quantitative analysis of different biomarkers can be performed simultaneously, and the cost of such an assay should not be excessive.

현존하는 생체 분자 또는 표지의 측정 방법 중에서 위 기준에 근접하는 것으로는 면역 측정법이 있는데, 면역 측정법은 검출 감도가 매우 민감하고 선택성이 극히 높으며, 시료의 번거로운 전처리를 요하지 않고, 항체를 생성할 수 있는 물질이라면 이론적으로는 무엇이든 분석할 수 있는 일반성 면에서 장점이 있다. 이러한 면역 측정법 중 가장 대표적인 것은 효소 면역 분석법(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)이다. 일반적으로 효소 면역 분석법은 효소가 표지된 항체와 이 효소 반응을 통해 발색이 되는 기질을 사용하여 하나의 분석 물질(analyte) 또는 표적 물질(target substance)을 검출하는 과정을 수반한다. Among the existing methods of measuring biomolecules or labels, immunoassays are close to the above criteria, which are very sensitive to detection, extremely selective, and capable of producing antibodies without the need for cumbersome pretreatment of the sample. In theory, it has advantages in terms of generality, which can theoretically analyze anything. The most representative of these immunoassays is an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). In general, enzyme immunoassay involves the detection of an analyte or target substance using an enzyme-labeled antibody and a substrate that develops through this enzymatic reaction.

일반적인 면역 분석 방법과 ELISA를 구분 짓는 특징 중의 하나는 효소를 통한 신호 증폭 과정의 유무이다. 대부분의 면역 분석 방법은 효소에 의한 증폭 과정을 거치지 않는다. 그러므로 신호 증폭이 없는 면역 분석 방법은 대개 상대적으로 민감성이 큰 형광 검출을 이용한 분석 방법들이 많다. 형광 신호를 면역 분석에 사용하면 다른 파장 대에서 형광을 내는 형광 물질로 표적 물질을 달리하는 항체들을 표지할 수 있으므로 여러 가지 물질을 동시에 검출해야 하는 다중화 신호 처리(multiplex signal analysis)에 용이하다. 이 때문에 현존하는 다중화 분석 방법은 형광을 이용한 면역 분석법이 주를 이룬다. 한편 ELISA로 다중화 분석을 하기 위해서는 표적 물질마다 다른 효소를 사용하여야 한다. 즉 각 표적 물질마다 항체를 갖추고 여기에 더하여 서로 다른 기질에 선택적으로 반응하여 구별할 수 있는 흡광도 또는 형광 변화를 일으키는 효소들을 갖추어야 한다. 이 때문에 시료 내의 분석 물질의 종류가 늘어날수록 여러 가지 효소-기질 쌍을 발굴하여 이용해야 하는 ELISA는 다중화 분석을 구현하는데 기술적인 어려움이 많다.One of the features that distinguish ELISA from general immunoassay is the presence or absence of signal amplification through enzymes. Most immunoassay methods do not undergo an amplification process by enzymes. Therefore, immunoassay methods without signal amplification usually have relatively high sensitivity using fluorescence detection. The use of fluorescence signals in immunoassays allows for the labeling of antibodies that target different targets with fluorescent materials that fluoresce at different wavelengths, which facilitates multiplex signal analysis where multiple substances must be detected simultaneously. For this reason, the existing multiplexing method is mainly based on immunoassay using fluorescence. In order to perform multiplexed analysis by ELISA, different enzymes should be used for different target materials. In other words, each target should be equipped with an antibody, in addition to enzymes that selectively react to different substrates to produce distinct absorbance or fluorescence changes. For this reason, ELISA, which requires the discovery and use of various enzyme-substrate pairs as the types of analytes in a sample increase, has many technical difficulties in implementing a multiplexed analysis.

효소를 사용하지 않는 다중화 면역 분석 방법 중 가장 널리 알려진 것은 Luminex사에서 개발한 xMAP 기술이다. 이 기술에서는 각기 다른 형광 물질을 포함하는 작은 구슬(microsphere)상에 각각 표적 물질에 고유한 항체를 고정하여 구슬의 형광으로 표적 물질을 분석한다. 하지만 이 방법은 고가의 장비인 흐름 세포 분석기(flow cytometer)가 필요하기 때문에 임신 자가 키트와 같이 소형화·상업화가 비교적 용이한 ELISA에 비해 비용적인 측면에서 비효율적이다. 이와는 별개로, 다중 면역 분석을 하나의 마이크로플레이트(microplate) 상에서 수행할 수 있는 방법이 몇몇 연구 그룹에 의해서 제안된 바 있다. Swarzman 등은 직경 6 μm 정도의 폴리스티렌 구슬에 항-면역글로불린 항체(anti-IgG)를 고정한 뒤 분석 물질의 포획 항체(capture antibody)를 결합시켜 면역 분석에 사용하였다(Anal Biochem. 1999, 271, 143~151쪽). 다중화 분석을 위한 수단으로 이 방법에서는 분석 물질의 검출 항체(detection antibody)에 여러 가지 형광 물질을 부착하여 사용하였다. Nichkova 등은 분석하고자 하는 다수의 물질에 대한 각각의 항체에 각기 다른 파장에서 빛을 발산하는 Qdot들을 연결하여 한 시료 내의 여러 가지 물질에 대한 면역 분석을 형광 세기 분석을 통하여 동시에 수행하는 다중화 형광 면역 분석법(multiplex-FLISA(fluorescence-linked immunosorbent assay))을 보고하였다(Anal Lett. 2007, 40, 1423~1433쪽). 그러나 이들 방법은 효소에 의한 신호 증폭 과정이 없기 때문에 기존의 ELISA 방법에 비해서 검출 한계가 덜 민감하다는 단점이 있다. GenTel사에서는 각각의 항체에 직접적으로 각기 다른 형광 물질을 부착하여 형광 세기를 분석하는 다중 면역 분석 방법을 제공한 바 있다.The most widely known method without enzymes using multiplexed immunoassays is the xMAP technology developed by Luminex. The technique analyzes the target material by fluorescence of the beads by immobilizing unique antibodies to the target material on microspheres containing different fluorescent materials. However, this method requires an expensive flow cytometer, which is inefficient in terms of cost compared to ELISA, which is relatively easy to miniaturize and commercialize, such as a pregnant self- kit. Apart from this, several research groups have proposed a method by which multiple immunoassays can be performed on one microplate. Swarzman et al. Immobilized an anti-immunoglobulin antibody (anti-IgG) on a polystyrene bead of about 6 μm in diameter, and then used a binding antibody of an analyte to perform immunoassay ( Anal Biochem . 1999, 271, pp. 143-151). As a means for multiplexing analysis, this method used various fluorescent substances attached to the detection antibody of the analyte. Nichkova et al. Have multiplexed fluorescence immunoassays that perform simultaneous immunofluorescence analysis of multiple substances in a sample by fluorescence intensity analysis by connecting Qdots emitting light at different wavelengths to each antibody against multiple substances to be analyzed. (multiplex-FLISA (fluorescence-linked immunosorbent assay)) was (Anal watching Lett . 2007, 40, 1423--1433). However, these methods have the disadvantage that the detection limit is less sensitive than the conventional ELISA method because there is no enzyme signal amplification process. GenTel has provided multiple immunoassay methods for analyzing fluorescence intensity by attaching different fluorescent materials directly to each antibody.

효소를 이용한 면역 분석법인 ELISA기반의 다중 분석법으로는, Quansys Biosciences사에서 제공하는 방법이 있는데 이 방법은 96-웰 마이크로플레이트의 한 웰의 바닥에 20 나노리터 부피의 점상 배열(spot array)을 만들어서 한 점이 한 표적 물질에 대한 ELISA 분석 결과를 나타내도록 하였다. 이 방법에서는 과산화효소와 기질의 반응으로 발생한 발광(luminescence) 정도를 정량함으로써 다중 ELISA (multiplex-ELISA) 포맷을 제공한다. 이 방법은 마이크로플레이트 웰 내에 미리 점상 배열작업이 되어 있는 플레이트를 사용해야만 하는 점과 이미지 획득 및 분석을 위하여 고가의 장비가 필요하다는 단점이 있다. 또 다른 다중 ELISA 방법으로는 시료 내의 두 가지 종류의 물질을 분석하기 위해서 알칼리성 인산 분해 효소(alkaline phosphatase)와 과산화효소가 각각 연결된 두 가지 항체를 사용하는 효소 신호 증폭 방법이 있다. 이 방법에서는 두 가지 물질을 동시에 검출하였다(미국 공개 공보 20040241776A1). 이 방법은 원리적인 면에서 다중 ELISA 방법으로 의미가 있으나, 실제 시료 내의 동시 분석 물질의 종류가 둘 이상으로 늘어나면 상기 과산화효소와 인산 분해 효소 외에 독립적인 반응을 촉매하는 효소를 계속적으로 찾아내어야 하는 어려움이 있을 뿐 아니라 찾아내더라도 여러 종류의 효소 사용에 따른 비경제성 문제가 남는다.An ELISA-based multiplex assay, an enzyme-based immunoassay, is provided by Quansys Biosciences, which creates a 20 nanoliter spot array at the bottom of one well of a 96-well microplate. One point was shown to indicate the result of ELISA analysis for one target material. In this method, multiple ELISA (multiplex-ELISA) format is provided by quantifying the degree of luminescence generated by the reaction of peroxidase and substrate. This method has the disadvantage of using a plate that is pre-pointed in the microplate well and expensive equipment for image acquisition and analysis. Another multiple ELISA method is an enzyme signal amplification method that uses two antibodies, each linked to alkaline phosphatase and peroxidase, to analyze two types of substances in a sample. In this method two substances were detected simultaneously (US Published Publication 20040241776A1). In principle, this method is meaningful as a multiple ELISA method, but if more than two kinds of simultaneous analytes in a real sample increase, it is necessary to continuously find enzymes that catalyze independent reactions in addition to the peroxidase and phosphatase. Not only are there difficulties, but even the findings leave uneconomical problems with the use of different enzymes.

요컨대 이 분야에서는 ELISA에서 볼 수 있는 일반성과 우수한 감도, 고가의 분석 장치를 요하지 않는 장점을 유지하면서 여러 종류의 분석 물질을 동시에 정량할 수 있는 다중화 처리 방식의 분석 물질 정량 방법에 대한 수요에 아직까지는 효과적으로 대응하지 못하고 있는 실정이다.In short, there is still a need for multiplexed analyte quantitation methods that can simultaneously quantify different analytes while maintaining the generality, superior sensitivity, and costly analytical advantages found in ELISA. The situation is not effective.

본 발명의 기술적 과제 중 하나는 여러 표적 물질의 다중화 처리가 가능하고 효소 면역 분석법에 비견되는 수준의 감도와 광범위한 적용 가능성, 상대적으로 저렴한 분석이 가능한 다중화 처리 분석 방법을 제공하는 데에 있다. 본 발명의 기술적 과제 중 다른 하나는 이 분석 방법을 위한 분석 시스템을 제공하는 데에 있다.One of the technical problems of the present invention is to provide a multiplexed analysis method capable of multiplexing multiple target materials, providing a level of sensitivity comparable to an enzyme immunoassay, a wide range of applications, and relatively inexpensive analysis. Another object of the present invention is to provide an analysis system for this analysis method.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 한 측면에서는 표적 물질의 검출용 키트를 제공한다. 이 키트는 검출자(檢出子)-금 나노입자 복합체와 상기 검출자-금 나노입자 복합체에 고유한 형광 RNA 탐지자(探知子 probe)를 포함한다. 이 때 이 키트의 검출자-금 나노입자 복합체는 표적 물질에 선택적으로 결합하는 검출자가 금 나노입자의 표면에 결합하고 있고, 또한 상기 복합체 속 금 나노입자의 표면의 다른 영역에는 단일 가닥의 동일한 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결되어 있다. 전술한 형광 RNA 탐지자는 상기 디옥시리보뉴클레오티드에 상보적인 단일 가닥의 리보뉴클레오티드 서열을 포함하는데, 형광 RNA 탐지자의 이 리보뉴클레오티드 서열은 형광원과 상기 형광원에 대한 소광제(消光劑 quencher)에 연결되어 있다. 한 실시 형태에서, 상기 형광원은 이 리보뉴클레오티드의 어느 한 쪽 말단에, 상기 소광제는 그 반대쪽 말단에 각각 자리잡는다.In order to solve the above technical problem, an aspect of the present invention provides a kit for detecting a target substance. The kit includes a detector-gold nanoparticle complex and a fluorescent RNA probe unique to the detector-gold nanoparticle complex. In this kit, the detector-gold nanoparticle complex of the kit has a detector that selectively binds to the target material, which is bound to the surface of the gold nanoparticle, and the other region of the surface of the gold nanoparticle in the complex is a single strand of the same deoxyribo. A plurality of nucleotides are linked. The aforementioned fluorescent RNA detector includes a single stranded ribonucleotide sequence complementary to the deoxyribonucleotide, which is linked to a fluorescent source and a quencher for the fluorescent source. . In one embodiment, the fluorescent source is located at either end of this ribonucleotide and the quencher is located at the other end of the ribonucleotide.

원하는 표적 물질이 있는 시료를 이 검출용 키트에 가하고 표적 물질과 검출자의 선택적인 결합이 이루어지면, 형광 RNA 탐지자를 가함으로써 상기 디옥시리보뉴클레오티드 서열과 형광 RNA 탐지자의 리보핵산 서열 사이에 혼성 이중 가닥을 형성할 수 있다. 리보핵산 분해 효소 H(RNase H)로 이 혼성 이중 가닥 내 리보핵산 서열이 가수분해되면 형광 RNA 탐지자 내에서 소광제와 상호작용하고 있던 형광원이 분리되면서 형광 신호를 발할 수 있게 된다. 반면에 리보핵산 분해 효소 H에 의한 리보핵산 서열의 가수분해가 일어나지 않는 상태에서는 소광제의 작용에 의하여 형광 신호가 발생이 억제된다.When a sample containing the desired target material is added to this detection kit and selective binding of the target material and the detector is made, a hybrid double strand is formed between the deoxyribonucleotide sequence and the ribonucleic acid sequence of the fluorescent RNA detector by adding a fluorescent RNA detector. can do. Hydrolysis of the ribonucleic acid sequence in this hybrid double strand with ribonuclease H (RNase H) separates the fluorescent source interacting with the quencher in the fluorescent RNA detector, thereby emitting a fluorescent signal. On the other hand, in the state where the hydrolysis of the ribonucleic acid sequence by the ribonuclease H does not occur, the fluorescence signal is suppressed by the action of the quencher.

이 표적 검출 키트의 한 실시 형태에서는 상기 키트가 서로 종류가 다른 검출자-금 나노입자 복합체들을 함유하기 때문에 상기 복합체들의 종류만큼의 가짓수의 표적 물질들을 동시에 분석할 수 있다. 이러한 복수의 표적 물질 검출용 키트는 서로 종류가 다른 검출자-나노입자 복합체들을 함유하고, 각 종류의 복합체마다 그에 고유한 형광 RNA 탐지자를 함유한다. 이 때 이 표적 검출 키트내 어느 한 검출자-금 나노입자 복합체와 그와 종류를 달리하는 다른 검출자-금 나노입자 복합체 사이에는 서로 검출자들끼리, 또한 서로 디옥시리보뉴클레오티드들끼리 일치하지 아니한다. 그리고 서로 종류가 다른 검출자-금 나노입자들에 각각 고유한 두 형광 RNA 탐지자는 서로 리보뉴클레오티드들끼리, 또한 서로 형광원들끼리 같지 아니하다.In one embodiment of the target detection kit, since the kit contains different types of detector-gold nanoparticle complexes, it is possible to simultaneously analyze as many kinds of target substances as the types of the complexes. Such a plurality of target material detection kits contain different types of detector-nanoparticle complexes, and each type of complex contains a fluorescent RNA detector unique to it. At this time, there is no coincidence between the detectors and the deoxyribonucleotides between the detector-gold nanoparticle complexes and the different detector-gold nanoparticle complexes of different types in the target detection kit. In addition, two fluorescent RNA detectors unique to different types of detector-gold nanoparticles, respectively, are not the same between ribonucleotides and each other.

