KR100586106B1 - 샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치, 샘플 수집 방법 및 동물 개체군 분류 방법 - Google Patents

샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치, 샘플 수집 방법 및 동물 개체군 분류 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분자 유전학적 연구를 위하여 유핵 세포나 DNA-함유 세포 또는 세포 성분의 조직/혈액 또는 기타 샘플의 수집 및 초기 준비를 위한 장치와 방법에 관한 것이다. DNA-함유 세포 샘플의 수집 및 초기 준비를 위한 본 발명의 장치는 샘플 수용 용기와 샘플 수집 후 샘플 수용 용기에 삽입되어 이를 밀폐하는 샘플 수집 기구를 포함한다. 샘플 수용 용기는 밑면과 측벽을 가지고 투과가 용이한 뚜껑으로 폐쇄되며 밑면으로부터 멀리 떨어진 용기의 측벽에 삽입된 샘플 수집 기구를 고정하기 위한 수단을 갖는다. 용기 내에는 DNA 분해 효소로부터 보호하기 위한 물질이 용입된다. 샘플을 수집하기 위한 기구는 샘플 수용 용기에 삽입시 이 샘플 수용 용기에 고정하기 위한 수단에 의하여 고정되며, 이는 샘플 수용 용기를 샘플 수용 용기의 밑면 및 측벽과 샘플 수집 기구의 선단부에 의하여 한정되는 적어도 하나의 샘플 공간으로 나눈다.
분자 유전학적 진단용 조직 샘플, 샘플 수용 용기, 샘플 수집 기구, 이어 태그, DNA 핑거 프린트

Description

샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치, 샘플 수집 방법 및 동물 개체군 분류 방법{DEVICE AND METHOD FOR OBTAINING AND INITIALLY PREPARING TISSUE SAMPLES FOR MOLECULAR GENETIC DIAGNOSIS}
본 발명은 분자 유전학적 시험을 위하여 동물로부터 유핵 세포나 DNA-함유 세포 또는 세포 성분의 조직, 혈액 또는 기타 샘플을 수집하고 초기 준비하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 장치를 이용하여 동물로부터 DNA-함유 세포를 포함하는 샘플의 수집 및 동물 개체군을 분류하는 방법에 관한 것이다.
다수의 조직-샘플 또는 DNA-샘플의 수집은 다양한 연구와 응용 프로그램을 위하여 필요하다. 특정 환경하에서 전체 가축 개체군(예를 들어, 생물학적인 동적 동물 생산) 또는 지역적으로 또는 특별히 특성화된 동물 개체군에 대한 정보가 수집되어야 한다.
예를 들어, BSE 사건을 계기로 육류 및 축산물이 BSE 사건에 영향을 받지 않은 농장으로부터 공급되었음을 보증하는 것과 관련된 문제를 감안하여, EU 지역에서는 출산시 또는 출산 직후 가축에게 이들의 식별을 위해 이어 태그(ear tag)를 달도록 하는 가축의 강제 확인 제도가 도입되었다. 이들 이어 태그에는 각 가축을 식별할 수 있도록 하는 식별 번호가 표시되어 있다. 따라서, 이러한 번호를 확인함으로써 예를 들어 추후 도축장에서 가축이 어느 농장으로부터 들어왔는지 확인할 수 있다.
그러나, 이들 이어 태그는 위조로부터 안전하지 않고 조작에 의하여 변조될 수 있어 확인 시스템의 도입이 유명무실하게 될 수 있다. 소비자나 중간 상인은 실제로 가축이 지정된 농장으로부터 들어왔는지 여부를 확인할 수 없다.
따라서, 생산자, 가공업자 및 시장 상인으로부터 정보를 독립적으로 확인할 수 있도록 하기 위해서는 간단한 분석 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
잘 알려진 바와 같이, 각 가축은 특정 DNA 변이체를 시험("유전자 핑거 프린트법")함으로써 개별적으로 확인될 수 있다. 사육동물의 법의학 및 혈통 시험에 있어서 이들 혁신적인 분자 유전학적 시험은 이미 분석을 위하여 이용되고 있다. 통상적으로 동물의 샘플은 수의사에 의하여 혈액 샘플로서 수집되고 분석된다. 그러나, 대규모 동물 개체군의 경우 이러한 수집 및 분석 방법은 너무 노동 집약적이고 경제적인 측면에서도 실시 불가능하다.
최근의 검출 방법(PCR, 시퀀싱방법 등)의 도움으로, 매우 작은 조직 샘플만으로도 이들이 어느 특정 개체로부터 얻은 것인지의 여부를 확인할 수 있다. 이러한 시험 방법은 비교적 용이하게 수행될 수 있고 신뢰도는 99.9 %를 넘는다.
그러나, 오늘날 다수의 샘플을 분리, 대상 샘플의 수집, 보존, 분류 및 분석을 수행하기 위해서는 재정 및 노동의 측면에서 막대한 경비가 소요된다.
