KR101177643B1 - Diagnostic method of aging and aging related diseases using isoelectric focusing electrophoresis and biochip and diagnostic kit - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and a kit for diagnosing aging and aging related diseases using isoelectric focusing and a biochip are provided to predict risks of cardiovascular diseases, cerebrovascular diseases and metabolic diseases by simply analyzing transformed HDL(High Density Lipoprotein). CONSTITUTION: HDL is separated from plasma and refined. The transformation of the HDL is analyzed using an isoelectric focusing analysis and a micro-channel biochip or a lab-on-a-chip analysis. The HDL is HDL2 or HDL3. The isoelectric focusing analyze the transformation of the HDL using a microfluidic channel or computer simulation. The microfluidic channel is composed of polydimethylsiloxane.

Description

등전점 전기영동 및 바이오칩을 이용한 노화 및 노화 관련 질환의 진단방법 및 진단키트{Diagnostic method of aging and aging related diseases using isoelectric focusing electrophoresis and biochip and diagnostic kit}Diagnostic method of aging and aging related diseases using isoelectric focusing electrophoresis and biochip and diagnostic kit

본 발명은 변형된 HDL 검출을 보다 간편하게 분석하면서도 시각화할 수 있는, 천연상태 폴리아크릴아미드 겔 전기영동(native polyacrylamide gel electrophoresis), SDS-PAGE(SDS-폴리아크릴아미드 겔 전기영동) 또는 등전점 전기영동에서 선택된 전기영동 분석, 특히 등전점 전기영동 분석과, 미세 채널 바이오칩 또는 랩온어칩 분석을 이용하여 노화 및 노화 관련 질환의 진단방법에 관한 것이다. The present invention is directed to native polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE or isoelectric point electrophoresis, which allows for easier analysis and visualization of modified HDL detection. Selected electrophoresis assays, in particular isoelectric point electrophoresis analysis, and microchannel biochip or lab-on-a-chip assays, are directed to methods of diagnosing aging and age-related diseases.

노화는 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL) 구조 및 기능에 영향을 미치는 다양한 물리적, 생화학적 변형의 발발에 따른 만성적인 프로세스로서, 전염증성 사이토카인, 급성 상반응물질, C-반응성 단백질 (C-Reactive Protein; CRP)의 순환 증가를 수반한다. Aging is a chronic process following the outbreak of various physical and biochemical modifications that affect high-density lipoprotein (HDL) structure and function, including proinflammatory cytokines, acute phase reactants, and C-reactive proteins (C). Accompanied by increased circulation of Reactive Protein (CRP).

최근, 노화에 따라 증가되는 죽상동맥경화증은 항산화 유전자의 상향 조절 실패와 관련되며, 산화적 스트레스는 노화 맥관구조의 발전에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다 (Collins et al. Cire.Res. 104, e42-e54, 2008). 그러나, 노화에 따른 HDL 및 HDL의 주요 구성성분인 아포지단백 (apoA-I)의 기능적, 구조적 특성 변화를 연구한 보고는 전무하다.Recently, atherosclerosis that increases with aging is associated with failure to upregulate antioxidant genes, and oxidative stress is known to play an important role in the development of aging vasculature (Collins et al . Cire. Res. 104, e42-). e54, 2008). However, there are no reports on the changes in the functional and structural properties of apolipoprotein (apoA-I), which is a major component of HDL and HDL.

죽상동맥경화증과 같은 심혈관 질환 (Coronary Heart Disease; CHD)은 서구 사회의 주요한 사망 원인 중 하나로서, 나이가 CHD에 관한 중요한 위험 요인이므로, 50세 초과의 성인에게서 보다 널리 발병된다. HDL-C의 혈장 수준은 CHD의 위험과 역의 관련성이 있다고 알려져 있고, 비만, 고중성지방혈증, 인슐린 저항성, 흡연 및 운동부족과 같은 다양한 요인들이 CHD의 발명에 기여한다. Coronary heart disease (CHD), such as atherosclerosis, is one of the leading causes of death in Western society and is more prevalent in adults over 50 because age is an important risk factor for CHD. Plasma levels of HDL-C are known to be inversely related to the risk of CHD, and a variety of factors contribute to the invention of CHD, such as obesity, hypertriglyceridemia, insulin resistance, smoking and lack of exercise.

그리고, 단백질 절단, 산화, 질화 및 염화와 같은 아포지단백의 변형은 기능부전 아포지단백 및 기능이 상실된 고밀도지단백 (HDL)의 생성을 야기하여 죽상동맥경화증을 가속화할 수 있다. HDL은 관상동맥질환의 예방 뿐 아니라, 항염증 및 항산화 특성을 지닌 것으로 알려져 있다. 아포지단백은 LDL에서 지질 과산화물을 제거하여 항산화 활성을 나타내며, 부착성 분자의 발현을 억제하여 항염증 활성을 나타낸다. In addition, modification of apolipoproteins such as protein cleavage, oxidation, nitriding and chloride can lead to the production of dysfunctional apolipoproteins and loss of high-density lipoprotein (HDL), which can accelerate atherosclerosis. HDL is known to have anti-inflammatory and antioxidant properties as well as prevention of coronary artery disease. Apolipoproteins exhibit antioxidant activity by removing lipid peroxides from LDL and anti-inflammatory activity by inhibiting the expression of adherent molecules.

현재, 노화 관련 사용되는 바이오마커로는 텔로미어 길이에 관한 것이 알려져 있을지라도, 보편적이고 비침습적인 방법으로 노화 및 노화 관련 질환을 효과적으로 진단할 수 있는 방법의 개발이 여전히 요구되며, 이는 노화 및 노화 관련 질환들의 치료 및 예방에 매우 중요하다.Currently, although biomarkers used for aging are known about telomere length, there is still a need to develop a method for effectively diagnosing aging and aging-related diseases in a general and non-invasive manner, which is related to aging and aging. Very important for the treatment and prevention of diseases.

이에, 본 발명자는 노화 및 노화 관련 질환의 조기 진단 방법의 개발을 위하여 연구노력한 결과, 등전점 전기영동 및 랩온어 칩 분석을 이용하여 변형된 HDL 검출을 간편하게 분석할 수 있고, 또한 시각화 할 수 있다는 점을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have made efforts to develop a method for early diagnosis of aging and aging-related diseases. As a result, the modified HDL detection can be easily analyzed and visualized using isoelectric point electrophoresis and lab-on-a-chip analysis. Revealed to complete the present invention.