본 발명의 다른 한 측면에서는 표적 물질을 분석하는 시스템을 제공한다. 이 시스템은 지지체, 상기 지지체에 고정되어 있고, 표적 물질에 선택적으로 결합하는 포획자(捕獲子), 전술한 검출자-금 나노입자 복합체, 전술한 형광 RNA 탐지자와 리보핵산 분해 효소 H를 포함한다. 이 분석 시스템에서 상기 포획자는 상기 검출자와 동일하지 않은 물질이다. 본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서 상기 포획자와 검출자는 동일한 표적 물질에 선택적으로 결합하는 서로 다른 항체이다.In another aspect of the invention, a system for analyzing a target material is provided. The system comprises a support, a capturer immobilized on the support and selectively binding to a target material, the aforementioned detector-gold nanoparticle complex, the aforementioned fluorescent RNA detector and ribonuclease H do. In this assay system the trap is a substance which is not the same as the detector. In one specific embodiment of the invention said capture and detector are different antibodies that selectively bind to the same target substance.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에서는 시료 내 표적 물질의 분석 방법을 제공한다. 이 방법은 (1) 검출하고자 하는 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하고, 표면에 고정되어 있는 포획 항체에 상기 시료를 접촉시키는 포획 단계, (2) 전술한 검출자-금 나노입자 복합체에서 검출자가 항체인 검출 항체-금 나노입자 복합체를 상기 포획 단계를 거친 표면에 결합시키는 결합 단계, (3) 상기 결합 단계를 거친 표면을 세척하는 세척 단계, (4) 상기 표적 물질에 고유한 전술한 형광 RNA 탐지자를 상기 리보뉴클레오티드와 상기 디옥시리보뉴클레오티드 사이의 이중 가닥 형성에 적합한 조건 하에서 상기 세척 단계를 거친 표면에 가하는 혼성화 단계, (5) 상기 혼성화 단계를 거친 표면에 RNase H를 가하는 가수분해 단계와 (6) 상기 형광원의 여기 파장대의 빛을 상기 절단 단계를 거친 표면에 조사하고 형광 세기를 측정하는 형광 측정 단계를 포함한다.Another aspect of the invention provides a method for analyzing a target substance in a sample. This method comprises (1) a capture step of selectively binding to the target substance to be detected and contacting the sample with a capture antibody immobilized on a surface thereof, and (2) the detector from the detector-gold nanoparticle complex described above. A binding step of binding the phosphorus detection antibody-gold nanoparticle complex to the surface subjected to the capture step, (3) a washing step of washing the surface subjected to the binding step, and (4) the aforementioned fluorescent RNA detection unique to the target material A hybridization step of adding a ruler to the surface subjected to the washing step under conditions suitable for forming double strands between the ribonucleotide and the deoxyribonucleotide, (5) a hydrolysis step of adding RNase H to the surface subjected to the hybridization step, and (6) the And a fluorescence measurement step of irradiating the surface subjected to the cutting step with light of an excitation wavelength band of a fluorescence source and measuring fluorescence intensity. .

본 발명의 다른 다른 한 가지 측면에서는 표적 물질 농도와 형광 발생 관계의 검량 방법을 제공한다. 이 검량 방법은 (ㄱ) 농도를 알고 있는 상기 표적 물질의 시료 용액을 복수 개 제조하고, 각각의 상기 시료 용액에 대하여 전술한 표적 물질의 분석 방법을 수행하여 형광 측정값을 얻는 단계와 (ㄴ) 상기 형광 측정값과 상기 알고 있는 표적 물질의 농도로부터 검량 곡선을 산출하는 단계를 포함한다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of calibration of target substance concentration and fluorescence generation relationship. This calibration method comprises the steps of (a) preparing a plurality of sample solutions of the target substance having known concentrations, and performing the above-described method of analyzing the target substance for each of the sample solutions, and (b) Calculating a calibration curve from the fluorescence measurement value and the concentration of the known target substance.

본 발명에서 표적 물질은 특별히 한정되지 않는데, 한 구체적인 실시 형태에서는 이 표적 물질이 생체 분자이다.The target material is not particularly limited in the present invention, but in one specific embodiment, the target material is a biomolecule.

본 발명의 표적 물질 분석 시스템과 분석 방법을 이용하면 ELISA에 필적하는 감도와 정확성, 재현성을 가지고 복수 표적 물질의 다중화 처리를 할 수 있다. 아울러 본 발명의 표적 물질 분석 시스템과 분석 방법은 어떠한 특정한 설계나 일부 표적 물질들에 국한되지 않고 일반적인 표적 물질들의 다중화 분석이 가능하게 하여 준다.Using the target material analysis system and analysis method of the present invention, multiplexing of multiple target materials can be performed with sensitivity, accuracy, and reproducibility comparable to ELISA. In addition, the target material analysis system and analysis method of the present invention enable general multiplexed analysis of target materials without being limited to any specific design or some target materials.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른, 복수 표적 물질 분석 시스템의 작동 원리를 나타내는 모식도이다. 도 1에서 포획자와 검출자는 표적 물질에 대한 서로 다른 항체이며, 표적 물질인 AFP와 h-FABP에 각각 고유한 RNA 형광 탐지자를 사용하여 구별되는 형광 신호를 발생한다.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 표적 물질 분석 방법(오른쪽)과 종래 기술의 효소 면역 분석법(왼쪽), 검출자-금 나노입자 복합체 대신 바이오틴화 검출 항체와 스트렙트아비딘을 이용한 RNase H 신호 증폭 방법(가운데)의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 3은 미리 농도를 알고 있는 디옥시리보뉴클레오티드와 본 발명에 따른 형광 RNA 탐지자를 배양한 후 이를 RNase H로 절단하여 형광 RNA 탐지자에서 분리된 형광원이 방출하는 형광의 세기를 나타낸, 디옥시리보뉴클레오티드 농도와 형광 세기의 검량 곡선이다.
도 4는 AFP(4a) 또는 h-FABP(4b)를 표적 물질로 하여 그 농도와 검출되는 형광의 세기를 나타내는 정량 곡선이다. 도 4에서 세모는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 분석 방법을, 속이 찬 동그라미는 검출자-금 나노입자 복합체 대신 바이오틴화 검출 항체와 스트렙트아비딘을 이용한 RNase H 신호 증폭 방법을, 속이 빈 동그라미는 효소 면역 분석법을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 분석 방법으로 AFP와 h-FABP를 동시에 정량한 표적 물질 농도와 측정된 형광 세기 사이의 정량 곡선을 나타낸다. 도 5에서 동그라미는 AFP를, 세모는 h-FABP를 각각 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the operation principle of the multiple target substance analysis system which concerns on one Embodiment of this invention. In FIG. 1, the capturer and the detector are different antibodies to the target material and generate distinct fluorescent signals using RNA fluorescence detectors unique to the target material, AFP and h-FABP, respectively.
Figure 2 is a target material analysis method (right) and prior art enzyme immunoassay (left) according to an embodiment of the present invention, RNase H signal using a biotinylated detection antibody and streptavidin instead of the detector-gold nanoparticle complex It is a schematic diagram which shows the structure of the amplification method (middle).
3 is a deoxyribonucleotide concentration and the deoxyribonucleotide concentration showing the intensity of fluorescence emitted from the fluorescent source isolated from the fluorescent RNA detector by incubating the fluorescence RNA detector according to the present invention after culturing the fluorescent RNA detector according to the present invention Calibration curve of fluorescence intensity.
Fig. 4 is a quantitative curve showing the concentration and the intensity of fluorescence detected using AFP 4a or h-FABP 4b as a target substance. In Figure 4, the triangle is an analysis method according to an embodiment of the present invention, the hollow circle is a RNase H signal amplification method using a biotinylated detection antibody and streptavidin instead of the detector-gold nanoparticle complex, the hollow circle is Enzyme immunoassay is shown.
FIG. 5 shows a quantitative curve between the concentration of the target substance and the measured fluorescence intensity at the same time quantifying AFP and h-FABP by the assay method according to one embodiment of the present invention. Circles in FIG. 5 represent AFP and triangles represent h-FABP, respectively.

이하 본 발명에 대하여 더 상세하게 설명한다. 이하 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어를 해석하는 데 있어서는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 반드시 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석할 것이 아니며, 본 명세서에서 기재하는 바에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석하여야 한다는 것을 밝혀 둔다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In interpreting the terms or words used in the present specification and claims, it is to be understood that the interpretation of terms or words used herein is necessarily conventional, based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best way It is to be understood that the invention is not to be interpreted as being limited only by the precautionary sense, but should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention as described in the present specification.

본 발명은 금 나노입자와 리보핵산 분해 효소 H에 의한 신호 증폭을 이용하여, 하나의 시료 내의 여러 가지 표적 물질을 동시에 분석할 수 있는 분석 방법과 그 표적 분석 시스템에 관한 것이다. 아울러 상기 분석 시스템의 핵심적인 부분을 이루는 표적 검출용 키트도 개시한다.The present invention relates to an analysis method and a target analysis system capable of simultaneously analyzing various target substances in one sample by using signal amplification by gold nanoparticles and ribonuclease H. It also discloses a target detection kit that forms an integral part of the assay system.

본 발명의 한 측면에서는 표적 검출용 키트를 제공한다. 이 표적 검출용 키트는 검출자(檢出子)-금 나노입자 복합체(detector-gold nanoparticle complex)와 이 검출자-금 나노입자 복합체에 고유한 형광 RNA 탐지자(探知子)(fluorescent RNA probe)를 포함한다. 그리고 상기 복합체를 이루는 금 나노입자 표면에는 상기 검출자가 결합하고 있는 곳과 다른 영역에 단일 가닥의 동일한 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결되어 있다.In one aspect of the invention, a kit for detecting a target is provided. The target detection kit includes a detector-gold nanoparticle complex and a fluorescent RNA probe inherent in the detector-gold nanoparticle complex. It includes. In addition, a plurality of single strands of the same deoxyribonucleotide are connected to the surface of the gold nanoparticle constituting the complex in a region different from where the detector is bound.

본 발명에서 검출자는 검출자-금 나노입자 복합체의 한 구성 성분으로서, 상기 복합체 내에서 복합체의 일부로 존재하거나 혹은 복합체와 별도로 단독으로 존재할 때 양쪽 모두에서 어떤 표적 물질과 선택적으로, 바람직하게는 특이적으로 결합할 수 있는 물질이다. 예를 들어 검출자는 해당 표적 물질에 대한 항체이거나, 해당 표적 물질을 기질로 하는 효소 또는 효소의 유도체, 해당 표적 물질을 리간드로 하는 수용체, 해당 표적 물질에 선택적으로 결합하는 리간드 등의 소형 유기 분자 등이다.In the present invention, the detector is a constituent of the detector-gold nanoparticle complex, which is optionally, preferably specific, with any target material in both when present as part of the complex within the complex or alone alone with the complex. It is a substance that can be combined. For example, the detector may be an antibody to the target substance, an enzyme or derivative thereof based on the target substance, a receptor having the ligand as the target substance, a small organic molecule such as a ligand that selectively binds to the target substance, or the like. to be.

본 발명에서 분석 대상인 표적 물질은 소형 유기 물질, 무기 물질, 고분자 물질, 금속 이온 등 특별히 한정되지 않는다. 한 실시 형태에서 상기 표적 물질은 생체 분자이다. 생체 분자의 경우, 특이적인 결합(specific binding) 특성을 나타내는 다양한 예가 있으므로, 본 발명의 표적 물질로서 좋은 한 가지 예가 된다. 생체 분자 중에서는 제한이 없고 모든 생체 분자가 가능한데, 일부만 예를 들자면 자가 항체(autoantibody), 리간드, 천연 추출물, 펩티드, 항원, 항체, 항체가 아닌 단백질, 탄수화물, 탄수화물-단백질 접합체(carbohydrate-protein conjugate), 지질, 합성 약물, 천연 약물, 대사체, 유전체, 바이러스 및 바이러스에 의한 생성 물질, 및 세균 및 바이러스에 의한 생성 물질로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 표적 물질로서의 생체 분자는 모든 형태의 시료, 예를 들어 세포 용해액(cell lysate), 환자의 혈액 시료, 조직 시료 등과 같은 형태의 시료 속에 단독으로, 혼합물로 또는 다른 여러 표적 물질과 함께 포함될 수 있다. The target material to be analyzed in the present invention is not particularly limited to small organic materials, inorganic materials, polymer materials, metal ions and the like. In one embodiment the target substance is a biomolecule. In the case of biomolecules, there are various examples showing specific binding properties, which is one example that is a good target material of the present invention. Among the biomolecules, there are no limitations and all biomolecules are possible, including but not limited to autoantibodies, ligands, natural extracts, peptides, antigens, antibodies, non-antibodies, carbohydrates, carbohydrate-protein conjugates. ), A lipid, a synthetic drug, a natural drug, a metabolite, a genome, a virus and a virus-producing material, and a bacterium and a virus-producing material, but may not be limited thereto. Biomolecules as such target substances may be included alone, in mixtures or with several other target substances in any form of sample, such as cell lysate, patient blood samples, tissue samples, and the like. have.

본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서 상기 표적 물질은 항체의 항원이다.In one specific embodiment of the invention said target substance is an antigen of an antibody.

표적 물질의 효과적인 분석을 위하여 본 발명의 한 바람직한 실시 형태에서 상기 표적 물질은 고정된다. 이러한 표적 물질의 고정은 표적 물질 자체를 고상의 표면에 직접 고정하는 경우나 상기 표적 물질을 어떠한 매개체를 통하여 고상의 표면에 고정하는 경우를 망라한다. 고상의 표면에 시료를 고정화하는 전처리를 하여 이용할 수도 있다. 한 실시 형태에서 이 매개체는 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하고, 상기 검출자와 다른 물질로서, 상기 고상의 표면에 고정된 물질이다. 이를 위하여 상기 고상의 표면을 개질할 수도 있다. 표적 물질의 고정 수단은 특이적인 것이 바람직하지만, 본 발명의 검출자-금 나노입자 복합체가 표적 물질에 선택적, 바람직하게는 특이적으로 결합할 수 있는 이상, 반드시 특이적인 것일 필요는 없다. 고상의 표면에 표적 물질을 고정하는 방식은 표적 물질과 표면, 혹은 개질 표면 사이에 공유결합을 형성하거나, 비공유결합(예를 들어, 수소결합 등 분자간 힘을 이용한 결합)을 이용하여 고정하는 방식 어느 쪽이든 무방하다. In one preferred embodiment of the invention the target material is immobilized for effective analysis of the target material. The fixing of the target material encompasses the case where the target material itself is directly fixed to the surface of the solid phase, or the target material is fixed to the surface of the solid phase through any medium. It can also be used by pretreatment which fixes a sample to the surface of a solid phase. In one embodiment this medium selectively binds to the target material and is a material different from the detector, which is immobilized on the surface of the solid phase. For this purpose, the surface of the solid phase may be modified. The means for immobilizing the target material is preferably specific, but is not necessarily specific as long as the detector-gold nanoparticle complex of the invention can selectively, preferably specifically bind to the target material. The method of fixing the target material on the surface of the solid phase forms a covalent bond between the target material and the surface or the modified surface, or by using a non-covalent bond (for example, a bond using an intermolecular force such as hydrogen bond). Either way.

표적 물질이 고정되면 본 발명의 검출자-금 나노입자 복합체가 표적 물질과의 결합을 통하여 마찬가지로 고정될 수 있으므로, 이러한 복합체의 고정 처리 후 세척을 통하여 비선택적인 결합이나 흡착물 등을 제거할 수 있어서 거짓 양성 반응(false positives)을 크게 줄일 수 있는 이점이 생긴다. 고정된 표적 물질을 사용하면 용액상의 시료에 표적 물질이 혼합물 형태로 존재할 때와 비교하여 체액 등의 액체 시료 진단에 특히 효과적일 수 있다. 체액 등의 생체 시료 용액에는 리보핵산 분해 효소(RNase)가 있을 수 있어 상기 복합체 내의 디옥시리보뉴클레오티드와 특이적으로 결합하였는지 여부와 상관 없이 형광 RNA 탐지자를 절단하여 거짓 양성 신호를 낼 수 있기 때문이다.When the target material is immobilized, the detector-gold nanoparticle complex of the present invention can be immobilized by binding to the target material as well. Thus, non-selective binding or adsorbate can be removed by washing after fixing the complex. This has the advantage of greatly reducing false positives. The use of immobilized target material can be particularly effective in diagnosing liquid samples, such as body fluids, as compared to when the target material is present in the form of a mixture in a sample in solution. This is because a biological sample solution such as a bodily fluid may have ribonuclease (RNase), and thus, a fluorescent RNA detector may be cleaved to give a false positive signal regardless of whether or not it specifically binds to a deoxyribonucleotide in the complex.

상기 검출자는 금 나노입자와 복합체를 이루는 조건 하에서 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있다. 상기 선택적인 결합은 반데르바알스 인력, 정전기적 인력, 수소 결합, 염다리 형성과 같은 비공유결합이거나 이황화결합(disulfide linkage)과 같은 공유결합일 수 있다. 특이적인 상호작용, 예를 들어 수소 결합으로 결합하거나, 고도로 선택적인 화학 반응에 의하여 결합할 수 있는 표적 물질과 검출자라면 어느 것이나 본 발명의 적용 대상이 된다. 본 발명의 한 실시 형태에서는 상기 검출자의 표적 물질에 대한 선택적인 결합이 비공유결합이다. 전술한 표적 물질에 대한 검출자의 조합의 예를 일부만 들자면, 항원과 항체, 기질(및 그 유도체)과 효소(및 효소 유도체), 효소와 억제제, 리보자임과 기질, 비펩티드 소형 유기 물질과 그 결합 단백질, 상보적인 핵산의 쌍, 압타머(aptamer)와 이 압타머가 결합하는 표적 분자, 수용체와 그 리간드, 핵산 서열과 상기 핵산 서열을 인식하는 결합 단백질, 펩티드 서열과 상기 펩티드 서열을 인식하는 결합 단백질이 있다. The detector may be used as long as it selectively binds to the target material under conditions complexed with gold nanoparticles. The selective bond may be a non-covalent bond such as van der Waals attraction, an electrostatic attraction, hydrogen bonding, salt bridge formation or a covalent bond such as disulfide linkage. Any target material and detector capable of binding by specific interactions, for example by hydrogen bonding, or by highly selective chemical reactions, is the subject of the present invention. In one embodiment of the invention, the selective binding of the detector to the target substance is non-covalent. Some examples of combinations of detectors for the aforementioned target substances include antigens and antibodies, substrates (and derivatives thereof) and enzymes (and enzyme derivatives), enzymes and inhibitors, ribozymes and substrates, and non-peptide small organic substances and combinations thereof. Protein, a pair of complementary nucleic acids, an aptamer and a target molecule to which the aptamer binds, a receptor and its ligand, a binding protein that recognizes the nucleic acid sequence and the nucleic acid sequence, a binding protein that recognizes the peptide sequence and the peptide sequence There is this.