본 발명의 목적은 피검체로부터 DNA-함유 샘플의 수집이 용이하고 저렴하게 수행될 수 있는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 조직 또는 혈액 샘플이 분석 조사를 위하여 피검체로부터 용이하게 수집될 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적은 샘플을 수집하기 위한 샘플 수용 용기 및 기구를 포함하고 DNA-함유 세포의 샘플을 수집 및 초기 준비하기 위한 장치를 통하여 달성된다. 샘플을 수집한 후에 샘플 수집 기구는 샘플 수용 용기에 삽입되어 이를 견고하게 밀폐한다. 샘플 수용 용기는 밑면과 측벽이 있으며 투과가 용이한 뚜껑으로 밀폐된다. 밑면으로부터 멀리 떨어진 측벽의 영역에는 삽입된 샘플 수집 기구를 고정하는 수단이 있으며, 용기 내의 물질이 DNA-분해 효소로부터 보호된다. 샘플을 수집하기 위한 기구에는 샘플 수용 용기에 삽입시 이 기구를 샘플 수용 용기에 확실하게 고정하기 위한 수단이 구비되어 있으며, 이 기구는 샘플 수용 용기를 샘플 수용 용기의 밑면과 측벽 및 샘플 수집 기구의 선단부에 의하여 한정된 적어도 하나의 샘플 공간으로 나눈다.
아울러, 상기 언급된 목적은 본 발명의 장치를 이용하여 적당한 샘플이 샘플 수집 기구의 선단부에서 수집되어 샘플 수용 용기내로 도입되고, 샘플 수용 용기의 밑면과 측벽 및 샘플 수집 기구의 선단부에 의하여 주위로부터 폐쇄되는 한정된 샘플 공간이 형성되는 방법을 통하여 달성될 수 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 샘플 수용 용기의 밑면(2)에 돌출부(8)를 갖는 샘플 수용 용기(1)의 단면도이다. 샘플 수집 기구(4)가 샘플 수용 용기(1)내에 삽입되어 이를 견고하게 밀폐한다. 샘플 공간(6)(6a)으로부터 멀리 떨어진 샘플 수집 기구(4)의 한쪽 면에는 로드(rod)의 삽입을 허용하는 중공부(opening)(12)가 형성되어 있다.
도 2 는 스파이크(10a)를 갖는 스파이크 판(10)과 스파이크 투공판(11)으로 구성되는 이어 태그(10,11) 및 텅(tongue)(9)이 부착된 샘플 수용 용기(1)의 결합 단면도이다. 샘플 수용 용기(1)가 샘플 수집 기구(4)에 의하여 밀폐되어, 이어 태그(10,11)의 가압과 동시에 샘플을 수집한 후의 상황을 설명한다.
도 3 은 적합한 장치를 이용하여 결합되기 전의 스파이크 판(10) 및 스파이크 투공판(11)으로 구성되는 이어 태그(10,11)와 텅(9)을 갖는 샘플 수용 용기(1)의 측면도이다.
도 4 는 소의 DNA 판정 과정을 설명하는 도면이다.
본 발명은 바람직한 실시형태 및 이하 첨부된 도면을 이용하여 상세히 설명할 것이다.
본 발명의 장치는 샘플 수용 용기(1) 및 샘플 수집 기구(4)를 포함한다. 샘플 수용 용기(1)는 밑면(2) 및 측벽(3)을 가지며 필름 또는 박막(membrane)과 같이 투과가 용이한 뚜껑으로 밀폐되어 있다. 샘플 수용 용기(1)는 부가적인 박막에 의해 나누어져 사용시까지 둘 이상의 구성요소가 샘플 수용 용기(1) 내에서 서로 분리될 수 있으며 샘플 수용 용기(1) 내로 샘플 수집 기구(4)가 삽입될 때에만 상호간의 접촉 및 샘플과의 접촉을 유발할 수 있다. 또한 샘플 수용 용기(1)는 밑면(2)의 전체 직경을 통하여 연장된 돌출부(8)와 같은 분리벽에 의하여 적어도 두 챔버로 나누어져 샘플수집시 적어도 완전히 분리된 두 샘플이 수집될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 샘플 수용 용기(1)에는 적어도 샘플 수집 기구(4)의 선단부가 삽입된다. 만약 필요한 경우 그 밑면(2)은 테이퍼진(tapered) 형태의 돌출부(8)를 갖도록 형성될 수 있으며 샘플 수집 기구(4)는 적당히 돌출부(8)에 결합할 수 있다. 따라서, 샘플 수집 기구(4)을 샘플 수용 용기(1)에 삽입시, 샘플은 샘플 수용 용기(1)의 측벽(3) 및 밑면(2)뿐만 아니라 샘플 수집 기구(4)의 선단부(7)에 의하여 한정된 샘플 공간(6)(6a) 안으로 강하게 분쇄 및 압착된다.