본 발명의 목적은 노화 및 노화 관련 질환의 조기 진단 지표로서 알려져 있는 변형된 HDL 검출을 간편하게 분석하면서도 시각화 할 수 있는 진단 방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a diagnostic method that can be easily visualized while analyzing a modified HDL detection known as an early diagnostic indicator of aging and aging-related diseases.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인체로부터 분리된 혈액으로부터 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)을 분리 및 정제하는 단계; 및 천연상태 폴리아크릴아미드 겔 전기영동(native polyacrylamide gel electrophoresis), 도데실황나트륨 폴리아크릴아미드 겔 전기영동(SDS-PAGE) 또는 등전점 전기영동(isoelectric focusing; IEF)에서 선택된 전기영동 분석과, 미세 채널 바이오칩 또는 랩온어칩 분석을 통해 상기 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)의 변형을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of isolating and purifying high-density lipoprotein (HDL) from blood isolated from the human body; And electrophoretic analysis selected from native polyacrylamide gel electrophoresis, sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) or isoelectric focusing (IEF), and microchannel biochips Or it provides a diagnostic method for aging and aging-related diseases comprising the step of analyzing the modification of the high-density lipoprotein (HDL) through lab-on-a-chip analysis.

상기 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)은 HDL2 또는 HDL3인 것이 바람직하다. 상기 HDL은 초원심분리, 컬럼 크로마토그래피 및 유기용매 추출로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법을 이용하여 인간 혈장으로부터 분리 및 정제될 수 있다.The high-density lipoprotein (HDL) is preferably HDL 2 or HDL 3 . The HDL can be isolated and purified from human plasma using any one method selected from the group consisting of ultracentrifugation, column chromatography, and organic solvent extraction.

상기 등전점 전기영동 (isoelectric focusing; IEF)은 미세유체 채널 또는 컴퓨터 시뮬레이션 중 어느 하나를 통해 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)의 변형을 분석할 수 있다.The isoelectric focusing (IEF) can analyze the deformation of high-density lipoprotein (HDL) through either microfluidic channel or computer simulation.

보다 상세하게는, 상기 등전점 전기영동 (isoelectric focusing; IEF)은 미세유체 채널 또는 컴퓨터 시뮬레이션 중 어느 하나를 통해 HDL의 전기이동도 또는 등전점 중 어느 하나 또는 둘 이상의 변화를 분석할 수 있다.More specifically, the isoelectric focusing (IEF) can analyze the change in any one or two or more of the electrophoretic or isoelectric point of the HDL through any one of the microfluidic channel or computer simulation.

특히, 본 발명의 일실시예에 따르면 노년층으로부터 얻어진 HDL3 (E-HDL3)은 청년층으로부터 얻어진 HDL3 (Y-HDL3)와 달리, 미세유체 채널 또는 시뮬레이션 모델에서 보다 빠른 전기이동도를 나타내며, 보다 높은 등전점 즉, 염기성 등전점 대략 pI 8.1을 나타내었다. 이러한 E-HDL3의 특성은 당화된 아포지단백 (glycated apoA-I; gA-I)의 특성과 유사하였다.In particular, according to one embodiment of the present invention, HDL 3 (E-HDL 3 ) obtained from the elderly layer shows faster electrophoresis in the microfluidic channel or simulation model, unlike HDL 3 (Y-HDL 3 ) obtained from the young layer. , Higher isoelectric point, that is, basic isoelectric point approximately pI 8.1. These properties of E-HDL 3 were similar to those of glycated apoA-I (gA-I).

상기 미세유체 채널은 폴리디메틸실록산 (polydimethysiloxane; PDMS)으로 이루어질 수 있다.The microfluidic channel may be made of polydimethysiloxane (PDMS).

상기 노화 관련 질환은 고혈압, 동맥경화 등과 같은 심혈관계 질환, 치매 등과 같은 뇌혈관계 질환 및 당뇨, 비만 등과 같은 대사성 질환으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 질환일 수 있다.The aging-related disease may be any one selected from the group consisting of cardiovascular diseases such as hypertension and arteriosclerosis, cerebrovascular diseases such as dementia, and metabolic diseases such as diabetes and obesity.

또한, 본 발명은 인체로부터 분리된 혈장으로부터 분리정제된 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)을 제공하는 시료 투입부; 및 등전점 전기영동 (isoelectric focusing; IEF)을 통해 상기 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)의 변형을 분석하는 미세유체 채널부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단용 키트를 제공한다.In addition, the present invention comprises a sample input unit for providing high-density lipoprotein (HDL) purified from the plasma separated from the human body; And it provides a kit for diagnosing aging and aging-related diseases comprising a microfluidic channel portion for analyzing the modification of the high-density lipoprotein (HDL) through isoelectric focusing (IEF).

본 발명에 따르면, 노화 및 노화 관련 질환의 조기 진단 지표로서 알려져 있는 변형된 HDL 검출을 간편하게 분석하면서도 시각화 할 수 있기 때문에 고혈압, 동맥경화 등과 같은 심혈관계 질환, 치매 등과 같은 뇌혈관계 질환 또는 당뇨, 비만 등과 같은 대사성 질환의 발생 위험을 예측하거나 진단할 수 있을 뿐 아니라, 이러한 질환들의 진단용 키트를 개발할 수 있다. According to the present invention, the modified HDL detection, which is known as an early diagnosis index of aging and aging-related diseases, can be easily analyzed and visualized. In addition to predicting or diagnosing the risk of occurrence of metabolic diseases such as and the like, a diagnostic kit for these diseases can be developed.

