KR100740869B1 - Method and apparatus for amplification of nucleic acid sequences using immobilized dna polymerase - Google Patents

Method and apparatus for amplification of nucleic acid sequences using immobilized dna polymerase Download PDF

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Abstract

본 발명은 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법 및 장치에 관한 것으로서, 염기서열 증폭 후 디엔에이 중합효소의 분리 및 회수가 간편하고, 고온 안정성을 가진 디엔에이 중합효소 뿐만 아니라 고온 안정성이 아닌 디엔에이 중합효소의 사용도 가능하고, 구성 및 공정이 보다 간단하고 랩온어칩과 같은 복합장치에서의 구현이 용이한 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 본 발명은 a) 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 제 1 반응영역을 유지시키고, 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 제 2 반응영역을 유지시키고, 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 디엔에이 중합반응에 의해 합성되기 위한 온도범위로 제 3 반응영역을 유지시키는 단계, b) 고정화된 디엔에이 중합효소를 상기 제 3 반응영역에 위치시키는 단계, 및 c) 특정 디엔에이 염기서열이 증폭될 수 있도록 상기 제 1 반응영역, 상기 제 2 반응영역 및 상기 제 3 반응영역간에 디엔에이를 이동시키는 단계를 포함하며, 상기 디엔에이를 이동시키는 단계를 적어도 1 회 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for amplifying nucleotide sequences using immobilized DNA polymerases, which is easy to separate and recover from DNA polymerases after nucleotide amplification, and to not only die polymerases having high temperature stability but also high-temperature diene polymerases. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method which can use an enzyme, which is simpler in construction and processing, and which can be easily implemented in a complex apparatus such as a lab-on-a-chip. The present invention a) maintains the first reaction zone in the temperature range for the double strand of the DNA to be separated into single-stranded DNA molecules, respectively, and the complementary primer is bonded to a specific site of the single-stranded DNA molecule to form a partial double strand Maintaining a second reaction zone at a temperature range for the second reaction zone, and maintaining the third reaction zone at a temperature range for the primer extension product to be synthesized by the DNA polymerization in the partial double strand; b) immobilizing the diene polymerase Positioning a die between the first reaction zone, the second reaction zone, and the third reaction zone so that a specific DNA sequence can be amplified. It is characterized by repeating the step of moving at least one or more times.

염기서열 증폭, 고정화된 디엔에이 중합효소, 중합효소 연쇄반응, Sequence amplification, immobilized DNA polymerase, polymerase chain reaction,

Description

고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR AMPLIFICATION OF NUCLEIC ACID SEQUENCES USING IMMOBILIZED DNA POLYMERASE} METHODS AND APPARATUS FOR AMPLIFICATION OF NUCLEIC ACID SEQUENCES USING IMMOBILIZED DNA POLYMERASE}             

도1은 본 발명에 따른 고정화된 디엔에이(Deoxyribonucleic Acid : DNA) 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 개념을 나타내는 구성도,1 is a block diagram showing the concept of a nucleotide sequence amplification method using an immobilized DNA (Deoxyribonucleic Acid: DNA) polymerase according to the present invention,

도2a는 열 대류에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 구성도, Figure 2a is a block diagram of a nucleotide sequence amplification method using an immobilized DNA polymerase, characterized in that to move the DNA by thermal convection,

도2b 및 도2c는 열 대류에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치의 사시도 및 단면도,2B and 2C are a perspective view and a cross-sectional view of a nucleotide sequence amplification apparatus using immobilized DNA polymerase, characterized in that the DNA is moved by thermal convection;

도3a 및 도3b는 전기장 발생 수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 구성도,Figure 3a and Figure 3b is a block diagram of a nucleotide sequence amplification method using the immobilized DNA polymerase, characterized in that for moving the DNA by the electric field generating means,

도4는 압력차 발생수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 구성도,4 is a block diagram of a nucleotide sequence amplification method using immobilized DNA polymerase, characterized in that the die is moved by a pressure difference generating means;

도5는 교반 수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 구성도,5 is a block diagram of a nucleotide sequence amplification method using an immobilized die polymerase, characterized in that the die is moved by stirring means;

도6은 본 발명의 실험 예 중 반응시료 내에 3개의 반응영역을 형성시키는 경 우의 온도 분포의 예를 보여주는 도표,6 is a diagram showing an example of temperature distribution in the case of forming three reaction zones in a reaction sample of the experimental example of the present invention;

도7은 본 발명에 의한 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 결과를 보여주는 아가로스 젤 전기영동 사진이다.Figure 7 is agarose gel electrophoresis picture showing the results of nucleotide sequence amplification using immobilized diene polymerase according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 제 1 반응영역1: first reaction zone

2 : 제 2 반응영역2: second reaction zone

3 : 제 3 반응영역3: third reaction zone

4 : 고정화된 디엔에이 중합효소4: immobilized diene polymerase

5 : 반응용기5: reaction vessel

6 : 구형파 발생기6: square wave generator

7, 7' : 전극7, 7 ': electrode

8, 8': 피스톤8, 8 ': piston

9 : 자석 막대9: magnetic rod

10 : 전자석형 교반 구동 장치10: electromagnet type stirring drive device

101 : 제 1 전도성 블록101: first conductive block

102 : 제 2 전도성 블록102: second conductive block

103 : 반응용기103: reaction vessel

104 : 가열장치104: heating device

105 : 온도 조절 유체 유입부105: temperature control fluid inlet

106 : 온도 조절 유체 유출부106: temperature control fluid outlet

107 : 단열재107: insulation

111, 117 : 관통구 111, 117: through hole

112 : 개구부 112: opening

본 발명은, 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction : PCR)이 일어날 수 있는 복수의 반응영역을 형성시키고 그 복수의 반응영역 중 특정 영역에 고정화된 디엔에이 중합효소를 위치시킨 후, 상기 복수의 반응영역들 간에 디엔에이를 이동시킴으로써, 특정 염기서열을 증폭하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for amplifying nucleotide sequences using immobilized DNA polymerase. More specifically, the present invention forms a plurality of reaction zones in which a polymerase chain reaction (PCR) can occur and places the diene polymerase immobilized in a specific region among the plurality of reaction zones, The present invention relates to a method and apparatus for amplifying a specific nucleotide sequence by moving a DNA between reaction regions.

염기서열 증폭기술은 생명과학, 유전공학, 및 의학 분야 등의 연구 개발 및 진단 목적으로 광범위하게 활용되고 있으며, 특히 중합효소 연쇄반응에 의한 염기서열 증폭기술(이하 'PCR 염기서열 증폭기술'이라 한다)이 널리 활용되고 있다. 상기 PCR 염기서열 증폭기술에 관한 상세한 내용은, 미합중국 특허 제4,683,202호, 제4,683,195호, 제4,800,159호, 및 제4,965,188호에 기재되어 있다. The sequencing technique is widely used for research and development and diagnostic purposes in the life sciences, genetic engineering, and medical fields, and in particular, sequencing by polymerase chain reaction (hereinafter, referred to as 'PCR sequencing technique'). ) Is widely used. Details of the PCR sequencing technique are described in US Pat. Nos. 4,683,202, 4,683,195, 4,800,159, and 4,965,188.

PCR 염기서열 증폭기술을 자동화하여 여러 종류의 유전자 시료들을 보다 효율적으로 빠른 시간 안에 증폭하기 위한 다양한 장치 및 방법들이 개발되어 사용되고 있는데, 그 기본적인 작동원리는 다음과 같다.Various devices and methods have been developed and used to automate PCR sequencing to amplify different types of genetic samples more efficiently and quickly. The basic principles of operation are as follows.

상용화된 PCR 염기서열 증폭기술에서는, 증폭될 주형 디엔에이(template DNA), 주형 디엔에이의 각 단일가닥의 특정 서열과 상보적인 서열을 가지는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide) 프라이머(primer) 쌍, 고온 안정성 디엔에이 중합효소(thermostable DNA polymerase), 및 삼인산화데옥시리보뉴클레오티드 (deoxyribonucleotide triphosphates : dNTP)를 포함한 시료를 준비하고, 이 시료의 온도를 순차적으로 변화시키는 온도 사이클을 반복함으로써 주형 디엔에이의 특정 부위 염기서열을 증폭한다. 구체적으로 3단계 또는 2단계의 온도 순환 사이클을 사용하게 되는데, 온도 변화에 의하여 염기서열 증폭을 달성하는 과정은 다음과 같다. 첫 번째 단계는 디내츄레이션 단계(denaturation step)로서, 상기 시료를 고온으로 가열시킴으로써 이중가닥 디엔에이를 단일가닥 디엔에이로 분리하는 단계이다. 두 번째 단계는 어닐링 단계(annealing step)로서, 상기 디내츄레이션 단계를 거친 시료를 적정 온도로 냉각시킴으로써, 상기 단일가닥 디엔에이와 상기 프라이머가 이중 나선 결합을 하여 부분적으로 이중 가닥이 된 디엔에이-프라이머 복합체(DNA-primer complex)를 형성하는 단계이다. 세 번째 단계는 폴리머리제이션 단계(polymerization step)로서, 상기 어닐링 단계를 거친 시료를 적정 온도로 유지함으로써 상기 디엔에이-프라이머 복합체의 프라이머를 디엔에이 중합효소가 중합반응에 의해 연장(extension)함으로써 원래의 주형 디엔에이에 대하여 상보적인 서열을 가지는 새로운 단일가닥 디엔에이를 복제하는 단계이다. 이와 같은 세 가지 단계를 순차적으로 20 - 40 회 정도 반복하여 매 사이클마다 상기 두 개의 프라이머 사이의 염기서열이 복제되게 함으로써 수백만 배 또는 그 이상에 이르는 염기서열 증폭을 달성하게 된다.In commercially available PCR sequencing, template DNA to be amplified, oligonucleotide primer pairs having a sequence complementary to a specific sequence of each single strand of the template DNA, and a high temperature stable DNA polymerase ( Samples containing thermostable DNA polymerase, and deoxyribonucleotide triphosphates (dNTPs) are prepared and amplified a specific site sequence of the template diene by repeating a temperature cycle that sequentially changes the temperature of the sample. Specifically, three or two stages of temperature cycling cycles are used, and the process of achieving sequencing by temperature change is as follows. The first step is the deaturation step, in which the double stranded DNA is separated into single stranded DNA by heating the sample to a high temperature. The second step is an annealing step, in which the single stranded DNA and the primer are double-stranded and partially double-stranded DNA-primer complexes by cooling the sample passed through the degassing step to an appropriate temperature. (DNA-primer complex) is formed. The third step is a polymerization step, in which the original template is obtained by extending the primer of the diene-primer complex by the polymerase by polymerizing the primer of the diene-primer complex by maintaining the sample subjected to the annealing step at an appropriate temperature. Cloning a new single stranded DNA having a sequence complementary to the DNA. By repeating these three steps about 20-40 times in sequence, the base sequence between the two primers is replicated every cycle to achieve amplification of several million times or more.

