KR100745200B1 - 의료용 망사밀착포를 이용한 디엔에이 채취기 및 그 제조방법 - Google Patents

의료용 망사밀착포를 이용한 디엔에이 채취기 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료용 파스 및 거즈의 고정에 일반적으로 사용되고 있는 밀착포와 픽싱롤과 같은 의료용 접착식 부직포류에 사용되는 고밀도 망사형 밀착포를 사용하여 특수 조제된 약품을 처리함으로서, 단위면적당 다량의 표피세포를 획득 할 수 있을 뿐 아니라 채취된 표피세포 속의 디엔에이를 안전하게 장기간 보존할 수 있는 표피세포 채취기 및 이를 이용한 디엔에이 획득방법에 관한 것이다.
유전자분석을 위해 디엔에이의 추출을 위한 시료로 일반적으로 혈액, 구강 상피세포, 모근 등이 주로 사용되고 있었으나 최근 표피세표 사용이 가능케 되는 상황에서, 본 발명에 의한 특수약품 처리된 고밀도 망사형 밀착포를 이용하여 피부에서 표피세포를 간단히 획득하고 이로부터 디엔에이를 추출하여 사용할 시에는 수검자의 거부 반응이 없이 신속하게 표피세포를 획득하고, 채취된 표피세포로부터 디엔에이를 추출한 후, 다중중합효소반응으로 유전자를 증폭하여 개체식별 또는 단일염기다형성 조사를 통한 유전정보의 확인을 할 수 있는 방법을 제공한다.
특별히 특수 조제된 핵산추출용 조제용액으로 처리하는 본원의 고밀도 망사형 밀착포는 고농도의 핵산샘플을 효율적으로 추출하게 되며, 4 x 6cm의 고밀도 망사형 밀착포에 의해 추출되는 핵산량 만으로도 다수 종의 유전자를 분석할 수 있음으로서 편리함을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 채취된 상피세포를 손상 없이 장기간 보존할 수 있도록 함으로서 핵산 분석법의 일상화에 도움을 가져옴은 물론 그 경제적 가치 또한 극대화시키는 채취기를 제공하게 된다.
유전자분석, 상피세포, 고밀도 망사형 밀착포

Description

의료용 망사밀착포를 이용한 디엔에이 채취기 및 그 제조방법{DNA Picking Tool and it's Usage using Adhesion Tape of High Density Gauze}
도 1 : 본원의 고밀도 망사형 밀착포와 종래 유사제품의 샘플을 4×6 ㎝로 절단하여 등록특허 415726호에 기재된 핵산추출방법에 따라 얻어진 핵산을 동일한 조건에서 다중중합효소반응(PCR)을 거쳐 그 농도를 비교 조사 분석한 자료.
도 2 : 본원의 고밀도 망사형 밀착포와 종래 유사제품의 샘플을 4×6 ㎝로 절단하여 일반적 공지의 핵산추출방법(명세서 중 기재)에 따라 얻어진 핵산을 동일한 조건에서 다중중합효소반응(PCR)을 거쳐 그 농도를 비교 조사 분석한 자료.
도 3 : 본 발명의 고밀도 망사형 밀착포(4×6 ㎝)를 이용하여 단1회 샘플로부터 유전자를 추출하여 아가로스겔상에서 전기영동한 결과 분석표.
도 4 : 도 2의 전기영동으로 확인된 유전자 중 2,3을 분리 정제하여 다시 한번 자동염기서열분석장치를 이용하여 염기서열을 분석한 자료.
도 5 : 고밀도 망사형 밀착포 제조,가공에 사용될 수 있는 실시 예시도.
**도면에 사용된 부호의 설명**
M : 분자량 표지자,
CO: 등록특허 0326937호에 의해 생산된 스티커 로 부터 얻어진 핵산을 이용하여 다중중합효소 반응으로 증폭한 유전자.
C1: 등록특허 0415726호에 의해 생산된 스티커(1mm 도포)로부터 얻어진 핵산을 이용하여 다중중합효소 반응으로 증폭한 유전자.
C2: 등록특허 0415726 에 의해 생산된 스티커(2mm 도포)로부터 얻어진 핵산을 이용하여 다중중합효소 반응으로 증폭한 유전자.
C3: 등록특허 0415726호에 의해 생산된 스티커(3mm 도포)로부터 얻어진 핵산을 이용하여 다중중합효소 반응으로 증폭한 유전자.
NNE: 본 발명의 핵산 채취 및 추출용 특수 조제용액을 흡착시킨 고밀도 망사형 밀착포를 이용하여 다중중합효소 반응으로 증폭한 유전자.
본원은 특별히 조제된 핵산추출용 조제용액으로 처리된 고밀도 망사형 밀착포를 이용한 디엔에이 채취기 및 그 활용방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 혈액이나 모발의 필요 없이 인체 피부로부터 채취된 상피세포로부터 간편하게 유전자를 채취하고 이를 PCR 기술을 이용하여 증폭함으로서 간편하게 핵산 분석법을 수행할 수 있게 하는 DNA 채취기 및 그 활용방법에 관한 것이다.
DNA (deoxyribonucleic acid)는 유전물질로서 인체의 구성 요소와 모든 신진대사를 암호하는 유전자를 함유하고 있다. 게놈프로젝트(Genome Project)로 대표되는 20세기 후반의 생명과학의 발전은 21세기의 유전자 검사의 보편화를 예고하고 있다.