도 1은 HDL의 당화 정도를 형광 강도로 분석한 결과 (A: nA-I-rHDL와 gA-I-rHDL 간의 당화 비교, B: Y-HDL3와 E-HDL3 간의 당화 비교)를 나타낸 것이고,
도 2는 nA-I-rHDL (N), gA-I-rHDL (G), Y-HDL3 (Y) 및 E-HDL3 (E)에서의 전기영동 패턴 (A: 8-25% 폴리아크릴아마이드 농도구배 겔 전기영동, B: 15% 소듐 도데실 설페이트-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동)을 나타낸 것이고,
도 3은 nA-I-rHDL (N), gA-I-rHDL (G), Y-HDL3 (Y) 및 E-HDL3(E)에서의 IEF 겔(pH 3-10) 상에서의 전기영동 패턴을 나타낸 것이고,
도 4는 IEF 공정 시 양쪽성 물질의 정상화된 농축 거동을 나타낸 것이고 (a: 50초, b: 200초, c: 400초, d: 1000초),
도 5는 양쪽성 물질 근간 IEF 공정 시 31개의 양쪽성 물질을 이용하여 50V의 전위 하에서의 pH 분포 변화를 나타낸 것이고,
도 6은 양쪽성 물질 존재 하 (pH 3-10)에서 미세유체 채널에서의 nA-I-rHDL (N) 및 gA-I-rHDL (G)의 이동된 패턴에 관한 형광 이미지를 나타낸 것이고 (A: 5분에서의 이동 패턴 이미지, B: 25분에서의 이동 패턴 이미지, C: 시뮬레이션 모델로부터 결정된 이동거리, D: 시뮬레이션 모델로부터 결정된 pI 범위),
도 7은 양쪽성 물질 존재 하 (pH 3-10)에서 미세유체 채널에서의 Y-HDL3 (Y) 및 E-HDL3 (E)의 이동된 패턴에 관한 형광 이미지를 나타낸 것이다 (A: 5분에서의 이동 패턴 이미지, B: 25분에서의 이동 패턴 이미지, C: 시뮬레이션 모델로부터 결정된 이동거리, D: 시뮬레이션 모델로부터 결정된 pI 범위).
1 shows the results of fluorescence intensity analysis of the degree of glycation of HDL (A: glycosylation comparison between nA-I-rHDL and gA-I-rHDL, B: glycosylation comparison between Y-HDL 3 and E-HDL 3 ). ,
FIG. 2 shows electrophoretic patterns (A: 8-25% polyacrylamide) at nA-I-rHDL (N), gA-I-rHDL (G), Y-HDL 3 (Y) and E-HDL 3 (E). Amide concentration gradient gel electrophoresis, B: 15% sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis),
Figure 3 Electrophoresis on IEF gels (pH 3-10) in nA-I-rHDL (N), gA-I-rHDL (G), Y-HDL 3 (Y) and E-HDL 3 (E). Is a pattern,
Figure 4 shows the normalized concentration behavior of amphoteric material in the IEF process (a: 50 seconds, b: 200 seconds, c: 400 seconds, d: 1000 seconds),
FIG. 5 shows changes in pH distribution under a potential of 50 V using 31 amphoteric materials during the amphoteric material-based IEF process.
FIG. 6 shows fluorescence images of shifted patterns of nA-I-rHDL (N) and gA-I-rHDL (G) in microfluidic channels in the presence of amphoteric substances (pH 3-10) (A : Moving pattern image at 5 minutes, B: moving pattern image at 25 minutes, C: moving distance determined from the simulation model, D: pI range determined from the simulation model),
FIG. 7 shows fluorescence images of shifted patterns of Y-HDL 3 (Y) and E-HDL 3 (E) in microfluidic channels in the presence of amphoteric substances (pH 3-10) (A: 5 Moving pattern image in minutes, B: moving pattern image at 25 minutes, C: moving distance determined from the simulation model, D: pI range determined from the simulation model).

이하, 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited by these examples.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

1. 노년층 및 청년층 혈청으로부터 HDL 분리1.Isolation of HDL from Elderly and Youth Serum

선행연구에 의해 이전에 알려진 방법 (Methods Enzymol., 1986, 128, 223-246)과 표준 프로토콜 (Int.J.Mol.Med., 2011 in press)에 따라 NaCl 및 NaBr의 첨가에 의해 밀도를 조정한 후, VLDL (d<1.019 g/ml), LDL (1.019<d<1.063 g/ml), HDL2 (1.063<d<1.125 g/ml) 및 HDL3 (1.125<d<1.225 g/ml)을 연속적인 초원심분리 (Himac CP-1, Hitachi)를 이용하여 노인 남자(평균연령, 71±4년, n=26)와 청년 남자 (평균연령, 22±2년, n=18)의 혈장으로부터 분리하였다. 시료를 원심분리기 (Himac CP-90α)을 이용하여 100,000 g, 10℃에서 24시간 동안 원심분리 하였다. PBS에 대한 투석 후, 각 지단백 분획을 동량 희석하고 모았다.Density is adjusted by addition of NaCl and NaBr according to previously known methods ( Methods Enzymol. , 1986, 128, 223-246) and standard protocols ( Int. J. Mol. Med. , 2011 in press) by prior studies . VLDL (d <1.019 g / ml), LDL (1.019 <d <1.063 g / ml), HDL 2 (1.063 <d <1.125 g / ml) and HDL 3 (1.125 <d <1.225 g / ml) Using serial ultracentrifugation (Himac CP-1, Hitachi) for plasma of elderly men (mean age, 71 ± 4 years, n = 26) and young men (mean age, 22 ± 2 years, n = 18) From. Samples were centrifuged for 24 hours at 100,000 g, 10 ℃ using a centrifuge (Himac CP-90α). After dialysis against PBS, each lipoprotein fraction was diluted equally and collected.

2. 아포A-I 당화 (glycated apoA-I)2. Glycated apoA-I

사람 혈장으로부터 앞서 정제된 지질없는 아포지단백 A-I (10 mg/ml)를 37℃에서 5% CO2 함유 공기 하에서 90시간 동안 250 mM D-과당[in 200mM 포타슘 포스페이트/0.02% 소듐 아자이드 완충액 (pH 7.4)]와 반응시켰다. 최종 당화 반응의 정도는 생성되는 형광물질의 양을 370 nm (excitation) 및 440 nm (emission)에서 형광 강도를 측정하여 결정하였다. Lipid-free apolipoprotein AI (10 mg / ml) previously purified from human plasma was treated with 250 mM D-fructose [in 200 mM potassium phosphate / 0.02% sodium azide buffer (pH) for 90 hours at 37 ° C. under air containing 5% CO 2. 7.4)]. The extent of the final glycosylation reaction was determined by measuring the fluorescence intensity of the resulting fluorescent material at 370 nm (excitation) and 440 nm (emission).