또한 샘플 수용 용기(1)는 예를 들어 이것을 적당히 유지하기 위해 평면상부착판, 예를 들어 통공을 갖는 텅과 같은 유지 장치(9)를 가질 수 있다. 이와 같이 예를 들어 이 텅은 플라이어(pliers)가 이어 태그(10,11)를 가압하기 위해 사용될 때 플라이어에 유지될 수 있다. 또한, 텅은 이어 태그와 같은 식별 번호를 표시하기에 적당한데, 이 텅의 식별 번호는 이어 태그의 식별 번호와 동일하다. 라벨링(labelling)은 형성된 구(溝)내에 손으로 이루어질 수 있고, 또는 텅에는 사전 라벨링, 예를 들면 각인이 이루어질 수 있거나 또는 이어 태그(10,11)의 판면부에 부착된 것을 동일한 식별 번호가 동시에 인쇄할 수 있다.
만약 필요한 경우(예를 들어, 손으로 샘플을 더 가공하는 경우) 샘플 수용 용기(1)는 또한 샘플 수집 기구(4)에 의해 밀폐된 후 샘플 공간(6)(6a)을 한정하는 샘플 수용 용기(1)의 영역이 샘플 수용 용기(1)의 동체에 나사산에 의해 연결되어 나사를 풀면 샘플에 쉽게 접근할 수 있도록 구성할 수 있다.
본 발명 장치의 바람직한 실시형태에 있어서, 샘플 수용 용기(1)는 장치를 파괴하지 않고서는 형성된 샘플 공간(6)(6a)을 개방할 수 없도록 샘플 수집 기구(4)에 의하여 밀폐된다. 즉, 수집된 샘플은 지시없이 조작될 수 없는 것이 확실하다.
샘플 수용 용기(1)내에는 조직 샘플의 단백질 성분이 활성화되지 않도록 하고 DNA 를 안정화하기 위한 물질이 있다.
조직 샘플의 단백질(효소, DN아제 등)이 활성화되지 않도록 하고 DNA 를 안정화하기 위한 물질은 예를 들어 다음의 그룹에서 선택될 수 있다 : 단백질 분해 효소 K(예를 들어, 저장중 안정화를 위하여 냉동건조됨) 및 단백질 분해용 완충 용액(별도로 채워짐) ; 강 염기 ; 흡습성이 매우 크며 접촉하는 조직 샘플을 건조(이를 가온함)시켜 불활성화시키는 흡습제 (molecular sieve)(예를 들어, E. Merck 0.2 nm No. 1.05704.0250, K 230045904 624, 물흡수용량 > 20 %). 공기중의 원하지 않는 수분을 흡수하는 것으로부터 흡습제를 보호하기 위하여 흡습제는 예를 들어 불활성 기체 아르곤으로 피복되고 필름으로 밀폐될 수 있으며 ; 기타 성분들은 단백질 성분의 불활성화 및 DNA 의 안정화를 유지한다. 이러한 물질은 이들이 예를 들어 1 년 이상 장기간 동안 활성화되고 샘플의 도입 후에는 적어도 수 개월부터 1 년까지 분석연구를 위하여 DNA 의 보존상태가 충분히 유지될 수 있도록 조성된다.
샘플 수집 기구(4)는 샘플이 수집되어 샘플 수용 용기(1)내로 도입될 수만 있다면 어떠한 형태라도 취할 수 있으며, 샘플 수용 용기(1)내에서 샘플 수집 기구(4)는 샘플이 도입된 후 샘플 수용 용기(1)를 밀폐된 상태로 밀봉한다. 이는 원통형, 원뿔형 등의 형태를 포함한다.
본 장치의 바람직한 실시형태에 있어서, 샘플 수집 기구(4)는 사용전에는 서로 연결되어 있지만 사용 시에는 서로 분리되는 두 부분으로 구성되어 있다. 이러한 분리 구성은 예를 들어 특정 파괴 지점을 갖는 플라스틱으로 된 좁은 가교(bridge)에 의하여 실현될 수 있다. 샘플 수집 기구(4)는 강체일 수 있거나 그의 선단부(7)에 대향하는 단부에서 중공부(12)를 가지고 있어서 이 중공부를 통해서 플라이어로부터 로드가 삽입되어 사용 시 안정한 상태가 되게 한다.
샘플 수집 기구(4)는 복수의 기능을 갖는다. 샘플은 예를 들면 혈액, 림프액, 또는 오줌과 같은 액체에 단순히 투과함으로써, 또는 피검체로부터 조직을 긁어내거나 천공함으로서 채취된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 피검체의 귀는 본 발명 장치에 의하여 뚫린다. 샘플 수집 기구(4)의 선단부는 날카롭게 되어 있어 귀를 관통하면 소량의 조직 샘플이 천공 및 파쇄되어 나온다.
본 발명 장치의 다른 바람직한 실시형태에서, 이어 태그부착용 플라이어와 같은 적당한 기구를 이용하여 샘플을 수집하는 샘플 수집 기구는 이어 태그가 대상 동물의 귀를 통하여 가압되는 것과 동시에 부착되므로 이어 태그와 샘플의 수집은 한 번의 작업으로 이루어질 수 있다.