게놈 프로젝트가 진행됨에 따라, 인간은 인간 DNA의 모든 유전정보를 읽고 있으며 중요한 유전병이나 성인병과 관련된 유전자들이 속속 밝혀지기 시작했고 유전자의 이상도 염기서열의 수준에서 파악할 수 있게 되었다. 이에 따라, 사람들은 자신이 가지고 있는 병과 관련된 주요한 유전자의 타입을 미리 앎으로서 적절한 예방 조치를 취할 수 있고 의사들은 정확한 처방과 치료를 시행할 수 있게 될 것이다.
인간 게놈프로젝트로 사람의 염기서열이 완전 해독된 후로 인간의 유전자는 개인 간에 약 99.9 %정도는 일치하나 나머지 약 0.1 %에서 서로 다른 염기서열을 갖고 있는 것으로 밝혀지고 있으며 최근 완전 해독된 인간 유전자서열을 이용하기 위한 많은 시도들이 있지만 무엇보다도 상기의 0.1 %에 해당하는 부분에 많은 관심이 집중되고 있다.
즉, 여러 사람들의 같은 유전자 내에서 한 개 또는 수십 개의 염기변이가 나타는데 이를 단일염기다형성(SNP, single nucleotide polymorphism)이라 하며, 이 다형성에 의해 사람마다 머리 및 피부색깔, 키, 성격 등이 다르게 나타나고 특히 일정한 다형성의 유형을 연구하면 유전적 질환에 대한 접근도 가능한 것으로 알려지면서 게놈프로젝트이후 세계의 의약업계는 SNP를 이용한 맞춤의학, 신약개발 분야에 많은 연구를 진행하고 있는 상황이다. 이러한 연구를 위해서는 우선적으로 많은 개인 및 집단의 유전자원 확보와 확보된 유전자원으로부터 최소의 비용으로 최단 시간 내에 안정적으로 유전자를 획득하는 것이 최우선 과제일 것이다.
그러나 혈액이나 구강상피세포, 모근 등에서 채취하는 종래의 기술은 검체를 제공하는 피검자의 거부감, 복잡한 채취도구와 채취방법 등으로 사회경제적으로 효율적이지 못하였으며 기존의 특허방법(공개특허 2001-16420호)에서 설명하고 있는 표피세포 추출방식은 그 조성법의 한계로 인하여 고농도의 유전자를 추출할 수 없음은 물론 보관실험의 한계성도 내재하고 있었으므로 본 연구자들은 실용가능한 채취기를 갖고자 연구하게 되었다.
종래의 표피세포 채취 방법에서는 주로 PVC판에 접차제 코팅법을 사용하였거나 파스형태로 1~3mm정도로 그들만의 방법을 사용 도포시킨 쉬트류 (공개특허: 2001 -16420호) 를 사용하였으나, 도포성 쉬트는 피부와의 접착력이 현저히 떨어짐으로서 핵산 추출에 큰 장애가 되었으며 단순 접착제만을 사용할 경우 채취된 표피세포로부터 핵산 추출이 용이하지 않은 문제점을 갖고 있었고, 또한 공개특허: 2000- -23256호에서는 지지부로 종이나, PVC, PP, PE, 셀로로스, 알루미늄, 금속재질 등에 접착제를 도포한 점착쉬트의 사용을 개시하고 있으나, 이들 쉬트가 표피의 굴곡에 적절히 밀착되지 않을 뿐만 아니라 채취된 표피세포로부터 핵산추출이 거의 되지 않아 유전자 분석 자체가 어려웠으므로 실용화에 이르지 못하였다.
본원은 상기 종래 기술들이 갖는 문제점을 해결하고자 다방면으로 연구하던 중 본 발명의 방법에서 기술하는 원료조성으로 배합된 조제용액을 고밀도 망사형 밀착포에 본 발명에서 기술한 공정으로 흡착시켜 단면 또는 양면으로 사용할 경우 고농도의 핵산을 추출할 수 있음을 확인하고, 또한 1회 채취로 10 여종 이상의 유전자를 동시에 분석할 수 있는 획기적 효과를 발견하고 본원발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 단위 면적당 고농도의 핵산를 획득함으로서 1회 채취로 여러 종류의 유전자를 동시에 분석할 수 있을 뿐만 아니라 장기간 보관에도 유전자의 손상 없이 유전정보의 추출이 가능하도록 가공 처리되어, 현장에 실제적용이 가능하고 유전정보 취득이 가능한 핵산채취기를 얻고자 하는 기술적 과제를 갖고 출발한 것이다.
즉, 본 발명의 목적은 안전하고 간편하게 표피세포를 효과적으로 획득할 수 있는 채취기 및 채취기로부터 유전자 분석에 필요한 디엔에이를 추출하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 단위 면적당 고농도의 핵산를 획득함으로서 1회 채취로 여러 종류의 유전자를 동시에 분석할 수 있을 뿐만 아니라 장기간 보관에도 유전자의 손상 없이 유전정보의 추출이 가능하도록 가공 처리되어 현장적용이 가능한 핵산채취기를 얻고자 하는 기술적 과제를 해결하기 위한 구체적 구현방법을 제공하게 된다.