3. rHDL 제조 및 형광 표지3. rHDL Preparation and Fluorescent Labeling

당화되지 않은 아포지단백 A-I (native apoA-I, nA-I) 또는 당화된 아포지단백 A-I (glycated apoA-I, gA-I)를 함유한 재조합 HDL (rHDL)의 제조는 본 발명자의 선행 논문 (Mol Cells., 27: 291-297, 2009)과 선행 특허 (대한민국 출원번호 10-2009-0117474)에 기재된 방법에 따라 인지질 (phosphocholine; POPC), 콜레스테롤, 아포지단백 A-I 및 소듐 콜레이트를 사용하여, 95:5:1:150의 몰비에서 소듐 콜레이트 투석을 통해 인지질 이중막을 갖는 rHDL을 합성하였다. The preparation of recombinant HDL (rHDL) containing unglycosylated apoA-I (nA-I) or glycated apoprotein AI (gA-I) is described in our previous article ( Mol). 95: using phosphocholine (POP), cholesterol, apolipoprotein AI and sodium cholate according to the methods described in Cells. RHDL with phospholipid bilayer was synthesized via sodium cholate dialysis at a molar ratio of 5: 1: 150.

형광 콜레스테롤 유도체인 22-(N-7-니트로벤즈-2-옥사-1,3-디아졸-4-일)아미노-23,24-비스노르-5-콜렌-3-올{22-(N-7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino-23,24-bisnor-5-cholen-3-ol [NBD-cholesterol, Molecular Probe N-1148, 70 g of NBDcholesterol/1 mg of apoA-I]}을 rHDL에 첨가하여 형광 표지화 하였다.Fluorescent cholesterol derivative 22- (N-7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl) amino-23,24-bisnor-5-collen-3-ol {22- (N -7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl) amino-23,24-bisnor-5-cholen-3-ol [NBD-cholesterol, Molecular Probe N-1148, 70 g of NBDcholesterol / 1 mg of apoA-I]} was added to rHDL for fluorescent labeling.

4. 전기영동 분석4. Electrophoresis Analysis

지질 없는 상태 및 지질 결합된 rHDL 상태에서의 노년층으로부터 얻은 HDL3 (E-HDL3) 및 청년층으로부터 얻은 HDL3 (E-HDL3) 동량을 Pharmacia Phast System (AmershamPharmacia, Uppsala, Sweden)을 이용하여 프리-케스트된 8% 내지 25%의 폴리아크릴아마이드 구배 겔 (GE Healthcare, Uppsala, Sweden) 상에서 전기영동 시켰다. 소듐 도데실 설페이트-폴리아크릴아마이드 겔 전기영동 (SDS-PAGE)을 Laemmli 등이 발표한 방법 (Nature, 1970, 227, 680-685)에 따라 수행하였다. 등전점전기영동 (Isoelectric focusing; IEF)을 PhastSystem (GE Healthcare, Uppsala, Sweden)를 이용하여 PhastGel IEF 3-9 (17-0543-01; GE Healthcare)를 갖는 프리-케스트된 겔로 수행하였다. 이때, 단백질 밴드는 PhastGel Blue R (17-0518-01, GE Healthcare) 염색을 통해 시각화 하였다.Free using HDL 3 (E-HDL 3) and HDL 3 (E-HDL 3) the same amount the Pharmacia Phast System (AmershamPharmacia, Uppsala, Sweden) obtained from young people obtained from older people in the free lipid status, and lipid binding rHDL state Electrophoresis was performed on casted 8% to 25% polyacrylamide gradient gels (GE Healthcare, Uppsala, Sweden). Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was performed according to the method published by Laemmli et al. (Nature, 1970, 227, 680-685). Isoelectric focusing (IEF) was performed on pre-cast gels with PhastGel IEF 3-9 (17-0543-01; GE Healthcare) using PhastSystem (GE Healthcare, Uppsala, Sweden). At this time, the protein band was visualized by staining PhastGel Blue R (17-0518-01, GE Healthcare).

5. 당화 정도 분석(형광 분석)5. Glycation degree analysis (fluorescence analysis)

각 실험군 간의 당화 정도는 비교하기 위하여, 각 지단백에서의 최종당화산물 (advanced glycation end-product; AGE)의 함량을 370 nm (excitation) 및 440 nm (emission)에서의 형광 강도로 측정하여 결정하였다. 이때, WinLab 소프트웨어 패키지 4.00 (Perkin-Elmer)과 1-cm 경로길이 suprasil 석영 큐베트 (Fisher Scientific, Pittsburg, PA, USA)를 구비한 LS55 형광분광 분석기 (Perkin-Elmer, Norwalk, CT, USA)를 사용하였다.In order to compare the degree of glycation between the experimental groups, the content of the advanced glycation end-product (AGE) in each lipoprotein was determined by measuring the fluorescence intensity at 370 nm (excitation) and 440 nm (emission). The LS55 fluorescence spectrometer (Perkin-Elmer, Norwalk, CT, USA) with WinLab software package 4.00 (Perkin-Elmer) and 1-cm path length suprasil quartz cuvettes (Fisher Scientific, Pittsburg, PA, USA) Used.