상기 디내츄레이션 단계에서의 온도는 90℃에서 94℃ 범위의 값을 주로 사용하며, 상기 어닐링 단계에서의 온도는 사용된 프라이머의 녹는 점(T m), 즉 T m 값에 따라 적절하게 조절하는데, 통상적으로 40℃ 내지 60℃ 범위의 값을 사용한다. 폴리머리제이션 단계에서의 온도는 주로 사용하는 써머스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus)로부터 추출한 고온 안정성 디엔에이 중합효소(Taq DNA Polymerases) 의 최적 활성 온도인 72℃로 맞추어, 3단계 온도 순환 사이클을 사용하는 것이 가장 보편적이며, 디엔에이 중합효소의 활성 온도 범위가 상당히 넓으므로 상기 어닐링 단계와 폴리머리제이션 단계의 온도를 같게 하여 온도를 순환하는 2단계 온도 사이클도 사용하고 있다.The temperature in the desulfurization step mainly uses a value in the range of 90 ° C to 94 ° C, and the temperature in the annealing step is appropriately adjusted according to the melting point ( T m ), that is, the T m value of the primer used. Typically, values in the range of 40 ° C. to 60 ° C. are used. Temperature in the poly-head localization step according to the optimal 72 ℃ effective temperature of sseomeoseu aqua tea kusu high temperature stability chosen DNA polymerase (Taq DNA Polymerases) extracted from (Thermus aquaticus), often used, using a three-step temperature cycle Cycle The most common is the active temperature range of the tack die polymerase, so a two-stage temperature cycle is also used in which the temperature of the annealing step and the polymerization step is equalized to circulate the temperature.

상기 종래의 염기서열 증폭 방법은, 디엔에이 중합효소가 포함되어 있는 시료 전체의 온도를 3단계 또는 2단계 온도 순환 사이클에 따라 변화시키므로 다음과 같은 문제점이 존재한다.The conventional nucleotide sequence amplification method changes the temperature of the entire sample containing the DNA polymerase according to a three-stage or two-stage temperature cycle cycle, the following problems exist.

첫째, 종래의 염기서열 증폭 방법에서는 디엔에이 중합효소가 시료에 포함되어 있으므로 반응 종료 후 시료의 정제를 위하여 넣어 준 효소를 제거하는 과정이 간단하지 않으며 이미 사용한 효소를 다시 사용하기도 곤란하다.First, in the conventional nucleotide sequence amplification method, since the DNA polymerase is included in the sample, the process of removing the enzyme added for purification of the sample after completion of the reaction is not simple, and it is difficult to reuse the already used enzyme.

둘째, 종래의 염기서열 증폭 방법은 디엔에이 중합효소와 같은 고온 안정성을 가진 디엔에이 중합효소만을 사용할 수 있다. 종래의 염기서열 증폭 장치는 시료 전체를 고온으로 가열하는 공정을 포함하고 있기 때문이다. Second, the conventional nucleotide sequence amplification method can use only a diene polymerase having a high temperature stability, such as tack diene polymerase. It is because the conventional nucleotide sequence amplification apparatus includes the process of heating the whole sample to high temperature.

셋째, 종래의 온도 사이클형 염기서열 증폭 방법은 랩온어칩(Lab-on-a-chip)과 같은 복합장치로의 구현이 어렵다. 랩온어칩과 같은 복합장치는 다단계 반응 및 공정이 하나의 칩에서 동시 또는 연속적으로 수행될 수 있도록 구현된 소형화된 장치인데, 종래의 염기서열 증폭 방법은 시료 전체의 온도를 변화시키는 공정을 반드시 필요로 하므로 구성 및 공정 상의 복잡성으로 인하여 소형화에 불리한 방식이며, 또한 급격한 온도 변화가 바람직하지 않은 복합장치에서의 구현도 어렵다.Third, it is difficult to implement a conventional temperature cycle type amplification method into a complex device such as a lab-on-a-chip. Complex devices, such as lab-on-a-chip, are miniaturized devices that allow multiple stage reactions and processes to be performed simultaneously or sequentially on a single chip. Conventional sequence amplification methods require a process to change the temperature of the entire sample. Therefore, due to the complexity of the configuration and process, it is a disadvantageous method for miniaturization, and it is also difficult to implement in a composite device in which a sudden temperature change is undesirable.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 여러 가지 방안들 중의 하나가 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용하는 것이다. 고정화된 효소란 지지대에 물리적, 또는 화학적으로 결합된 상태로 존재하면서 촉매활성을 유지하고 있는 효소를 의미한다. 이러한 고정화된 효소를 사용함으로써 얻을 수 있는 일반적인 장점은, 첫째, 반응 후 효소가 고정된 지지대를 제거함으로써 효소를 간편하게 반응용액으로부터 분리, 회수할 수 있으므로 시료의 정제과정을 간단하게 할 수 있고, 둘째, 상기 회수된 고정화된 효소를 재사용 함으로써 비용을 절감할 수 있으며, 셋째, 효소반응이 포함된 다단계 공정들을 단순화할 수 있게 됨에 따라 반응공정상의 효율을 높일 수 있다는 점이다. 또한, 효소를 고정화시킴에 따라 효소의 물리적 안정성이 향상되거나, 효소반응의 조건이 변화되는 등의 부차적 효과에 의해 활용 효율이 향상될 수도 있다. 따라서, 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용함으로써, 종래의 염기서열 증폭 방법이 가지는 상기의 문제점들을 해결하는 것이 가능할 것으로 예상할 수 있다. One of several solutions to these problems is to use immobilized DNA polymerase. Immobilized enzyme refers to an enzyme that is physically or chemically bound to a support and maintains catalytic activity. The general advantage obtained by using the immobilized enzyme is, firstly, since the enzyme can be easily separated and recovered from the reaction solution by removing the support on which the enzyme is immobilized after the reaction, thereby simplifying the purification process of the sample. In addition, the cost can be reduced by reusing the recovered immobilized enzyme. Third, the efficiency of the reaction process can be improved by simplifying the multi-step processes including the enzymatic reaction. In addition, as the enzyme is immobilized, the utilization efficiency may be improved by secondary effects such as physical stability of the enzyme or changes in the conditions of the enzyme reaction. Therefore, by using the immobilized DNA polymerase, it can be expected that it will be possible to solve the above problems with the conventional sequence amplification method.

그러나, 아직 효소의 고정화를 통하여 상기 문제점들을 해결한 방법은 알려져 있지 않으며, 그 주요 원인은 고정화된 효소의 활성 문제와 이를 사용하는 공정 상의 문제로 크게 나누어 볼 수 있다. 첫째, 효소를 고정화하기 위한 여러 가지 방법들이 보고되어 있으나, 중합효소 연쇄반응과 같이 실질적인 산물을 생성하고, 그 결과를 검출할 수 있을 정도의 높은 활성을 유지한 채로 고정화된 디엔에이 중합효소를 준비하는 방법은 보고된 바가 없다. 즉, 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법 및 장치를 구현하기 위해서는 활성을 높게 유지한 채로 디엔에이 중합효소를 고정할 수 있는 방법의 개발이 선행되어야 한다. 둘째, 활성이 높게 유지된 채 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용하더라도, 기존의 온도 순환 사이클을 거치는 방식으로는 큰 효과를 기대하기 어렵다. 우선, 종래의 온도 순환 사이클 방식은 시료 전체를 고온으로 가열하는 단계를 반드시 필요로 하므로 고온 안정성이 아닌 디엔에이 중합효소의 사용이 불가능하다는 한계를 가지고 있다. 또한, 종래의 온도 순환 사이클 방식에서는 폴리머리제이션 단계에 맞는 온도 순환 단계에서만 디엔에이 중합효소가 중합반응을 하게 구성되어 있어, 전체 반응 시간 중 일부의 시간에서만 디엔에이 중합반응이 실행되게 되어 염기서열 증폭반응의 시간적 효율이 온도 순환 사이클의 온도 변화 속도에 의하여 제한을 받게 된다. 따라서, 반응 시료 전체의 온도를 순차적으로 바꾸는 종래의 온도 순환 사이클 방식이 아닌, 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용하는 장점을 살릴 수 있는 새로운 염기서열 증폭 방법 및 장치의 개발이 필요하다.However, there is no known method to solve the above problems through the immobilization of enzymes, and the main causes can be broadly divided into the problem of the activity of the immobilized enzyme and the process problem using the same. First, various methods for immobilizing enzymes have been reported. However, a substantial product such as a polymerase chain reaction is produced, and the preparation of immobilized DNA polymerase is maintained while maintaining a high enough activity to detect the result. No method has been reported. That is, in order to implement a method and apparatus for amplifying a nucleotide sequence using immobilized DNA polymerase, development of a method capable of immobilizing the DNA polymerase with high activity must be preceded. Second, even if the use of immobilized die polymerase while maintaining high activity, it is difficult to expect a great effect by going through the existing temperature cycle cycle. First, the conventional temperature cycling cycle method requires a step of heating the entire sample to a high temperature, and thus has a limitation that it is impossible to use a diene polymerase which is not high temperature stability. In addition, in the conventional temperature cycling method, the diene polymerase is polymerized only in the temperature cycling step suitable for the polymerization step, and the diene polymerization reaction is performed only at a part of the total reaction time. The temporal efficiency of is limited by the rate of temperature change of the temperature cycling cycle. Therefore, there is a need for the development of a new method of sequencing and apparatus for sequencing the advantage of using an immobilized die polymerase rather than the conventional temperature cycling cycle method of sequentially changing the temperature of the entire reaction sample.

본 발명은 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 새로운 염기서열 증폭 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for amplifying a new sequence using immobilized DNA polymerase.

보다 구체적으로, 본 발명은 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용함으로써 염기서열 증폭 후 디엔에이 중합효소의 분리 및 회수가 간편한 염기서열 증폭 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 통하여 시료의 정제가 간편하고, 또한 디엔에이 중합효소의 재사용이 가능한 염기서열 증폭 방법 및 장치를 제공하고자 한다.More specifically, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for amplifying a sequence which is easy to separate and recover the DNA polymerase after base sequence amplification by using an immobilized DNA polymerase. Through this, it is easy to purify a sample, and also to provide a method and apparatus for amplifying a sequence capable of reusing DNA polymerase.

본 발명은 또한, 고온 안정성을 가진 디엔에이 중합효소 뿐만 아니라 고온 안정성이 아닌 디엔에이 중합효소의 사용도 가능한 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 다양한 디엔에이 중합효소의 사용이 가능하게 함으로써 염기서열 증폭 방법 및 장치의 활용도를 확장할 수 있으며, 특히 고온 안정성이 아닌 디엔에이 중합효소의 사용을 가능하게 함으로써 디엔에이 중합반응에 의한 염기서열 복제의 정확도를 향상시킬 수 있는 염기서열 증폭 방법 및 장치를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a method and a device for sequencing a sequence using an immobilized die polymerase capable of using not only a die polymerase having high temperature stability but also a die polymerase not having a high temperature stability. The use of various DNA polymerases can be used to expand the utilization of sequencing methods and devices. Especially, the use of DNA polymerases, rather than high temperature stability, can be used to improve the accuracy of sequence replication by DNA polymerization. It is intended to provide a method and apparatus for amplifying a sequence.

그리고, 본 발명은 종래의 염기서열 증폭 방법 및 장치에서 사용되는 온도 변화 공정이 불필요한 방법 및 장치를 제공함으로써, 구성 및 공정이 보다 간단한 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법 및 장치를 사용하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명은 종래의 염기서열 증폭 방법 및 장치에 비하여 장치의 소형화 및 랩온어칩과 같은 복합장치에서의 구현이 용이한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, the present invention provides a method and apparatus that does not require a temperature change process used in a conventional sequence amplification method and apparatus, thereby using a sequence amplification method and apparatus using an immobilized DNA polymerase having a simpler structure and process. For the purpose of Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method that can be easily miniaturized and implemented in a complex device such as a lab-on-a-chip as compared to the conventional nucleotide sequence amplification method and apparatus.