본 발명자들은 인체 성분으로부터 유전자를 채취 및 분석하는 방법에 있어서, 특정의 원료조성으로 배합된 조제용액을 얻고, 상기 용액을 고밀도 망사형 밀착포에 흡착시켜 단면 또는 양면으로 사용할 경우 고농도의 핵산추출 기능 및 그 효용성을 찾기 위한 단계로서, 우선 1단계로 유전정보의 추출이 가능한 흡착용액을 조제하는 단계, 1단계에서 조제된 용액을 고밀도 망사형 부직포에 흡착시켜 유전자 채취용 고밀도 망사형 밀착포를 제작 하는 제2단계, 제3단계로본원 발명품과 대비 하기 위해 선행 공개특허: 2000- 23256호로 개발된 유전자 채취용 스티커 C0 준비 단계, 제4단계로 선행 공개특허: 2001 -16420호로 개발된 유전자 채취용 스티커 C1,C2,C3 제작단계, 제5단계로서 단계2, 단계3, 단계4 로부터 제작된 밀착포 및 스티커를 이용 표피세포를 채취하는 단계, 제6단계로서 단계 5로 부터 채취된 표피세포로 부터 공개특허 2001 -16420호 에서 공시한 방법으로 핵산을 분리하는 단계, 제7단계로서, 단계 5로부터 채취된 표피세포로부터 일반적 공지의 방법으로 핵산을 분리하는 단계, 제8단계로서, 단계6로부터 분리된 핵산의 수율을 확인하기 위하여 다중중합효소 반응을 이용하여 유전자를 증폭하여 전기영동법(Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석)으로 그 농도를 비교하는 단계, 제9단계로서, 단계 7로부터 분리된 핵산의 수율을 확인하기 위하여 다중중합효소 반응을 이용하여 유전자를 증폭하여 전기영동법 (Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석)으로 그 농도를 비교하는 단계, 제10단계로서, 단계 2 로부터 제작된 고밀도 망사형 밀착포를 이용하여 단1회 표피세포를 채취한 후 동시에 여러 종류의(10종 이상)의 유전자를 동시에 분석하는 단계, 제11단계로서, 추출된 핵산이 유전자 분석에 충분한 량임을 재확인 하는 단계, 제12단계로서, 단계 5로 부터 채취된 표피세포를 이용하여 보관기간에 따라 추출되는 유전자량의 변화를 조사하는 단계를 거쳐 본원 발명의 고밀도 망사형 밀착포가 대비되는 공개특허 2000- 23256호 및 공개특허 2001 -16420호에 비하여 실험데이터 자료로 도 1 내지 도 4에 제시되는바와 같이 본원의 NNE이 샘플(본 발명의 핵산 채취 및 추출용 특수 조제용액을 흡착시킨 고밀도 망사형 밀착포)이 종래의 유사제품에 비하여 월등한 효과를 나타내고 있음을 발 견하고 본원발명을 완성하였다.
본원에서 사용하고자 하는 고밀도 망사형 밀착포는 의료용 파스(상품 예; 제일파프 및 제일찜질파프(제일약품), 케토플러스(광동제약), 제놀쿨(녹십자상아), 한방파프(동화약품공업) 등에서 고정용으로 사용되는 밀착포 및 거즈의 고정에 일반적으로 사용되고 있는 픽싱롤제품(상품명; 메디프로텍 픽싱롤, 메디코리아) 등에서 사용되는 망사형 밀착포 등의 종류가 사용될 수 있다.
이하, 본원의 기술사상을 구현하기 위한 각 단계별 실시공정을 실시예 1 내지 실시예 3 으로 구분하여 상세하게 설명하고자 하는바, 본원은 Acrylic copolymer와 Ethyl Acetate 성분에 유전정보의 추출을 증진하기 위한 첨가물질을 추가하고 전체부피의 약 10% 정도 의 N-HEXAN을 부가한 후 적당량의 계면활성제를 투입하여 흡착 조제용액을 먼저 얻고, 상기의 고밀도 망사형 밀착포에 조제용액을 흡착시켜 본 발명의 DNA 채취용 채취기를 얻게 되는 공정을 가지며, 흡착 조제용액을 얻기 위해서 Acrylic copolymer가 주원료로 사용되는바, 본원에서 원하는 물성의 아크릴코폴리머를 얻기 위한 Acrylic copolymer 제조공정을 실시예1로 설명하고자 한다.
[실시예 1]
자외선, 산소노출 및 젖은상태(wetting)에서도 표피세표 채취에 좋은 점착성을 지니며, 독성이 적어 신체 알러지(allergy)반응도 일으키지 않는 물성의 Acrylic copolymer를 얻기 위해 시행오차법으로 다양한 실험을 실시한 결과 아래의 조성범위내에서 본원에서 얻고자 하는 물성의 아크릴코폴리머를 얻을 수 있었다.