본 발명의 키트의 한 실시 형태에서 상기 검출자는 표적 물질에 대한 항체이다. 본 발명의 키트의 한 실시 형태에서 상기 검출자는 항체가 아닌 단백질이거나 소형 유기 분자이다. 예를 들어 바이오틴(biotin)과 아비딘(avidin) 같이 소형 리간드와 그 단백질 수용체의 경우처럼 소형 유기 분자를 표적 물질로 삼고, 검출자는 그에 특이적으로 결합하는 비항체 단백질일 수 있다. 물론 표적 물질을 비항체 단백질로, 검출자를 소형 유기 분자로 하는 구성도 가능하다. 예를 들어FKBP12 단백질과 소형 유기 분자인 면역 억제제 타크롤리무스(tacrolimus)의 조합, 사이클로필린(cyclophilin) 단백질과 약물인 사이클로포린(cyclosporin), 글루타티온(glutathione)과 글루타티온-S-전달 효소(glutathione S-transferase)의 조합이 있다. 나아가 후술할 포획자까지 확장할 수 있는 예로서, FKBP12 단백질과 소형 유기 분자 라파마이신(rapamycin) 그리고 라파마이신-FKBP12 복합체에 결합하는 라파마이신 표적 단백질(target-of-rapamycin, TOR)과 같은 3중쌍도 들 수 있다.In one embodiment of the kit of the invention the detector is an antibody against a target substance. In one embodiment of the kit of the invention the detector is a protein, not an antibody, or a small organic molecule. For example, a small organic molecule such as biotin and avidin (avidin), and a small organic molecule as a target of the protein receptor, and the detector may be a non-antibody protein that specifically binds to it. Of course, it is also possible to configure the target material as a non-antibody protein and the detector as a small organic molecule. For example, a combination of FKBP12 protein and a small organic molecule, the immunosuppressant tacrolimus, cyclophilin protein and drugs cyclosporin, glutathione and glutathione-S-transferase (glutathione S) -transferase). Furthermore, triple pairs such as the FKBP12 protein, the small organic molecule rapamycin, and the rapamycin target protein (target-of-rapamycin, TOR) that bind to the rapamycin-FKBP12 complex, can be extended to the capturer described below. Also can be mentioned.

혹은 본 발명의 다른 실시 형태에서는 크라운 에테르(crown ether) 또는 크립탄드(cryptand)와 그에 특이적으로 결합하는 양이온처럼 표적 물질이 무기 이온이고, 검출자가 유기 분자로 구성될 수도 있다. 또한 효소와 그 비가역적 억제제(irreversible inhibitor)의 경우(예를 들어, 사린 등의 유기인 화합물과 아세틸콜린에스테르 분해효소(acetylcholinesterase))처럼 검출자와 표적 물질 사이에 특이적 화학 반응이 일어나 공유 결합을 통하여 서로 연결되도록 구성할 수도 있다.Alternatively, in another embodiment of the present invention, the target material is an inorganic ion, such as a crown ether or a cryptand, and a cation specifically binding thereto, and the detector may be composed of organic molecules. In addition, in the case of enzymes and their irreversible inhibitors (e.g., organophosphorus compounds such as sarin and acetylcholinesterase), specific chemical reactions occur between the detector and the target material, resulting in covalent bonds. It can also be configured to be connected to each other through.

본 발명의 검출 키트의 다른 실시 형태에서는 상기 검출자가 당 분자이거나 핵산이다.In another embodiment of the detection kit of the present invention, the detector is a sugar molecule or a nucleic acid.

전술한 여러 조합의 각 쌍에서 검출자와 표적 물질이 그 쌍을 이루는 두 물질 중 어느 것에 해당하는지는 상기 각 쌍을 설명한 순서에 좌우되지 않는다. 즉 예를 들어 수용체와 리간드의 조합이라고 하면 수용체가 검출자일 수도 있고 리간드가 검출자일 수도 있다. 이 분야의 평균적 기술자라면 전술한 진술 순서에서 비용과 복합체 제조에 필요한 화학 반응 등의 현실적인 기술 수단의 제약, 원하는 검출 감도와 정확성 등의 조건에 따라 적절한 조합을 구체적으로 선택할 수 있다.In each pair of various combinations described above, whether the detector and the target substance correspond to any of the two substances in the pair does not depend on the order in which the pairs are described. In other words, for example, a combination of a receptor and a ligand may be a detector or a ligand may be a detector. The average person skilled in the art can specifically select the appropriate combination in the above-described order according to the conditions such as cost and constraints of realistic technical means such as chemical reactions required for the preparation of the complex, desired detection sensitivity and accuracy.

본 발명에서 금 나노입자란 나노미터 규모의 지름을 가지는 금의 입자로서, 본 명세서에서 후술하는 바와 같이 그 표면이 개질될 수 있다. 이 금 나노입자는 후술하는 검출자와 결합하여 검출자-금 나노입자 복합체를 제조할 수 있다. 금 나노입자를 사용하면 신호를 증폭하는 여러 가지 수단을 사용하기가 편리하여진다. 그리고 금 나노입자는 좁은 입자 크기 분포로 쉽게 제조할 수 있을 뿐 아니라 그 표면에 신호 전달용 분자를 많이 결부지을 수 있어서 분석 방법의 감도를 높일 수 있다.Gold nanoparticles in the present invention is a particle of gold having a diameter of a nanometer scale, the surface may be modified as described later herein. These gold nanoparticles can be combined with a detector described later to produce a detector-gold nanoparticle complex. Using gold nanoparticles makes it easier to use a variety of means to amplify a signal. In addition, gold nanoparticles can be easily manufactured with a narrow particle size distribution, as well as a large number of molecules for signal transmission on the surface thereof, thereby increasing the sensitivity of the analytical method.

본 발명에서 금 나노입자의 형상과 크기는 특별히 제한되지 않으며 이 분야에서 통상적으로 사용되는 형상과 크기이면 적당하다. 또한 본 발명의 검출자-금 나노입자에 쓰이는 금 나노입자는 이 기술 분야에서 흔히 사용되는 방법으로 제조할 수 있고, 그러한 통상적인 입자 크기 분포와 형상의 분포를 지니는 것이면 적당하다. 예를 들어 금 나노입자는 구형일 수 있다. 예를 들어 금 나노입자의 크기는 평균 약 2 nm 내지 약 100 nm의 범위에 있을 수 있다. 더 구체적인 실시 형태에서 상기 금 나노입자의 크기는 약 5 nm에서 약 50 nm 범위일 수 있다. 더욱 더 구체적인 실시 형태에서 상기 금 나노입자의 크기는 약 10 nm에서 약 30 nm 범위일 수 있다. 상기 금 나노입자의 크기는 나노입자의 형상에 따라 적절히 정의할 수 있는데, 예를 들어 금 나노입자가 구형이면 그 지름이 크기가 되며, 금 나노입자가 비구형이면 가장 긴 축의 칫수(dimension)로 정의할 수 있다.In the present invention, the shape and size of the gold nanoparticles are not particularly limited and may be any shape and size commonly used in the art. In addition, the gold nanoparticles used in the detector-gold nanoparticles of the present invention may be prepared by a method commonly used in the art, and it is appropriate to have such a conventional particle size distribution and distribution of shapes. For example, the gold nanoparticles may be spherical. For example, the size of the gold nanoparticles may range from about 2 nm to about 100 nm on average. In a more specific embodiment the size of the gold nanoparticles can range from about 5 nm to about 50 nm. In even more specific embodiments the size of the gold nanoparticles may range from about 10 nm to about 30 nm. The size of the gold nanoparticles may be appropriately defined according to the shape of the nanoparticles. For example, if the gold nanoparticles are spherical, their diameters are large, and if the gold nanoparticles are non-spherical, they have the longest dimension. Can be defined

본 발명 검출 키트의 한 구체적인 실시 형태에서 상기 검출자-금 나노입자 복합체 속의 금 나노입자는 구형이다. 더욱 구체적인 실시 형태에서 이 구형 금 나노입자는 평균 지름이 약 5~30 nm이다.In one specific embodiment of the detection kit of the invention the gold nanoparticles in the detector-gold nanoparticle complex are spherical. In more specific embodiments, the spherical gold nanoparticles have an average diameter of about 5-30 nm.

상기 검출자-금 나노입자 복합체 내에서 검출자는 금 나노입자에 결합(association)되어 있다. 이 검출자와 금 나노입자의 결합을 위한 상호작용은 공유결합일 수도 비공유결합일 수도 있다. 본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서는 상기 검출자가 복합체의 금 나노입자에 공유결합이 아닌 인력성 상호작용(attractive interaction)으로 결합하고 있다. 이러한 비공유결합의 인력성 상호작용은 예를 들어 흡착일 수 있다. 본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서, 상기 검출자는 항체이고, 복합체 내에서 금 나노입자에 공유결합이 아닌 인력성 상호작용으로 결합하고 있다. 금 나노입자 표면에 항체가 인력성 상호작용으로 결합하는 것은 이 분야에서 잘 알려져 있으므로 여기서 상술하지 않는다.In the detector-gold nanoparticle complex, the detector is associated with gold nanoparticles. The interaction between the detector and the gold nanoparticles may be covalent or non-covalent. In one specific embodiment of the present invention, the detector binds to the gold nanoparticles of the complex in an attractive interaction rather than covalently. The attractive interaction of such non-covalent bonds can be adsorption, for example. In one specific embodiment of the invention, the detector is an antibody and binds to the gold nanoparticles in a complex, rather than covalently, in a manpower interaction. The binding of antibodies to attractive gold interactions on gold nanoparticle surfaces is well known in the art and is not described here.

본 발명의 상기 검출자-금 나노입자 복합체를 이루는 금 나노입자에는 그 표면에 검출자가 결합되어 있는 것 외에, 이 검출자와 결합하고 있지 않은 표면의 다른 영역에서 디옥시리보뉴클레오티드가 연결되어 있다. 본 발명의 검출 키트에서 이러한 디옥시리보뉴클레오티드는 각 검출자마다 고유한 염기 서열을 지니므로 표적 물질에 선택적으로 결합하는 검출자와 함께 본 발명의 검출자-금 나노입자 복합체가 표적 물질마다 고유한 것이 되도록 식별하여 주는 바코드와 같은 역할을 한다. 이렇게 검출자마다 고유한(따라서 결국 표적 물질마다 고유한) 디옥시리보뉴클레오티드가 존재하는 덕택에 본 발명은 복수의 표적 물질들에 대한 동시 다중화 분석이 가능하다. 아울러 이러한 디옥시리보뉴클레오티드는 후술하는 형광 RNA 탐지자와 DNA-RNA 혼성 가닥을 형성하므로 RNase H에 의한 절단과 형광 신호 발생을 위한 조건을 형성한다.The gold nanoparticles constituting the detector-gold nanoparticle complex of the present invention have a detector bound to the surface thereof, and deoxyribonucleotides are linked to other regions of the surface not bound to the detector. In the detection kit of the present invention, such deoxyribonucleotides have a unique base sequence for each detector, so that the detector-gold nanoparticle complex of the present invention, together with a detector that selectively binds to the target material, is identified to be unique for each target material. It acts like a barcode. Thanks to the presence of deoxyribonucleotides that are unique for each detector (and therefore unique for each target material), the present invention enables simultaneous multiplexing of multiple target materials. In addition, since the deoxyribonucleotide forms a DNA-RNA hybrid strand with a fluorescent RNA detector to be described later, it forms a condition for cleavage by RNase H and generation of a fluorescent signal.

한 실시 형태에서 본 발명의 검출자-금 나노입자 복합체의 디옥시리보뉴클레오티드는 금 나노입자 표면에 연결되기 위하여 천연 뉴클레오티드에 존재하지 않는 작용기를 더 지닐 수 있다. 그리고 상기 디옥시리보뉴클레오티드는 이 작용기와 디옥시리보뉴클레오티드 염기 서열 사이를 연결하기 위한 연결부를 더 포함할 수 있다. 한 실시 형태에서 상기 복합체의 금 나노입자 표면은 전술한 연결용 작용기로 개질할 수 있다. 예를 들어 디옥시리보뉴클레오티드의 한 쪽 말단에 티올기 등 금 나노입자 표면을 개질하여 결합을 형성하는 것으로 알려진 작용기를 설치할 수 있다. 예를 들어 이 티올기는 알킬렌티올기의 형태로 디옥시리보뉴클레오티드의 염기 서열에 직접 또는 상기 연결부를 통하여 상기 디옥시리보뉴클레오티드에 이어질 수 있다. 이 경우에 디옥시리보뉴클레오티드는 금 나노입자의 표면과 금(Au)-황(S) 결합으로 연결된다.In one embodiment, the deoxyribonucleotides of the detector-gold nanoparticle complex of the present invention may further have a functional group that is not present in the natural nucleotide to link to the gold nanoparticle surface. And the deoxyribonucleotide may further comprise a linking portion for connecting between the functional group and the deoxyribonucleotide base sequence. In one embodiment, the surface of the gold nanoparticles of the composite may be modified with the above-described linking functional group. For example, at one end of the deoxyribonucleotide, a functional group known to form a bond by modifying the surface of the gold nanoparticle such as a thiol group may be provided. For example, the thiol group can be connected to the deoxyribonucleotide directly or through the linkage to the base sequence of the deoxyribonucleotide in the form of an alkylenethiol group. In this case, the deoxyribonucleotide is linked to the surface of the gold nanoparticles by a gold (Au) -sulfur (S) bond.

한 구체적인 실시 형태에서 상기 디옥시리보뉴클레오티드의 연결부는 알킬렌기, 에테르기, 아릴렌기, 아랄킬렌기, 알카릴렌기 중에서 선택하는 작용기를 포함할 수 있다. 더 구체적인 실시 형태에서는 상기 디옥시리보뉴클레오티드의 연결부가 에틸렌글리콜 반복 단위를 포함한다. 더욱 더 구체적인 실시 형태에서는 이 연결부가 반복 단위 수 6~18인 폴리에틸렌글리콜이다.In one specific embodiment, the linking portion of the deoxyribonucleotide may include a functional group selected from an alkylene group, an ether group, an arylene group, an aralkylene group, and an alkaliylene group. In a more specific embodiment, the linking portion of the deoxyribonucleotide comprises an ethylene glycol repeat unit. In a more specific embodiment, the connecting portion is polyethylene glycol having 6 to 18 repeating units.

본 발명의 검출자-금 나노입자 복합체에서 상기 디옥시리보뉴클레오티드 염기 서열의 길이는 "바코드" 역할을 할 수 있는 길이 이상이어서 식별력을 부여할 수 있고 형광 RNA 탐지자와 RNase H의 활성 조건 하에서 DNA-RNA 혼성 이중 가닥을 형성할 수 있는 길이이면 무방하며 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 염기 서열의 길이는 뉴클레오티드 수로 6~20개이면 적당하다. 더 구체적으로 염기 서열의 길이는 뉴클레오티드 수로 10 내지 15개인 것이 적당하다. 염기 서열이 뉴클레오티드 수로 6개 미만이면 식별력이 떨어지거나, 혼성 이중 가닥 형성이 원활하지 않을 우려가 있고, 20 개를 넘어도 식별력과 혼성 이중 가닥 형성이 더 향상되는 효과는 20개인 경우와 비교하여 미미하다.In the detector-gold nanoparticle complex of the present invention, the length of the deoxyribonucleotide nucleotide sequence is greater than or equal to a length that can serve as a "barcode", and thus can be distinguished, and the DNA-RNA under the active conditions of the fluorescent RNA detector and RNase H. The length which can form a hybrid double strand is sufficient and it does not specifically limit. For example, the length of the nucleotide sequence is preferably 6 to 20 nucleotides. More specifically, the length of the nucleotide sequence is preferably 10 to 15 nucleotides. If the base sequence is less than 6 nucleotides in number, there is a possibility that the discrimination may be inferior or hybrid duplex formation may not be smooth, and even more than 20, the effect of further improving the discrimination and hybrid duplex formation is insignificant compared to 20 cases. Do.

그리고 금 나노입자와 디옥시리보뉴클레오티드가 연결되는 곳의 인접성 때문에 RNase H 작용에 방해를 받는 반응 저해 효과를 방지하기 위하여, 상기 디옥시리보뉴클레오티드는, 형광 RNA 탐지자와 혼성화하는 부위 이외에, 5' 말단에 5 내지 50개, 바람직하게는 10개 내지 30개의 염기 (A, T, C, 또는 G)가 반복된 염기 반복 서열을 추가로 포함할 수 있다. 이 때, G 반복 서열의 경우에는 G-4중 나선(G-quadruplex)와 같이 원치 않는 이차 구조를 형성하여 효소 반응을 저해할 우려가 있으므로, 상기 염기 반복 서열은 A, T 또는 C만으로 이루어진 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In order to prevent a reaction inhibitory effect that is hindered by RNase H action due to the proximity between the gold nanoparticle and the deoxyribonucleotide, the deoxyribonucleotide is 5 to 5 'at the 5' end, in addition to the site of hybridization with the fluorescent RNA detector. 50, preferably 10 to 30 bases (A, T, C, or G) may further comprise repeated base repeat sequences. In this case, since the G repeat sequence may form an unwanted secondary structure such as a G-quadruplex in G-4, thereby inhibiting the enzymatic reaction, the nucleotide repeat sequence may consist of only A, T or C. May be, but is not limited thereto.