본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서의 도면, 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 본 발명의 다른 목적 및 장점을 쉽게 인식할 수 있다.
Those skilled in the art to which the present invention pertains can easily recognize other objects and advantages of the present invention from the drawings, the detailed description of the invention, and the claims.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 새로운 염기서열 증폭 방법 및 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method and apparatus for amplifying a new sequence using immobilized DNA polymerase as follows.

보다 상세하게 본 발명은, 중합효소 연쇄반응에 의해 적어도 하나의 특정 디엔에이 염기서열을 증폭시키는 방법에 있어서, More specifically, the present invention provides a method for amplifying at least one specific diene nucleotide sequence by a polymerase chain reaction.

a) 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 제 1 반응영역을 유지시키고,a) maintaining the first reaction zone in the temperature range for the double strand of the DNA to separate into single stranded DNA molecules, respectively;

단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 제 2 반응영역을 유지시키고, Complementary primers are coupled to specific regions of the single-stranded DNA molecule to maintain a second reaction zone in the temperature range for forming partial double strands,

상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 디엔에이 중합반응에 의해 합성되기 위한 온도범위로 제 3 반응영역을 유지시키는 단계;Maintaining a third reaction zone in a temperature range for the primer extension product in the partial double strand to be synthesized by DNA polymerization;

b) 고정화된 디엔에이 중합효소를 상기 제 3 반응영역에 위치시키는 단계; 및b) placing the immobilized diene polymerase in the third reaction zone; And

c) 특정 디엔에이 염기서열이 증폭될 수 있도록 상기 제 1 반응영역, 상기 제 2 반응영역 및 상기 제 3 반응영역간에 디엔에이를 이동시키는 단계;를 포함하며, c) moving the die between the first reaction region, the second reaction region, and the third reaction region so that a specific die nucleotide sequence can be amplified.

상기 디엔에이를 이동시키는 단계를 적어도 1 회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법을 제공한다.Provided is a method for amplifying a sequence using an immobilized die polymerase, characterized in that repeating the step of moving the die at least one or more times.

본 발명은 또한, 중합효소 연쇄반응에 의해 적어도 하나의 특정 디엔에이 염기서열을 증폭시키는 장치에 있어서, The present invention also provides a device for amplifying at least one specific DNA sequence by a polymerase chain reaction,

a) 반응용기;a) reaction vessel;

b) 상기 반응용기의 제 1 반응영역을 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 유지시키고,b) maintaining the first reaction zone of the reaction vessel in a temperature range for separating the double strands of the DNA into single stranded DNA molecules, respectively,

상기 반응용기의 제 2 반응영역을 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 유지시키고, The second reaction zone of the reaction vessel is maintained at a temperature range for forming partial double strands by binding complementary primers to specific sites of the single stranded DNA molecule,

상기 반응용기의 제 3 반응영역을 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 디엔에이 중합반응에 의해 합성되기 위한 온도범위로 유지시키는 정온유지수단;Constant temperature maintenance means for maintaining a third reaction region of the reaction vessel in a temperature range for the primer extension product in the partial double strand to be synthesized by a diene polymerization reaction;

c) 특정 디엔에이 염기서열이 증폭될 수 있도록 상기 제 1 반응영역, 상기 제 2 반응영역 및 상기 제 3 반응영역간에 디엔에이를 이동시키는 이동수단;를 포함하며,c) moving means for moving a die between said first reaction zone, said second reaction zone, and said third reaction zone so that a specific die base sequence can be amplified;

상기 제 3 반응영역에는 고정화된 디엔에이 중합효소가 위치되고, 상기 이동수단은 디엔에이를 적어도 1 회 이상 반복적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치를 제공한다.An immobilized die polymerase is positioned in the third reaction region, and the moving unit provides a nucleotide sequence amplification apparatus using the immobilized die polymerase, characterized in that the die is repeatedly moved at least once.

본 발명은 또한, 중합효소 연쇄반응에 의해 적어도 하나의 특정 디엔에이 염기서열을 증폭시키는 장치에 있어서, The present invention also provides a device for amplifying at least one specific DNA sequence by a polymerase chain reaction,

a) 반응용기;a) reaction vessel;

b) 상기 반응용기의 제 1 반응영역을 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 유지시키고,b) maintaining the first reaction zone of the reaction vessel in a temperature range for separating the double strands of the DNA into single stranded DNA molecules, respectively,

상기 반응용기의 제 2 반응영역을 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 유지시키고, The second reaction zone of the reaction vessel is maintained at a temperature range for forming partial double strands by binding complementary primers to specific sites of the single stranded DNA molecule,

상기 반응용기의 제 3 반응영역을 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 디엔에이 중합반응에 의해 합성되기 위한 온도범위로 유지시키는 정온유지수단;을 포함하며,And a constant temperature maintaining means for maintaining a third reaction region of the reaction vessel in a temperature range for synthesizing the primer extension product in the partial double strand by die polymerization.

상기 제 3 반응영역에는 고정화된 디엔에이 중합효소가 위치되고, 상기 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역 중 상대적으로 온도가 높은 영역은 상대적으로 온도가 낮은 영역보다 낮은 높이에 위치되고, 특정 디엔에이 염기서열이 증폭될 수 있도록 디엔에이를 열 대류에 의해 상기 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역간을 적어도 1 회 이상 반복적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치를 제공한다.An immobilized die polymerase is positioned in the third reaction region, and a relatively high temperature region of the first region, the second region, and the third region is located at a lower height than a region having a relatively low temperature, and Sequence amplification using an immobilized DNA polymerase, wherein the DNA is repeatedly moved at least one time between the first region, the second region, and the third region by thermal convection so that the DNA sequence can be amplified. Provide the device.

본 발명에서 고정화된 디엔에이 중합효소라 함은 고체 상에 활성을 유지한 채 결합되어 있는 디엔에이 중합효소를 의미한다. 고정화된 디엔에이 중합효소를 제조하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 중합효소 연쇄반응의 결과로 주형 디엔에이의 염기서열이 증폭되어 그 결과를 검출할 수 있을 정도로 활성이 높게 유지된 고정화된 디엔에이 중합효소를 제조할 수 있어야 한다. 본 발명에서는 디엔에이 중합효소의 활성부위를 디엔에이 기질로 마스킹하여 금 표면 위에 공유결합에 의해 고정화시키는 방법으로 활성이 높게 유지된 고정화된 디엔에이 중합효소를 제 조하였다. 본 명세서의 실험 예에 그 구체적인 과정이 설명되어 있는데, 본 발명에서 실시한 결과, 고정화된 효소의 활성은 동량의 용액상 효소에 비하여 약 60 - 80%의 수준을 나타내어 중합효소 연쇄반응에 사용할 수 있을 정도의 충분한 활성을 나타내었다. 그러나, 본 발명에서 사용하는 고정화된 디엔에이 중합효소는 상기 방법에 의하여 고정화된 것에만 국한되는 것이 아니고 다른 방법으로 고정화된 디엔에이 중합효소라도 사용될 수 있다. In the present invention, the immobilized die polymerase refers to a die polymerase which is bound while maintaining activity on a solid phase. There may be a number of methods for preparing immobilized DNA polymerase, but immobilized DNA polymerase whose activity is high enough to detect the result of amplification of the base DNA of the template DNA as a result of the polymerase chain reaction. It should be possible to manufacture it. In the present invention, an immobilized diene polymerase having high activity was prepared by masking the active site of the diene polymerase with a diene substrate and immobilizing the covalent bond on the gold surface. The specific procedure is described in the experimental example of the present specification. As a result of the present invention, the activity of the immobilized enzyme is about 60-80% compared to the same amount of the solution phase enzyme, which can be used for the polymerase chain reaction. Enough activity. However, the immobilized diene polymerase used in the present invention is not limited to that immobilized by the above method, and may be used even if the diene polymerase immobilized by another method.

일반적으로 디엔에이 중합효소에 의한 염기서열 증폭 방법에 사용되는 시료는, 주형 디엔에이, 기질이 되는 dATP, dCTP, dGTP, dTTP 등 4종류의 삼인산화 데옥시뉴클레오티드, 중합반응을 시작하기 위한 프라이머, 및 디엔에이 중합반응을 촉매하는 디엔에이 중합효소가 적절한 염 농도와 수소 이온 농도를 유지하도록 조절된 완충용액에 포함된 상태로 구성되어 있다.In general, a sample used in the method for amplifying a sequence by a DNA polymerase includes four types of triphosphorylated deoxynucleotides such as a template die, dATP, dCTP, dGTP, and dTTP as a substrate, a primer for starting a polymerization reaction, and a DNA. The DNA polymerase which catalyzes the polymerization reaction is contained in a buffer that is adjusted to maintain an appropriate salt concentration and hydrogen ion concentration.

본 발명에 사용되는 시료의 구성은 기존의 염기서열 증폭 방법에 사용되는 시료와 차이를 보인다. 즉, 디엔에이 중합효소가 시료와 같은 수용액 상에 용해되어있는 종래의 염기서열 증폭 방법과는 달리, 본 발명에서는 고체 지지대에 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용하기 때문에 수용액 상의 시료에는 디엔에이 중합효소가 포함되어 있지 않다. 따라서 종래의 방법과 달리 반응이 종료된 후 효소의 분리 및 시료의 정제가 간편하고, 효소의 재 사용이 가능하도록 하는 장점을 얻을 수 있다.The composition of the sample used in the present invention is different from the sample used in the conventional sequencing method. That is, unlike the conventional sequencing method in which the DNA polymerase is dissolved in an aqueous solution, such as a sample, the DNA on the aqueous solution contains the DNA polymerase because the present invention uses the DNA polymerase immobilized on a solid support. Not. Therefore, unlike the conventional method, after the reaction is completed, the separation of the enzyme and the purification of the sample are simple, and the advantage of enabling the reuse of the enzyme can be obtained.

본 발명에 사용되는 시료의 구성 중 주형 디엔에이는 단일가닥, 이중가닥, 및 부분적 이중가닥 어느 형태로 존재하여도 무방하며, 길이나 형태가 다른 여러 종류의 디엔에이가 혼합물 상태로 존재하여도 무방하다. 메신저알엔에이(messenger Ribonucleic Acid : mRNA)를 포함하는 시료에서 염기서열을 증폭하고자 할 때, 알엔에이(Ribonucleic Acid : RNA)를 디엔에이로 바꾸는 역전사 효소(Reverse-transcriptase)를 사용하는데, 이렇게 제조한 상보적 디엔에이(Complementary Deoxyribonucleic Acid : cDNA)도 역시 주형으로 사용될 수 있다.The template die of the sample used in the present invention may be present in any form of single strand, double strand, and partial double strand, and may be present in a mixture of several kinds of dies having different lengths or shapes. When amplifying sequences in a sample containing messenger Ribonucleic Acid (mRNA), reverse transcriptase is used to convert Ribonucleic Acid (RNA) into DNA. Complementary Deoxyribonucleic Acid (cDNA) can also be used as a template.