용 도 혼 합 원 료 명 혼합비(mole)
단량체 n-butyl acrylate (BA) 0.4
단량체 2-ethyl hexyl acrylate (2-EHA) 0.2-0.4
공단량체 methyl methacrylate (MMA) 0.13-0.4
기능성단량체 2-hydroxylethyl methacrylate (2-HEMA) 0.04-0.05
개시제 benzoyl peroxide (BPO) 10
용제 ethyl acetate (EAc) 전체 단량체량부피의 1.3배
경화제(가교제) melamine(BMM) 1-2g
상기 자료를 근거로 간략한 실시예을 나타내면, 먼저 반응용기에 용제로 ethyl acetate를 전체 단량체량의 1.3배 정도를 주입한 후 단량체로 n-butyl acrylate 0.4 mole, 2-ethyl hexyl acrylate 0.3 mole, 공단량체로 methyl methacrylate 0.2 mole, 기능성 단량체로 2-hydroxylethyl methacrylate 0.05 mole로 혼합시키고 단랑체에 개시제로 benzoyl peroxide 10 mole을 넣고 80 ℃에서 일정 교반속도로 4-5시간 동안 적하시키고 계속적으로 교반하며 4-3시간(전체 8시간)을 질소 기류하에 중합반응 하였다.
다음단계로 상기단계에서 합성된 아크릴게 수지100g 에 경화제 성분으로 TDI(toluene diisocyanate) 또는 BMM(butoxymethyl melamine)중에서 선택하여 1-2g을 혼합하여 Acrylic copolymer 를 합성, 조제하여 실시예 2의 원료로 사용하였다.
[실시예 2]
1단계 : 유전정보의 추출이 가능한 흡착용액을 조제단계;
Acrylic copolymer 45%, Ethyl Acetate 35% 에 핵산의 추출을 증진하기 위한 첨가 물질로 K2HPO4 1.5%, KH2PO4 0.5%, EGTA (ethylene glycol-bis (2-aminoethylether) -N,N,N',N'-tetraacetic acid) 2% 를 혼합한 후 전체부피의 10% 에 해당하는 양만큼의 N-HEXAN을 부가한 후 적당량의 계면활성제로 SDS(sodium dodecyl sulfate)를 투입하여 완전히 혼합하였다.
2단계 : 1단계에서 조제된 용액을 고밀도 망사형 부직포에 흡착시켜 유전자 채취용 고밀도 망사형 밀착포를 제작 하는 단계;
상기 1 단계에서 만든 도포액을 도 5에 개시되어 있는 공지의 흡착방법으로 합침로울러를 이용하여 밀착포 전체에 직접 도포 및 흡착시킨 후 70-80 ℃ 정도의 온도가 유지되는 판위에서 10-20 분간 숙성시켰다. 숙성된 고밀도 망사형 부직포를 이형지에 접착시킨 다음 80-90 ℃에서 24시간 동안 숙성하여 휘발성 성분을 모두 제거하여 1차 가공 완료제품을 제작하였다. 종래의 제품으로 표피세포 채취용 스티커 및 쉬트류 에서는 한쪽 면에만 오염을 방지하기 위한 보호지가 접착되어 있어서 타인의 디엔에이를 포함한 다른 물질이 오염될 가능성이 있었으나 본원에서는 도 5에 있는 것처럼 밀착포의 다른 쪽면에도 1차 가공과 동일한 방법으로 이형지를 부착하여 타인의 디엔에이를 포함한 다른 물질이 오염될 가능성을 배제하도록 공정을 수행하였다.
3 단계 : 선행 개발된 유전자 채취용 스티커 C0 준비 단계;
선행 공개특허: 2000- 23256호에서 개시한 표피세포 채취용 시트로 (주)아이디진에서 제조한 ID Print를 사용하였다.
4 단계 : 선행 개발된 유전자 채취용 스티커 C1,C2,C3 제작단계;
일반 파스용 밀착포 위에 전체면적의 75%에 해당되는 크기의 틀을 만든 다음 공개특허: 2001 -16420호의 실시예 1에 기재된 것과 같은 EDTA 0.1mol, Tris 10mmol에 SDS 37.5 부피%가 되도록 SDS를 첨가하고 증류수를 가하여 전체 7500ml가 되도록 도포액을 제조한 다음 각각 1mm, 2mm와 3mm의 두께에 해당되는 만큼의 도포액을 틀속에 부은 후 건조하여 C1,C2,C3 각각을 제조하였다.
5단계 : 단계2, 단계3, 단계4 로부터 제작된 밀착포 및 스티커를 이용 표피세포 채취단계;
다른 물질의 오염을 방지하기 위하여 부착되어 있는 이형지를 떼어낸 후 고밀도 밀착포를 사람의 피부에 약 10분 간 접착시킨 후 탈착시킨 다음 다시 이형지를 부착하여 핵산을 추출하는 재료로 사용하고자 하였다.
6단계 : 단계 5로 부터 채취된 표피세포로 부터 공개특허: 2001 -16420호 에서 공시한 방법으로 핵산을 분리하는 단계;
단계 5로부터 얻은 표피세포가 부착된 밀착포 및 스티커를 약 4cm x 6cm의 크기로 절단 한 후 공개특허: 2001 -16420호 에서 공시한 방법으로 핵산을 분리하였다.