본 발명의 검출자-금 나노입자 복합체를 이루는 금 나노입자 표면의 디옥시리보뉴클레오티드 밀도는 금 나노입자 하나 당 1개 이상이면 형광 신호의 효과적인 증폭과 표적 물질의 농도에 선형적으로 또는 선형에 가깝게 비례하는 형광 신호 발현이 가능하고 밀도가 높을수록 형광 신호의 증폭이 커진다. 둘 이상의 디옥시리보뉴클레오티드를 표면에 함유하여 신호의 증폭도를 더욱 크게 할 수 있다.The deoxyribonucleotide density on the surface of the gold nanoparticles constituting the detector-gold nanoparticle complex of the present invention is at least one per gold nanoparticle, which is linearly or nearly linearly proportional to the effective amplification of the fluorescence signal and the concentration of the target substance. As the fluorescent signal can be expressed and the density is higher, the amplification of the fluorescent signal is increased. Two or more deoxyribonucleotides may be contained on the surface to further increase the amplification of the signal.

본 발명의 표적 물질 검출 키트에서 형광 RNA 탐지자는 상기 복합체와 짝을 이루며, 상기 검출자-금 나노입자 복합체 내 디옥시리보뉴클레오티드의 염기 서열에 상보적인 단일 가닥 리보뉴클레오티드 서열을 포함한다. 형광 RNA 탐지자는 따라서 적절한 조건 하에서 상기 디옥시리보뉴클레오티드와 DNA-RNA 혼성 이중 가닥(hybrid)을 형성할 수 있다. 또한 형광 RNA 탐지자는 상기 리보뉴클레오티드에 소광제와 형광원이 연결되어 있어 평소에는 형광원이 여기 파장을 받아도 형광을 발하지 못하지만 상기 리보뉴클레오티드 서열이 파괴되어 소광제와 형광원이 분리되면 형광 신호를 방출하는 신호 발생 장치와 센서의 역할도 맡고 있다. 이러한 리보뉴클레오티드 서열의 파괴는 DNA-RNA 혼성 이중 가닥에서 리보뉴클레오티드 부분을 가수분해하는 리보핵산 분해 효소 H(RNase H)를 이용하여 달성할 수 있다. 형광 RNA 탐지자의 리보뉴클레오티드 서열은 어느 한 검출자-금 나노입자 복합체에 고유한 것으로서, 결국 표적 물질마다 고유한 서열을 가지도록, 그리고 그에 따라 표적 물질보다 다른 형광 파장을 발하도록 설계할 수 있다.The fluorescent RNA detector in the target substance detection kit of the present invention is paired with the complex and comprises a single stranded ribonucleotide sequence complementary to the base sequence of the deoxyribonucleotide in the detector-gold nanoparticle complex. Fluorescent RNA detectors can thus form DNA-RNA hybrid double strands with the deoxyribonucleotides under appropriate conditions. In addition, the fluorescent RNA detector has a quencher and a fluorescence source connected to the ribonucleotide, so that the fluorescent source does not fluoresce even when the fluorescent source receives an excitation wavelength, but the ribonucleotide sequence is destroyed and emits a fluorescent signal when the quencher and the fluorescent source are separated. It also plays the role of signal generator and sensor. Destruction of such ribonucleotide sequences can be accomplished using ribonuclease H (RNase H), which hydrolyzes ribonucleotide portions in a DNA-RNA hybrid double strand. The ribonucleotide sequence of the fluorescent RNA detector is unique to either detector-gold nanoparticle complex and can thus be designed to have a unique sequence for each target material and thus emit a different fluorescence wavelength than the target material.

본 발명의 한 실시 형태에서 형광 RNA 탐지자에 연결된 형광원과 소광제는 각각 리보뉴클레오티드를 사이에 두고 양 말단에 자리잡는다. 예를 들어 형광원이 형광 RNA 탐지자의 리보뉴클레오티드 서열의 5'말단쪽에 자리잡으면 소광제는 3'말단쪽에 자리잡을 수 있다.In one embodiment of the invention, the fluorescence source and quencher connected to the fluorescent RNA detector are located at both ends with ribonucleotides in between. For example, if the fluorescent source is located at the 5 'end of the ribonucleotide sequence of the fluorescent RNA detector, the quencher may be located at the 3' end.

본 발명의 형광 RNA 탐지자에서 형광원으로는 이 분야에서 통상적으로 쓰이는 것을 사용하면 무방하며, 특별한 제약이 없다. 적절한 형광원의 예를 일부만 들자면 쿠마린(coumarin) 계열(예컨대 7-히드록시쿠마린, 4-메틸-7-히드록시쿠마린 등), 잔텐(xanthene) 계열(예컨대, ROX, TET, Texas Red, 플루오레세인(fluorescein), 테트라메틸로다민 등), 시아닌(cyanine) 계열 (예컨대, Cy3, Cy5 등), 보디피(Bodipy) 계열 (예컨대 Bodipy FL, Bodipy 530, Bodipy R6G, Bodipy TMR 등), 알렉사 플루오르(Alexa Fluor) 계열 (예컨대, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 532등), 및 다이라이트 플루오르(DyLight Fluor) 계열의 형광원 (예컨대, DyLight 405, DyLight 488, DyLight 549, DyLight 594, DyLight 633, DyLight 649, DyLight 680, DyLight 750, DyLight 800등)들 중에서 선택할 수 있다.Fluorescent source in the fluorescent RNA detector of the present invention may be used as commonly used in the art, there is no particular limitation. Some examples of suitable fluorescence sources are the coumarin series (eg 7-hydroxycoumarin, 4-methyl-7-hydroxycoumarin, etc.), the xanthene series (eg ROX, TET, Texas Red, Fluoresce). Phosphorus (tetramethylodamine, etc.), cyanine (e.g., Cy3, Cy5, etc.), Bodipy series (e.g., Bodipy FL, Bodipy 530, Bodipy R6G, Bodipy TMR, etc.), Alexa Fluoride Alexa Fluor series (e.g., Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 532, etc.), and DyLight Fluor Series of fluorescent sources (eg, DyLight 405, DyLight 488, DyLight 549, DyLight 594, DyLight 633, DyLight 649, DyLight 680, DyLight 750, DyLight 800, etc.).

본 발명의 형광 RNA 탐지자에서 소광제로는 이 분야에서 통상적으로 쓰이는 것으로서, 채택한 형광원의 발광을 효과적으로 억제할 수 있는 것이면 무방하며, 특별히 제한되지 않는다. 서로 다른 형광원을 사용하는 두 형광 RNA 탐지자는 작용 파장대가 겹치는 한도 내에서 동일한 소광제를 사용할 수도 있다. 상기 소광제의 예를 일부만 들자면 댑실(dabsyl)화물, QSY 계열 물질(예컨대, QSY-35, QSY-7, QSY-9, QSY-21등), BHQ 계열 물질(예컨대, BHQ-1, BHQ-2, BHQ-3등) 및 형광 공명 에너지 전달(fluorescence resonance energy transfer, FRET) 물질(예컨대, 시안 형광 단백질(cyan fluorescent protein, CFP), 황색 형광 단백질(yellow fluorescent protein, YFP), 녹색 형광 단백질(green fluorescent protein, GFP), 등)로 이루어진 군에서 선택할 수 있다.As a quencher in the fluorescent RNA detector of the present invention is commonly used in this field, as long as it can effectively suppress the emission of the adopted fluorescent source, it is not particularly limited. Two fluorescent RNA detectors using different fluorescence sources may use the same quencher as long as their wavelengths overlap. Some examples of the quencher include dabsyl compounds, QSY-based materials (eg QSY-35, QSY-7, QSY-9, QSY-21, etc.), BHQ-based materials (eg BHQ-1, BHQ- 2, BHQ-3, etc.) and fluorescence resonance energy transfer (FRET) materials (e.g. cyan fluorescent protein (CFP), yellow fluorescent protein (YFP), green fluorescent protein ( green fluorescent protein (GFP), etc.).

본 발명의 한 실시 형태에서는 복수의 표적 물질을 동시에 정량하기 위하여 서로 종류가 다른 검출자-금 나노입자 복합체들을 사용하고, 그에 따라 각 복합체마다 고유한 형광 RNA 탐지자를 채택할 수 있다. 이 때 상기 검출자-금 나노입자들끼리 서로 종류가 다르다는 것은 종류를 달리하는 임의의 두 검출자-나노입자 복합체끼리 비교하였을 때 검출자들끼리 동일하지 아니하며, 또한 서로 디옥시리보뉴클레오티드들끼리도 같지 아니하다는 것을 의미한다. 그리고 서로 종류가 다른 두 검출자-금 나노입자 복합체들이 있으면 각각의 종류에 고유한 두 형광 RNA 탐지자 사이에서 서로 리보뉴클레오티드 서열이, 그리고 형광원들끼리 일치하지 아니한다. 전술한 검출자, 디옥시리보뉴클레오티드 서열, 리보뉴클레오티드 서열과 형광원들은 종류를 달리하는 두 복합체 또는 두 탐지자 사이에서 일치하지 않을 뿐더러 잘못된 양성 신호를 발생할 수 있는 핵산 가닥들의 교차 혼성화(cross-hybridization)나 형광원들끼리의 파장 겹침이 일어나지 않도록 충분한 식별력, 즉 서열의 차이나, 파장의 차이가 있는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, different types of detector-gold nanoparticle complexes can be used to quantitate a plurality of target substances simultaneously, thus employing a unique fluorescent RNA detector for each complex. In this case, the different types of the detector-gold nanoparticles are different from each other when the two different types of detector-nanoparticle complexes are not identical to each other, and deoxyribonucleotides are not identical to each other. Means that. And if there are two different types of detector-gold nanoparticle complexes, the ribonucleotide sequences and the fluorescent sources do not coincide between the two fluorescent RNA detectors unique to each type. The above-described detectors, deoxyribonucleotide sequences, ribonucleotide sequences and fluorescers may not be identical between two heterogeneous complexes or between two detectors and may result in cross-hybridization of nucleic acid strands that may generate false positive signals. It is preferable that there is sufficient discrimination power, that is, sequence difference or wavelength difference so that wavelength overlap between fluorescence sources does not occur.

본 발명의 다른 측면에서는 상기 검출용 키트의 검출자-금 나노입자 복합체와 형광 RNA 탐지자를 포함하는 표적 물질의 분석 시스템을 제공한다.Another aspect of the present invention provides an analysis system of a target material including a detector-gold nanoparticle complex of the detection kit and a fluorescent RNA detector.

이 분석 시스템은 지지체, 상기 지지체에 고정되어 있고, 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하는 포획자(捕獲子), 전술한 검출자-금 나노입자 복합체, 전술한 형광 RNA 탐지자와 리보핵산 분해 효소 H(RNase H)를 포함한다. 본 발명의 표적 물질 분석 시스템에서 상기 포획자는 상기 검출자와 동일하지 않은 물질이다.This assay system comprises a support, a capturer that is fixed to the support and selectively binds to the target material, the aforementioned detector-gold nanoparticle complex, the aforementioned fluorescent RNA detector and ribonuclease H (RNase H). In the target substance analysis system of the present invention, the capturer is a substance which is not the same as the detector.

본 발명에서 포획자는 표적 물질에 대하여 선택적으로, 바람직하게는 특이적으로 결합하는 물질로서 특별한 제한이 없으며, 검출자와 동일한 표적 물질에 결합할 수 있되, 검출자와 동일하지 않은 물질로서 지지체에 고정될 수 있는 것이면 무방하다. 본 발명의 한 실시 형태에서 상기 포획자는 표적 물질에서 검출자와 다른 영역에 선택적으로 결합한다.In the present invention, the capturer is not particularly limited as a substance which selectively binds to the target substance, preferably specifically, and can bind to the same target substance as the detector, but is fixed to the support as a substance which is not the same as the detector. It can be anything that can be done. In one embodiment of the invention the capturer selectively binds to a region different from the detector in the target material.

본 발명의 표적 물질 분석 시스템에서 분석할 수 있는 표적 물질은 앞서 표적 물질 검출 키트에 대하여 설명한 것과 동일하다.The target material that can be analyzed in the target material analysis system of the present invention is the same as described above for the target material detection kit.

본 발명의 표적 물질 분석 시스템에서 포획자에 관해서는 앞서 표적 물질 검출 키트의 검출자에 대하여 설명한 것이 그대로 적용된다. As for the capturer in the target substance analysis system of the present invention, the above description of the detector of the target substance detection kit is applied as it is.

예를 들어, 상기 표적 물질과 포획자의 조합 또는 상기 포획자와 표적 물질의 조합은 항원과 항체, 기질과 효소, 효소와 억제제, 리보자임과 기질, 비펩티드 소형 유기 물질과 그 결합 단백질, 상보적인 핵산의 쌍, 압타머와 그 표적 분자, 수용체와 그 리간드, 핵산 서열과 상기 핵산 서열을 인식하는 결합 단백질, 펩티드 서열과 상기 펩티드 서열을 인식하는 결합 단백질이 될 수 있다. 본 발명의 한 실시 형태에서 상기 포획자는 표적 물질에 대한 항체이다.For example, the combination of the target substance and the capture agent or the combination of the capture agent and the target substance may include antigens and antibodies, substrates and enzymes, enzymes and inhibitors, ribozymes and substrates, non-peptide small organic substances and their binding proteins, complementary Pairs of nucleic acids, aptamers and their target molecules, receptors and their ligands, nucleic acid sequences and binding proteins that recognize the nucleic acid sequences, peptide sequences and binding proteins that recognize the peptide sequences. In one embodiment of the invention the capturer is an antibody against a target substance.

본 발명의 표적 물질 분석 시스템에서 지지체는 포획자를 고정할 수 있는 고정면을 제공한다. 이러한 지지체와 포획자 덕택에 액상 시료 내 표적 물질을 고정하여 전술한 바와 같이 거짓 양성 신호 발생을 방지할 수 있다. 본 발명에서 상기 지지체는 고상으로서 그 표면에 포획자를 공유결합 또는 비공유결합을 통하여 고정시킬 수 있는 것이 특징이다. In the target substance analysis system of the present invention, the support provides a fixed surface capable of fixing the trap. Thanks to this support and the trapper, the target material in the liquid sample can be fixed to prevent false positive signal generation as described above. In the present invention, the support is a solid phase, characterized in that the capturer can be fixed to the surface through covalent or non-covalent bond.

본 발명의 분석 시스템에서 상기 지지체의 소재로는 통상적인 재료, 즉 유리, 실리콘, 금속, 반도체 또는 플라스틱을 사용할 수 있다. 한 실시 형태에서 상기 지지체는 고체 기반의 면역 분석법에 통상적으로 사용되는 모든 고체 지지체일 수 있다. 예를 들어 기존의 ELISA 방법에서 널리 쓰이는 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate)의 웰(well)을 지지체로 사용할 수 있는데, 예컨대, 모양에 따라 납작 바닥 플레이트(flat bottom plate), U자형 바닥 플레이트(U bottom plate). 리간드 혹은 단백질의 코팅 유무에 따라서 아비딘 피복 플레이트, 스트렙트아비딘 피복 플레이트(streptavidin-coated plate), 글루타티온 피복 플레이트, 항-글루타티온-S-전달 효소(anti-GST) 피복 플레이트 등이 있고, 기판 재질에 따라 폴리스티렌 플레이트, 폴리프로필렌 플레이트 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the analysis system of the present invention, a material of the support may be a conventional material, that is, glass, silicon, metal, semiconductor, or plastic. In one embodiment the support may be any solid support commonly used in solid based immunoassays. For example, a well of a microtiter plate widely used in the conventional ELISA method may be used as a support, for example, a flat bottom plate or a U-shaped bottom plate depending on the shape. bottom plate). There are avidin coated plates, streptavidin-coated plates, glutathione coated plates, anti-glutathione-S-transferase (anti-GST) coated plates, etc., depending on whether the ligand or protein is coated. Polystyrene plate, polypropylene plate and the like can be used, but is not limited thereto.

본 발명에서 포획자를 지지체에 고정시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 고상 면역 분석 방법에 통상적으로 사용되는 모든 방법이 가능하다. 예컨대, 본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서는 지지체에 포획자를 코팅하는 방법으로 고정시킬 수 있다.In the present invention, the method of fixing the capturer to the support is not particularly limited. For example, all methods commonly used in solid state immunoassay methods are possible. For example, in one specific embodiment of the present invention it can be fixed by coating the trap on the support.

본 발명 분석 시스템의 한 실시 형태에서는 시료가 상기와 같은 표적 물질을 포함하는지 여부를 살펴 보거나 또는 시료 내 표적 물질의 농도를 측정하는데 시료에 대한 어떤 (전)처리도 요하지 않는다. 즉 분석을 위한 시료의 (전)처리의 필요가 없이 시료를 있는 그대로 사용되거나 단지 적당한 완충 용액에 시료를 희석하는 전처리만으로 곧바로 분석할 수 있다. 예를 들어 표적 물질이 항체이고 검출자가 그에 대한 항원인 경우, 표적 물질이 리간드이고 검출자가 그 수용체인 경우 등이 그러하다.One embodiment of the assay system of the present invention does not require any (pre) treatment of the sample to determine whether the sample contains such a target substance or to measure the concentration of the target substance in the sample. In other words, the sample can be used as is without the need for (pre) treatment of the sample for analysis, or can be analyzed immediately by pretreatment only by diluting the sample in a suitable buffer solution. For example, when the target material is an antibody and the detector is an antigen against it, such as when the target material is a ligand and the detector is its receptor.