본 발명에서 프라이머는 증폭하고자 하는 특정 핵산 염기서열에 해당하는 디엔에이 이중 가닥의 5'-말단 일부분을 각각 포함하는 최소 한쌍의 올리고뉴클레오티드를 사용한다. 이들 프라이머 쌍은 각각 주형 디엔에이의 특정 염기서열의 3'-말단에 상보적으로 결합되어 디엔에이 중합반응이 시작될 수 있도록 하는 역할을 수행하도록 구성되어 있으며, 중합효소 반응을 연쇄적으로 진행시킬 경우 주형 디엔에이에 비해 과량의 몰비로 첨가한다. 주형 디엔에이의 특정 염기서열과 일부 변형된 염기서열을 증폭하고자 할 때, 프라이머가 주형 디엔에이에 결합될 수 있는 구조를 유지할 수 있도록 하는 범위 내에서, 프라이머 서열 내에 일부 치환, 삭제 또는 첨가된 염기가 사용되어 주형 디엔에이와 부분적으로 상보적이지 않게 구성된 염기서열을 포함하고 있어도 프라이머로 사용이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백하다. In the present invention, the primer uses at least one pair of oligonucleotides each containing a 5'-terminal portion of the DNA double strand corresponding to the specific nucleic acid sequence to be amplified. These primer pairs are each configured to complementarily bind to the 3'-terminus of a specific base sequence of the template diene to start the diene polymerization reaction, and when the polymerase reaction proceeds in series, Add in excess molar ratio as compared to When amplifying a specific sequence of the template die and some modified sequences, bases partially substituted, deleted, or added within the primer sequence are used within a range that allows the primer to maintain a structure capable of binding to the template die. It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be used as a primer even though it contains a base sequence that is not partially complementary to the template die.

본 발명의 구성상 가장 큰 특징은 시료 내에 각각 특정온도로 유지된 복수의 반응영역을 형성시키는 것과, 이들 반응영역들 간에 디엔에이가 순환되도록 한다는 것이다.The biggest feature of the present invention is to form a plurality of reaction zones, each maintained at a specific temperature, in the sample, and to allow the die to be circulated between these reaction zones.

디엔에이 중합효소의 반응은 1) 시료에 포함된 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되는 디내츄레이션 단계; 2) 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되는 어닐링 단계; 3) 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 합성되는 폴리머리제이션 단계로 구성되어 있고, 이들이 순차적이고 반복적으로 일어남으로써 염기서열이 증폭된다. 종래의 염기서열 증폭 방법에서는 시료 전체의 온도를 순차적으로 변화시키는 온도 사이클 방식에 의하여 상기 단계들이 진행되도록 하고 있다. The reaction of the DNA polymerase is 1) a double step of separating the double strand of the DNA contained in the sample into single-stranded DNA molecules; 2) an annealing step in which complementary primers are bound to specific sites of a single stranded DNA molecule to form partial double strands; 3) consists of a polymerisation step in which the primer extension product is synthesized in the partial double strands, and the sequence is amplified by the sequential and repeated occurrence. In the conventional sequence amplification method, the above steps are performed by a temperature cycle method of sequentially changing the temperature of the entire sample.

그러나, 본 발명에서는 상기 단계들이 수행될 수 있는 온도범위를 가진 복수의 반응영역을 형성시키고, 디엔에이를 상기 복수의 반응영역들 간에 순환시킴으로써 상기 단계들이 진행되도록 한다. 본 발명에서는 상기 복수의 반응영역으로, 1) 상기 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 제 1 반응영역을 유지시키고, 2) 상기 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 제 2 반응영역을 유지시키고, 3) 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 주형 디엔에이와 상보적인 염기서열을 가지게 복제되기 위한 온도범위로 제 3 반응영역을 유지시킨다. 상기 제 1 반응영역, 제 2 반응영역,및 제 3 반응영역은 서로 전부 또는 일부가 겹칠 수 있으며, 또한 각각의 온도 범위도 일부 또는 전부가 겹칠 수 있다.However, in the present invention, the steps are performed by forming a plurality of reaction zones having a temperature range in which the steps can be performed, and circulating a die between the plurality of reaction zones. In the present invention, the plurality of reaction zones, 1) maintaining the first reaction zone in the temperature range for each double strand of the DNA to be separated into single-stranded DNA molecules, 2) complementary to a specific site of the single-stranded DNA molecules The second primer retains the second reaction region at a temperature range for forming a partial double strand by combining the primers. 3) The primer extension product at the partial double strand has a temperature range for replication with a base sequence complementary to the template die. 3 Maintain the reaction zone. The first reaction zone, the second reaction zone, and the third reaction zone may overlap all or a part of each other, and each temperature range may also partially or all overlap.

상기 디엔에이가 상기 제 1 반응영역에서 단일가닥으로 디내츄레이션되고, 상기 제 2 반응영역에서 프라이머와 어닐링되고, 상기 제 3 반응영역에 고정화된 디엔에이 중합효소를 위치시킴으로써 중합반응이 일어나게 함으로써 프라이머의 연장산물이 복제된다. 이 때 생성된 프라이머 연장산물의 염기서열은, 프라이머 구성 방법에 따라서 주형으로 사용된 디엔에이의 특정 염기서열과 동일하거나 일부 치환, 삭제 또는 첨가된 염기서열을 가질 수 있다. 중합효소 연쇄반응이 일어나면, 처음 주형으로 사용된 디엔에이 외에 프라이머 연장산물 역시 주형으로 사용되어, 이후 동일한 염기서열을 가지는 프라이머 연장산물들이 증폭되게 된다. The die is annealed in a single strand in the first reaction zone, annealed with the primer in the second reaction zone, and the polymerization reaction occurs by placing the die polymerase immobilized in the third reaction zone, thereby extending the primer. The product is duplicated. The base sequence of the primer extension product generated at this time may have a base sequence identical to or partially substituted, deleted or added to a specific base sequence of the DNA used as a template according to the primer construction method. When the polymerase chain reaction occurs, primer extension products are also used as templates in addition to the diene used as the first template, and then primer extension products having the same nucleotide sequence are amplified.

본 발명에서는, 상기 제 1 반응영역, 상기 제 2 반응영역 및 상기 제 3 반응영역간에 디엔에이를 특정 염기서열이 증폭될 수 있도록 이동시킴으로써 디엔에이 염기서열의 증폭이 일어나게 한다. 상기 디엔에이에는 주형으로 사용된 디엔에이 외에, 상기 반응영역들간의 이동을 통하여 생성된 프라이머 연장 산물도 포함되어 있다. 상기 반응영역들간에 반복적으로 이동되는 것은 디엔에이들이며, 그 외의 완충제, 삼인산화데옥시리보뉴클레오티드등을 포함한 시료는 각각의 반응영역들에 고정적으로 위치되고 있어도 무방하며 디엔에이들과 함께 반응영역들간에 이동되어도 된다. 상기 "디엔에이를 특정 염기서열이 증폭될 수 있도록 이동시킨다"는 것은, 중합효소 연쇄반응이 일어날 수 있도록 상기 3개의 반응영역들 사이로 적어도 한번씩은 디엔에이를 이동시키는 것을 의미하는 것이다. In the present invention, the DNA sequence is amplified by moving the DNA between the first reaction region, the second reaction region, and the third reaction region so that a specific sequence can be amplified. In addition to the DNA used as a template, the DNA includes a primer extension product generated through the movement between the reaction zones. The DNAs repeatedly moved between the reaction zones, and the sample containing other buffers, trioxydeoxyribonucleotides, etc. may be fixedly located in the respective reaction zones, and move between the reaction zones with the dies. You may be. The term "moving a die so that a specific sequence can be amplified" means moving the die at least once between the three reaction zones so that a polymerase chain reaction can occur.

본 발명에서, 상기 고정화된 효소의 고정화되어지는 효소는 주형 디엔에이와 상보적인 서열을 복제하는 기능을 가진 대장균 디엔에이 중합효소 I, 대장균 디엔에이 중합효소 I의 클레나우 프레그먼트, T4 디엔에이 중합효소, 디엔에이 중합효소 및 이들의 유도체 및 변형체로 된 군에서 선택하여 사용한다.In the present invention, the immobilized enzyme of the immobilized enzyme is E. coli diene polymerase I, E. coli diene polymerase I having a function of replicating a sequence complementary to the template diene, Klenau fragment, T4 diene polymerase, tag The DNA polymerase and derivatives and variants thereof are selected and used.

종래의 온도 순환 사이클 방식에 의한 디엔에이 염기서열 증폭 방법 및 장치에서는 시료 전체를 고온으로 가열하는 단계를 포함하기 때문에, 중합반응에 사용되는 효소는 고온 안정성을 가진 것만이 실질적으로 사용되며, 고온 안정성을 가지지 못한 경우는 열에 의한 효소의 활성 손상으로 인해 매번의 온도 순환 사이클마다 효소를 첨가하여야 한다. 본 발명에서는 고정화된 디엔에이 중합효소를 특정 온도 범위의 영역(제 3 반응영역)에 위치시킴으로써 열에 의하여 디엔에이 중합효소가 손상되는 문제를 해결하였다. 즉, 본 발명에서는 90℃ 이상의 고온을 필요로 하는 디내츄레이션 과정에 의하여 영향을 받지 않도록 폴리머리제이션이 일어나는 온도범위를 갖는 반응영역에 효소를 위치시킴으로써, 디엔에이 중합효소가 고온 상태에 노출되지 않게 하여 고온 안정성을 가지지 않은 디엔에이 중합효소도 사용이 가능하게 하였다.In the conventional DNA cycle amplification method and apparatus by a temperature cycling cycle method, the entire sample is heated to a high temperature, so that only the enzyme having high temperature stability is used substantially. If not, the enzyme must be added at every temperature cycling cycle due to heat impairing the activity of the enzyme. The present invention solves a problem in which a diene polymerase is damaged by heat by placing the immobilized diene polymerase in a specific temperature range (third reaction zone). That is, in the present invention, by placing the enzyme in the reaction zone having a temperature range where the polymerization occurs so as not to be affected by the degassing process requiring a high temperature of 90 ℃ or more, the DNA polymerase is not exposed to a high temperature state Thus, the DNA polymerase having no high temperature stability was also available.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 의한 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 개념을 나타내는 구성도이다. 도1의 a)에서 보는 바와 같이, 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 유지되는 제 1 반응영역(1), 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적 서열을 갖는 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 유지되는 제 2 반응영역(2), 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 합성되기 위한 온도범위로 유지되는 제 3 반응영역(3)을 형성시키고, 고정화된 디엔에이 중합효소를 상기 제 3 반응영역(3)에 위치시킨 후, 상기 제 1 반응영역, 상기 제 2 반응영역 및 상기 제 3 반응영역 간에 디엔에이를 이동시키는 것이 본 발명의 구성이다. 본 발명은 각 반응영역들의 온도범위가 일부 중복이 되도록 하는 구성도 가능하며(도1의 b)), 상기 반응영역들 간의 이동을 용이하게 하기 위하여 위치가 변경된 구성도 가능하다(도1의 c)).1 is a block diagram showing the concept of a nucleotide sequence amplification method using an immobilized DNA polymerase according to the present invention. As shown in a) of FIG. 1, the first reaction region (1) in which the double strand of the DNA is maintained at a temperature range for separating into single-stranded DNA molecules, respectively, having a sequence complementary to a specific site of the single-stranded DNA molecule The primers are joined to form a second reaction zone (2) maintained at a temperature range for forming partial double strands, and a third reaction zone (3) maintained at a temperature range for synthesis of primer extension products in the partial double strand. After the immobilized diene polymerase is placed in the third reaction zone (3), the die is moved between the first reaction zone, the second reaction zone, and the third reaction zone. The present invention can also be configured such that the temperature range of each reaction zone is partially overlapped (b) of FIG. 1, and a position is changed to facilitate movement between the reaction zones (FIG. 1c). )).

본 발명의 예로서, 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용하는 경우를, 도1의 a를 참조하여 보다 구체적으로 작동 상태를 예시하면 다음과 같다.As an example of the present invention, the case where the immobilized tack diene polymerase is used will be described in more detail with reference to a of FIG. 1 as follows.