절단된 밀착포 및 스티커를 세절한 후 단계 4의 스티커 제조에 사용된 도포액과 같은 조성의 10mM Tris-HCl(pH 8.0), 100mM EDTA(pH 8.0) 0.5% SDS 조성의 용출액 5ml에 넣은 후 37 ℃ 항온수조에서 60 분 동안 흔들어 주면서 처리하였다. 다시 분석에 필요치 않은 단백질 등을 제거하기 위하여 프로티네이즈케이(Protenase K) 70 ul를 첨가하여 잘 섞어주고 65 ℃에서 90분 동안 더 인큐베이션하였다. 상기용액에 페놀을 시료와 같은 부피로 가하여 혼합한 후 원심분리 하여 상등액을 취한 후 페놀:클로로포름(1:1) 용액을 같은 부피로 가하여 혼합 한 후 다시 원심분리 하 여 상층액을 다시 분리하였다. 분리된 상층액에 클로로포름:아이소아밀아콜을 같은 부피로 가하여 혼합, 원심분리하여 최종 추출을 실시하였다. 취한 상등액에 0.1 부피에 해당하는 5 M Potassium acetate와 2배 부피의 99%에탄올을 혼합한 후 -20 ℃에서 원심분리를 실시하여 침전물을 확보한 후 70 % 에탄올로 세척과정을 거치고, 0.01mol Tris-HCl(pH 8.0) 200ul로 녹여 핵산을 추출하였다.
7단계 : 단계 5로부터 채취된 표피세포로부터 일반적 공지의 방법으로 핵산을 분리하는 단계;
일반적인 공지의 방법을 이용한 핵산 추출은 바이오니아의 Genomic DNA extraction 키트 (cat. no. K-3032)를 사용하였다. 단계 5에서 채취한 표피세포가 부착된 밀착포 및 스티커를 가로세로 약 1.5cm씩 절단하여 얻은 절편 2개를 넣은 후 400ul의 tissue lysis buffer에 넣어 50 oC 항온수조에서 30 분 동안 흔들어 주면서 인큐베이션한 다음 분석에 필요치 않은 단백질 등을 제거하기 위하여 프로티네이즈 케이(Protenase K) 40 ul를 첨가하여 잘 섞어주고 60 ℃에서 30 분 동안 더 인큐베이션하였다.
원심분리하여 상층액을 얻은 다음 Binding buffer 400ul를 부가하여 혼합한 후 60 ℃에서 10 분간 인큐베이션한 후 Isopropanol 200ul를 혼합하였다.
혼합액을 Binding column tube에 넣고 8,000rpm으로 1분간 원심분리하여 핵산을 column에 흡착시킨다. 500ul의 washing buffer 1로 세척한 다음 다시 500ul의 washing buffer 2로 세척하였다.
0.01mol Tris-HCl(pH 8.0) 200ul를 부가한 다음 원심분리하여 column에 흡 착되어 있는 핵산을 추출하였다.
8단계 : 단계6로부터 분리된 핵산의 수율을 확인하기 위하여 다중중합효소 반응을 이용하여 유전자를 증폭하여 전기영동법 (Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석)으로 그 농도를 비교하는 단계;
단계 6에서 추출된 핵산의 수율을 비교하기 위하여 각각의 시료 5개로 부터 각각 핵산을 추출한 후 다중중합효소반응을 이용하여 추출된 핵산을 이용하여 반응 산물을 얻을 수 있는지를 조사하여 수율을 비교하였으며 다중중합효소반응을 위한 유전자좌는 Human Lipoprotein Lipase(LPL) 유전자좌를 이용하였는바, LPL 유전자좌에 대한 프라이머 염기서열은
Forward : 5'-cctgactccgcttcttctgccccag-3',
Reverse : 5'-gtgtggtggcgggcccagtctttac-3' 이며,
다중중합효소반응은 추출 핵산 용액 5 ul, 프라이머 각각 1 ul, DNA 중합효소 2.5 U, 10 X 완충용액 2.5 ul, 10 mM dNTPs mixture 0.5ul의 조성에 증류수를 첨가하여 최종부피를 25 ul로 반응하였으며, 반응 조건은 94 ℃ 에서 3 분간 처리한 후, 95 ℃ 에서 30 초, 58 ℃ 에서 40 초, 72 ℃ 에서 50 초를 1 cycle로 하여 30회 반복하였다.
그 후 72 ℃ 에서 5 분간 1 cycle extension한 후 4 ℃ 에서 종료하였다.
PCR 산물은 아가로스젤상에 전기영동하여 정상적인 반응 산물의 유무를 확인하였으며, Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석하여 각 반응산물의 상대적인 양을 측정하였다.
9단계 : 단계 7로부터 분리된 핵산의 수율을 확인하기 위하여 다중중합효소 반응을 이용하여 유전자를 증폭하여 전기영동법 (Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석)으로 그 농도를 비교하는 단계;
단계7에서 추출된 핵산의 수율을 비교하기 위하여 각각의 시료 5개로부터 각각 핵산을 추출한 후 다중중합효소반응을 이용하여 추출된 핵산을 이용하여 반응 산물을 얻을 수 있는지를 조사하여 수율을 비교하였으며, 다중중합효소반응을 위한 유전자좌는 Human Lipoprotein Lipase(LPL) 유전자좌를 이용하였다.
LPL 유전자좌에 대한 프라이머 염기서열은
Forward : 5'-cctgactccgcttcttctgccccag-3',
Reverse : 5'-gtgtggtggcgggcccagtctttac-3' 이며,
다중중합효소반응은 추출 핵산 용액 5 ul, 프라이머 각각 1 ul, DNA 중합효소 2.5 U, 10 X 완충용액 2.5 ul, 10 mM dNTPs mixture 0.5ul의 조성에 증류수를 첨가하여 최종부피를 25 ul로 반응하였으며, 반응 조건은 94 ℃ 에서 3 분간 처리한 후, 95 ℃ 에서 30 초, 58 ℃ 에서 40 초, 72 ℃ 에서 50 초를 1 cycle로 하여 30회 반복하였다. 그 후 72 ℃ 에서 5 분간 1 cycle extension한 후 4 ℃ 에서 종료하였다. PCR 산물은 아가로스젤상에 전기영동하여 정상적인 반응 산물의 유무를 확인하였으며, Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석하여 각 반응산물의 상대적인 양을 측정하였다.
