KR101273963B1 - Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same - Google Patents

Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101273963B1
KR101273963B1 KR1020110068015A KR20110068015A KR101273963B1 KR 101273963 B1 KR101273963 B1 KR 101273963B1 KR 1020110068015 A KR1020110068015 A KR 1020110068015A KR 20110068015 A KR20110068015 A KR 20110068015A KR 101273963 B1 KR101273963 B1 KR 101273963B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aptamer
nanofiber
nanofibers
aptamers
thrombin
Prior art date
Application number
KR1020110068015A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130006145A (en
Inventor
구만복
김지훈
황이택
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020110068015A priority Critical patent/KR101273963B1/en
Publication of KR20130006145A publication Critical patent/KR20130006145A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101273963B1 publication Critical patent/KR101273963B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/115Aptamers, i.e. nucleic acids binding a target molecule specifically and with high affinity without hybridising therewith ; Nucleic acids binding to non-nucleic acids, e.g. aptamers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B1/008Nanostructures not provided for in groups B82B1/001 - B82B1/007
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10Type of nucleic acid
    • C12N2310/16Aptamers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

본 발명은 앱타머가 고정화된 나노섬유 복합체 및 이를 이용한 단백질 분리/정제의 용도에 관한 것으로 더욱 상세하게는 앱타머가 고정화된 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)나노섬유 복합체와 이를 이용한 단백질 분리/정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanofiber complex having an aptamer immobilized and a protein separation / purification using the same, and more particularly, to a polystyrene-poly (styrene-co-maleic hydride) nanofiber complex having an aptamer immobilized therein The present invention relates to a protein separation / purification method.

Description

앱타머가 고정화된 나노섬유 복합체 및 이를 이용한 단백질 분리/정제의 용도{Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same}Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same}

본 발명은 앱타머가 고정화된 나노섬유 복합체 및 이를 이용한 단백질 분리/정제의 용도에 관한 것으로 더욱 상세하게는 앱타머가 고정화된 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)나노섬유 복합체와 이를 이용한 단백질 분리/정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanofiber complex having an aptamer immobilized and a protein separation / purification using the same, and more particularly, to a polystyrene-poly (styrene-co-maleic hydride) nanofiber complex having an aptamer immobilized therein The present invention relates to a protein separation / purification method.

일반적으로 전자방사로 제조된(electrospun) 기능성 나노섬유는 화학 센서, 효소 고정화, 조직 공학, 약물 전달 막 필터 및 섬유 분야 등에서 다양하게 적용되어 왔다. (H. S. Yoo, T. G. Kim and T. G. Park, Adv. Drug Deliv. Rev., 61 (2009) 1033-1042;J. Yoon, S. K. Chae and J.-M. Kim, J. Am. Chem. Soc., 129 (2007) 3038-3039;A. Greiner and J. Wendorff, Angew. Chem.-Int. Edit., 46 (2007) 5670-5703;J. Y. Lee, C. A. Bashur, A. S. Goldstein and C. E. Schmidt, Biomaterials, 30 (2009) 4325-4335;A. Camposeo, F. D. Benedetto, R. Stabile, A. A. R. Neves, R. Cingolani and D. Pisignano, Small, 5 (2009), 562-566;G. Ren, X. Xu, Q. Liu, J. Cheng, X. Yuan, L. Wu and Y. Wan, React. Funct. Polym., 66 (2006), 1559-1564;L. Wannatong and A. Sirivat, React. Funct. Polym., 68 (2008), 1646-1651;A. Senecal, J. Magnone, P. Marek and K. Senecal, React. Funct. Polym., 68 (2008), 1492-1434). BACKGROUND OF THE INVENTION Electrospun functional nanofibers have been widely applied in various fields such as chemical sensors, enzyme immobilization, tissue engineering, drug delivery membrane filters, and fibers. (HS Yoo, TG Kim and TG Park, Adv. Drug Deliv. Rev., 61 (2009) 1033-1042; J. Yoon, SK Chae and J.-M. Kim, J. Am. Chem. Soc., 129 (2007) 3038-3039; A. Greiner and J. Wendorff, Angew.Chem.-Int.Edit., 46 (2007) 5670-5703; JY Lee, CA Bashur, AS Goldstein and CE Schmidt, Biomaterials, 30 (2009) 4325-4335; A. Camposeo, FD Benedetto, R. Stabile, AAR Neves, R. Cingolani and D. Pisignano, Small, 5 (2009), 562-566; G. Ren, X. Xu, Q. Liu, J. Cheng, X. Yuan, L. Wu and Y. Wan, React.Funct.Polym., 66 (2006), 1559-1564; L. Wannatong and A. Sirivat, React.Funct.Polym., 68 (2008), 1646-1651; A. Senecal, J. Magnone, P. Marek and K. Senecal, React. Funct. Polym., 68 (2008), 1492-1434).