6. PDMS 마이크로칩의 제조6. Fabrication of PDMS Microchips

IEF용 PDMS 마이크로칩의 제조를 위해 이용되는 절차는 문헌에 널리 보고되는 소프트 리소그래피 기술에 기초하였다 (Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1984, 2684-2688). 즉, 패턴 복제를 위해, SU-8 2000 시리즈를 이용하여 실리콘 웨이퍼 기판 상에 네거티브 포토레지스트를 형성하였다. 스핀 비율은 원하는 채널 두께와 코팅 품질을 위한 MICROCHEM의 공정지침에 따라 제어되고 프로그래밍 되었다. PDMS 채널 제조를 위하여, PDMS 프리-폴리머와 경화제 (Sylgard 184; Dow Corning Inc., Midland, MI, USA)가 10:1의 비율로 균일하게 혼합하였고, PDMS 혼합물 내에 버블을 제거하기 위해 0.001 토르 (torr)에서 2시간 동안 가스를 제거하였다. 패턴 복제 상에 형성된 PDMS 혼합물은 80℃에서 4 내지 8 시간 동안 오븐에서 경화되었다. 이러한 경화 공정 후에, 경화된 PDMS를 실리콘 웨이퍼 기판에서 조심스럽게 떼어내었다. 상기 PDMS 채널은 채널들의 말단에 저장소 (reserviors)로서 구멍들을 가진다. 채널 패턴과 채널의 바닥용 슬라이드 글래스를 구비한 PDMS는 20 내지 40초간 플라즈마 클리너에 의해 처리되었다. 이러한 마이크로채널은 20 cm 길이, 250 ㎛ 너비 그리고 25 ㎛의 깊이를 갖는다.The procedure used for the manufacture of PDMS microchips for IEF was based on soft lithography techniques which are widely reported in the literature (Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1984, 2684-2688). That is, for pattern duplication, a negative photoresist was formed on a silicon wafer substrate using the SU-8 2000 series. The spin rate is controlled and programmed according to MICROCHEM's process guidelines for the desired channel thickness and coating quality. For PDMS channel preparation, PDMS pre-polymer and curing agent (Sylgard 184; Dow Corning Inc., Midland, MI, USA) were uniformly mixed in a ratio of 10: 1 and 0.001 Torr (to remove bubbles in the PDMS mixture) torr) for 2 hours. The PDMS mixture formed on the pattern replica was cured in an oven at 80 ° C. for 4-8 hours. After this curing process, the cured PDMS was carefully removed from the silicon wafer substrate. The PDMS channel has holes as reservoirs at the ends of the channels. PDMS with the channel pattern and slide glass for the bottom of the channel was treated with a plasma cleaner for 20-40 seconds. These microchannels are 20 cm long, 250 μm wide and 25 μm deep.

7. 양쪽성 물질 (ampholyte)에 기초한 IEF 모델7. IEF model based on ampholyte

IEF의 수학적 모델은 많은 선행 문헌들에서 제시되어 왔다 (Electrophoresis, 2007, 28, 1138-1145; Electrophoresis, 2007, 28, 572-586). 양쪽성 물질 (ampholyte)에 기초한 IEF 모델은 질량 보존 방정식, 전하 보존 방정식, 양쪽성 분자 (amphoteric molecules)용 전기적 중성 방정식에 대한 3 연립 해들을 요구한다. 각 양쪽성 요소들에 대한 본체 흐름 (bulk flow)의 속도가 없는 질량 보존 방정식은 아래와 같이 제시된다.A mathematical model of the IEF has been presented in many prior documents (Electrophoresis, 2007, 28, 1138-1145; Electrophoresis, 2007, 28, 572-586). An IEF model based on ampholyte requires three simultaneous solutions to mass conservation equations, charge conservation equations, and electrical neutral equations for amphoteric molecules. The mass conservation equation without the velocity of the bulk flow for each amphoteric element is given by

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

Figure 112011017855226-pat00001
Figure 112011017855226-pat00001

여기서 Ci, Di 그리고 <μi>는 구성요소 I에 대한 농축 (concentration), 확산 (diffusion) 계수, 유효 이동도 (effective mobility)를 나타낸다. 전기장

Figure 112011017855226-pat00002
은 전하 보존 방정식에 의해 사용된다.Where C i , D i and <μ i > represent the concentration, diffusion coefficient and effective mobility for component I. Electric field
Figure 112011017855226-pat00002
Is used by the charge conservation equation.

<수학식 2>&Quot; (2) &quot;

Figure 112011017855226-pat00003
Figure 112011017855226-pat00003

여기서, ωi는 절대 이동도, N은 H30+ (hydronium) 및 히드록시기 (hydroxyl)를 포함하는, 구성요소의 전체 개수, <zi>는 유효 밸런스 (effective valence)를 나타낸다. 히드로늄 이온 (H30+)의 농축 (concentration)은 아래의 전기적 중성 방정식으로부터 구할 수 있다.Where ω i is the absolute mobility, N is the total number of components, including H 3 0 + (hydronium) and hydroxyl, and <z i > is the effective valence. The concentration of hydronium ions (H 3 0 + ) can be obtained from the electrical neutral equation below.

<수학식 3>&Quot; (3) &quot;

Figure 112011017855226-pat00004
Figure 112011017855226-pat00004

여기서, CH는 히드로늄의 농축, Kw는 물의 반응 상수, N은 히드로늄 (CH) 및 히드록실 (COH)을 제외한, 양쪽성 물질 뿐만 아니라 단백질인 모든 구성요소의 개수이다.Where C H is the concentration of hydronium, K w is the reaction constant of water, N is the number of all components that are proteins as well as amphoteric, except hydronium (C H ) and hydroxyl (C OH ).

8. 시뮬레이션의 가정8. Assumptions of Simulation

상대적으로 작은 전기장이 IEF 분리에 이용되기 때문에 주울 가열 (Joule heating)은 무시되며, 또한 채널 표면은 전기 침투 흐름을 억제하기 위해 메틸셀룰로스로 코팅되기 때문에 전기장에 의해 유도되는 계면동전 흐름 (electrokinetic flow)도 고려되지 않는다.Joule heating is ignored because a relatively small electric field is used for IEF separation, and the electrokinetic flow induced by the electric field because the channel surface is coated with methylcellulose to suppress the flow of electric penetration. Is not considered.

9. 경계 조건9. Boundary conditions

질량 보존 방정식을 풀 때, 채널 벽과 끝단 웰 (저장소; reservior)을 통한 순속 (net flux)은 0으로 설정된다. 전위 (electric potential)는 절연 경계 조건

Figure 112011017855226-pat00005
으로 다뤄지고, 정 전위 (constant potential)가 전극 (끝단) 웰 (wells)에서 유지되도록 다뤄진다. 이 연구에서, 양극 웰 (wells)에서의 전위 (electric potential)는 50V이고, 음극에서의 전위는 0 (φL = 0)으로 유지된다.When solving the mass conservation equation, the net flux through the channel wall and the end well (reservior) is set to zero. Electrical potential is an insulation boundary condition
Figure 112011017855226-pat00005
It is treated to maintain a constant potential in the electrode (end) wells. In this study, the electrical potential at the anode wells is 50V and the potential at the cathode is kept at 0 (φ L = 0).