본 발명의 분석 시스템에서 RNase H는 세포에서 추출하여 정제된 형태이거나 재조합 단백질의 형태로 발현 및 정제 된것을 사용할 수 있다. RNase H의 몇 가지 예로, 대장균에서 유래한 RNase H(gene accession number: V00337, coding region: 243-707, protein accession number: CAA23620)를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the assay system of the present invention, RNase H may be extracted or purified from cells or expressed and purified in the form of recombinant proteins. Some examples of RNase H include, but are not limited to, RNase H (gene accession number: V00337, coding region: 243-707, protein accession number: CAA23620) derived from E. coli.

복수의 표적 물질을 동시에 다중화 분석하기 위해서 상기 분석 시스템은 표적 물질의 종류 이상의 서로 다른 포획자, 그에 따른 검출자-금 나노입자 복합체, 이 복합체에 따른 형광 RNA 탐지자를 함유할 수 있다. 즉 포획자, 검출자 및 디옥시리보뉴클레오티드의 각각은 상기 표적 물질의 종류에 따라 달라지며, 표적 물질을 달리 하는 포획 항체들끼리, 검출자들끼리, 검출자와 포획자 사이, 디옥시리보뉴클레오티드끼리, 리보뉴클레오티드끼리는 상이하다. 이렇게 함으로써 구별할 수 있는 어느 한 파장대의 형광 신호의 세기는 어느 한 표적 물질의 양에만 비례하도록 설계할 수 있다.In order to simultaneously multiplex the plurality of target substances, the assay system may contain different capture agents or more, therefore, detector-gold nanoparticle complexes, and fluorescent RNA detectors according to the complexes. That is, each of the capturer, the detector, and the deoxyribonucleotide depends on the type of the target substance, and the capture antibodies that differ from the target substance, the detectors, between the detector and the trapper, the deoxyribonucleotides, and ribonucleotides. The differences are different. By doing so, the intensity of the fluorescence signal in any one wavelength band can be designed so as to be proportional to the amount of one target material.

본 발명의 또 다른 측면에서는 시료 내 표적 물질의 분석 방법을 제공한다. 이 분석 방법은 Another aspect of the present invention provides a method for analyzing a target substance in a sample. This method of analysis

(가) 검출하고자 하는 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하고, 표면에 고정되어 있는 포획 항체에 상기 시료를 접촉시키는 포획 단계;(A) a capture step of selectively binding to the target material to be detected and contacting the sample with a capture antibody immobilized on a surface;

(나) 상기 포획 항체와 상이한 부위에서 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하는 검출 항체가 금 나노입자의 표면에 결합하고 있는 검출 항체-금 나노입자 복합체로서, 상기 금 나노입자의 표면의 다른 영역에 서로 동일한 단일 가닥의 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결되어 있는 검출 항체-금 나노입자 복합체를 상기 포획 단계를 거친 표면에 결합시키는 결합 단계;(B) a detection antibody-gold nanoparticle complex in which a detection antibody that selectively binds to the target material at a different site than the capture antibody is bound to the surface of the gold nanoparticles, wherein the detection antibody-gold nanoparticle complex is present at different regions of the surface of the gold nanoparticles; A binding step of binding the detection antibody-gold nanoparticle complex having a plurality of identical single stranded deoxyribonucleotides linked to the surface subjected to the capture step;

(다) 상기 결합 단계를 거친 표면을 세척하는 세척 단계;(C) a washing step of washing the surface passed through the bonding step;

(라) 상기 디옥시리보뉴클레오티드에 상보적인 단일 가닥 리보뉴클레오타이드 서열을 포함하는 형광 RNA 탐지자로서, 그 한 쪽 말단에 형광원과 그 반대쪽 말단에 상기 형광원에 대한 소광제를 포함하는 형광 RNA 탐지자를 상기 리보뉴클레오티드와 상기 디옥시리보뉴클레오티드 사이의 이중 가닥 형성에 적합한 조건 하에서 상기 세척 단계를 거친 표면에 가하는 혼성화 단계;(D) a fluorescent RNA detector comprising a single stranded ribonucleotide sequence complementary to said deoxyribonucleotide, said fluorescent RNA detector comprising a fluorescent source at one end thereof and a quencher for said fluorescent source at the other end thereof; A hybridization step applied to the surface subjected to the washing step under conditions suitable for double strand formation between the ribonucleotide and the deoxyribonucleotide;

(마) 상기 혼성화 단계를 거친 표면에 RNase H를 가하는 뉴클레오티드 가수분해 단계; 및(E) nucleotide hydrolysis step of adding RNase H to the surface subjected to the hybridization step; And

(바) 상기 형광원의 여기 파장대의 빛을 상기 절단 단계를 거친 표면에 조사하고 형광 세기를 측정하는 형광 측정 단계를 포함한다.(F) a fluorescence measurement step of irradiating the surface subjected to the cutting step with light of the excitation wavelength band of the fluorescence source and measuring the fluorescence intensity.

상기 (가)와 (나) 단계는 본 발명의 분석 시스템을 적용하는 표적 물질의 분석 방법에서 포획자와 검출자가 모두 항체인 특수한 경우로 볼 수 있다.Steps (a) and (b) can be regarded as a special case where both the trap and the detector are antibodies in the method for analyzing a target substance to which the assay system of the present invention is applied.

도 1은 본 발명의 분석 방법의 한 구체적인 실시 형태를 설명하는 모식도이다. 이 실시 형태는 두 가지 표적 물질을 동시에 분석할 수 있도록 표적 물질마다 고유한 검출자-금 나노입자 복합체, 디옥시리보뉴클레오티드와 형광 RNA 탐지자를 갖추고 있다. 도 1에서 검은색 가로 막대로 나타낸 지지체 상에는 해당 표적 물질에 대한 항체인 포획자(포획 항체)가 고정되어 있고, 이 포획 항체가 고정되어 있지 않은 지지체의 표면은 비특이적인 결합을 예방하기 위하여 억제 단백질, 예를 들어 소 혈청 알부민(bovine serum albumin, BSA)으로 피복될 수 있다. 도 1에서 BSA라고 쓰인 타원이 소 혈청 알부민을 나타낸다. 도 1의 분석 시스템에서 표적 물질은 알파 페토단백질(alpha fetoprotein, AFP)과 심장 지방산 결합 단백질(heart fatty acid binding protein, h-FABP)로서, 각각 해당 포획 항체 속에 포획된 것으로 묘사되어 있다. 도 1의 분석 시스템은 AFP와 h-FABP에 대하여 구별되는 파장대의 형광 신호(그림의 제 1 형광과 제 2 형광)를 방출하는 형광 RNA 탐지자(제 1 형광 RNA 탐지자와 제 2 형광 RNA 탐지자)를 사용하며, 이러한 형광 RNA 탐지자와 상보적인 디옥시리보뉴클레오티드들(제 1과 제 2 디옥시리보뉴클레오티드)을 갖추고 있다. 포획 항체에 표적 물질이 선택적으로 결합하면 포획 항체와 표적 물질의 결합체가 지지체 위에 고정된다. 이 결합체를 본 발명에 따른 검출자-금 나노입자 복합체로 검출할 수 있다. 도 1에서 검출자는 포획자와 마찬가지로 항체인 검출 항체이다. 검출 항체가 결합하고 있는 금 나노입자(붉은색 구)의 표면에는 디옥시리보뉴클레오티드의 단일 가닥들이 뻗쳐 있다. 도 1에 나타낸 실시 형태에서 이 디옥시리보뉴클레오티드는 도 1의 왼쪽 가운데 확대도에서 볼 수 있듯이 검출 항체-금 나노입자 복합체의 금 나노입자에 금-황 결합으로 연결되어 있다. 본 발명의 더 구체적인 한 실시 형태에서 이러한 디옥시리보뉴클레오티드는 염기 서열-연결부-알킬렌티올 작용기의 구조를 취할 수 있는데, 예를 들어 에틸렌글리콜 반복 단위를 6개 지니는 폴리에틸렌글리콜을 연결부로 사용할 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram explaining one specific embodiment of the analysis method of this invention. This embodiment is equipped with a unique detector-gold nanoparticle complex, deoxyribonucleotide and fluorescent RNA detector for each target material so that both target materials can be analyzed simultaneously. On the support indicated by the black horizontal bar in Fig. 1, a capture antibody (capture antibody), which is an antibody to the target material, is immobilized, and the surface of the support on which the capture antibody is not immobilized is used to inhibit an inhibitory protein to prevent nonspecific binding. For example, bovine serum albumin (BSA). Ellipses labeled BSA in FIG. 1 represent bovine serum albumin. In the assay system of FIG. 1, the target substances are alpha fetoprotein (AFP) and heart fatty acid binding protein (h-FABP), each of which is depicted as being captured in the corresponding capture antibody. The assay system of FIG. 1 detects fluorescent RNA detectors (first fluorescent RNA detector and second fluorescent RNA detector) that emit fluorescence signals (first fluorescence and second fluorescence in the wavelength band) distinguished for AFP and h-FABP. And deoxyribonucleotides (first and second deoxyribonucleotides) complementary to these fluorescent RNA detectors. Selective binding of the target material to the capture antibody immobilizes the conjugate of the capture antibody and the target material on the support. This conjugate can be detected with a detector-gold nanoparticle complex according to the invention. In FIG. 1, the detector is a detection antibody that is an antibody like the capture agent. Single strands of deoxyribonucleotides extend on the surface of the gold nanoparticles (red spheres) to which the detection antibody binds. In the embodiment shown in FIG. 1, this deoxyribonucleotide is linked with gold-sulfur bonds to the gold nanoparticles of the detection antibody-gold nanoparticle complex, as seen in the enlarged left-left view of FIG. 1. In one more specific embodiment of the invention such deoxyribonucleotides may take the structure of a base sequence-linking-alkylenethiol functional group, for example polyethylene glycol having six ethylene glycol repeating units may be used as the linking portion.

상기 검출자-금 나노입자 복합체가 포획자로 고정된 표적 물질에 결합하면 비특이적으로 결합한 물질들을 지지체에서 세척하여 씻어낼 수 있다.When the detector-gold nanoparticle complex binds to the target material fixed with the trap, the non-specifically bound materials can be washed off by washing the support.

본 발명의 분석 방법의 한 실시 형태에서는 이처럼 어느 한 쪽 말단에 지니는 티올기를 통하여 검출자-금 나노입자 복합체에 연결된 디옥시리보뉴클레오티드에 환원제를 가함으로써 나노입자와 디옥시리보뉴클레오티드 사이의 금-황 결합을 끊는 단계를 더 둘 수 있다. 이렇게 금-황 결합이 끊어지면 상기 디옥시리보뉴클레오티드는 검출 항체-금 나노입자 복합체로부터 떨어져 나오게 된다. 이 디옥시리보뉴클레오티드의 환원 처리는 상기 (마)의 뉴클레오티드 가수분해 단계 전후 또는 동시에 이루어질 수 있다. 즉 환원제 처리로 디옥시리보뉴클레오티드를 금 나노입자 표면에서 (마) 단계 전에 떼어내면 금 나노입자 또는 금 나노입자 표면에 연결된 인근의 디옥시리보뉴클레오티드에 의하여 형광 RNA 탐지자와의 혼성화나 RNase H 가수분해가 방해받는 것을 방지할 수 있다. 한편으로 (마) 단계의 RNase H 부가 후 금 나노입자로부터의 디옥시리보뉴클레오티드 방출이 이루어질 수도 있다. 또 한편으로 RNase H 처리, DNA-RNA 혼성 가닥 형성과 디옥시리보뉴클레오티드 방출이 동시에 일어나도록 할 수도 있다.In one embodiment of the analytical method of the present invention, the step of breaking the gold-sulfur bond between the nanoparticle and the deoxyribonucleotide by adding a reducing agent to the deoxyribonucleotide linked to the detector-gold nanoparticle complex through a thiol group at either end as described above. You can put more. When this gold-sulfur bond is broken, the deoxyribonucleotide is released from the detection antibody-gold nanoparticle complex. The reduction treatment of this deoxyribonucleotide can be carried out before or simultaneously with the nucleotide hydrolysis step of (e) above. In other words, if the deoxyribonucleotide is removed from the surface of the gold nanoparticles before the (e) step by treatment with a reducing agent, hybridization with the fluorescent RNA detector or RNase H hydrolysis may be prevented by the gold nanoparticles or nearby deoxyribonucleotides connected to the surface of the gold nanoparticles. Can be prevented. On the other hand, deoxyribonucleotide release from gold nanoparticles may be performed after the addition of RNase H in step (e). Alternatively, RNase H treatment, DNA-RNA hybrid strand formation, and deoxyribonucleotide release can occur simultaneously.

도 1의 금 나노입자의 윗 부분에 화살표로 처리한 DTT는 환원제인 디티오트레이톨(dithiothreitol)의 약자로서 이러한 환원제 처리를 가리킨다. 타낸다. DTT의 예를 들었지만 디옥시리보뉴클레오티드 절단을 위한 환원제로는 디티오트레이톨(dithiothreitol), β-메르캅토에탄올 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.DTT treated with an arrow on the upper portion of the gold nanoparticles of FIG. 1 stands for dithiothreitol, a reducing agent, and indicates the treatment of such a reducing agent. To burn. As an example of DTT, dithiothreitol, β-mercaptoethanol, and mixtures thereof may be used as a reducing agent for deoxyribonucleotide cleavage.

환원제 처리로 금 나노입자 표면에서 방출된 디옥시리보뉴클레오티드는 형광 RNA 탐지자 와 혼성 이중 가닥을 형성할 수 있다. 이 때 상기 형광 RNA 탐지자의 농도는 측정할 수 있는 형광 신호를 발생하는 수준이면 특별히 한정되지 않고, 어떠한 값도 취할 수 있다. 전형적인 경우라면 예를 들어 RNA 탐지자의 농도가 100 nM 이상이면 적당하다. 전술한 디옥시리보뉴클레오티드와 형광 RNA 탐지자의 혼성 이중 가닥은 형광 RNA 탐지자에 표지된 형광원이 같은 탐지자 내에 표지되고, 상기 형광원에 가깝게 위치한 소광제로 인하여 형광이 소멸(quenching)되어 있는 상태이다. 여기에 RNase H와 같이 서열 특이성이 없는 RNA 분해 효소(도 1에서 조각을 잘라낸 파이 모양)를 가하면, 혼성 이중 가닥 내의 RNA 부위의 가수분해 반응이 촉발되며, 형광 물질과 소광제는 서로 떨어져 나가게 된다. 상기 RNA 분해 효소는 적절한 완충 용액과 함께 사용하여 활성화할 수 있으며, 이 때 사용 가능한 완충 용액은 이 발명이 속하는 기술 분야에 통상적으로 알려진 것을 사용할 수 있다.Deoxyribonucleotides released from the surface of gold nanoparticles by reducing agent treatment can form hybrid double strands with fluorescent RNA detectors. At this time, the concentration of the fluorescent RNA detector is not particularly limited as long as it can generate a measurable fluorescent signal, and may take any value. If typical, for example, a concentration of RNA detector of 100 nM or more is appropriate. In the hybrid double strand of the deoxyribonucleotide and the fluorescent RNA detector described above, the fluorescent source labeled with the fluorescent RNA detector is labeled in the same detector, and fluorescence is quenched due to the quencher located close to the fluorescent source. Addition of an RNA degrading enzyme (a pie slice cut out in FIG. 1), such as RNase H, to trigger a hydrolysis reaction of an RNA site in the hybrid double strand, and the fluorescent material and the quencher are separated from each other. . The RNA degrading enzyme may be activated using an appropriate buffer solution, and the buffer solution may be used as is commonly known in the art.

즉 충분한 양의 RNase H로 충분한 반응 시간 동안 상기 혼성 이중 가닥을 처리하면 증폭된 형광 신호를 얻을 수 있다. 도 1에서 오른쪽과 왼쪽 위 부분의 순환 회로 표시가 RNase H에 의한 형광 신호 증폭 순환을 나타낸다. 각 검출자-금 나노입자 복합체에 존재하는 복수의 디옥시리보뉴클레오티드로부터 다수의 혼성 이중 가닥이 형성될 것이며, RNase H가 이 혼성 가닥을 가수분해할 때마다 형광이 발생한다. 형광 RNA 탐지자를 충분히 가하여주면 이 같은 혼성화-RNA 가수분해-발광의 순환이 도 1에 나타낸 것처럼 되풀이되면서 형광 신호가 증폭된다.In other words, the amplified fluorescent signal can be obtained by treating the hybrid double strand with a sufficient amount of RNase H for a sufficient reaction time. In Fig. 1, the circuit diagrams of the right and upper left parts show the fluorescence signal amplification cycle by RNase H. Multiple hybrid double strands will form from a plurality of deoxyribonucleotides present in each detector-gold nanoparticle complex, and fluorescence will occur whenever RNase H hydrolyzes the hybrid strand. If sufficient fluorescent RNA detector is added, the cycle of such hybridization-RNA hydrolysis-luminescence is repeated as shown in FIG.