10단계 : 단계 2 로부터 제작된 고밀도 망사형 밀착포를 이용하여 단1회 표피세포를 채취한 후 동시에 여러 종류의(10종 이상)의 유전자를 동시에 분석하는 단계;
단계 2로부터 제작된 고밀도 망사형 밀착포를 이용하여 단계 5에 따라 표피세포를 채취한 후 단계7에 따라 핵산을 추출하였다. 추출된 핵산 샘플을 이용하여 9개의 유전자에 대한 반응 산물을 다중중합효소 반응을 이용하여 증폭한 후 전기영동을 이용하여 모두 정상적으로 증폭되었음을 확인하였다.
9개 유전자는 LPL(Human Lipoprotein Lipase) 유전자, AGT(Human angiotensinogen)유전자, ALDH2(Human nucleus-encoded mitochondrial aldehyde dehydrogenase 2) 유전자, FABP2(Homo sapiens fatty acid binding protein 2, intestinal) 유전자, ApoE(apolipoprotein E) 유전자, CYP1A1(Homo sapiens cytochrome P450, family 1, subfamily A, polypeptide 1) 유전자 및 VDR(vitamin D (1,25-dihydroxyvitamin D3) receptor) 유전자이며 다중중합효소반응을 위한 각각의 유전자의 프라이머 염기서열은 다음과 같음을 확인하였다.
유전자좌 질병
LPL 고지혈 Forward cct gac tcc gct tct tct gcc cca g
Reverse gtg tgg tgg cgg gcc cag tct tta c
AGT 고혈압 Forward gat gcg cac aag gtc ctg
Reverse cag ggt gct gtc cac act ggc
CYP1A1 폐암 Forward ctc acc cct gat ggt gct at
Reverse ttt gga agt gct cac agc ag
ApoE 치매 Forward aga cgc ggg cac ggc tgt cca agg ag
Reverse gtg tac cag gcc ggg gcc cgc gag
FABP2 당뇨 Forward aca ggt gtt aat ata gtg aaa ag
Reverse tac cct gag ttc agt tcc gtc
VDR 골다공 Forward caa gac tac aag tac cgc gtc agt gac gtg a
Reverse ccc ttg acc tct tcc cgc tgg tt
ALDH2 알코올 Forward tta cag ggt caa ctg c ta tg
Reverse cca tac cca cag ttt tca ctt
ACE 심혈관 Forward ctg gag acc act ccc atc ctt tct
Reverse gat gtg gcc atc aca ttc gtc aga
다중중합효소반응은 추출 핵산 용액 5 ul, set primer 각각 1 ul, DNA 중합효소 2.5U, 10 X 완충용액 2.5 ul, 10 mM dNTPs mixture 0.5 ul의 조성에 증류수를 첨가하여 최종부피를 25 ul로 반응하였으며, 반응 조건은 94 ℃ 에서 3 분간 처리한 후, 95 ℃ 에서 30 초, 58 ℃ 에서 40 초, 72 ℃ 에서 50 초를 1 cycle로 하여 30회 반복하였다. 그 후 72 ℃ 에서 5 분간 1 cycle extension한 후 4 ℃ 에서 종료하였다.
동일한 핵산 시료로부터 유전자프로필 조사를 위한 대립유전자형을 분석하기 위해 Applied Biosystems사 (미국)의 다중증폭키트를 사용하여 다중중합효소 반응을 수행하였다.
다중증폭을 위한 반응액은 추출 핵산 용액 5ul와 키트에 제공되는 반응 완충용액 20ul, 9개의 짧은 연쇄반복(STR: short tandem repeat) 유전자 부위에 대한 프라이머를 혼합한 용액 10ul, DNA 중합효소 2.5U의 조성에 증류수를 첨가하여 최종부피를 50ul로 반응하였으며 반응조건은 95 ℃에서 11분간 처리한 후 94 ℃ 에서 1분, 56 ℃ 에서 1분, 72 ℃에서 1분을 1cycle로 하여 30회 반복한 후 60 ℃에서 45분간 1 cycle extension한 후 4 ℃ 에서 종료하였다.
증폭된 반응 산물을 자동염기서열분석장치(Applied Biosystems Genetic Analyzer 3100)를 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
11단계 : 추출된 핵산이 유전자 분석에 충분한 량임을 재확인 하는 단계;(확인된 유전자 중 2종만을 추출 염기서열결정법으로 재확인)
단계 10에서 확인 된 다중중합효소 반응 산물을 이용하여 각각의 유전자에 존재하는 단일염기 다형성을 확인하기 위하여 LPL 및 ATG 유전자 반응 산물은 다시 Sequencing PCR 을 수행하여 각각의 유전자에 대한 염기서열을 자동염기서열분석장치(Applied Biosystems Genetic Analyzer 3100)를 이용하여 결정하였다.
LPL (Pvu II) 유전자 와 ATG 유전자에 대한 분석 결과는 도 4 에 나타내었다.