10. 수치 기법 (numerical scheme)10. numerical scheme

질량 보존 및 수정된 전하 보존 방정식에 대한 각 그리드 포인트에서 해석 대수학 방정식들이 구해졌다. 컴퓨터를 사용한 간략화 및 안정화를 위해, 구조화된 그리드들이 이러한 시뮬레이션에 고려되었다. TDMA (tridiagonal matrix algorithm)이 그리드 라인들 따라 해석 대수학 방정식들을 풀기 위해 이용되었고, 컴퓨터 영역에서 수렴된 결과가 이어질 때까지, 라인-바이-라인 (line-by-line) 반복이 적용되었다. 질량 보존 및 전하 보전 방정식에 대한 수렴 기준은 각각

Figure 112011017855226-pat00006
Figure 112011017855226-pat00007
으로 설정되었다. 아래첨자 n 및 n-1은 현재 및 이전 단계를 나타낸다. 전기적 중성 방정식의 경우, 히드로늄 이온의 수렴값을 얻기 위해 Newton-Raphson 방법이 이용되었다. 마이크로채널(길이 20cm × 너비 250㎛ × 높이 25㎛)에서 3천개의 그리드 포인트들이 이용되었다. 이러한 시뮬레이션은 XP 기반의 삼성 컴퓨터(인텔(R) 코어(TM)2 쿼드 CPU 2.5GHz, 1.96G RAM)에서 수행되었다. 안정한 31개의 양쪽성 기반 pH 구배를 만드는데 걸린 계산 시간은 약 3일이었다.Analytical algebraic equations were obtained at each grid point for mass conservation and modified charge conservation equations. For simplicity and stabilization using a computer, structured grids were considered in this simulation. A tridiagonal matrix algorithm (TDMA) was used to solve the analytical algebraic equations along the grid lines, and line-by-line iterations were applied until the results converged in the computer domain. The convergence criteria for the mass conservation and charge conservation equations are
Figure 112011017855226-pat00006
And
Figure 112011017855226-pat00007
Was set. Subscripts n and n-1 represent the current and previous steps. In the case of the electrical neutral equation, the Newton-Raphson method was used to obtain the convergence value of the hydronium ions. Three thousand grid points were used in the microchannel (20 cm long x 250 m wide x 25 m high). These simulations were performed on an XP-based Samsung computer (Intel (R) Core (TM) 2 Quad CPU 2.5GHz, 1.96G RAM). The calculation time for making 31 stable amphoteric based pH gradients was about 3 days.

11. 실험결과11. Experimental results

1) AGE의 형광1) AGE Fluorescence

도 1A와 같이 gA-I의 형광강도는 nA-I의 형광강도와 비교하여 10배 정도 증가하였다. 그리고, 도 1B와 같이, E-HDL3은 Y-HDL3보다 15배 높은 형광강도를 나타냄에 따라 당화가 많이 일어남은 노화로 인한 것임을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 1A, the fluorescence intensity of gA-I was increased by about 10 times compared to that of nA-I. And, as shown in Figure 1B, E-HDL 3 was 15 times higher than the Y-HDL 3 fluorescence intensity was confirmed that due to the aging caused a lot of saccharification.

2) HDL의 전기이동도 분석2) Electric mobility analysis of HDL

nA-I-rHDL은 98 내지 100Å의 입자크기를 나타내는 반면, gA-I-rHDL는 대략 93Å 입자크기를 나타내었다. 도 2A와 같이, PAGGE 분석으로부터, E-HDL3은 Y-HDL3보다 더 많은 응집체를 형성하여 다른 이동도 패턴을 나타내었다. 또한, Y-HDL3은 3개의 주요 밴드 (91, 74 및 70Å)를 나타낸 반면, E-HDL3은 106 및 70Å 주변 2개의 주요 밴드를 나타내었다. 도 2B와 같이, SDS-PAGE 분석으로부터, gA-I는 nA-I와 비교하여 다중화 패턴을 갖고 약한 밴드 강도를 나타내었다. 유사하게, E-HDL3은 밴드의 강도가 약하고 다량화 된 아포A-I를 증가시키는 반면, Y-HDL3은 명확한 밴드 강도를 나타내었다. 또한, E-HDL3은 보다 높은 밴드 위치를 나타내므로, HDL3의 전기이동도는 노화에 따라 변화함을 암시하였다.nA-I-rHDL exhibited a particle size of 98 to 100 microns, while gA-I-rHDL exhibited approximately 93 microns. As shown in FIG. 2A, from PAGGE analysis, E-HDL 3 formed more aggregates than Y-HDL 3 , showing different mobility patterns. In addition, Y-HDL 3 showed three major bands (91, 74 and 70 Hz), while E-HDL 3 showed two major bands around 106 and 70 Hz. As shown in FIG. 2B, from SDS-PAGE analysis, gA-I had a multiplexing pattern and showed weak band intensity compared to nA-I. Similarly, E-HDL 3 exhibited weak band strength and increased multimerized apoAI, while Y-HDL 3 showed clear band strength. In addition, since E-HDL 3 shows a higher band position, it suggests that the mobility of HDL 3 changes with aging.

3) 폴리아크릴아마이드 겔 상에서의 IEF3) IEF on Polyacrylamide Gel

도 3과 같이, gA-I-rHDL은 IEF 겔 (pH 3-10) 상에서 nA-I-rHDL보다 증가된 희미한 강도를 지닌 기본 영역이 바닥으로 많이 이동되어 있다. 또한, nA-I-rHDL은 보다 명확한 밴드 강도와 바닥으로의 보다 적은 이동을 나타냄에 따라 gA-I-rHDL보다 더 낮은 pI를 나타냄을 알 수 있었다. E-HDL3은 약한 밴드 강도를 지닌 채 Y-HDL3보다 넓은 밴드 범위를 나타냄에 따라 상대적으로 보다 넓은 등전점 값 범위를 나타내었다. gA-I-rHDL과 E-HDL3은 보다 넓은 확산 면적을 지닌 겔의 바닥으로 이동하였다.As shown in FIG. 3, gA-I-rHDL has a lot of base region shifted to the bottom on the IEF gel (pH 3-10) with increased faint intensity than nA-I-rHDL. In addition, nA-I-rHDL showed lower pI than gA-I-rHDL as it showed clearer band intensity and less movement to the bottom. E-HDL 3 showed a wider range of isoelectric point values, with a broader band range than Y-HDL 3 with weak band intensity. gA-I-rHDL and E-HDL 3 migrated to the bottom of the gel with a larger diffusion area.