디내츄레이션이 일어나도록 90∼94℃의 온도범위로 유지시키는 제 1 반응영역을 가장 낮은 높이에 위치시키고, 프라이머의 어닐링이 일어나도록 40∼60℃의 온도범위로 유지시키는 제 2 반응영역을 가장 높은 높이에 위치시키며, 그 사이에 예를 들어 디엔에이 중합효소의 활성 최적온도인 72℃의 온도범위로 유지시키는 제 3 반응영역을 가운데에 위치시킨다. 상기와 같이 반응영역을 구성하는 경우, 상대적으로 온도가 높은 영역이 상대적으로 온도가 낮은 영역보다 낮은 높이에 위치되게 하므로, 디엔에이의 이동은 온도 기울기에 의한 열 대류에 의해 달성될 수 있다.The first reaction zone is maintained at the lowest height to maintain the temperature range of 90 to 94 DEG C so that the degassing takes place, and the second reaction zone is maintained at the temperature range of 40 to 60 DEG C. so that annealing of the primer occurs. At a high height, a third reaction zone is placed in the middle, for example, to maintain a temperature range of, for example, 72 ° C., which is the optimum temperature of the tack die polymerase. When configuring the reaction zone as described above, since the relatively high temperature region is located at a lower height than the relatively low temperature region, the movement of the die can be achieved by thermal convection by the temperature gradient.

즉, 상기 제 1 반응영역(1)에서 상기 디내츄레이션 단계가 일차적으로 일어나고, 디내츄레이션된 디엔에이가 프라이머 존재 하에서 열 대류에 의해 상기 제 2 반응영역(2)으로 이동함으로써 어닐링 단계가 이차적으로 일어나게 되며, 어닐링에 의해 생성된 디엔에이-프라이머 복합체가 열 대류에 의해서 제 3 반응영역(3)을 통과하는 과정 중에 마지막으로 상기 폴리머리제이션 단계가 제 3 반응영역에 위치시킨 고정화된 디엔에이 중합효소(4)에 의하여 일어나게 되며, 이에 따라 상기 디내츄레이션, 어닐링, 폴리머리제이션의 중합효소 반응의 3개 단계가 순차적으로, 그리고 반복적으로 일어나게 되어 시료 디엔에이의 특정 부위 염기서열의 증폭을 효율적으로 달성하게 된다. That is, in the first reaction region 1, the de- activation step takes place primarily, and the annealing step is secondary by moving the de-digested die to the second reaction zone 2 by thermal convection in the presence of a primer. In the course of passing the diene-primer complex produced by annealing through the third reaction zone (3) by thermal convection, the immobilized diene polymerase (L) was placed in the third reaction zone. 4), so that the three steps of the polymerization, annealing, and polymerization of the polymerase reaction occur sequentially and repeatedly so as to efficiently amplify specific site sequences of the sample DNA. do.

디엔에이 중합효소를 사용하는 본 발명의 또 다른 예를 도1의 b)를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 디엔에이 중합효소는 72℃에서 최적 활성도를 가지고 있으나, 낮은 온도 영역까지 넓은 활성도를 가지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 디엔에이 중합효소를 사용하는 경우에는 도1의 b)와 같이 중합반응이 일어나는 온도범위를 어닐링이 일어나는 온도 범위와 같도록 하여, 제 2 반응영역과 제 3 반응영역을 동일한 위치에 둘 수도 있다. 이 경우에도 디엔에이의 이동은 온도 기울기에 의한 열 대류에 의해 달성될 수 있다.Referring to b) of Figure 1 of another example of the present invention, using a DNA polymerase chosen as follows. Selecting DNA polymerase has a optimum activity at 72 ℃ However, it is known to have a broad activity to a low temperature region. Thus, the tack to the case of using a DNA polymerase, the temperature range, the polymerization reaction takes place as in b) of Figure 1 to be the same as the temperature range of the annealing takes place, it may be left for the second reaction zone and a third reaction zone at the same position have. Even in this case, the movement of the die can be achieved by thermal convection by the temperature gradient.

본 발명의 또 다른 예로서, 고정화된 대장균 디엔에이 중합효소를 사용하는 경우를 도1의 c)를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 대장균 디엔에이 중합효소의 최적온도는 37℃로서 프라이머의 어닐링이 일어나는 온도범위보다 더 낮다. 따라서 대장균 디엔에이 중합효소를 사용하는 경우에는 도1의 c와 같이 중합반응이 일어나는 제 3 반응영역이 어닐링이 일어나는 제 2 반응영역보다 높은 위치가 되도록 구성하는 것이 바람직할 것이다. 이 경우에도 디엔에이의 이동은 온도 기울기에 의한 열 대류에 의해 달성될 수 있다. As another example of the present invention, the case of using the immobilized E. coli diene polymerase will be described with reference to FIG. The optimum temperature of E. coli DNA polymerase is 37 ° C, which is lower than the temperature range where annealing of the primer occurs. Therefore, when E. coli diene polymerase is used, it may be preferable to configure the third reaction region where the polymerization reaction takes place as shown in c of FIG. 1 to be higher than the second reaction region where the annealing occurs. Even in this case, the movement of the die can be achieved by thermal convection by the temperature gradient.

도 1의 a), b), c)에 예시한 본 발명의 예들에서 특정 온도범위를 가지는 반응영역들(1, 2, 3)의 온도 배치가 열 대류의 형성에 적합하지 않은 경우 디엔에이의 이동을 일어나게 하는 수단을 부가적으로 사용할 수 있을 것이다.In the examples of the invention illustrated in Figures a), b) and c) of the die when the temperature arrangement of the reaction zones 1, 2 and 3 having a specific temperature range is not suitable for the formation of thermal convection It would be possible to additionally use the means to make this happen.

도2a는 본 발명의 실시예의 하나로서, 본 명세서의 실험 예에서 사용된 구성이다. 본 구성에서는 열 대류에 의하여 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하며, 상대적으로 온도가 높은 영역이 상대적으로 온도가 낮은 영역보다 낮은 높이에 위치시키되, 제 2 반응영역과 제 3 반응영역이 일부 겹치게 되는 예이다. Figure 2a is a configuration used in the experimental example of the present specification, as one embodiment of the present invention. In this configuration, the die is moved by heat convection, and a region having a relatively high temperature is positioned at a lower level than a region having a relatively low temperature, but the second reaction region and the third reaction region partially overlap. to be.

도2b 및 도2c에 도시한 바와 같이, 아래쪽 제 1 전도성 블록(101)을 고온으로 유지시키고, 위쪽 제 2 전도성 블록(102)을 저온으로 유지시킨 후, 이 전도성 블록(101, 102)들을 단열재(107)에 의해 단열시키면, 반응용기(103) 내에 고온인 제 1 반응영역(1) 및 저온인 제 2 반응영역(2), 그리고 이들 사이의 온도 기울기로 인한 제 3 반응영역(3)이 형성된다. 이때, 고온 영역에서의 시료는 저온 영역의 시료에 비하여 상대적으로 낮은 밀도를 가지게 되므로, 낮은 높이에 위치한 고온 영역에서 높은 높이에 위치한 저온 영역으로의 부력에 의한 디엔에이의 이동이 생기고, 중력의 영향으로 반대 방향으로의 디엔에이의 이동이 유발됨으로써, 온도차에 의한 자연적인 열 대류에 의해 특정 온도범위의 복수의 반응영역(1, 2, 3)간의 디엔에이의 순환이 자연적으로 일어나게 된다. 상기 제 1 전도성 블록(101)을 고온으로 유지시키는 가열장치(104)를 블록으로만 도시하고, 상기 제 2 전도성 블록(102)을 저온으로 유지시키는 순환형 항온수조는 도시하지 않았지만, 그 구체적인 구성들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 예측될 수 있다. 본 발명의 제 1 반응영역, 제 2 반응영역, 및 제 3 반응영역을 특정의 온도범위로 유지시키는 정온유지수단으로써, 본 실시 예에서는 전도성 블록(101,10 2), 가열장치, 순환형 항온수조를 사용하고 있다. 그러나, 본 발명의 정온 유지 수단은 전도성 블록(101,102), 가열장치, 순환형 항온수조들로 이루어진 구성에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 전도성 블록을 사용하지 않고 액체나 기체와 같은 적정온도의 유체가 반응용기의 특정 부위와 접촉하게 하거나, 또는 적외선 발생장치를 이용하여 시료를 직접 가열하는 방식 등으로 반응영역들을 형성시키는 구성도 가능하다. 정온 유지 수단의 구체적인 구성은 산업현실에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 그 어떠한 변형이라도 제 1, 2, 및 3 반응영역을 특정의 온도범위로 유지시키는 기능을 하는 구성이라면 본 발명의 범위에 당연히 속한다 할 것이다.As shown in FIGS. 2B and 2C, after keeping the lower first conductive block 101 at a high temperature and the upper second conductive block 102 at a low temperature, the conductive blocks 101 and 102 are insulated. Insulating by 107 causes the first reaction zone 1 to be hot in the reaction vessel 103 and the second reaction zone 2 to be low in temperature, and the third reaction zone 3 due to the temperature gradient therebetween. Is formed. At this time, since the sample in the high temperature region has a relatively low density than the sample in the low temperature region, the die is moved by buoyancy from the high temperature region located at the low height to the low temperature region located at the high height, and due to the influence of gravity By causing the movement of the die in the opposite direction, natural heat convection caused by the temperature difference causes a natural circulation of the die between the plurality of reaction zones 1, 2, and 3 in the specific temperature range. Although the heating device 104 for maintaining the first conductive block 101 at a high temperature is shown only as a block, and the circulation type constant temperature water tank for maintaining the second conductive block 102 at a low temperature is not shown, the specific configuration thereof These can be easily predicted by those of ordinary skill in the art. As the temperature maintaining means for maintaining the first reaction zone, the second reaction zone, and the third reaction zone of the present invention in a specific temperature range, in the present embodiment, the conductive blocks 101, 10 2, the heating device, and the circulating constant temperature I use a water tank. However, the means for maintaining the temperature of the present invention is not limited to the configuration consisting of the conductive blocks 101 and 102, the heating device, and the circulating constant temperature water bath. For example, without using the conductive block, a proper temperature such as liquid or gas may be used. It is also possible to form the reaction zones in such a way that the fluid comes into contact with a specific part of the reaction vessel or directly heats the sample using an infrared ray generator. The specific configuration of the constant temperature maintenance means may be variously modified according to industrial reality, and any modification may naturally fall within the scope of the present invention as long as the configuration functions to maintain the first, second, and third reaction zones in a specific temperature range. Will belong.

도3a 및 3b는 본 발명의 또 다른 실시 예들로서, 본 실시 예들에서는 전기장을 사용하여 디엔에이를 이동시킨다.3A and 3B are still other embodiments of the present invention. In the present embodiments, the die is moved using an electric field.