통상적으로 식별을 위하여 사용되는 이어 태그는 두 부분, 즉 스파이크(10a)를 가진 판(스파이크 판)(10) 및 이 스파이크 판(10)과 거의 동일한 크기이거나 또는 스파이크(10a)가 귀 안으로 미끄러져 들어가는 것을 방지하도록 충분한 크기를 갖는다면 보다 소형이라도 양호한 스파이크 투공판(spike aperture plate)(11)으로 구성되어 있다. 이들 두 부분은 식품에 사용하기에 적합한 조직을 갖는 합성 재료(예를 들어, 폴리우레탄-바이에르사 제 데스모판 795 U)로 만들어지고 일부는 금속(스테인리스 스틸, 황동, 청동 등)으로 만들어진다.
이어 태그(10,11)를 삽입하기 위하여 시판중인 이어 태그용 플라이어들을 사용할 수 있다. 이러한 목적을 위하여 사용될 수 있는 플라이어의 대부분은 필요에 따라 소형인 추가의 부분을 부가함으로써 극히 용이하게 개량될 수 있다. 그 결과 샘플 수용 용기(1)는 이어 태그(10,11)의 삽입 후에도 플라이어에 매달린 상태를 유지하고, 이에 따라 수집을 용이하게 하는 것이 가능하다. 추가의 부분은, 예를 들어 샘플 수용 용기를 가진 텅(9) 내의 통공에 끼워지는 작은 손잡이다. 귀에 이어 태그(10,11)를 삽입한 후, 필요에 따라 이어 태그(10,11)를 플라이어의 홀더로부터 빼내고, 손잡이는 샘플 수용 용기(1)와 함께 텅(9)을 플라이어 위에 견고히 유지한다. 그 후 텅은 손잡이로부터 용이하게 떼내어질 수 있고, 그에 따라 샘플 수용 용기(1)를 수집할 수 있다.
삽입시 샘플 수집 기구(4)는 샘플 수용 용기(1)에 견고하게 밀폐되고 고정 수단(5)에 의하여 고정됨으로써 샘플의 누출과 이물질의 유입을 방지한다.
샘플 수집 기구(4)뿐만 아니라 샘플 수용 용기(1)는 예를 들어 금속 또는 유리 섬유 보강 합성물질과 같은 적절한 물질로 만들 수 있다. 만약 샘플 수집 기구(4)가 합성물질로 만들어지는 경우 이는 귀에 삽입되는 과정에서 사용된 플라이어의 금속 로드에 의하여 보강될 수 있다.
본 발명의 장치에 의하여 부가적인 많은 노력이나 경비의 소요없이 통상적으로 수행되는 이어 태그(10,11)의 식별 표식과 동시에 동물로부터 샘플을 채취할 수 있다. 이로써 나타나는 절약은 상당하다.
통상적인 샘플 수용 용기에 비하여 본 발명 장치의 다른 이점은 평면상의 텅 형태를 가지며 샘플에 라벨을 붙이거나 샘플을 식별하는데 사용될 수 있는 샘플 수용 용기(1)의 유지 장치(9)에 있다. 통상적으로 라벨 작업은 상당한 노력을 들여 거의 원통형인 용기(예를 들어, 에펜도르프 튜브)의 둥근 표면에 손으로 이루어지고 그 결과 라벨을 판독하기에도 쉽지가 않다. 따라서, 숫자나 데이터의 스캔이 어려워 자동수집이 어렵다.
본 발명 시스템은 특히 전체 조직의 일부인 물질로부터 샘플을 얻어야 할 때 유리한 바, 통상적으로는 이러한 샘플을 기구(칼, 예리한 스푼, 외과용 메스 등)를 이용하여 얻어야만 했다. 재사용가능한 기구를 사용하는 것은 오염의 위험이 매우 크며 PCR(중합효소 연쇄반응)과 같은 매우 민감한 시험의 경우에는 단 하나의 세포라 할지라도 오염된다면 잘못된 결과를 가져올 수 있다. 본 발명의 장치를 이용함으로써 일회용 부품을 사용하여 샘플 물질에 접촉할 수 있다.
또한 본 발명의 장치는 예를 들어 체액 샘플(혈액, 오줌, 타액 등)을 신뢰가능하고 확고하게 수집 및 처리하는데 사용할 수 있다. 이와 같은 경우, 체액은 샘플 수용 용기(1)의 개방부 또는 샘플 수집 기구(4)의 선단부에 공급되며, 샘플 수집 기구의 경우는 이후에 예를 들어 플라이어와 같은 적당한 장치를 이용하여 샘플 수용 용기(1)에 가압 삽입된다. 또한 표면(표피, 점막 등)으로부터의 샘플은 샘플 수집 기구(4)의 선단부가 "예리한 스푼" 의 형태로 되어 있어 표면을 간단히 긁어내는 방식으로 사용되는 본 발명의 장치를 이용하여 깨끗하고 신뢰가능하며 식별이 확실하게 이루어지도록 수집될 수 있다.