12단계 : 단계 5로 부터 채취된 표피세포를 이용하여 보관기간에 따라 추출되는 유전자량의 변화를 조사하는 단계;
단계 2에 따라 제조한 고밀도 망사형 밀착포를 이용하여 표피세포를 추출한 후 보관 기간에 따른 핵산 수율의 변화를 조사하였다.
보관은 상온에서 실시하였으며 대조구로는 공개특허: 2000- 23256호에 의해 생산된 스티커를 사용하였다.
핵산 추출은 단계 7에 따라 실시하였고 추출된 핵산의 수율 비교는 단계9에 따라 실험하였으며 그 결과는 표 3에 나타내었는바, 표 3은 표피세포를 채취한 후 보관은 상온에서 하였으며 본 발명에 따라 제조한 고밀도 망사형 밀착포의 경우 보관 기간에 경과하여도 핵산 수율에는 변화가 없음을 확인 할 수 있었는바, 전기영동 밴드의 강도를 Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석한 결과(NNE를 100 으로 볼 때의 상대적인 강도)는 표3과 같다.
[표 3]
시료 채취 당일 5일 경과 1달 경과
C0 18 10 2
C1 19 10 7
C2 22 12 10
C3 20 15 11
NNE 100 99 97
따라서, 본 발명에 따라 제조한 고밀도 망사형 밀착포의 경우 보관 기간에 경과하여도 핵산 수율에는 변화가 없음을 확인 할 수 있었다.
상기 단계의 제1단계에서 유전정보의 추출이 가능한 흡착용액을 조제하는 조건은 수 백 회의 시행오차법에 의해 실험한 결과 아래의 표 4에 나타내는 범위의 조성비를 갖는 흡착용액에서 상기 각 단계에서 나타내는 효용을 갖고 동일, 유사한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
[표 4] 표피세표 채취용 특수 조제용액의 조성표
부피(%) 혼 합 원 료 명
15-5% N-hexane
35-25% Ethyl Acetate
45-30% Acrylic copolymer
2-10% (2-aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid)
1-5 % SDS (sodium dodecyl sulfate)
0.5-2.5% KH2PO4
1.5-7.5% K2HPO4
이하, 본 발명의 실시예 1에서 얻은 유전자 채취용 고밀도 망사형 밀착포를 이용한 유전자 채취 및 유전자 분석에 관한 실시예를 실시예 2로 하기에 상세히 설명하기로 하는바, 이 실시예는 본 발명의 권리가 제한되거나, 축소되는 것이 아니고 본원 발명의 적용 가능성 범위를 첵크하고자 함을 밝혀둔다.
[실시예 3] 유전자프로필 분석을 통한 개체식별
1단계 : 다중중합효소반응
상기 실시예 1의 <단계 2>에서 준비한 시료로부터 대립유전자형을 분석하기 위해 Applied Biosystems사 (미국)의 다중증폭 PCR 키트를 사용하여 PCR을 수행하였다.
다중증폭 PCR 반응액은 주형 디엔에이 5 ul와 키트에 제공되는 반응 완충용액 20 ul, 9개의 짧은 연쇄반복(STR: short tandem repeat) 유전자 부위에 대한 프라이머를 혼합한 용액 10 ul, DNA 중합효소 2.5 U의 조성에 증류수를 첨가하여 최종부피를 50 ul로 반응하였으며 반응조건은 95 ℃ 11분간 처리한 후 94 ℃ 에서 1분, 56 ℃ 에서 1분, 72 ℃에서 1분을 1cycle로 하여 30회 반복한 후 60 ℃ 에서 45분간 1 cycle extension한 후 4 ℃ 에서 종료하였다.
2단계 : 증폭된 유전자프로필 분석
상기 <단계 1>에서 증폭된 DNA를 자동염기서열분석장치(Applied Biosystems Genetic Analyzer 3100)를 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 3에 나타 내었다.
이하 첨부된 도면에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 등록특허 0326937호와 등록특허 0415726호에서 예시한 표피세포 채취용 스티커 및 쉬트를 비교군 으로 하여 본 발명 에 의해 개발된 고밀도 망사형 밀착포 를 각각(4 X 6cm)로 절단하여, 등록특허 0415726호에서 기술하고 있는 핵산추출 방법에 따라 얻어진 핵산샘플을 같은 조건에 따라 다중중합효소반응을 이용하여 유전자를 증폭한 후 전기영동하여 그 농도를 비교 조사 분석한 자료이며, 도1의 전기영동 밴드의 강도를 Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석한 결과치로 NNE를 100 으로 볼 때 비교군의 상대적인 강도를 표1에 나타내고자 하였다.
도 2는 등록특허 0326937호와 등록특허 0415726호에서 예시한 표피세포 채취용 스티커 및 쉬트를 비교군 으로 하여 본 발명 에 의해 개발된 고밀도 망사형 밀착포를 각각 4 x 6cm로 절개하여 일반적인 공지의 핵산추출 방법에 따라 얻어진 핵산샘플을 같은 조건에 따라 다중중합효소반응을 이용하여 유전자를 증폭한 후 전기영동하여 그 농도를 비교 조사 하였는바, 비교군 에 비해 5배 이상의 고농도의 핵산을 추출된 결과가 도1 및 표1과 거의 동일한 결과치를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
도 2의 전기영동 밴드의 강도를 Bio-Rad사의 1-D Image Analysis Software로 분석한 결과치로 NNE를 100 으로 볼 때 비교군의 상대적인 강도를 표2에 나타내고자 하였다.