검출자에 결합된 표적 물질의 양이 시료 내 표적 물질의 양과 비례하기 때문에 세척이나 분리 등의 방법으로 비특이적인 결합을 제거하면 전술한 혼성 이중 가닥 형성량이 시료 내 표적 물질량에 비례하게끔 만들 수 있다. 요컨대 RNase H 처리에 의하여 얻는 형광 신호 세기가 시료 내 표적 물질량에 비례하도록 할 수 있으므로 본 발명의 검출 키트로 시료 내 표적 물질의 정량도 가능하다.Since the amount of the target substance bound to the detector is proportional to the amount of the target substance in the sample, the removal of nonspecific binding by washing or separation may make the aforementioned hybrid double strand formation proportional to the amount of the target substance in the sample. In other words, the fluorescence signal intensity obtained by the RNase H treatment can be proportional to the amount of the target substance in the sample, so that the detection kit of the present invention can also quantify the target substance in the sample.

본 발명의 한 실시 형태에서는 환원제 처리에 의한 디옥시리보뉴클레오티드의 상기 결합 절단 단계를 상기 (라)의 혼성화 단계 전에 수행한다. (라)의 혼성화 단계와 (마)의 RNase H 부가와 환원제 처리가 동시에 일어날 수도 있다.In one embodiment of the present invention, said binding cleavage step of deoxyribonucleotide by reducing agent treatment is performed before the hybridization step of (d). The hybridization step of (d) and the addition of RNase H and (d) treatment of (e) may occur simultaneously.

본 발명의 더 구체적인 실시 형태에서는 상기 (라) 단계의 형광 RNA 탐지자 부가와 (마) 단계의 RNase H의 부가는 동시에 일어날 수 있다. RNase H의 효소 작용 완충액에 형광 RNA 탐지자를 포함시켜 리보뉴클레오티드의 절단과 DNA-RNA 혼성화가 동시에 일어나도록 할 수 있다. 더욱 더 구체적인 실시 형태에서는 상기 형광 RNA 탐지자, RNase H 및 환원제의 부가가 동시에 일어날 수 있다. 즉 RNase H의 효소 작용 완충액에 형광 RNA 탐지자와 환원제를 모두 포함시켜 가할 수 있다.In a more specific embodiment of the present invention, the addition of the fluorescent RNA detector of step (d) and the addition of RNase H of step (e) may occur simultaneously. Fluorescent RNA detectors can be included in the enzyme action buffer of RNase H to allow both ribonucleotide cleavage and DNA-RNA hybridization to occur simultaneously. In even more specific embodiments, the addition of the fluorescent RNA detector, RNase H and the reducing agent may occur simultaneously. In other words, both the fluorescent RNA detector and the reducing agent can be added to the enzyme action buffer of RNase H.

본 발명의 분석 방법은 전술한 (다)의 세척 단계 외에 추가 세척 단계를 두어 더 정확한 검출을 꾀할 수 있다. 예를 들어 The analytical method of the present invention may have an additional washing step in addition to the washing step (c) described above for more accurate detection. E.g

(ㄱ) 상기 포획 단계와 상기 결합 단계 사이,(A) between the capture step and the binding step,

(ㄴ) 상기 혼성화 단계와 상기 가수분해 단계 사이,(B) between the hybridization step and the hydrolysis step,

(ㄷ) 상기 가수분해 단계와 상기 측정 단계 사이 중 어느 한 곳 이상에 세척 단계를 더 포함할 수 있다.(C) a washing step may be further included in at least one of the hydrolysis step and the measuring step.

본 발명의 또 다른 하나의 측면에서는 표적 물질 농도와 형광 발생 관계의 검량 방법을 제공한다. 이 검량 방법은 Another aspect of the present invention provides a calibration method for the relationship between target substance concentration and fluorescence generation. This calibration method

(1) 농도를 알고 있는 상기 표적 물질의 시료 용액을 복수 개 제조하고, 각각의 상기 시료 용액에 대하여 전술한 표적 물질의 분석 방법을 수행하여 형광 측정값을 얻는 단계와(1) preparing a plurality of sample solutions of the target substance having a known concentration, and performing the above-described method of analyzing the target substance for each sample solution to obtain fluorescence measurements;

(2) 상기 형광 측정값과 상기 알고 있는 표적 물질의 농도로부터 검량 곡선을 산출하는 단계를 포함한다.(2) calculating a calibration curve from the fluorescence measurement value and the concentration of the known target substance.

[실시예] [ Example ]

이하 제조예와 실험예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 아래 실시예는 본 발명을 예시로써 상세하게 설명하기 위한 것이며, 어떠한 경우라도 본 발명의 범위를 제한하기 위한 의도가 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Production Examples and Experimental Examples. The following examples are intended to illustrate the invention in detail and are not intended to limit the scope of the invention in any way.

본 발명의 분석 방법을 검증하기 위하여 알파 페토단백질(alpha fetoprotein, AFP)과 심장 지방산 결합 단백질(heart fatty acid binding protein, h-FABP)을 표적 물질로 하고, 검출자를 이들 단백질에 대한 단일 클론 항체로 하는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 분석 방법으로 분석하였다. Alpha fetoprotein (AFP) and heart fatty acid binding protein (h-FABP) were used as targets to verify the analytical method of the present invention, and the detector was used as a monoclonal antibody against these proteins. It was analyzed by an analysis method according to one embodiment of the present invention.

AFP와 항AFP 단일 클론 항체는 미국 Fitzgerald사(매사추세츠 주 액튼 소재)에서 구입하였고, h-FABP와 항h-FABP 단일 클론 항체는 미국 Meridian Life Science사(테네시 주 멤피스 소재)에서 구입한 것을 사용하였다. 포획자로는 상기 단일 클론 항체들 중에서 10C-CR1007M4(AFP용)와 H01314M(h-FABP 용)을, 검출자로는 10C-CR1007M5(AFP 용)와 H01315M(h-FABP 용)을 이용하였다.AFP and anti-AFP monoclonal antibodies were purchased from Fitzgerald, USA, Acton, Mass., And h-FABP and anti-h-FABP monoclonal antibodies, purchased from Meridian Life Science, Memphis, TN, USA. . Among the monoclonal antibodies, 10C-CR1007M4 (for AFP) and H01314M (for h-FABP) were used as captors, and 10C-CR1007M5 (for AFP) and H01315M (for h-FABP) were used as detectors.

<제조예 1> 검출자-금 나노입자 복합체의 제조Preparation Example 1 Preparation of Detector-Gold Nanoparticle Complex

검출자를 항AFP 단일 클론 항체 또는 항h-FABP 단일 클론 항체로 하여 복합체를 제조하였다. 10 nm 크기의 금 콜로이드 1 mL(영국 카디프 소재 British Biocell International사)를 해당 단일 클론 항체 14 μg과 함께 실온에서 30분 동안 가볍게 흔들어 주면서 배양하였다. Tween 20 세제와 pH 8.0의 인산염 완충액(phosphate buffer)을 최종 농도가 각각 0.05%와 10 mM이 되도록 가하여 준 다음, 4℃에서 이 금 나노입자에 100 μM의 5'말단 티올화 디옥시리보뉴클레오티드 100 μL를 가볍게 흔들어 주면서 가하여 표면을 개질하였다. 이 5'말단 티올화 디옥시리보뉴클레오티드는 5'말단 티올기와 디옥시리보뉴클레오티드 서열 사이에 에틸렌글리콜 단위가 6개 삽입된 연결부를 가지고 있었으며, 그 서열은 AFP 검출용이 5'-AGCGTTGTAG-3'이고 h-FABP 검출용이 5'-AGCGTTGTAG-3'이었다.Complexes were prepared using the detector as an anti-AFP monoclonal antibody or an anti-h-FABP monoclonal antibody. 1 mL of 10 nm gold colloid (British Biocell International, Cardiff, UK) was incubated with 14 μg of the corresponding monoclonal antibody for 30 minutes at room temperature with gentle shaking. Tween 20 detergent and pH 8.0 phosphate buffer were added to a final concentration of 0.05% and 10 mM, respectively, and 100 μL of 5'-terminal thiolated deoxyribonucleotide was added to the gold nanoparticles at 4 ° C. The surface was modified by gentle shaking. This 5'-terminal thiolated deoxyribonucleotide had a linkage in which six ethylene glycol units were inserted between the 5'-terminal thiol group and the deoxyribonucleotide sequence, and the sequence was 5'-AGCGTTGTAG-3 'for AFP detection and h-FABP detection. The dragon was 5'-AGCGTTGTAG-3 '.

1시간 배양한 이 금 나노입자 용액에 5 M NaCl 20 μL를 가한 다음, 4°C에서 밤새 동안 가볍게 흔들어 주었다. 상기 표면 개질된 검출자-금 나노입자 복합체에 10% 소 혈청 알부민(BSA) 100 μL를 가하여 한 시간 동안 안정화시켰다. 이어서 이 용액을 4°C, 18,000×g에서 50분 동안 원심분리한 후 상층액은 들어내었다. 이러한 원심분리 과정을 반복하고 최종 펠렛을 0.1% BSA를 함유하는 트윈 20 함유 인산 완충 용액(Phosphate buffer) 1 mL 속에 현탁하였다. 금 나노입자의 농도는 흡광도로 측정하였다(파장 522 nm, 흡광도 계수 1.024×108 M-1cm-1). 20 μL of 5 M NaCl was added to the gold nanoparticle solution incubated for 1 hour, and then gently shaken at 4 ° C. overnight. 100 μL of 10% bovine serum albumin (BSA) was added to the surface modified detector-gold nanoparticle complex to stabilize for one hour. The solution was then centrifuged at 4 ° C., 18,000 × g for 50 minutes, after which the supernatant was lifted off. This centrifugation process was repeated and the final pellet was suspended in 1 mL of Tween 20 containing Phosphate buffer containing 0.1% BSA. The concentration of gold nanoparticles was measured by absorbance (wavelength 522 nm, absorbance coefficient 1.024 × 10 8 M −1 cm −1 ).

<제조예 2> 형광 RNA 탐지자의 제조Preparation Example 2 Preparation of Fluorescent RNA Detector

형광 RNA 탐지자는 바이오니어사(대전 소재)에서 합성하였다. AFP용 형광 RNA 탐지자는 5'말단에 형광원으로 테트라메틸로다민(TAMRA)을, 3'말단에 소광제로 미국 Biosearch Technologies사의 Black Hole Quencher 2(BHQ2)(등록 상표)를 지닌 5'-TAMRA-CCCAUAGAGU-BHQ2-3'을 사용하였고, h-FABP용 형광 RNA 탐지자로는 5'말단에 형광원으로 Cy5를, 3'말단에 소광제로 BHQ2를 지닌 5'-Cy5-CUACAACGCU-BHQ2-3'을 사용하였다.Fluorescent RNA detector was synthesized by Bioneer (Daejeon). Fluorescent RNA detectors for AFP were 5'-TAMRA- with Tetramethyltamine (TAMRA) as the fluorescent source at the 5 'end and Black Hole Quencher 2 (BHQ2) (BHQ2) from the US Biosearch Technologies as a quencher at the 3' end. CCCAUAGAGU-BHQ2-3 'was used, and 5'-Cy5-CUACAACGCU-BHQ2-3' with Cy5 as the fluorescent source at the 5 'end and BHQ2 as the quencher at the 3' end was used as the fluorescent RNA detector for h-FABP. Used.

<제조예 3> 검출자-금 나노입자 복합체의 디옥시리보뉴클레오티드 수 측정Preparation Example 3 Deoxyribonucleotide Number Measurement of Detector-Gold Nanoparticle Complex

디옥시리보뉴클레오티드가 연결된 검출자-금 나노입자 복합체에서 한 금 나노입자의 표면에 존재하는 디옥시리보뉴클레오티드의 수를 RNase H 반응을 이용하여 측정하였다.The number of deoxyribonucleotides present on the surface of one gold nanoparticle in the deoxyribonucleotide-linked detector-gold nanoparticle complex was measured using the RNase H reaction.

100 μL의 RNase H 반응 용액(제조예 2의 형광 RNA 탐지자 100 nM, Protector RNase 억제제(PRI)(독일 만하임 소재 Roche사) 0.4 단위, RNase H 6 단위, Tris-HCl 40 mM, MgCl2 4 mM, DTT 10 mM, BSA 0.003%, pH 7.7) 속에 연속 계열로 희석한 디옥시리보뉴클레오티드 또는 금 나노입자 복합체를 37°C에서 15분 동안 배양한 다음 Appliskan(미국 매사추세츠 주 월탄 소재 Thermo Scientific사)으로 형광 세기를 측정하였으며, TAMRA와 Cy5에 맞춰 여기/발광 필터를 각각 544/589와 590/675 nm에 설정하였다. 방출된 디옥시리보뉴클레오티드 농도는 이 표준 선형 검량 곡선으로부터 구하였다. 금 나노입자 당 평균 뉴클레오티드의 수는 상기 디옥시리보뉴클레오티드의 농도를 금 나노입자 농도로 나누어 얻었다.100 μL of RNase H reaction solution (100 nM of fluorescent RNA detector of Preparation Example 2, Protector RNase inhibitor (PRI) (Roche, Mannheim, Germany) 0.4 unit, RNase H 6 unit, Tris-HCl 40 mM, MgCl 2 4 mM , DTT 10 mM, BSA 0.003%, pH 7.7), serially diluted deoxyribonucleotide or gold nanoparticle complexes were incubated at 37 ° C for 15 minutes, followed by fluorescence intensity with Appliskan (Thermo Scientific, Woltan, Mass.) The excitation / luminescence filters were set at 544/589 and 590/675 nm, respectively, for TAMRA and Cy5. The released deoxyribonucleotide concentration was obtained from this standard linear calibration curve. The average number of nucleotides per gold nanoparticle was obtained by dividing the concentration of the deoxyribonucleotide by the gold nanoparticle concentration.

도 3은 제조예 3의 실험 결과로 산출한 검량 곡선이다. 이 검량 곡선은 미리 농도를 알고 있는 디옥시리보뉴클레오티드와 형광 RNA 탐지자에 대하여 RNase H 절단 반응을 수행하여 그 형광 세기를 측정하여 얻었다. 이 검량 곡선을 이용하여 실제 검출자-금 나노입자 복합체에 결합하고 있는 디옥시리보뉴클레오티드의 수를 알 수 있는데, 상기 복합체로부터 환원제 처리 등의 방법으로 형광 RNA 탐지자와 디옥시리보뉴클레오티드의 혼성 이중 가닥을 분리해 낸 후 RNase H에 반응시켜 나오는 형광의 세기를 측정한 다음, 이 형광 세기에 해당하는 디옥시리보뉴클레오티드 농도를 검량 곡선으로부터 추정함으로써 구할 수 있다. 제조예 1에서 얻은 평균 크기 10 nm 의 금 나노입자 표면에 5' 황 원자와 금의 공유결합으로 연결된 디옥시리보뉴클레오티드의 수는 금 나노입자 당 약 75개였다.3 is a calibration curve calculated from the experimental results of Preparation Example 3. FIG. This calibration curve was obtained by performing an RNase H cleavage reaction on a deoxyribonucleotide and a fluorescent RNA detector of known concentration, and measuring the fluorescence intensity. The calibration curve can be used to determine the number of deoxyribonucleotides that are actually bound to the detector-gold nanoparticle complex. The hybrid double strands of fluorescent RNA detector and deoxyribonucleotide are separated from the complex by a reducing agent treatment method. After measuring the intensity of fluorescence generated by reacting with RNase H, the deoxyribonucleotide concentration corresponding to the fluorescence intensity can be determined by estimating the calibration curve. The number of deoxyribonucleotides covalently linked to 5 'sulfur atom and gold on the surface of gold nanoparticles having an average size of 10 nm obtained in Preparation Example 1 was about 75 per gold nanoparticle.

전술한 바대로 제조한 검출자-금 나노입자 복합체를 이용한 본 발명의 한 실시 형태에 따른 표적 물질 분석 방법과 종래 기술의 ELISA및 참고예로서 검출자-금 나노입자 복합체가 없이 검출자와 RNase H를 이용하는 신호 증폭 분석 방법을 비교하였다. 도 2는 이 비교 실험에 사용된 세 방법의 구성을 나타낸 모식도이다. 상기 검출자-금 나노입자 복합체가 없이 검출자와 RNase H를 이용하는 신호 증폭 분석 방법(도 2의 가운데, "참고예 분석 방법")은 검출자-금 나노입자 대신 스트렙트아비딘에 바이오틴화 검출 항체와 바이오틴화 디옥시리보뉴클레오티드가 연결된 복합체를 사용하였다. 위 세 가지 방법에서 검출 신호는 모두 형광 신호의 세기로 측정하였다.Target material analysis method according to an embodiment of the present invention using the detector-gold nanoparticle complex prepared as described above, the ELISA of the prior art, and the detector and RNase H without the detector-gold nanoparticle complex as a reference example. Signal amplification analysis method using a comparison was compared. 2 is a schematic diagram showing the configuration of three methods used in this comparative experiment. The signal amplification analysis method using the detector and RNase H without the detector-gold nanoparticle complex (in the middle of FIG. 2, “Reference Example Analysis Method”) is a biotinylated detection antibody to streptavidin instead of the detector-gold nanoparticle. And a conjugated biotinylated deoxyribonucleotide was used. In all three methods, the detection signal was measured by the intensity of the fluorescence signal.