본 발명의 상당한 이점은 샘플 수용 용기(1)와 이어 태그(스파이크 판 (10) 및 스파이크 투공판(11))의 라벨링이 동시에 이루어질 수 있다는 점이다. 이로써 동물의 사용자 또는 소유자에게 공급되기 전에 오류없이 동일 번호를 부여할 수 있다. 예를 들어 이 라벨링은 프린터를 이용하여 수행될 수 있는데, 플라스틱 이어 태그의 경우 합성 물질과 매우 강력하게 결합되어 통상적인 이용 상태에서 지워지거나 없어지지 않는 마스터믹스(흑색)가 도포된다. 또한, 대응하는 이들 부품 내에 식별 번호를 인쇄할 수도 있다.
본 발명의 장치에 의하여 수집된 샘플은 중앙수집소로 옮겨져 그곳에서 분석된다. 샘플 수용 용기(1)의 수집은 온도나 이송기간에 대한 특별한 고찰없이 이루어질 수 있다. 샘플 수용 용기(1)는 우편, 인편 등에 의하여 연구소나 보관소로 어떠한 문제 및 위험없이 운반될 수 있다.
연구소에서의 샘플 정밀검사, 시험반응 및 분석은 일정량을 취하여 로봇제어시스템에 의해 자동화될 수 있다. 샘플의 식별 번호는 등록되고 이후 판독장치(스캐너)에 의하여 처리된다. 손으로 데이터를 입력하지 않으므로 오류값은 무시할 수 있을 정도로 낮다.
본 발명 장치에 의해 수집된 샘플로부터 DNA 를 처리하고 분석하기 위하여, 샘플 수용 용기(1)는 콘베이어 벨트상에 놓이고 스캐너가 샘플의 식별 번호를 등록한다. 이어서 캐뉼러(canula)가 샘플 공간(6)(6a)의 저면을 통하여 삽입되고 샘플의 흡인을 위하여 유체가 주입되며 일정량의 샘플이 추출된다. 그리고 캐뉼러의 삽입점이 다시 밀봉되고 샘플 수용 용기(1)가 저장된다. 만약 샘플 공간(6)(6a)이 적당한 방법으로 나누어져 있는 경우 다른 샘플이 본 발명의 장치에 의하여 분석이 이루어질 수 있다.
DNA 분리는 피펫팅 로봇(Biomec 2000, 베크만에서 입수)을 이용하여 자동화할 수 있으며 DNA 의 정제는 실리콘입자(예를 들어, InstaGene Matrix, 바이오-래드에서 입수)를 이용한다. 이들 샘플과의 시험반응도 자동화할 수 있다.
샘플을 용이하게 수집하고 자동분석하기 위한 이러한 시스템은 다음과 같은 이점을 갖는다 :
- 소비까지의 모든 처리단계에서 모든 가축 및 이들 가축으로부터 얻은 식육의 위조없는 원산지증명 및 식별과 BSE 프리영역으로부터의 원산지 증명.
- 자연농장소유 또는 국립농장소유의 동물과 같은 표적 판매 프로 그램의 조절 및 안정화 또는 특수 등급 식별화.
- 모든 가축 수송의 수송 경로와 시간 및 거리의 확인 및 모니터링.
- EU 내에서의 유통 및 수출시 가축의 효과적인 국경관리 및 추적.
- 경매 또는 박람회 등 어느 시기에서나 식별확인하에 판매된 가축의 오류없는 식별가능성.
- 모든 가축의 완벽한 원산지증명 및 오류와 위조증명서의 색출가능성.
- 완벽하게 신뢰가능한 법적 증명(위장 내용물로부터 이미 소화된 고기류를 의학시험관에 의해 시험한 것에 의함).
- 완벽하게 신뢰가능한 전염병 관리의 모니터링.
- 애완동물사료를 포함하는 시험된 모든 가공식품에서 육류 혼합량의 측정.
- 무작위시험처리 과정에서 금지된 호르몬 또는 성장촉진제를 사용한 도축장으로부터 생산자의 색출.
- 가죽 및 뼈, 뿔, 발굽, 내장조제품 및 혈액과 같은 가축생산품으로부터 다른 제품에 대한 원산지증명.
- 직접 판매된 우유 또는 유제품을 얻는 동물 및 원료의 증명 및 시험.
- 모든 가축군 및 판매경로의 정확한 등록.
- DNA 다형성의 상세한 분석과 유전거리 및 유전선별프로그램을 위한 샘플의 이용.
- 사육프로그램의 최적화.
- 유전거리의 측정.
- 가축 사육의 계통 및 사육 이력의 연구.
- 표지 보조 선택 프로그램(MAS)의 일부로서의 분석.
- 특정 유전적 결함의 존재 여부 및 빈도의 정확한 증명.
법률적 관점에서 상기 설명된 장치와 방법은 수집된 샘플이 인식가능한 샘플 수용 용기의 필수적인 조작 없이 변질(교체 및 위조)되지 않는다는 이점이 있다.
샘플의 수집 및 분류에 의하여 원산지시험, 유전적 결함스크리닝, 개체군분석, 돌연변이검출, 식품의 스크리닝, 병원체진단, 형질전환진단, 식품가공공정의 위생점검 등이 큰 비용의 소요없이 수행될 수 있다.