도 3은 본 발명의 고밀도 망사형 밀착포를 이용 단1회 채취한 샘플로 부터 핵산을 추출하여 9개의 유전자 다중중합효소반응으로 증폭한 후 아가로스젤 (agrose gel)상에서 전기영동한 결과 및 개체식별을 위한 유전자프로필 분석결과로서, 단 1회 채취로 10종 이상의 유전자를 동시에 확인할 수 있을 만큼의 충분한 유전자를 본원제품을 통해 얻을 수 있음을 나타내는 자료이다.
도 4는 도 2의 전기영동으로 확인된 유전자중 2, 3을 분리 정제하여 다시 한 번 자동염기서열분석장치(Applied Biosystems Genetic Analyzer 3100)를 이용하여 염기서열을 분석한 결과치를 나타내고 있다.
도 5는 고밀도 망사형 밀착포에 특수 조제된 용액을 흡착시키는 일실시예를 나타내고 있는 것으로, 실시예 2의 제 1단계에 의한 유전정보의 추출이 가능한 흡 착용액을 만들어 놓고 제 2단계에 의해 이형지 필름에 감겨진 망사형 밀착포에 합침시키며 고밀도 망사용 밀착포를 만들 수 있는 일 실시예의 구성을 나타내고 있다.
상기에 기재된 모든 실험자료는 1차 가공 처리된 고밀도 망사형 밀착포를 사용하여 실시한 결과인바, 2차 가공 처리된 고밀도 망사 형 밀착포를 사용할 경우 단위면적당 그 표피세표 채취 효율은 더욱 증대될 수 있음은 더 언급할 필요가 없는 당연한 결과라 할 것이다.
상기의 도 1 내지 도 5의 실험결과치에서 확인할 수 있는바와 같이 본 발명은 특수 조제된 용액이 흡착된 고밀도 망사형 밀착포를 이용하여 핵산 채취 시 1회 채취로 다종의 유전자를 분석할 수 있는 충분한 양의 핵산이 추출될 수 있는 우수한 발명임을 확인할 수 있으며, 또한 본 발명의 밀착포를 활용하여 채취된 표피세포를 오랜 기간 보관하였다가 분석을 해도 거의 같은 결과가 나오는 종래의 제품이 갖지 못하는 우수한 효과를 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 유전정보의 추출이 가능하도록 제공되는 핵산채취기의 제조방법에 있어서,
    유전정보의 추출이 가능도록 Acrylic copolymer 가 45-30 V%이고, Ethyl Acetate가 35-25 V%를 이루며 상기 조성에 핵산추출을 증진시키고 채취된 표피세포의 장기보존을 위한 첨가물질로 K2HPO4 1.5~7.5 V%, KH2PO4 0.5~2.5 V%, EGTA(ethylene glycol-bis (2-aminoethylether) -N,N,N',N'-tetraacetic acid) 2~10 V%를 혼합한 후 전체부피의 5~10 V% 에 해당하는 N-HEXAN을 부가한 후 1~5 V% 의 계면활성제를 투입, 혼합하여 흡착용액을 제조하는 단계;
    상기단계에서 조제된 용액을 의료용 망사 밀착포에 흡착시키는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵산채취기의 제조방법.
  2. 유전정보의 추출이 가능하도록 제공되는 핵산채취기에 있어서,
    Acrylic copolymer 가 45-30 V%이고, Ethyl Acetate가 35-25 V%를 이루며
    상기조성에 핵산의 추출을 증진시키고 채취된 표피세포의 장기보존을 위한 첨가물질로 K2HPO4 1.5~7.5 V%, KH2PO4 0.5~2.5 V%, EGTA (ethylene glycol-bis (2-aminoethylether) -N,N,N',N'-tetraacetic acid) 2~10 V%를 혼합한 후 전체부피의 5~10 V% 에 해당하는 N-HEXAN을 부가한 후 계면활성제를 1~5 V% 를 투입하여 혼합용액을 얻고 이를 의료용 망사 밀착포에 흡착시켜 이루어진 것을 특징으로 하는 표피세포 채취용 핵산채취기.
  3. 제2항에 있어서,
    표피세포 채취용 밀착포의 가공 시 밀착포의 양면에 이형지를 부착하여 타인의 유전자가 오염되는 것을 방지하고 채취효율도 증가시키는 것을 특징으로 하는 표피세포 채취용 핵산채취기.
  4. 삭제
  5. 표피세포 채취용 원료로 사용되는 Acrylic copolymer의 제조방법에 있어서,
    단량체 n-butyl acrylate 0.4 mole을 기준으로, 2-ethyl hexyl acrylate 단량체가 0.2 ~0.4 mole, 공단량체로 methyl methacrylate 0.13~0.4 mole, 기능성 단량체로 2-hydroxylethyl methacrylate 0.04~0.05 mole로 혼합하고, 전체 단량체량의 1.3배 정도의 용제를 사용하고, 중합개시제를 사용하여 중합반응을 실시하고,
    TDI(toluene diisocyanate) 또는 BMM(butoxymethyl melamine)중에서 선택되는 경화제를 혼합하여 Acrylic copolymer 를 얻는 것을 특징으로 하는 표피세포 채취용 Acrylic copolymer의 제조방법.
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