검출자Detector -금 나노입자 복합체를 이용한 분석-Analysis using gold nanoparticle complex

Maxisorp Black(상표) 96-웰 마이크로플레이트(미국 Thermo Scientific사)의 웰 마다 해당 포획자(10C-CR1007M4(AFP용)와 H01314M(h-FABP 용))의 인산 완충 식염수(phosphate buffered saline, PBS) 용액(2 μg/mL) 100 μL를 가하고 4℃에서 밤새 배양하였다. 이어서 각 웰을 인산 완충 식염수(300 μL)로 3회 세척하고, 200 μL의 차단 완충액(blocking buffer)을 가한 다음 실온에서 1시간 동안 배양하였다. Tween 20 함유 인산 완충 식염수(PBST)(PBS속 0.05% Tween 20) 100 μL로 3회 세척한 다음, 농도를 달리하는 표적 물질(0, 12.5, 25, 50, 100, 200 pg/mL)을 분석 완충액(PBST 속의 BSA 1%) 속에 용해시킨 용액 100 μL를 웰마다 가하고 1시간 동안 배양하였다. 이 마이크로플레이트를 PBST로 세척(3×300 μL)하고 나서 분석 완충액에 희석한 검출자-금 나노입자 복합체를 가하고(최종 흡광도 0.025, 최종 농도 약 320 pM) 실온에서 1시간 동안 배양하였다. PBST로 세척(3×300 μL)한 다음, 분석 완충액에 희석한 형광 RNA 탐지자 100 μL를 가하고 실온에서 30분 동안 배양하였다. PBST로 세척(3×300 μL)한 다음, RNase H 반응 용액 100 μL를 가하고 37℃에서 30분 동안 배양하였다. 형광의 세기는 Appliskan(미국 매사추세츠 주 월탄 소재 Thermo Scientific사)로 측정하였는데, 여기/방출 필터 설정은 544/589와 590/675 nm로 하였다. 모든 분석은 3중 반복 실험하였다.Phosphate buffered saline (PBS) of the trapper (10C-CR1007M4 (for AFP) and H01314M (for h-FABP)) for each well of a Maxisorp Black® 96-well microplate (Thermo Scientific, USA) 100 μL of solution (2 μg / mL) was added and incubated overnight at 4 ° C. Each well was then washed three times with phosphate buffered saline (300 μL), 200 μL of blocking buffer was added and then incubated for 1 hour at room temperature. Wash three times with 100 μL of Tween 20-containing phosphate buffered saline (PBST) (0.05% Tween 20 in PBS), and then analyze the target substances with different concentrations (0, 12.5, 25, 50, 100, 200 pg / mL). 100 μL of the solution dissolved in buffer (1% BSA in PBST) was added per well and incubated for 1 hour. The microplates were washed with PBST (3 × 300 μL) and then diluted detector-gold nanoparticle complexes in assay buffer (final absorbance 0.025, final concentration about 320 pM) and incubated at room temperature for 1 hour. After washing with PBST (3 × 300 μL), 100 μL of diluted fluorescent RNA detector was added to the assay buffer and incubated for 30 minutes at room temperature. After washing with PBST (3 × 300 μL), 100 μL of RNase H reaction solution was added and incubated at 37 ° C. for 30 minutes. Fluorescence intensity was measured by Appliskan (Thermo Scientific, Woltan, Mass.), With excitation / emission filter settings of 544/589 and 590/675 nm. All assays were repeated three times.

<비교예 1> ELISA 실험Comparative Example 1 ELISA Experiment

투명한 Maxisorp 96-웰 마이크로플레이트의 각 웰에 3 μg/mL의 포획 항체(10C-CR1007M4(AFP용)와 H01314M(h-FABP 용)) 100 μL를 가하고 4°C에서 밤새 배양한 다음 인산 완충액으로 세척(3×300 μL)하였다. 포획 항체로 피복한 웰에 차단 완충액(PBS 속 3% BSA) 200 μL를 가하고 실온에서 1시간 동안 배양한 다음 이를 300 μL의 PBST로 3회 세척하였다. 다양한 농도(0, 0.625, 1.25, 2.5, 5, 10 ng/mL)로 표적 물질을 희석한 분석 완충액(PBST 속 0.05% Tween 20) 100 μL씩 웰에 가하고 실온에서 1시간 동안 배양하였다. 이어서 플레이트를 PBST(3×300 μL)로 세척하고 나서 바이오틴화 검출 항체 100 μL(분석 완충액 희석 3 μg/mL)를 가하고 실온에서 1시간 동안 배양하였다. 바이오틴화 검출 항체는 PBS로 희석한 1 mg/mL 검출 항체 70 μL 를 20 mM EZ-Link NHS-PEG12-바이오틴(미국 일리노이 주 록포드의 Thermo Scientific사) 0.7 μL와 함께 실온에서 1시간 동안 배양하고, 이를 같은 회사의 Zeba Spin 제염 컬럼(분자량 배제점 40 kDa)으로 정제하여 얻었다. 바이오틴화 검출 항체의 농도는 Bradford 분석으로 정량하였다(미국 캘리포니아 주 허큘리스의 Bio-Rad사 Bradford 분석 용액). 이어서 마이크로플레이트의 PBST 세척(3×300 μL) 후 분석 완충액으로 2 μg/mL로 희석한 스트렙트아비딘-양고추냉이 과산화효소(streptavidin-HRP, 영국 캠브리자 Abcam사) 100 μL를 가하고 실온에서 1시간 동안 배양하였다. 이 마이크로플레이트를 PBST(3×300 μL)로 더 세척하고 웰마다 100 μL의 TMB 기질 용액(미국 텍사스 주 바커의 GenDepot사)을 가하고 실온에서 10분 동안 배양하였다. TMB 반응 종료 용액(미국 텍사스 주 바커의 GenDepot사) 100 μL를 웰마다 가한 뒤 곧바로 96-웰 마이크로플레이트 판독기(미국 캘리포니아 주 서니베일의 Molecular Devices 사 SpectraMax Plus(상표))로 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.100 μL of 3 μg / mL capture antibody (10C-CR1007M4 (for AFP) and H01314M (for h-FABP)) was added to each well of a clear Maxisorp 96-well microplate, incubated overnight at 4 ° C, and then in phosphate buffer. Washed (3 × 300 μL). 200 μL of blocking buffer (3% BSA in PBS) was added to the wells coated with capture antibody, incubated for 1 hour at room temperature, and then washed three times with 300 μL of PBST. 100 μL of assay buffer (0.05% Tween 20 in PBST) diluted with target material at various concentrations (0, 0.625, 1.25, 2.5, 5, 10 ng / mL) was added to the wells and incubated for 1 hour at room temperature. Plates were then washed with PBST (3 × 300 μL), then 100 μL of biotinylated detection antibody (3 μg / mL of assay buffer dilution) was added and incubated for 1 hour at room temperature. Biotinylated detection antibody was incubated for 1 hour at room temperature with 70 μL of 1 mg / mL detection antibody diluted with PBS with 0.7 μL of 20 mM EZ-Link NHS-PEG12-Biotin (Rock Scientific, Rockford, Ill.) This was obtained by purification with Zeba Spin decontamination column (molecular weight exclusion point 40 kDa) of the same company. The concentration of biotinylation detection antibody was quantified by Bradford assay (Bradford assay solution from Bio-Rad, Hercules, Calif.). Subsequently, 100 μL of streptavidin-horseradish peroxidase (streptavidin-HRP, Cambridge Abcam, UK) diluted to 2 μg / mL in assay buffer after PBST washing of microplates (3 × 300 μL) was added at room temperature. Incubated for hours. This microplate was further washed with PBST (3 × 300 μL) and 100 μL of TMB substrate solution (GenDepot, Barker, Texas, USA) was added per well and incubated for 10 minutes at room temperature. 100 μL of TMB reaction termination solution (GenDepot, Barker, Texas, USA) was added per well and immediately measured for absorbance at 450 nm with a 96-well microplate reader (SpectraMax Plus ™ from Molecular Devices, Sunnyvale, CA). It was.

<참고예 1> 검출자-금 나노입자 복합체가 없는 RNase H 신호 증폭 실험Reference Example 1 RNase H Signal Amplification Experiment Without Detector-Gold Nanoparticle Complex

검출자-금 나노입자 복합체가 없는 RNase H 신호 증폭 실험은 상기 분석 완충액으로 희석한 검출자-금 나노입자 복합체(최종 흡광도 0.025) 대신 바이오틴화 검출 항체, 스트렙트아비딘과 바이오틴화 디옥시리보뉴클레오티드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다.The RNase H signal amplification experiment without the detector-gold nanoparticle complex was performed using a biotinylated detection antibody, streptavidin and biotinylated deoxyribonucleotide instead of the detector-gold nanoparticle complex (final absorbance 0.025) diluted with the assay buffer. Except for the same procedure as in Example 1.

구체적으로 상기 실시예 1의 표적 물질의 분석 완충액 용액 부가와 PBST 세척 후에 검출자-금 나노입자 복합체 대신 분석 완충액에 희석(3 μg/mL)한 바이오틴화 검출 항체 100 μL를 웰에 가하고 1시간 동안 실온에서 배양하였다. 바이오틴화 검출 항체는 비교예 1과 동일한 바이오틴화 검출 항체를 사용하였다. 이어서 PBST로 세척(3×300 μL)하고 나서 분석 완충액으로 희석(2 μg/mL)한 스트렙트아비딘 100 μL를 가하고 실온에서 30분 동안 배양하였다. 스트렙트아비딘은 Sigma-Aldrich사 S4762 제품을 사용하였다. PBST로 세척(3×300 μL)하고나서 분석 완충액으로 희석한 바이오틴화 디옥시리보뉴클레오티드(200 nM) 100 μL를 가하고 실온에서 30분 동안 배양하였다. 이 바이오틴화 디옥시리보뉴클레오티드는 전술한 제조예 1의 5'-말단 티올화 디옥시리보뉴클레오티드와 염기 서열은 동일하되, 그 구조에서 티올기가 바이오틴으로 바뀌었다는 점에서 다르다. 이어서 RNase H 절단 이하는 실시예 1과 같이 실시하였다.Specifically, 100 μL of the biotinylated detection antibody diluted (3 μg / mL) in the assay buffer instead of the detector-gold nanoparticle complex after the addition of the assay buffer solution and the PBST washing of the target material of Example 1 was added to the well for 1 hour. Incubated at room temperature. As the biotinylated detection antibody, the same biotinylated detection antibody as in Comparative Example 1 was used. Subsequently, 100 μL of streptavidin, washed with PBST (3 × 300 μL), diluted with assay buffer (2 μg / mL), was added and incubated for 30 minutes at room temperature. Streptavidin was used as S4762 Sigma-Aldrich. After washing with PBST (3 × 300 μL), 100 μL of biotinylated deoxyribonucleotides (200 nM) diluted with assay buffer were added and incubated for 30 minutes at room temperature. This biotinylated deoxyribonucleotide has the same base sequence as the 5'-terminal thiolated deoxyribonucleotide of Preparation Example 1 described above, except that the thiol group is changed to biotin in its structure. Subsequently, RNase H cleavage was performed in the same manner as in Example 1.

AFP 또는 h-FABP 중 어느 한 표적 물질만의 분석에 관하여 상기 세 방법을 비교한 결과를 도 4와 도 5에 정리하였다. 도 4는 실험에 투입한 표적 물질의 농도와 검출되는 형광의 세기의 상관 관계를 나타낸다. 도 4a는 AFP를, 도 4b는 h-FABP를 각각 표적 물질로 하여 형광 세기를 측정한 결과이다. 도 4에서 세모는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 실시예 1의 분석 결과, 속이 찬 동그라미는 검출자-금 나노입자 복합체 대신 바이오틴화 검출 항체와 스트렙트아비딘을 이용한 참고예 1의 RNase H 신호 증폭 방법을, 속이 빈 동그라미는 비교예 1의 효소 면역 분석법을 나타낸다. 도 4a에서 볼 수 있듯이 실시예 1의 본 발명에 따른 표적 물질 분석 방법은 종래 기술의 ELISA나 참고예 1의 방법과 마찬가지로 표적 물질의 농도에 형광 신호 세기가 선형 비례하였다. 도 4a에서 이러한 선형 비례 구간은 약 12.5 pg/mL에서 약 200 pg/mL였다. 그리고 이와 같은 선형 비례 관계는 도 4b에서도 볼 수 있었다.4 and 5 show the results of comparing the three methods with respect to analysis of only one target material of AFP or h-FABP. 4 shows the correlation between the concentration of the target substance put into the experiment and the intensity of fluorescence detected. 4A is a result of measuring fluorescence intensity using AFP and FIG. 4B as a target material, respectively. In FIG. 4, the triangle shows the result of analysis of Example 1 according to an embodiment of the present invention, and the hollow circle amplifies the RNase H signal of Reference Example 1 using a biotinylated detection antibody and streptavidin instead of the detector-gold nanoparticle complex. In the method, a hollow circle represents the enzyme immunoassay of Comparative Example 1. As shown in FIG. 4A, the target material analysis method according to the present invention of Example 1 was linearly proportional to the concentration of the fluorescence signal in the same manner as the ELISA of the prior art or the reference example 1 method. In Figure 4a this linear proportional interval was from about 12.5 pg / mL to about 200 pg / mL. And such a linear proportional relationship can be seen in Figure 4b.

도 4a와 4b에 나타난 데이터를 바탕으로 각 방법에 따른 검출 한계(limit of detection)를 비교하면 표 1과 같다.Comparing the limits of detection for each method based on the data shown in FIGS. 4A and 4B, it is shown in Table 1 below.

Figure 112012035552119-pat00001
Figure 112012035552119-pat00001

표 1에 나타낸 결과로부터 본 발명의 한 실시 형태에 따른 분석 방법이 종래 기술의 ELISA보다는 70~100배 정도, 본 발명과 동일한 RNase H 신호 증폭에 의존하지만 금 나노입자를 사용하지 않는 참고예보다는 50~150배 정도 더 민감하다는 것을 알 수 있다.From the results shown in Table 1, the analytical method according to one embodiment of the present invention is about 70 to 100 times higher than the ELISA of the prior art, 50 depending on the same RNase H signal amplification as the present invention, but 50 than the reference example without using gold nanoparticles. You can see that it is about 150 times more sensitive.

검출자Detector -금 나노입자 복합체를 이용한 표적 물질의 다중화 분석Multiplex Analysis of Target Material Using -Gold Nanoparticle Complex

본 발명의 분석 방법으로 AFP와 h-FABP 두 표적 물질을 동시에 분석할 수 있는지 시험하였다. AFP와 h-FABP의 포획 항체를 함께 마이크로플레이트에 고정시켰고, 이들 각각에 대한 검출자-금 나노입자 복합체를 함께 사용한 것을 제외하면 실시예 1의 단일 표적 물질 분석 방법과 동일하게 실험하였다.The assay method of the present invention tested whether both AFP and h-FABP can be analyzed simultaneously. Capture antibodies of AFP and h-FABP were immobilized together on a microplate and were tested in the same manner as the single target substance analysis method of Example 1 except that the detector-gold nanoparticle complexes for each of them were used together.

도 5는 실시예 2에 따른 형광 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5에서 동그라미는 AFP를, 세모는 h-FABP를 각각 나타낸다. 도 5의 데이터로부터 두 표적 물질을 본 발명의 분석 방법으로 동시에 분석하는 경우에도 형광 신호가 농도에 양호하게 선형 비례하는 것을 확인할 수 있다.5 is a graph showing the results of fluorescence measurements in Example 2. FIG. Circles in FIG. 5 represent AFP and triangles represent h-FABP, respectively. It can be seen from the data of FIG. 5 that the fluorescent signal is well linearly proportional to the concentration even when both target materials are simultaneously analyzed by the analysis method of the present invention.

복수 표적 물질에 대한 다중화 분석을 하였을 때와 단일 표적 물질 분석시에 검출 한계가 달라지는지를 살펴 보기 위하여 도 5의 실험 결과로부터 검출 한계를 측정하였다. 그 결과는 표 2에 정리하였다.The detection limit was measured from the experimental results of FIG. 5 to examine whether the detection limit is changed when performing multiplexing analysis on a plurality of target materials and when analyzing a single target material. The results are summarized in Table 2.

Figure 112012035552119-pat00002
Figure 112012035552119-pat00002

표 2에 나타낸 결과는 본 발명의 표적 물질 분석 방법으로 여러 표적 물질을 동시에 다중화 분석하는 경우에도 해당 표적 물질만을 단일 분석하는 경우와 비슷한 수준의 감도를 발휘할 수 있다는 것을 보여준다.The results shown in Table 2 show that the target material analysis method of the present invention can exhibit a sensitivity similar to that of a single analysis of only the target material even when multiple target materials are simultaneously multiplexed.

사람 혈청 시료의 분석Analysis of Human Serum Samples

본 발명의 분석 방법의 정밀도와 정확도를 평가하기 위하여 사람 혈청 시료 속의 AFP와 h-FABP를 다중화 분석하였다. 정밀도의 지표로는 백분율 변동 계수(percent coefficient of variation, %CV)를, 정확도의 지표로는 백분율 회수도(percent recovery)를 사용하였다. 건강한 사람의 혈청에 AFP와 h-FABP를 각각 1, 3, 9 ng/mL씩 가한 첨가 시료(spiked sample) 18개를 제조하여 실시예 2의 방법으로 동시에 분석하였다. 사람 혈청 시료에 대하여 측정한 AFP와 h-FABP의 정밀도와 정확도를 각각 표 3과 표 4에 정리하였다.In order to evaluate the precision and accuracy of the analytical method of the present invention, AFP and h-FABP in human serum samples were multiplexed. A percentage coefficient of variation (% CV) was used as an indicator of precision, and a percentage recovery was used as an indicator of accuracy. Eighteen spiked samples were prepared by adding 1, 3, and 9 ng / mL of AFP and h-FABP to healthy human serum, respectively, and analyzed simultaneously by the method of Example 2. The precision and accuracy of AFP and h-FABP measured on human serum samples are summarized in Table 3 and Table 4, respectively.