상기에서 설명한 시스템에 의하여 소비될 때까지 모든 동물 및 동물로부터 만들어진 모든 제품에 있는 유전정보를 시험하는 것이 가능하다. 또한 지금까지 설명한 장치에 의하여 이러한 시험에 관련된 비용을 줄일 수 있다.
심지어 동물원료로 철저하게 가공된 식품[소시지, 가공육, 레버캐스(양념과 기타 성분을 넣고 잘게 갈아 오븐에 굽거나 미리 구워낸 고기), 쪼가리고기 등]에 있어서도 종 및 각 특정의 DNA 를 확인할 수 있다. 이는 이물질 고기성분으로 식품이 오염된 것을 검출할 수 있도록 한다. 물론, 이러한 방법의 도움으로 원산지 농장에서 적당한(제 1 의) 샘플이 취하여진 경우(도 3) 특정식료품이 특정 가축으로부터 유래되었다는 것을 증명하는 것이 가능하다.
이를 위하여, 귀의 조직 샘플을 DNA 의 분류 및 분류소로의 이송을 위해 신생가축마다 채취한다. 자동 PCR 을 이용하여 미소부수체 프라이머로부터 DNA 핑거 프린트를 얻을 수 있으며 각 동물에 대한 정확한 패턴을 등록할 수 있다.
이들 데이터는 중앙파일에 등록되어 이를 통하여 접근할 수 있다. 일상적인 시험에서의 핑거 프린트, 즉 제 1 분석의 핑거 프린트와 비교하여 DNA 분류 후 제 2 샘플의 전송시 일치하는 동물을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 통상 하루 이내에 이용할 수 있다. 극단적인 경우, 예를 들어 동물의 수송 또는 국경을 통과해야 하는 경우 신속한 결과를 3 시간 이내에 이용할 수 있다. 동물의 수, 즉 DNA 핑거 프린트와 모든 다른 데이터는 등록된 모든 동물에 대하여 호출할 수 있다. 동물의 소유자, 즉 한 소유자 또는 하나의 동물군으로부터 판매된 모든 동물을 공동 관리할 수 있다. 동물의 모체, 즉 모든 가축의 신생을 등록한 후 여러 해가 지난 다음 이러한 동물의 모체와 각 모체의 자손 수가 이러한 파일을 통해 조사될 수 있다. 농장동물의 완벽한 개체군의 개별적인 분류는 새로운 것이다. 모든 소비자, 고객, 수요자, 판매자, 도축업자, 가공자, 소유자 또는 검사자가 동일성을 확인할 수 있으며 이로써 동물 또는 동물제품의 원산지를 확인할 수 있다(도 4). 이러한 시험을 위해서는 예를 들어 도축장에서, 수퍼마켓에서 또는 이미 준비된 식사(예를 들어, 식당의 테이블에 올려진 육류제품)에서 단지 제 2 샘플을 취하는 것만이 필요하다.
살아있는 동물의 경우 예를 들어, 승인하에 원거리 수송된 동물의 분류는 이와 유사한 방법으로 확인할 수 있다. 충분히 높은 빈도로 수행된 시험 결과에 대한 확실성은 신뢰가능하고 법적으로 명백한 증거에 대한 두려움 및 색출의 위험 때문에 속임수를 최소한으로 감소시킬 것이다.
위험예방, 전염병관리 또는 동물체내에 잔류하는 불법잔류물(호르몬, 성장촉진제 등)에 대한 시험을 이유로 동물의 특정개체군을 모니터 하는 미래의 모든 주문은 이미 수집된 DNA 데이터를 이용하여 즉시 수행될 수 있다.
만약 본 발명 시스템에 의한 개체분류가 한 국가에서 일관되게 수행된 경우, 이러한 개체분류는 예를 들어 동물의 BSE의 의심, 농장의 돼지콜레라의 창궐등으로 인해서 발생하는 문제점에 언제나 동일자에 즉시 대처하여 수요자에게 확실한 예방책을 제공하며 모니터링을 위한 확실한 시험가능성을 제공한다.
특히, 예를 들어 개체분류를 통하여 동물 및 그 제품이 실질적으로 그곳으로부터 공급된 "다른" 제품임을 완벽히 그리고 의심없이 입증할 수 있다. 이는 모든 수요자가 육제품이 멀리 수송되고 판매된 후라 할지라도 샘플(제 2 샘플)의 발송으로 육제품에 수반된 정보를 시험할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하기로 한다. 이러한 실시예는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
가축의 개체분류
소에 통상적인 이어 태그로 마킹하였다. 스파이크 판의 스파이크에는 샘플 수집 기구가 부착되어 있고, 이는 전방의 선단부에 원추상의 형태를 가지면 밑면에는 스파이크 판의 스파이크를 받치기 위한 원통형의 밑면과 중공을 갖는다.