4) 마이크로채널 및 시뮬레이션 상에서의 IEF4) IEF on Microchannels and Simulations

스트레이트 채널에서 pH 구배를 얻기 위하여, 양쪽성-근간 IEF 시뮬레이션을 수행하였다. 이러한 수학적 모델은 질량 보존과 양쪽성 거대분자의 이온 해리 상관관계, 전하 보존 및 전기중화 조건을 근거로 하여 만들어졌다. 2-D 모델을 근거로 하여, 31개의 양쪽성 물질을 3.5-9.5의 pH 범위에서 사용하였다 (△pI = 0.2, △pK = 1). 이러한 양쪽성 물질의 이온 이동도는 3×10-8 m2/Vs이었고, 정상화된 초기 농도를 사용하였다. 50V의 전기 전위를 음극 (오른편)에 적용한 반면, 제로 전기 전위를 양극 (왼쪽편)에 유지시켰다. To obtain a pH gradient in the straight channel, an amphoteric-root IEF simulation was performed. These mathematical models were created based on mass preservation and ion dissociation correlation of amphoteric macromolecules, charge preservation and electroneutralization conditions. Based on the 2-D model, 31 amphoterics were used in the pH range of 3.5-9.5 (ΔpI = 0.2, ΔpK = 1). The ion mobility of these amphoterics was 3 × 10 −8 m 2 / Vs, and normalized initial concentrations were used. An electrical potential of 50 V was applied to the negative electrode (right side), while zero electrical potential was maintained on the positive electrode (left side).

도 4와 같이, IEF 공정 시 양쪽성 물질에 대하여 정상화된 농도 거동을 프롯팅하였다. 초기에는, 모든 양쪽성 물질의 농도는 채널을 따라 균일하게 분포되었다. 이러한 농도는 음극 및 양극에서 동시에 발전하였다. 각 농도의 2개 피크가 발생되었고, 채널의 중앙으로 이동하였다 (도 4a 및 도 4b). 31개의 양쪽성 물질은 pI 점에서 멈추었고 안정한 상태 조건에 이를 때까지 집중하였다 (도 4c). 대략 1000초에서, 40배 농도가 안정한 상태 조건에서 만들어졌다 (도 4c). 도 5에서 IEF 공정 시 pH 프로파일을 나타내었다. 처음에는, pH가 양쪽성 물질의 동일 농도에서 채널을 따라 플랫하였다. 그러나, 음극 및 양극에서 양쪽성 물질의 농도가 증가함에 따라 pH는 50초에서 예리한 구배를 나타내었다. 31개의 양쪽성 물질은 선형 pH 구배를 만들기에 충분한 반면, 작은 양쪽성 물질은 단계적 구매를 만들 수 있다. 100 내지 400초에서 양쪽성 물질이 변화함에 따라 pH 프로파일이 만들어 졌다. 안정한 상태의 시간 (1000초)에 근접해서는 pH 프로파일이 의미있게 변화하지 않았다. 이러한 결과로부터, 3.5-9.5의 pH 범위 (△pI = 0.2, △pK = 1) 하에서 31개의 양쪽성 물질에 관한 선형 pH 구배가 만들어 졌고, 채널 길이에 따라 단백질의 pI 점을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 4, normalized concentration behavior was plotted for the amphoteric material in the IEF process. Initially, the concentrations of all amphoterics were evenly distributed along the channel. These concentrations developed simultaneously at the cathode and anode. Two peaks of each concentration occurred and moved to the center of the channel (FIGS. 4A and 4B). 31 amphoterics stopped at the pi point and concentrated until steady state conditions were reached (FIG. 4C). At approximately 1000 seconds, a 40-fold concentration was made at steady state conditions (FIG. 4C). 5 shows the pH profile during the IEF process. Initially, pH was flat along the channel at the same concentration of amphoteric material. However, as the concentration of amphoteric material at the cathode and anode increased, the pH showed a sharp gradient at 50 seconds. 31 amphoterics are sufficient to make a linear pH gradient, while small amphoterics can make a staged purchase. A pH profile was created as the amphoteric material changed from 100 to 400 seconds. Near the steady state time (1000 seconds) the pH profile did not change significantly. From these results, a linear pH gradient was created for 31 amphoteric substances in the pH range of 3.5-9.5 (ΔpI = 0.2, ΔpK = 1), and the pi point of the protein was identified according to the channel length.

5) 미세유체채널에서의 전기이동도5) Electric mobility in microfluidic channel

전기이동에서 25분 후, 도 6A 및 도 6B와 같이 nA-I-NBD-rHDL (채널 중 26 ng의 아포A-I 및 0.8g의 NBD)은 보다 분명한 초록 형광을 지닌 농축된 밴드 이동 패턴을 나타내는 반면, gA-I-rHDL은 보다 약한 형광을 지닌 산란된 밴드 패턴을 나타내었다. 유사하게, Y-HDL3은 보다 강한 형광 강도를 지닌 보다 농축된 밴드 패턴을 나타낸 반면, E-HDL3은 보다 낮은 형광 강도를 지닌 훨씬 넓은 밴드 이동을 나타내었다 (도 7A 및 도 7B).After 25 minutes on electrophoresis, nA-I-NBD-rHDL (26 ng of apoAI and 0.8 g of NBD in the channel), as shown in FIGS. 6A and 6B, exhibits a concentrated band shift pattern with more pronounced green fluorescence , gA-I-rHDL showed a scattered band pattern with weaker fluorescence. Similarly, Y-HDL 3 showed a more concentrated band pattern with stronger fluorescence intensity, whereas E-HDL 3 showed much wider band shift with lower fluorescence intensity (FIGS. 7A and 7B).