Figure 112012035552119-pat00003
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Figure 112012035552119-pat00004
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표 3에서 볼 수 있듯이 본 발명의 분석 방법은 백분율 변동 계수가 측정한 모든 농도에서 AFP와 h-FABP 양쪽에 대하여 10% 미만이었다. 이는 본 발명의 분석 방법의 정밀도가 임상 진단용으로 사용하기에 적당하다는 것을 가리킨다.As can be seen from Table 3, the analytical method of the present invention was less than 10% for both AFP and h-FABP at all concentrations measured by the percent change coefficient. This indicates that the precision of the analytical method of the present invention is suitable for use in clinical diagnostics.

백분율 회수도로 나타낸 본 발명의 분석 방법의 정확도는 101.2%에서 106.1% 범위로서 실제 분석 용도로 사용하는데 적당한 정확도를 나타내었다(표 4).The accuracy of the analytical method of the present invention, expressed as a percentage recovery, ranged from 101.2% to 106.1%, indicating a suitable accuracy for use in actual analytical applications (Table 4).

상기 실시예와 비교예 결과로부터 본 발명의 표적 물질 분석 방법을 사용하면 감도, 정확도와 분석의 재현성을 희생하지 않고도 복수 표적 물질의 다중화 분석이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.Using the target material analysis method of the present invention from the above examples and comparative examples, it was confirmed that multiplexed analysis of multiple target materials can be performed without sacrificing sensitivity, accuracy, and reproducibility of the analysis.

전술한 바와 같이 특정 내용과 일부 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 구체적인 예로써 제시한 설명일 뿐임을 밝혀 둔다. 본 발명은 전술한 실시 형태들로만 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 실시 형태에 대하여 다양한 수정 및 변형을 할 수 있고, 이러한 수정 및 변형도 본 발명의 기술 사상 속에서 망라하고 있다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it should be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. .

따라서 앞에서 설명한 실시 형태들과 후술하는 특허 청구의 범위는 물론, 이 특허 청구 범위의 모든 균등물이나 등가인 변경 실시 형태들도 본 발명 기술 사상의 범주에 속한다.Accordingly, all equivalents of the claims and their equivalents, as well as the embodiments described hereinabove and the appended claims, are also within the scope of the inventive concept.

Claims (25)

항체-금 나노입자 복합체와
상기 항체-금 나노입자 복합체에 고유한 형광 RNA 탐지자(探知子 probe)를 포함하는 표적 물질의 검출용 키트로서,
상기 키트의 항체-금 나노입자 복합체는 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하는 항체가 금 나노입자의 표면에 결합하고 있고, 또한 상기 금 나노입자의 표면의 다른 영역에는 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드가 결합하고,
상기 형광 RNA 탐지자는 말단에 형광원과 상기 형광원에 대한 소광제(消光劑 quencher)가 연결되고 리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드를 포함하며, 상기 리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드는 상기 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드에 상보적인 서열을 포함하는 표적 검출 키트.
Antibody-gold nanoparticle complexes
As a kit for detecting a target substance comprising a fluorescent RNA probe inherent in the antibody-gold nanoparticle complex,
The antibody-gold nanoparticle complex of the kit is composed of a single strand in which an antibody selectively binding to the target material binds to the surface of the gold nanoparticle, and a plurality of deoxyribonucleotides are connected to another region of the surface of the gold nanoparticle. The polynucleotides bind,
The fluorescence RNA detector includes a single strand of polynucleotide having a fluorescence source and a quencher for the fluorescence source and a plurality of ribonucleotides connected to a terminal thereof, and a plurality of ribonucleotides connected to a plurality of ribonucleotides. And a polynucleotide comprises a sequence complementary to a single strand of polynucleotide having a plurality of deoxyribonucleotides linked thereto.
제 1항에 있어서, 상기 표적 검출 키트는 서로 종류가 다른 항체-금 나노입자 복합체들을 함유하고, 상기 항체-금 나노입자 복합체의 종류마다 그에 고유한 형광 RNA 탐지자를 함유하며,
이 때 상기 표적 검출 키트내 어느 한 항체-나노입자 복합체와 그와 종류를 달리하는 다른 항체-나노입자 복합체 사이에는 서로 항체들끼리, 또한 서로 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드들끼리 일치하지 아니하고,
상기 서로 종류가 다른 항체-금 나노입자들에 각각 고유한 두 형광 RNA 탐지자는 서로 리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드들끼리, 또한 서로 형광원들끼리 같지 아니한 것을 특징으로 하는 표적 검출 키트.
The method of claim 1, wherein the target detection kit contains heterogeneous antibody-gold nanoparticle complexes, and each kind of the antibody-gold nanoparticle complex contains a fluorescent RNA detector unique to it.
At this time, any one antibody-nanoparticle complex in the target detection kit and another antibody-nanoparticle complex having different kinds thereof match each other, and a single strand of polynucleotides in which a plurality of deoxyribonucleotides are connected to each other. Not
The two fluorescent RNA detectors unique to the different kinds of antibody-gold nanoparticles are target detection kits, characterized in that the single strands of polynucleotides in which a plurality of ribonucleotides are connected to each other and the fluorescent sources are not identical to each other. .
제 1항에 있어서, 상기 표적 물질은 상기 항체에 특이적으로 결합하는 항원인 것을 특징으로 하는 표적 검출 키트.The target detection kit of claim 1, wherein the target substance is an antigen that specifically binds to the antibody. 제 1항에 있어서, 상기 표적 물질과 항체의 조합은 항원과 항체인 것을 특징으로 하는 표적 검출 키트.The target detection kit of claim 1, wherein the combination of the target substance and the antibody is an antigen and an antibody. 제 1항에 있어서, 상기 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드는 어느 한 쪽 말단에 티올기를 지니고 있으며, 티올기를 통하여 상기 금 나노입자 표면에 금-황 결합으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 표적 검출 키트.The single-stranded polynucleotide having a plurality of deoxyribonucleotides linked thereto has a thiol group at either end and is connected to the surface of the gold nanoparticle by a gold-sulfur bond through a thiol group. Target Detection Kit. 제 1항에 있어서, 상기 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드의 뉴클레오티드 부위와 티올기 사이에 알킬렌기, 에테르기, 아릴렌기, 아랄킬렌기, 알카릴렌기 중에서 선택하는 작용기를 포함하는 연결부가 존재하는 것을 특징으로 하는 표적 검출 키트.The linking portion of claim 1, wherein the deoxyribonucleotide comprises a functional group selected from an alkylene group, an ether group, an arylene group, an aralkylene group, and an alkaliylene group between a nucleotide region and a thiol group of a plurality of single-stranded polynucleotides. Target detection kit, characterized in that the presence. 제 6항에 있어서, 상기 연결부는 에틸렌글리콜 유래 반복 단위인 것을 특징으로 하는 표적 검출 키트.The target detection kit of claim 6, wherein the linking unit is an ethylene glycol-derived repeating unit. 제 1항에 있어서, 상기 형광원은 쿠마린(coumarin) 계열, 잔텐(xanthene) 계열, 시아닌(cyanine) 계열, 보디피(Bodipy) 계열, 알렉사 플루오르(Alexa Fluor) 계열, 및 다이라이트 플루오르(DyLight Fluor) 계열의 형광원들로 이루어진 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 표적 검출 키트.The method of claim 1, wherein the fluorine source is coumarin (coumarin), xanthene series, cyanine series, Bodipy (Bodipy) series, Alexa Fluor series, and DyLight Fluor (DyLight Fluor) Target detection kit, characterized in that selected from the group consisting of fluorescence source. 제 1항에 있어서, 상기 소광제는 댑실(dabsyl)화물, QSY 계열 물질, BHQ 계열 물질 및 형광 공명 에너지 전달(fluorescence resonance energy transfer, FRET) 물질로 이루어진 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 표적 물질 검출 키트.The method of claim 1, wherein the quencher is selected from the group consisting of a dabsyl compound, a QSY-based material, a BHQ-based material, and a fluorescence resonance energy transfer (FRET) material. Kit. 제 1항에 있어서, 상기 항체는 상기 금 나노입자에 공유결합이 아닌 인력성 상호작용으로 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 표적 물질 검출 키트.The target material detection kit according to claim 1, wherein the antibody binds to the gold nanoparticles by attraction interaction rather than covalent bonds. 제 1항에 있어서, 상기 금 나노입자는 구형이며, 평균 지름이 5 내지 30 nm인 것을 특징으로 하는 표적 물질 검출 키트.The method of claim 1, wherein the gold nanoparticles are spherical, the target material detection kit, characterized in that the average diameter of 5 to 30 nm. 제 11항에 있어서, 상기 금 나노입자 표면은 상기 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드가 나노입자 하나 당 둘 이상 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 표적 물질 검출 키트.The kit of claim 11, wherein the surface of the gold nanoparticles has two or more single strands of polynucleotides linked by a plurality of deoxyribonucleotides to each other. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 시료 내 표적 물질의 분석 방법으로서,
검출하고자 하는 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하고, 표면에 고정되어 있는 포획 항체에 상기 시료를 접촉시키는 포획 단계;
상기 포획 항체와 상이한 부위에서 상기 표적 물질에 선택적으로 결합하는 검출 항체가 금 나노입자의 표면에 결합하고 있는 검출 항체-금 나노입자 복합체로서, 상기 금 나노입자의 표면의 다른 영역에 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드가 결합한 검출 항체-금 나노입자 복합체를 상기 포획 단계를 거친 표면에 결합시키는 결합 단계;
상기 결합 단계를 거친 표면을 세척하는 세척 단계;
상기 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드에 상보적인 리보뉴클레오타이드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 형광 RNA 탐지자로서, 그 한 쪽 말단에 형광원과 그 반대쪽 말단에 상기 형광원에 대한 소광제를 포함하는 형광 RNA 탐지자를 상기 리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드와 상기 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드 사이의 이중 가닥이 형성될 수 있는 조건 하에서 상기 세척 단계를 거친 표면에 가하는 혼성화 단계;
상기 혼성화 단계를 거친 표면에 RNase H를 가하는 리보뉴클레오티드 가수분해 단계; 및
상기 형광원의 여기 파장대의 빛을 상기 가수분해 단계를 거친 표면에 조사하고 형광 세기를 측정하는 형광 측정 단계를 포함하는 표적 물질의 분석 방법.
As a method of analyzing a target substance in a sample,
A capture step of selectively binding to the target substance to be detected and contacting the sample with a capture antibody immobilized on a surface;
A detection antibody-gold nanoparticle complex in which a detection antibody that selectively binds to the target substance at a different site than the capture antibody is bound to the surface of the gold nanoparticle, wherein a plurality of deoxyribonucleotides are formed in different regions of the surface of the gold nanoparticle. A binding step of binding the detection antibody-gold nanoparticle complex to which the dog-linked single-stranded polynucleotide is bound to the surface subjected to the capture step;
A washing step of washing the surface subjected to the bonding step;
A fluorescent RNA detector comprising a single strand of polynucleotides having a plurality of ribonucleotides complementary to a single strand of polynucleotides linked to a plurality of deoxyribonucleotides, the fluorescent source at one end and the fluorescent source at the other end The fluorescence RNA detector comprising a quencher for the washing step under conditions in which a double strand can be formed between a single strand of polynucleotide linked to a plurality of ribonucleotides and a single strand of polynucleotide linked to a plurality of deoxyribonucleotides Hybridization step of applying to the rough surface;
A ribonucleotide hydrolysis step of adding RNase H to the surface subjected to the hybridization step; And
And a fluorescence measurement step of irradiating a surface subjected to the hydrolysis step to light of the excitation wavelength band of the fluorescence source and measuring fluorescence intensity.
제 17항에 있어서, 상기 디옥시리보뉴클레오티드가 복수 개 연결된 단일 가닥의 폴리뉴클레오티드는 어느 한 쪽 말단에 티올기를 지니고 있고, 이 티올기를 통하여 상기 금 나노입자 표면에 금-황 결합으로 연결되며,
상기 분석 방법이 상기 가수분해 단계 전에 환원제 처리로 상기 금-황 결합을 끊는 절단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 물질의 분석 방법.
18. The method of claim 17, wherein a single strand of polynucleotide to which a plurality of deoxyribonucleotides are linked has a thiol group at one end thereof, and is connected to the surface of the gold nanoparticle by a gold-sulfur bond through the thiol group.
The analysis method further comprises a cleavage step of breaking the gold-sulfur bond with a reducing agent treatment before the hydrolysis step.
제 18항에 있어서, 상기 절단 단계를 상기 혼성화 단계 전에 수행하는 것을 특징으로 하는 표적 물질의 분석 방법.19. The method of claim 18, wherein said cleaving step is performed before said hybridization step. 제 17항에 있어서, 상기 형광 RNA 탐지자와 RNase H의 부가는 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 표적 물질의 분석 방법.18. The method of claim 17, wherein the addition of the fluorescent RNA detector and RNase H occur simultaneously. 제 18항에 있어서, 상기 형광 RNA 탐지자, RNase H와 환원제의 부가는 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 표적 물질의 분석 방법.19. The method of claim 18, wherein the addition of the fluorescent RNA detector, RNase H, and a reducing agent occur simultaneously. 제 18항에 있어서, 상기 환원제는 디티오트레이톨(dithiothreitol), β-메르캅토에탄올 및 이들의 혼합물 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 표적 물질의 분석 방법.The method of claim 18, wherein the reducing agent is selected from dithiothreitol, β-mercaptoethanol, and mixtures thereof. 제 17항에 있어서, 아래 (ㄱ) 내지 (ㄷ) 중 적어도 한 곳에 상기 표면을 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 물질의 분석 방법:
(ㄱ) 상기 포획 단계와 상기 결합 단계 사이,
(ㄴ) 상기 혼성화 단계와 상기 가수분해 단계 사이,
(ㄷ) 상기 가수분해 단계와 상기 측정 단계 사이.
18. The method of claim 17, further comprising washing the surface in at least one of (a) to (c) below:
(A) between the capture step and the binding step,
(B) between the hybridization step and the hydrolysis step,
(C) between the hydrolysis step and the measurement step.
제 17항에 있어서, 상기 형광 RNA 탐지자 농도는 100 nM 이상인 것을 특징으로 하는 표적 물질의 분석 방법.18. The method of claim 17, wherein the fluorescent RNA detector concentration is at least 100 nM. 표적 물질 농도와 형광 발생 관계의 검량 방법으로서,
농도를 알고 있는 상기 표적 물질의 시료 용액을 복수 개 제조하고, 각각의 상기 시료 용액에 대하여 제 17항의 표적 물질 분석 방법을 수행하여 형광 측정값을 얻는 단계; 및
상기 형광 측정값과 상기 알고 있는 표적 물질의 농도로부터 검량 곡선을 산출하는 단계를 포함하는 표적 물질 농도의 검량 방법.
As a calibration method of the relationship between target substance concentration and fluorescence generation,
Preparing a plurality of sample solutions of the target substance having a known concentration, and performing a target substance analysis method of claim 17 on each sample solution to obtain fluorescence measurements; And
Computing a calibration curve from the fluorescence measurement value and the concentration of the known target material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017204442A2 (en) * 2016-05-26 2017-11-30 서울대학교 산학협력단 Kit and method for detecting marker substance using asymmetric beads
CN106117356A (en) * 2016-06-30 2016-11-16 天津大学 A kind of golden nanometer particle coupling horseradish peroxidase and the preparation method of alpha-fetoprotein traget antibody
WO2019004804A2 (en) * 2017-06-30 2019-01-03 한국화학연구원 Diagnostic kit for sepsis and diagnosis method using same
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KR102221168B1 (en) * 2021-01-05 2021-02-26 주식회사 에스비바이오사이언스 Conjugate for detecting Influenza A virus and method for detecting Influenza A virus using the same
KR102221169B1 (en) * 2021-01-05 2021-02-26 주식회사 에스비바이오사이언스 Immunodetection kit comprising conjugate of single-stranded DNA-binding protein and signal generating material and immunodetective method by using the same
KR20220166743A (en) * 2021-06-10 2022-12-19 주식회사 제우스 Diagnostic kits and diagnostic methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040241776A1 (en) 2003-05-22 2004-12-02 Agdia, Inc. Multiplex enzyme-linked immunosorbent assay for detecting multiple analytes
KR20080084029A (en) * 2007-03-14 2008-09-19 한국과학기술연구원 Detection method for target protein using aptamer and the detection kit
KR20100042082A (en) * 2008-10-15 2010-04-23 삼성전자주식회사 Solid support with enhanced density of a signal material, kit containing the same and method for detecting target material using the same
EP2437048A1 (en) 2009-05-27 2012-04-04 University of Science and Technology of China Application of gold nanoparticles bonded directly to luminol in immunoassay

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040241776A1 (en) 2003-05-22 2004-12-02 Agdia, Inc. Multiplex enzyme-linked immunosorbent assay for detecting multiple analytes
KR20080084029A (en) * 2007-03-14 2008-09-19 한국과학기술연구원 Detection method for target protein using aptamer and the detection kit
KR20100042082A (en) * 2008-10-15 2010-04-23 삼성전자주식회사 Solid support with enhanced density of a signal material, kit containing the same and method for detecting target material using the same
EP2437048A1 (en) 2009-05-27 2012-04-04 University of Science and Technology of China Application of gold nanoparticles bonded directly to luminol in immunoassay

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