디엔에이는 그 구조 내에 전하를 가지는 여러 기능기를 포함하고 있으나, 전체적인 구성으로 보면 각 단위 뉴클레오티드 당 한 개씩 포함된 인산기가 미치는 영향이 가장 커서, 중성에 가깝도록 유지된 완충액 내에서 다량의 음전하를 띠게 된다. 따라서 도3a 및 도3b에서 제시한 구성도와 같이, 반응용액의 양쪽 말단 영역 (1, 3)에 각각 전극(7, 7')을 도입시킨 후, 구형파 발생기(6)를 사용하여 반응 시료내에 전위차를 형성시키고 이 전위차의 방향을 주기적으로 바꾸어 줌으로써, 음전하를 띤 디엔에이가 상기 각 반응영역들(1, 2, 3)간에 순차적으로 이동되어 순환되도록 함으로써, 염기서열이 증폭되도록 한다. 도 3a 및 도 3b에는 도시되어 있지 않지만, 상기 반응영역들(1, 2, 3) 각각에 전극을 도입하거나, 상기 반응영역들(1, 2, 3)의 배치를 변형한 구성도 가능하다.The DNA contains many functional groups with charges in its structure, but in terms of its overall structure, the phosphate group contained one per unit nucleotide has the greatest effect, and a large amount of negative charge is generated in the buffer maintained close to neutrality. . Accordingly, as shown in FIGS. 3A and 3B, after the electrodes 7 and 7 ′ are introduced into both end regions 1 and 3 of the reaction solution, the potential difference in the reaction sample is obtained by using the square wave generator 6. By forming a and periodically changing the direction of the potential difference, the negatively charged die is sequentially moved between the reaction zones (1, 2, 3) to circulate, thereby amplifying the base sequence. Although not shown in FIGS. 3A and 3B, an electrode may be introduced into each of the reaction regions 1, 2, and 3, or a configuration in which the arrangement of the reaction regions 1, 2 and 3 may be modified.

디엔에이 중합반응 과정에서 디내츄레이션, 어닐링, 폴리머리제이션이 일어나는 궁극적인 대상은 기질로 사용되는 디엔에이이므로, 각 반응영역들 간에 이동시켜야 하는 대상물질은 디엔에이들이다. 그런데, 디엔에이들을 이동시키기 위하여 전기장을 걸어주었을 때, 시료 내에 포함되어 있는 프라이머들과 삼인산화데옥시리보뉴클레오티드의 이동이 동시에 일어날 수 있으며, 이 경우에도 기질이 각각의 해당 반응영역에 높은 농도로 밀집되는 것이므로 디엔에이의 어닐링 및 폴리머리제이션이 보다 용이하게 일어날 수 있는 유리한 조건을 제공하게 된다. 시료 내에 형성시키는 전기장의 세기와 유지시간은 디엔에이의 크기와 반응용기의 형상에 따라 조 절할 수 있으며, 중합효소를 금속표면에 고정화시킨 경우에는 고정화된 디엔에이 중합효소를 전극으로 사용할 수 있을 것이다. 반응 공정, 시료의 특성 및 반응용기의 형태에 따라 구성을 변화시키는 것이 가능하며, 이는 도시된 도3a 및 도3b의 예에 국한되지 않는다.  Since the ultimate target of die- sion, annealing, and polymerization during the diene polymerization reaction is diene, which is used as a substrate, the target material to be moved between the reaction zones is diene. However, when an electric field is applied to move dies, transfer of primers and triphosphate deoxyribonucleotides contained in the sample may occur at the same time, and in this case, the substrate is concentrated at a high concentration in each corresponding reaction region. As such, annealing and polymerisation of the DNA provides an advantageous condition that can occur more easily. The strength and retention time of the electric field formed in the sample can be adjusted according to the size of the die and the shape of the reaction vessel. If the polymerase is immobilized on the metal surface, the immobilized diene polymerase may be used as an electrode. It is possible to change the configuration depending on the reaction process, the characteristics of the sample and the shape of the reaction vessel, which is not limited to the examples of FIGS. 3A and 3B shown.

도4는 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 디엔에이를 이동시키는 단계는 압력차 발생수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 구성도이다. Figure 4 is another embodiment of the present invention, the step of moving the DNA is a block diagram of the nucleotide sequence amplification method using the immobilized die polymerase, characterized in that for moving the die by the pressure difference generating means.

도4에서 예시한 구성도와 같이 반응용기(5) 내의 한쪽 말단에 가하는 압력을 다른 쪽 말단에 비하여 높게 또는 낮게 하여 압력차를 발생시켜, 특정온도범위로 유지시킨 반응영역들(1, 2, 3)간에 디엔에이가 이동하게 할 수 있다. 도4에서는 피스톤(8, 8')의 왕복운동을 이용하는 경우를 특정하여 예시하고 있으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 압력차 발생수단으로써 상기 피스톤(8, 8') 외에도 압력차를 발생시킬 수 있는 다양한 종류의 액체 또는 기체 펌프를 사용하는 것이 가능함은 주지의 사실이다.As shown in FIG. 4, the pressure applied to one end of the reaction vessel 5 is higher or lower than the other end to generate a pressure difference, thereby maintaining the reaction zones 1, 2, and 3 maintained in a specific temperature range. You can make the DNA move in between. In FIG. 4, a case of using the reciprocating motion of the pistons 8 and 8 'is specifically illustrated, but a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may use the pistons 8 and 8' as a pressure difference generating means. In addition, it is well known that it is possible to use various kinds of liquid or gas pumps that can generate pressure differences.

도5는 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 상기 디엔에이를 이동시키는 단계는 교반 수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법의 구성도이다. Figure 5 is another embodiment of the present invention, the step of moving the die is a block diagram of a nucleotide sequence amplification method using an immobilized die polymerase, characterized in that for moving the die by stirring means.

도5에서 예시한 구성도와 같이 반응용기(5) 내에 넣은 자석 막대(9)를 전자 석형 교반 구동장치(10)로 회전시킴으로써 디엔에이를 이동시킬 수 있다. 이외에도 날개형 교반기를 사용하거나, 용액과 접촉되는 얇은 막을 주기적으로 진동시키는 방법 등의 교반 수단에 의해 디엔에이를 반응영역들 간에 이동시킴으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.The die can be moved by rotating the magnet rod 9 placed in the reaction vessel 5 with the electromagnet type stirring drive 10 as shown in FIG. In addition, it is possible to achieve the object of the present invention by moving the die between the reaction zones by a stirring means such as using a vane stirrer or a method of periodically vibrating a thin film in contact with the solution.

<실험 예> Experimental Example

A. 고정화된 디엔에이 중합효소의 제조A. Preparation of Immobilized DNA Polymerase

아래에 도시된 65개 염기의 단일가닥 디엔에이와 KS 프라이머를 1:1 몰비로 넣은 pH 8.3의 인산염 완충용액을 94℃에서 10분 동안 방치한 후, 35℃ 이하가 될 때까지 느린 속도로 냉각시킨다. 이때 65개 염기의 단일가닥 디엔에이와 KS 프라이머가 어닐링되어 부분적으로 이중가닥이 된 디엔에이가 생성되게 된다. 이 용액에 적정 몰수의 디엔에이 중합효소(AmpliTaq Gold, Perkin Elmer사, 미국)를 넣고, 72℃ 건조욕(dry bath)에서 10 분 동안 방치한 후 50℃ 건조욕으로 옮겨서, 디엔에이 중합효소의 활성부위에 상기 부분적 이중가닥 디엔에이가 결합되어 마스킹된 디엔에이 중합효소 용액을 제조하였다.The phosphate buffer of pH 8.3 containing 65 base single-stranded DNA and KS primer in a 1: 1 molar ratio was left at 94 ° C. for 10 minutes, and then cooled slowly until it reached 35 ° C. or less. . The 65 base single stranded diene and the KS primer are annealed to produce a partially doubled diene. In this solution, a proper number of moles of tack diene polymerase (AmpliTaq Gold, Perkin Elmer, USA) was added, left in a 72 ° C. dry bath for 10 minutes, and then transferred to a 50 ° C. dry bath. The partial double-stranded DNA was coupled to the site to prepare a masked diene polymerase solution.

KS 프라이머 : 5'-CGAGGTCGACGGTATCG-3'(서열식별기호:1)KS Primer: 5'-CGAGGTCGACGGTATCG-3 '(SEQ ID NO: 1)

65-mer :65-mer:

3'-CCAGCTGCCATAGCTATTTTCTTTTCTTTCTTAAGTTCTTTTCTTTTCCTAGGTGATCAAGATCT- 5'(서열식별기호:2)3'-CCAGCTGCCATAGCTATTTTCTTTTCTTTCTTAAGTTCTTTTCTTTTCCTAGGTGATCAAGATCT-5 '(SEQ ID NO: 2)

표면에 밀집하여 고정화되는 디엔에이 중합효소의 최대량이 0.26 pmol이 되도록, 4.7 cm 길이의 지름 0.1 mm인 금 와이어(gold wire)를 외경 1.5 mm, 길이 약 4 mm의 나선형이 되도록 준비하였다. 표면 세척을 위하여 반응 직전에 60∼70℃로 조절한 피란하(Piranha) 용액에 10∼15 분 동안 넣어 두었다가, 탈이온수에 이어서 절대 에탄올로 세척하였다. A gold wire having a diameter of 4.7 mm and a diameter of 0.1 mm was prepared to have an outer diameter of 1.5 mm and a spiral of about 4 mm so that the maximum amount of die polymerase immobilized on the surface was 0.26 pmol. In order to clean the surface, the solution was placed in a Piranha solution adjusted to 60 to 70 ° C. immediately before the reaction for 10 to 15 minutes, followed by washing with deionized water followed by absolute ethanol.

금 표면에 고정화 반응성 작용기를 도입하기 위하여 티올기를 가지고 있는 연결물질과 금 사이에서 일어나는 티올레이트 형성 반응, 즉 Au-S 결합 형성반응을 이용하여 금 표면에 티올 분자 단층막을 도입하여 지지대를 형성시켰다. 이때 고정화 반응성 작용기와 비반응성 말단기를 가지는 2가지 티올 분자가 혼합된 용액을 사용하여, 고정화 반응성 작용기를 가지는 티올 분자의 몰분율이 5%가 되도록 조절하였다. 고정화 반응성 작용기로서 카르복실기를 도입하기 위하여 알킬 사슬의 길이가 상대적으로 긴 티올 분자인 12-머캅토도데칸산을 연결물질로 사용하였고, 비반응성 말단기를 가지는 티올 분자인 6-머캅토-1-헥산올 또는 1-헵탄티올을 매트릭스 물질로 사용하였다. 총 티올 분자 농도 2 mM의 에탄올 용액 100 ㎕에 금 와이어를 넣고 상온에서 2 시간 동안 반응시킨 후, 금 와이어를 건져내어 절대 에탄올로 세척함으로써, 금 와이어 표면에 카르복실기를 도입하였다.In order to introduce an immobilized reactive functional group on the gold surface, a thiol molecular monolayer film was introduced to the gold surface by using a thiolate formation reaction between the linking material having a thiol group and gold, that is, Au-S bond formation, to form a support. At this time, by using a solution in which two thiol molecules having an immobilized reactive functional group and a non-reactive end group were mixed, the mole fraction of the thiol molecules having an immobilized reactive functional group was adjusted to 5%. In order to introduce a carboxyl group as an immobilized reactive functional group, 12-mercaptododecanoic acid, a thiol molecule having a relatively long alkyl chain, was used as a linking material, and 6-mercapto-1-hexane, a thiol molecule having a non-reactive end group, was used as a linking material. Ol or 1-heptanethiol was used as matrix material. A gold wire was added to 100 μl of an ethanol solution having a total thiol molecule concentration of 2 mM, and reacted at room temperature for 2 hours. After the gold wire was taken out and washed with absolute ethanol, a carboxyl group was introduced to the surface of the gold wire.