시뮬레이션을 통한 pI 결정으로부터, nA-I-rHDL과 gA-I-rHDL은 각각 대략 6.2± 0.2 및 7.0± 0.2를 나타내었다 (도 6C 및 도 6D). Y-HDL3 및 E-HDL3의 pI는 각각 대략 6.9± 0.5 및 8.1± 0.5를 나타내었다 (도 7C 및 도 7D). 이러한 결과로부터, 당화는 보다 넓은 범위를 갖는 pI에서 증가를 초래하며, 이는 IEF 겔에서 얻은 결과와 일치하였다 (도 3).From pI determination through simulation, nA-I-rHDL and gA-I-rHDL exhibited approximately 6.2 ± 0.2 and 7.0 ± 0.2, respectively (FIGS. 6C and 6D). The pi of Y-HDL 3 and E-HDL 3 showed approximately 6.9 ± 0.5 and 8.1 ± 0.5, respectively (FIGS. 7C and 7D). From these results, glycosylation results in an increase in pI with a broader range, which is consistent with the results obtained in IEF gels (FIG. 3).

gA-I-rHDL과 E-HDL은 채널 중에서 nA-I-rHDL과 Y-HDL보다 빠른 속도로 이동하였다. 또한, gA-I-rHDL은 nA-I-rHDL보다 0.4± 0.1 mm를 지닌 보다 긴 밴드 산란 패턴을 나타내었다. 유사하게 E-HDL3은 Y-HDL3 (0.5± 0.4 mm)보다 긴 1.7± 0.6 mm을 지닌 밴드 산란 패턴을 나타내었다. 이러한 결과로부터, HDL에서 단백질 당화는 미세유체 채널에서 pI 값과 전기이동도를 변화시킴을 알 수 있었다.
gA-I-rHDL and E-HDL moved faster than nA-I-rHDL and Y-HDL in the channel. In addition, gA-I-rHDL showed a longer band scattering pattern with 0.4 ± 0.1 mm than nA-I-rHDL. Similarly, E-HDL 3 showed a band scattering pattern with 1.7 ± 0.6 mm longer than Y-HDL 3 (0.5 ± 0.4 mm). These results indicate that protein glycosylation in HDL alters the pI value and electrophoretic mobility in the microfluidic channel.

따라서, 본 발명에 따르면, E-HDL과 당화 HDL은 몇가지 물질적 특징, 예를들어 당화산물 (advanced glycated end product, AGE)의 증가, 보다 염기성 등전점으로의 변화, 아포A-I의 다중화 경향 및 IEF 및 미세유체 채널에서의 보다 빠른 이동도를 공유한다. gA-I-rHDL 및 E-HDL3은 유사한 특성, 특히 비-트립토판 메일라드 형광의 상승된 수준 (도 1), 자발적 다중화 (도 2), 증가된 pI (도 3), 및 보다 신속한 전기이동도 (도 5 내지 도 7)를 나타내었다.Thus, according to the present invention, E-HDL and glycated HDL may have several physical properties, such as increased glycated end product (AGE), more basic isoelectric point transition, multiplexing tendency of apoAI and IEF and microstructure. Share faster mobility in the fluid channel. gA-I-rHDL and E-HDL 3 have similar properties, especially elevated levels of non-tryptophan Maillar fluorescence (FIG. 1), spontaneous multiplexing (FIG. 2), increased pi (FIG. 3), and faster electrophoresis Figures 5 to 7 are shown.

따라서, 상기 실시예에 따른 랩온어칩을 이용한 HDL의 변형 모니터링은 노화의 정도와 노화 관련 질환의 발병에 관한 신속하고 신뢰할 수 있는 진단방법일 수 있다.
Therefore, the deformation monitoring of the HDL using the lab-on-a-chip according to the embodiment may be a rapid and reliable diagnosis method for the degree of aging and the onset of aging-related diseases.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalent claims.

Claims (7)

인체로부터 분리된 혈장으로부터 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)을 분리 및 정제하는 단계; 등전점 전기영동(isoelectric focusing; IEF) 분석과, 미세 채널 바이오칩 또는 랩온어칩 분석을 통해 상기 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)의 변형을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단을 위해 필요한 정보를 제공하는 방법.Isolating and purifying high-density lipoprotein (HDL) from plasma isolated from the human body; Aging and aging associated with isoelectric focusing (IEF) analysis and micro-channel biochip or lab-on-a-chip analysis to analyze the modification of the high-density lipoprotein (HDL) How to provide the information needed for the diagnosis of the disease. 청구항 1에 있어서, 상기 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)은 HDL2 혹은 HDL3인 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단을 위해 필요한 정보를 제공하는 방법.The method of claim 1, wherein the high-density lipoprotein (HDL) is HDL 2 or HDL 3 . 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 등전점 전기영동 (isoelectric focusing; IEF)은 미세유체 채널 또는 컴퓨터 시뮬레이션 중 어느 하나를 통해 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)의 변형을 분석하는 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단을 위해 필요한 정보를 제공하는 방법.The aging of claim 1 or 2, wherein the isoelectric focusing (IEF) analyzes the deformation of high-density lipoprotein (HDL) through either microfluidic channels or computer simulation. And providing information necessary for the diagnosis of aging-related diseases. 청구항 3에 있어서, 상기 등전점 전기영동 (isoelectric focusing; IEF)은 미세유체 채널 또는 컴퓨터 시뮬레이션 중 어느 하나를 통해 고밀도 지단백 (high-density lipoprotein; HDL)의 전기이동도 또는 등전점 중 어느 하나 또는 둘 이상의 변화를 분석하는 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단을 위해 필요한 정보를 제공하는 방법.The method of claim 3, wherein the isoelectric focusing (IEF) is a change in any one or more of the electrophoretic or isoelectric point of high-density lipoprotein (HDL) through either microfluidic channel or computer simulation. Method for providing information necessary for the diagnosis of aging and age-related diseases, characterized in that for analyzing. 청구항 3에 있어서, 상기 미세유체 채널은 폴리디메틸실록산 (polydimethysiloxane; PDMS)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단을 위해 필요한 정보를 제공하는 방법.The method of claim 3, wherein the microfluidic channel is made of polydimethysiloxane (PDMS). 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 노화 관련 질환은 심혈관계 질환, 뇌혈관계 질환 및 대사성 질환으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 질환인 것을 특징으로 하는 노화 및 노화 관련 질환의 진단을 위해 필요한 정보를 제공하는 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the aging-related diseases provide information necessary for the diagnosis of aging and aging-related diseases, characterized in that any one selected from the group consisting of cardiovascular disease, cerebrovascular disease and metabolic disease. How to. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6846636B1 (en) 1998-05-15 2005-01-25 American National Red Cross Methods and compositions for HDL holoparticle uptake receptor
US7749729B2 (en) 2004-07-19 2010-07-06 University Of Washington Methods for assessing the risk for development of cardiovascular disease

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6846636B1 (en) 1998-05-15 2005-01-25 American National Red Cross Methods and compositions for HDL holoparticle uptake receptor
US7749729B2 (en) 2004-07-19 2010-07-06 University Of Washington Methods for assessing the risk for development of cardiovascular disease

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