플라이어 위에서 텅과 일체로 된 샘플 수용 용기는 합성필름의 뚜껑에 의해 밀폐된 샘플 수용 용기의 뚜껑과 스파이크 투공판의 통공이 일렬로 배열되도록 하여 스파이크 투공판의 하측 위치에 놓인다.
샘플 수용 용기로부터 멀리 떨어진 위치에서 텅은 플라이어상에서 이를 정위치에 고정하기 위한 통공을 갖는다.
스파이크 판의 샘플 수집 기구가 구비된 스파이크를 가압함으로서 소의 귀를 통하여 천공되는 귀의 샘플이 샘플 수용 용기내로 가압된다. 삽입 후 샘플 수집 기구는 샘플 수용 용기의 내벽에 형성된 돌출부에 의하여 정위치로 고정되며 이에 따라 형성된 샘플 공간이 밀폐된 상태로 밀봉된다.
샘플 수용 용기내에는 수집된 샘플의 DNA 가 분해되는 것으로부터 보호하는 흡습제(Merck, 0.2 nm No. 1.05704.0250)가 있다.
알려진 유전자의 DNA 풋트프린트 및 PCR 분석이 수행되었으며 반년 후 샘플 수용 용기내에 있는 유전물질에서 이상이 발견되지 않았다.
실시예 2
특정계통의 사육을 위한 기능성 돌연변이의 선별(예를 들어, 이종이식을 위한 1.3 Gal/Gal 3 음성 돼지)
자연돌연변이율에 의하여 게놈내에 존재하는 모든 단일개체유전자에서 충분한 크기의 개체군은 단지 다양한 침묵 돌연변이(silent mutation)만을 포함하지 않고 오히려 대립유전자의 비활성을 유발하는 돌연변이를 포함할 확실한 가능성이 있다. 이들 대부분의 경우, 이는 우성돌연변이가 아닌 열성돌연변이이다. 하디-윈베르그 법칙에 따라서 돌연변이가 원인인 유전자형의 이러한 변화의 대다수는 이형접합체에 의하여 가리워진다.
스크리닝 과정에 있어서, 유용한 돼지개체군에서 적당한 부위의 적당한 분자유전학적 분석을 이용하여 돌연변이를 갖는 단일이형접합체 보균 동물을 발견하는데는 한계가 있다. 그리고 이러한 동물에서는 동형접합 음성 계통이 형성될 수 있으며 이는 유전자 넉-아웃(knock-out)을 통하여 발생된 계통의 경우와 마찬가지로 유전자결함을 갖는다. 이러한 계통이 결코 유전자 넉-아웃을 통하여 발생된 계통의 경우보다 우수하다고 할 수 없다.
제안된 방법은 표지유전자를 포함하지 않는 적당한 구성으로 재조합한 후 어느 정도 간세포주의 스크리닝을 나타낸다. 차이는 다음과 같다. 간세포 중의 모든 세포는 단일돌연변이의 발생 후 변질 또는 재조합되는 것을 제외하고는 동일한 유전자형을 갖는다. 돼지개체군의 스크리닝에 있어서, 분석된 모든 유전자형은 상이하다. 이들은 표적방법으로는 돌연변이되지 않고 돌연변이를 갖게되며, 진화 및 사육사의 작업 과정에서 축적된다(이형접합체 상태에서 이들은 음성선택압력하에 놓이지 않는다).
1.3 Gal/Gal 3 의 발현에 있어서는 정량차가 있는 것으로 알려져 있다. 돌연변이 분석은 다양한 개체군에서 이미 존재하고 있는 돌연변이를 찾는것을 목적으로 하고 있으므로 사육동물이 분석될 것이다. 만약 새로운 돌연변이를 무시한다면 생산되는 돼지는 사육모체에 이미 존재하고 있는 돌연변이를 가질 것이다. 실질적인 성취를 위하여 Typi-fix 시스템에 의한 조직 샘플의 보존과 수집은 성공적인 재정적 현실화에 있어서 중요한 요인이 된다. 돌연변이 운반체를 찾기 위한 분석에 있어서, 1.3 Gal/Gal 3 의 결핍을 갖는 잠재 동물을 찾아내기 위하여 100,000 개 까지의 유전자형이 시험되어야 한다. 100,000 마리의 돼지로부터 많은 경비를 들여 각 샘플을 수집하기 위하여 본 발명의 시스템은 선택방법이다. 샘플은 오직 연구소로 운송되어(우송 또는 샘플수집에 의하여) 그곳에서 검사하기만 하면 된다.