카르복실기가 도입된 금 와이어를 10 mM의 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드(EDC)와 5 mM의 N-히드록시숙신이미드(NHS)를 포함하는 에탄올 용액 120 ㎕에 넣어 상온에서 2 시간 동안 반응시켰다. 상기 카르복실기는 카르보디이미 드의 존재 하에서 N-히드록시숙신이미드와 반응하여 NHS-에스테르를 형성함으로써 활성화된다.A gold wire having a carboxyl group introduced therein was 120 µl of an ethanol solution containing 10 mM 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and 5 mM N-hydroxysuccinimide (NHS). The reaction was carried out at room temperature for 2 hours. The carboxyl group is activated by reaction with N-hydroxysuccinimide in the presence of carbodiimide to form NHS-ester.

티올 분자 단층막의 카르복실기를 활성화시킨 후 금 와이어를 건져내어 상기 디엔에이 중합효소의 활성부위를 마스킹한 효소용액에 넣고 반응시켰다. 이 때, 티올 분자 단층막의 활성화된 카르복실기(NHS-에스테르)와 단백질의 일차 아민기와의 반응에 의하여 아미드 결합(-CO-NH-)이 형성되어, 디엔에이 중합효소가 지지대에 고정화된다.After activating the carboxyl group of the thiol molecular monolayer membrane, the gold wire was pulled out and the active site of the DNA polymerase was placed in a masked enzyme solution and reacted. At this time, an amide bond (-CO-NH-) is formed by the reaction of the activated carboxyl group (NHS-ester) of the thiol molecular monolayer membrane with the primary amine group of the protein, and the tack diene polymerase is immobilized on the support.

상기의 방법으로 제조된 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용하여 기존의 온도 순환 사이클에 의한 중합효소 연쇄반응을 실시하였을 때, 수용액상의 효소를 사용하였을 때에 비하여 60∼80%의 활성을 보였다. When the polymerase chain reaction was carried out using the immobilized diene polymerase prepared by the above method by a conventional temperature cycling cycle, the activity of the enzyme in aqueous solution was 60-80%.

B. 반응 시료의 준비B. Preparation of Reaction Samples

반응용기로서 한쪽이 막힌 유리관을 사용하였으며, 유리관의 길이는 55∼60 mm이고, 내경은 2 mm이고, 외경이 8 mm이며, 막힌 쪽 바닥 면의 유리 두께는 약 3 mm이다. 유리관 내벽은 스프레이 방식의 폴리 테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoroethylene) 코팅제로 코팅하고 열경화시켜 표면 처리하여 사용하였다.As the reaction vessel, one closed glass tube was used. The length of the glass tube was 55 to 60 mm, the inner diameter was 2 mm, the outer diameter was 8 mm, and the glass thickness of the closed bottom surface was about 3 mm. The inner wall of the glass tube was coated with a polytetrafluoroethylene coating of a spray method, thermally cured, and used as a surface treatment.

pBluescript II KS(+)를 주형 디엔에이로 사용하여 그 중 T7 프라이머 부위 627번 뉴클레오티드에서부터 T3 프라이머 부위 790번 뉴클레오티드까지 164 bp의 염기서열을 증폭하고자 하였다. 중합효소 연쇄반응에 사용된 시료는 주형 디엔에이가 40 ng, T3 프라이머(5'-ATTAACCCTCACTAAAG-3'(서열식별기호:3)) 및 T7 프라이머(5'-AATACGACTCACTATAG-3'(서열식별기호:4))가 각각 40 pmol씩 포함되어 있고, 4 nmol의 삼인산화데옥시리보뉴클레오티드 혼합물질, 그리고 250 nmol 염화마그네슘, 50 mM의 염화칼륨이 포함된 전체 부피 100 ㎕인 pH 8.3의 10 mM 트리스 완충용액이 되도록 준비하였다. 이 준비된 시료를 반응용기에 담고, 상기 A단계에서 준비한 금 와이어에 고정화된 디엔에이 중합효소를 저온영역에 위치시켜서 반응에 사용하였다. 디엔에이 중합효소의 고정화된 후의 효소 활성을 측정하기 위한 대조군으로 동일한 방법으로 준비한 시료에 용액상태의 0.26 pmol의 디엔에이 중합효소를 넣은 시료를 사용하여 온도 순환 사이클 방식에 의한 중합효소 연쇄반응을 실시하였다. pBluescript II KS (+) was used as a template die to amplify 164 bp sequences from T7 primer region 627 to T3 primer region 790. Samples used for the polymerase chain reaction were 40 ng of template die, T3 primer (5'-ATTAACCCTCACTAAAG-3 '(SEQ ID NO: 3)) and T7 primer (5'-AATACGACTCACTATAG-3' (SEQ ID NO: 4). 10 mM Tris buffer solution at pH 8.3 containing 40 pmol of each), 4 nmol triphosphate deoxyribonucleotide mixture, and 100 μl total volume containing 250 nmol magnesium chloride and 50 mM potassium chloride. It was prepared as possible. This prepared sample was placed in a reaction vessel, and the tack diene polymerase immobilized on the gold wire prepared in step A was placed in a low temperature region and used for the reaction. Using the sample into a chosen DNA polymerase of 0.26 pmol in a solution state on the prepared in the same manner as a control to measure the immobilized enzyme after the sample of DNA polymerase was carried out the polymerase chain reaction according to the temperature cycle cycle type .

C. 디엔에이 중합반응의 실시C. Execution of diene polymerization

도 2b, 2c를 참조하여 설명하겠다. 먼저 아래쪽 제 1 전도성 블록(101)은 전열 방식 가열 장치를 가열하여 96℃로 유지하였고, 위쪽 제 2 전도성 블록(102)은 순환형 항온 수조를 사용하여 45℃로 고정하였다. 반응용기 내에 상기 B단계의 방법으로 준비한 시료를 주입하여 수용부(111, 117, 112)에 끼워 넣고, 반응 용기 내의 각 영역에서 온도 변화를 측정한 결과, 디내츄레이션이 일어날 수 있도록 90℃ 이상이 유지되는 고온 영역, 어닐링이 일어날 수 있도록 약 50℃ 정도로 유지되는 저온 영역, 그리고, 그 사이에서 열 대류가 일어날 수 있도록 온도 기울기가 형성되는 대류 영역이 형성됨을 확인할 수 있었다(도6). 따라서, 폴리머리제이션은 상기 저온 영역 및 대류 영역의 상층부에서 일어나게 될 것으로 예상할 수 있다.This will be described with reference to FIGS. 2B and 2C. First, the lower first conductive block 101 was heated at 96 ° C. by heating the electrothermal heating device, and the upper second conductive block 102 was fixed at 45 ° C. using a circulating constant temperature water bath. Inject the sample prepared by the method of step B into the reaction vessel and insert it into the receiving portion (111, 117, 112), and measured the temperature change in each region in the reaction vessel, 90 ° C or more so that the degassing occurs It was confirmed that the maintained high temperature region, the low temperature region maintained at about 50 ° C. so that annealing can occur, and the convection region in which the temperature gradient is formed so that heat convection can occur therebetween (Fig. 6). Accordingly, it can be expected that polymerization will occur in the upper layer of the low temperature region and the convection region.

중합반응을 실시하기 위하여, 디엔에이 중합효소가 고정화된 나선형 금 와이어(외경 1.5mm, 길이 4mm)의 중심이 상기 반응용기내 온도가 약 55℃인 영역에 위치되게 한 후, 상기 반응 조건에서 시료를 일정한 반응시간 동안 그대로 방치해 두었다. 반응용기를 꺼내어 식힌 다음, 반응 생성물을 1.0% 아가로즈 젤(agarose gel) 전기영동법을 사용하여 전개하고, 에티듐 브로마이드 염료로 착색시키고, UV 조사시 나타나는 형광으로 디엔에이 생성물을 가시화한 후 이를 덴시토메터(densitometer)로 정량하였다. 도7은 반응시간을 30분 간격으로 4시간까지 변화시키면서 얻은 결과를 보여주는 전기 영동사진이다. 반응 생성물은 164 bp의 이중나선 디엔에이이다. 도7에서 알 수 있듯이, 반응시간 120분 부터 중합효소 연쇄반응이 포화되기 시작했음을 알 수 있다.In order to perform the polymerization reaction, the center of the spiral gold wire (1.5mm in outer diameter, 4mm in length) to which the DNA polymerase is immobilized is placed in the region where the temperature in the reaction vessel is about 55 ° C, and then the sample is It was left as it is for a certain reaction time. The reaction vessel was taken out and cooled, then the reaction product was developed using 1.0% agarose gel electrophoresis, stained with ethidium bromide dye, and the diene product was visualized by fluorescence appearing upon UV irradiation. Quantitation was performed with a densitometer. Figure 7 is an electrophoresis picture showing the results obtained by changing the reaction time up to 4 hours in 30 minutes intervals. The reaction product is a 164 bp double helix diene. As can be seen in Figure 7, it can be seen that the polymerase chain reaction began to saturate from the reaction time 120 minutes.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백하다. 그 때문에, 전술한 실시 예와 도면들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서 나타나는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the technical field of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. It is evident to those of ordinary knowledge. Therefore, the above-described embodiments and drawings are merely examples in all respects, and should not be interpreted limitedly. The scope of the present invention is shown by the claims, and is not limited by the specification text.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
According to the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명은 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용함으로써, 효소의 반복사용이 가능하고, 연속되는 공정에서 효소를 제거하는 과정을 간편하게 할 수 있도록 하여, 비용을 절감하고 공정을 간소화할 수 있다.
First, the present invention can be repeated use of the enzyme by using the immobilized DNA polymerase, to simplify the process of removing the enzyme in a continuous process, it is possible to reduce the cost and simplify the process.

둘째, 본 발명은 클레나우 프레그먼트(Klenow fragment), T7 디엔에이 중합효소 등 고온 안정성이 없는 디엔에이 중합효소들도 염기서열 증폭 방법 및 장치에서 사용할 수 있도록 함으로써, 염기서열 증폭 방법 및 장치의 활용도를 확장할 수 있게 한다. 특히, 고온 안정성이 아닌 디엔에이 중합효소의 사용을 가능하게 함으로써 염기서열을 복제하는 중합반응의 정확도를 향상시킬 수 있는 방안을 제공한다.
Second, the present invention can be used in the DNA amplification method and apparatus, such as Klenow fragment, T7 diene polymerase without high temperature stability in the sequence amplification method and apparatus, thereby improving the utilization of the sequence amplification method and apparatus Make it extensible. In particular, by enabling the use of die polymerase rather than high temperature stability provides a way to improve the accuracy of the polymerization to replicate the sequence.

셋째, 본 발명은 종래의 방법 및 장치에서 사용되는 온도 변화 공정이 불필요한 염기서열 방법 및 장치를 제공함으로써, 그 구성 및 공정이 보다 간단하게 되어 소형화 및 복합장치에서의 구현이 용이한 방안을 제공한다. 또한, 이에 따라 연속적인 중합반응이 가능하게 함으로써, 염기서열 증폭 속도를 향상시키는 것이 가능한 방안을 제공한다.
Third, the present invention provides a method and apparatus for sequencing sequences that do not require the temperature change process used in the conventional methods and apparatuses, thereby simplifying the construction and the process, thereby providing a method for miniaturization and implementation in a complex apparatus. . In addition, thereby enabling a continuous polymerization reaction, thereby providing a method capable of improving the sequence amplification rate.