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  22. 동물로부터 DNA-함유 세포를 포함하는 샘플의 수집 및 초기 준비를 위한 장치에 있어서,
    샘플 수용 용기(1) 및 샘플을 수집한 후 샘플 수용 용기 (1)에 삽입되어 이를 견고하게 밀폐하는 샘플 수집 기구(4)를 포함하되,
    샘플 수용 용기(1)에는 밑면(2) 및 측벽(3)이 있고 이 용기의 밑면으로부터 떨어진 측벽의 영역에는 삽입된 샘플 수집 기구(4)를 고정하기 위한 수단(5)이 있으며 투과가 용이한 뚜껑이 갖추어져 있고 DNA-분해 효소로부터 샘플을 보호하기 위한 수단이 구비되어 있으며,
    샘플 수집 기구(4)는 샘플을 수집함과 동시에 샘플 수용 용기(1) 안으로 삽입되어 사용되며 샘플 수용 용기(1) 내로 삽입될 시 고정 수단(5)에 의해 고정되어 샘플 수용 용기(1)를 이 샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)과 측벽(3) 및 샘플 수집 기구(4)의 선단부(7)에 의해 한정되는 적어도 하나의 샘플 공간(6, 6a)으로 나누며,
    샘플 수용 용기(1)는 이어 태그(ear tag)와 결합되어 있으며,
    이어 태그는 스파이크 투공판(11) 및 스파이크 판(10)을 포함하며 동물을 식별하는 식별부가 존재하여 동물의 식별을 위해 사용될 수 있으며,
    샘플 수용 용기(1)는 상기 이어 태그의 스파이크 투공판(11)과 분리가능하게 연결되며 상기 이어 태그와 동일하게 동물을 식별하는 식별부를 포함하며,
    샘플 수집 기구(4)는 상기 이어 태그의 스파이크 판(10)과 분리가능하게 연결되어 있음을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    샘플 수집 기구(4)는 스파이크 판(10)의 스파이크(10a)에 위치함을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 식별부들은 식별 번호로 구성되는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  25. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    샘플 수집 기구(4)가 샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)을 향하는 단부에서 적어도 하나의 날카로운 선단부를 갖음을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  26. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    샘플 수집 기구(4)는 샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)을 향하는 단부에서 점점 가늘어지는 대칭적인 경사면(taper)을 갖음을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  27. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)은 용기의 내부 공간으로 돌출된 돌출부(8)를 갖고, 샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)을 향하는 샘플 수집 기구(4)의 단부(7)가 이 돌출부(8)에 삽입될 수 있게 되어 있어, 샘플 수집 기구(4)에 의하여 삽입된 샘플 물질이 돌출부(8)와 샘플 수집 기구(4) 사이에서 분쇄됨을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    돌출부(8)가 샘플 수용 용기(1)의 측벽(3)에 연결되어 샘플 수집 기구(4)가 삽입된 후 샘플 수용 용기(1)가 두 샘플 공간(6, 6a)으로 나누어짐을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    돌출부(8)가 원뿔 모양으로 이루어져 있음을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  30. 제 27 항에 있어서,
    돌출부(8)가 샘플 수용 용기(1)를 2 영역으로 나누는 벽임을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  31. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    샘플 수용 용기(1)가 유지 장치(9)에 부착됨을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    유지 장치(9)가 텅(tongue)임을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  33. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    샘플 수집 기구(4)는 선단부(7)에 대향하는 제 2 단부를 가지며,
    제 2 단부는 샘플 수집 기구(4)를 부분적으로 관통하는 중공부(12)를 포함하며,
    중공부(12)를 통해서 로드(rod)가 샘플 수집 기구(4) 내부로 투입되는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  34. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    DNA-분해 효소로부터 보호하는 수단이 알칼리, 단백질 분해 효소 K 또는 흡습제(molecular sieve)임을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    단백질 분해 효소 K는 박막에 의하여 완충 용액과 분리되며 이 박막은 샘플 수집 기구(4)의 삽입시 파괴되어 단백질 분해 효소 K 가 완충 용액과 접촉하게 됨을 특징으로 하는,
    샘플 수집 및 초기 준비를 위한 장치.
  36. 샘플 수용 용기(1) 및 샘플 수집 기구(4)를 포함하는 제 22 항 또는 제 23 항의 장치에 의해 동물로부터 DNA-함유 세포를 포함하는 샘플을 수집하기 위한 방법에 있어서,
    샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)을 향하는 샘플 수집 기구(4)의 단부를 갖춘 이어 태그가 동물의 귀에 부착됨과 동시에 한번의 과정으로 상기 장치에 의해 샘플 수집 기구(4)가 동물의 귀를 관통하여 가압됨으로써 샘플이 샘플 수용 용기(1) 안으로 삽입되어 수집되고,
    샘플이 샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)과 측벽(3) 및 샘플 수용 용기(1)의 밑면(2)을 향하는 샘플 수집 기구(4)의 선단부(7)에 의해 한정되어 형성된 샘플 공간(6, 6a)에서 고정되어 주위로부터 견고하게 밀폐되며,
    샘플 수용 용기(1)에는 동물의 식별을 위해 이어 태그와 동일한 태그가 갖추어져 있음을 특징으로 하는,
    샘플 수집 방법.
  37. 제 22 항 또는 제 23 항의 장치를 이용하여 수집된 샘플이 연구소에서 분석적으로 시험되고 분류되는 과정에서 동물 개체군을 분류하는 방법.
  38. 제 22 항 또는 제 23 항의 장치를 이용하여 동물로부터 DNA-함유 세포를 포함하는 샘플을 수집하는 방법.
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