<110> AHRAM BIOSYSTEMS INC. <120> METHOD AND APPARATUS FOR AMPLIFICATION OF NUCLEIC ACID SEQUENCES USING IMMOBILIZED DNA POLYMERASE <130> Apa23-1 <150> KR-10-2002-0055905 <151> 2002-09-13 <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 1 cgaggtcgac ggtatcg 17 <210> 2 <211> 65 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 2 tctagaacta gtggatcctt ttcttttctt gaattctttc ttttctttta tcgataccgt 60 cgacc 65 <210> 3 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 3 attaaccctc actaaag 17 <210> 4 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 4 aatacgactc actatag 17 <110> AHRAM BIOSYSTEMS INC. <120> METHOD AND APPARATUS FOR AMPLIFICATION OF NUCLEIC ACID SEQUENCES          USING IMMOBILIZED DNA POLYMERASE <130> Apa23-1 <150> KR-10-2002-0055905 <151> 2002-09-13 <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 1 cgaggtcgac ggtatcg 17 <210> 2 <211> 65 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 2 tctagaacta gtggatcctt ttcttttctt gaattctttc ttttctttta tcgataccgt 60 cgacc 65 <210> 3 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 3 attaaccctc actaaag 17 <210> 4 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic sequence <400> 4 aatacgactc actatag 17

Claims (12)

중합효소 연쇄반응에 의해 특정 디엔에이 염기서열을 증폭시키는 방법에 있어서, In the method of amplifying a specific diene base sequence by a polymerase chain reaction, a) 주형 디엔에이, 프라이머, 삼인산화데옥시뉴클레오티드(dNTP)를 포함하는 반응혼합물을 반응용기에 주입하는 단계; a) injecting a reaction mixture comprising a template die, a primer, and a deoxyphosphoryl trioxide (dNTP) into the reaction vessel; b) 반응혼합물 내에 제 1 내지 제 3 반응영역을 형성시키되, b) forming first to third reaction zones in the reaction mixture, 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 제 1 반응영역을 유지시키고,Maintaining the first reaction zone in the temperature range for the double strand of the DNA to separate into single-stranded DNA molecules, 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 제 2 반응영역을 유지시키고, Complementary primers are coupled to specific regions of the single-stranded DNA molecule to maintain a second reaction zone in the temperature range for forming partial double strands, 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 디엔에이 중합반응에 의해 합성되기 위한 온도범위로 제 3 반응영역을 유지시키는 단계;Maintaining a third reaction zone in a temperature range for the primer extension product in the partial double strand to be synthesized by DNA polymerization; c) 고정화된 디엔에이 중합효소를 상기 제 3 반응영역에 위치시키는 단계; 및c) placing an immobilized diene polymerase in the third reaction zone; And d) 특정 디엔에이 염기서열이 증폭될 수 있도록, 반응용기 내에서 상기 제 1 반응영역, 상기 제 2 반응영역 및 상기 제 3 반응영역간에 디엔에이를 이동시키는 단계;를 포함하며, d) moving the die between the first reaction zone, the second reaction zone and the third reaction zone in the reaction vessel so that a specific die base sequence can be amplified; 상기 디엔에이를 이동시키는 단계를 1 회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법.A method of amplifying a sequence using an immobilized diene polymerase, characterized in that repeating the step of moving the die one or more times. 제 1 항에 있어서, 상기 고정화된 디엔에이 중합효소의 고정화되는 효소는 주형 디엔에이와 상보적인 서열을 복제하는 기능을 가진 대장균 디엔에이 중합효소 I, 대장균 디엔에이 중합효소 I의 클레나우 프레그먼트, T4 디엔에이 중합효소, 디엔에이 중합효소 및 이들의 활성을 가진 절편으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법.The method of claim 1, wherein the immobilized enzyme of the immobilized diene polymerase is E. coli diene polymerase I, E. coli diene polymerase I having the function of replicating a sequence complementary to the template diene polymerase I, T4 diene polymerization A method for amplifying a sequence using an immobilized diene polymerase, characterized in that it is selected from the group consisting of enzymes, tag diene polymerase and fragments having these activities. 제 1 항에 있어서, 상기 디엔에이를 이동시키는 단계는 상기 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역 중 상대적으로 온도가 높은 영역을 상대적으로 온도가 낮은 영역보다 낮은 높이에 위치시킴으로써, 열대류에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법.The method of claim 1, wherein the moving of the die comprises: positioning a relatively high temperature of the first, second, and third regions at a lower height than a relatively low temperature region. A base sequence amplification method using immobilized DNA polymerase, characterized in that to move the DNA. 제 1 항에 있어서, 상기 디엔에이를 이동시키는 단계는 전기장 발생수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법.The method of claim 1, wherein the moving of the die is a nucleotide sequence amplification method using an immobilized die polymerase, characterized in that for moving the die by the electric field generating means. 제 1 항에 있어서, 상기 디엔에이를 이동시키는 단계는 압력차 발생수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법.The method of claim 1, wherein the moving of the die is a nucleotide sequence amplification method using the immobilized die polymerase, characterized in that for moving the die by a pressure difference generating means. 제 1 항에 있어서, 상기 디엔에이를 이동시키는 단계는 교반 수단에 의해 디엔에이를 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 방법.The method of claim 1, wherein the moving of the die is a nucleotide sequence amplification method using an immobilized die polymerase, characterized in that for moving the die by stirring means. 중합효소 연쇄반응에 의해 특정 디엔에이 염기서열을 증폭시키는 장치에 있어서, In the device for amplifying a specific DNA sequence by a polymerase chain reaction, a) 반응용기;a) reaction vessel; b) 상기 반응용기 내로 주입된 반응혼합물 내에 형성되는 제 1 반응영역을 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 유지시키고,b) maintaining a first reaction region formed in the reaction mixture injected into the reaction vessel at a temperature range for separating double strands of DNA into single stranded DNA molecules, respectively; 상기 반응용기 내로 주입된 반응혼합물 내에 형성되는 제 2 반응영역을 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 유지시키고, The second reaction zone formed in the reaction mixture injected into the reaction vessel is maintained at a temperature range for forming partial double strands by binding complementary primers to specific sites of the single stranded DNA molecule, 상기 반응용기 내로 주입된 반응혼합물 내에 형성되는 제 3 반응영역을 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 디엔에이 중합반응에 의해 합성되기 위한 온도범위로 유지시키는 정온유지수단;A constant temperature maintaining means for maintaining a third reaction region formed in the reaction mixture injected into the reaction vessel in a temperature range for the primer extension product synthesized by the DNA polymerization reaction in the partial double strand; c) 특정 디엔에이 염기서열이 증폭될 수 있도록, 반응용기 내에서 상기 제 1 반응영역, 상기 제 2 반응영역 및 상기 제 3 반응영역간에 디엔에이를 이동시키는 이동수단;을 포함하며,c) moving means for moving a die between said first reaction zone, said second reaction zone, and said third reaction zone in a reaction vessel so that a specific die base sequence can be amplified. 상기 제 3 반응영역에는 고정화된 디엔에이 중합효소가 위치되고, 상기 이동수단은 디엔에이를 1 회 이상 반복적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치.An immobilized die polymerase is located in the third reaction region, and the moving means is a sequence amplification apparatus using the immobilized die polymerase, characterized in that the die is repeatedly moved one or more times. 중합효소 연쇄반응에 의해 특정 디엔에이 염기서열을 증폭시키는 장치에 있어서, In the device for amplifying a specific DNA sequence by a polymerase chain reaction, a) 반응용기;a) reaction vessel; b) 상기 반응용기 내로 주입된 반응혼합물 내에 형성되는 제 1 반응영역을 디엔에이의 이중가닥이 각각 단일가닥 디엔에이 분자로 분리되기 위한 온도범위로 유지시키고, b) maintaining a first reaction region formed in the reaction mixture injected into the reaction vessel at a temperature range for separating double strands of DNA into single stranded DNA molecules, respectively; 상기 반응용기 내로 주입된 반응혼합물 내에 형성되는 제 2 반응영역을 단일가닥 디엔에이 분자의 특정 부위에 상보적인 프라이머가 결합되어 부분적 이중가닥이 형성되기 위한 온도범위로 유지시키고, The second reaction zone formed in the reaction mixture injected into the reaction vessel is maintained at a temperature range for forming partial double strands by binding complementary primers to specific sites of the single stranded DNA molecule, 상기 반응용기 내로 주입된 반응혼합물 내에 형성되는 제 3 반응영역을 상기 부분적 이중가닥에서 프라이머 연장산물이 디엔에이 중합반응에 의해 합성되기 위한 온도범위로 유지시키는 정온유지수단;을 포함하며,And a constant temperature maintaining means for maintaining a third reaction region formed in the reaction mixture injected into the reaction vessel in the partial double strand at a temperature range for synthesizing the primer extension product by the DNA polymerization reaction. 상기 제 3 반응영역에는 고정화된 디엔에이 중합효소가 위치되고, 상기 제 1 영역, 제 2 영역, 및 제 3 영역 중 상대적으로 온도가 높은 영역은 상대적으로 온도가 낮은 영역보다 낮은 높이에 위치되고, 특정 디엔에이 염기서열이 증폭될 수 있도록 반응용기 내에서 상기 제 1 반응영역, 제 2 반응영역 및 제 3 반응영역간에 열 대류에 의해 디엔에이를 1 회 이상 반복적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치.An immobilized die polymerase is positioned in the third reaction region, and a relatively high temperature region of the first region, the second region, and the third region is located at a lower height than a region having a relatively low temperature, and In the reaction vessel so that the DNA sequence can be amplified The base sequence amplification apparatus using the immobilized die polymerase, characterized in that the die is repeatedly moved at least once by thermal convection between the first reaction zone, the second reaction zone and the third reaction zone. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 고정화된 디엔에이 중합효소의 고정화되는 효소는 주형 디엔에이와 상보적인 서열을 복제하는 기능을 가진 대장균 디엔에이 중합효소 I, 대장균 디엔에이 중합효소 I의 클레나우 프레그먼트, T4 디엔에이 중합효소, 디엔에이 중합효소 및 이들의 활성을 가진 절편으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치.The method according to claim 7 or 8, wherein the immobilized enzyme of the immobilized DNA polymerase is a Klenau fragment of Escherichia coli DNA DNA polymerase I, E. coli DNA DNA polymerase I having a function of replicating a sequence complementary to the template DNA And a T4 diene polymerase, a tack diene polymerase and a fragment having an activity thereof. A nucleotide sequence amplification apparatus using an immobilized diene polymerase. 제 7 항에 있어서, 상기 이동수단은 전기장 발생수단인 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치.8. The nucleotide sequence amplification apparatus according to claim 7, wherein the moving means is an electric field generating means. 제 7 항에 있어서, 상기 이동수단은 압력차 발생수단인 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치. The nucleotide sequence amplification apparatus using immobilized DNA polymerase according to claim 7, wherein the moving means is a pressure difference generating means. 제 7 항에 있어서, 상기 이동수단은 교반 수단인 것을 특징으로 하는 고정화된 디엔에이 중합효소를 사용한 염기서열 증폭 장치. The nucleotide sequence amplification apparatus using immobilized die polymerase according to claim 7, wherein the moving means is a stirring means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5865261B2 (en) * 2010-01-12 2016-02-17 アーラム バイオシステムズ インコーポレイテッド Two-stage thermal convection device and method of use

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270183A (en) 1991-02-08 1993-12-14 Beckman Research Institute Of The City Of Hope Device and method for the automated cycling of solutions between two or more temperatures
WO2002029027A1 (en) 2000-10-04 2002-04-11 Ahram Biosystems Inc. Immobilized dna polymerase

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270183A (en) 1991-02-08 1993-12-14 Beckman Research Institute Of The City Of Hope Device and method for the automated cycling of solutions between two or more temperatures
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