이러한 기능성 나노섬유는 나노 범위의 크기로 이루어져 매우 높은 표면 면적을 제공하며 언하이드라이드 그룹을 가진 까닭에 앱타머와 같은 리간드가 쉽게 높은 비율로 고정화 될 수 있어 앱타머를 이용한 다양한 응용에 이용될 수 있다. These functional nanofibers have a very large surface area with nano-scale sizes, and because they have an unhydride group, ligands such as aptamers can be easily immobilized in high proportions, which can be used for various applications using aptamers. have.

단백질 분리/정제에 이용되는 친화성 컬럼의 리간드로써 항체가 주로 이용되어 왔다. (L. Hsiung, A. N. Barclay, N. R. Brandon, Biochem. J. 1982, 203, 293-298; R. ScoTT Hansen & J. A. Beavo, Proc. Natd Acad. Sci. USA, 1982, 79, 2788-2792; Lars S. Nielsen, Jan G. Hansen, Lars Skriver,s Elaine L. Wilson, Keld Kaltoft, Jesper Zeuthen, and Keld Dana, Biochemistry , 1982, 21, 6410-6415). 하지만 항체의 경우 생산단가가 높으며 화학적으로 불안정한 특성 때문에 고정화과정 중 혹은 재사용시 표적에 대한 친화력이 감소할 때가 많으며, 큰 분자량 때문에 단위 면적당 고정화할 수 있는 양이 제한적이다. Antibodies have been mainly used as ligands of affinity columns used for protein separation / purification. (L. Hsiung, AN Barclay, NR Brandon, Biochem. J. 1982, 203, 293-298; R. ScoTT Hansen & JA Beavo, Proc. Natd Acad. Sci. USA, 1982, 79, 2788-2792; Lars S Nielsen, Jan G. Hansen, Lars Skriver, s Elaine L. Wilson, Keld Kaltoft, Jesper Zeuthen, and Keld Dana, Biochemistry , 1982, 21, 6410-6415). However, due to the high production cost and the chemical instability of the antibody, the affinity for the target is often decreased during immobilization or reuse, and the amount of immobilization per unit area is limited due to the large molecular weight.

한편 앱타머는 셀렉스라 불리우는 일련의 선택과정을 통해 얻어진 올리고뉴클레오타이드로 특정 표적 물질에 친화력을 가진다. 그들은 의약품, 치료, 진단, 바이오센서 적용될 수 있으며(Dzau, V. J., Mann, M. J., Morishita, R. & Kandea, Y. Proc . Natl Acad . Sci . USA 1996, 93, 11421.11425; Brockstedt, U., Uzaroeska, A., Montpetit, A., Pfau, W. & Labuda, D. Biochem . Biophys . Res . Commun. 2003, 313, 1004.1008; Liu, J. & Lu, Y. Fast . Angew . Chem . Int . Ed . Engl . 2006, 45 , 90.94), 단백질의 분리/정제에도 응용되고 있다. (.Romig, T. S., Bell, C. & Drolet, D. W. J. Chromat . 1999, 731, 275.284; A.C. Connor, L.B. Mc Gown, J. Chromatogr. A 2006, 1111, 215; S. Cho, S. Lee, W. Chung, Y. Kim, Y. Lee, B. Kim, Electrophoresis, 2004, 25, 3730; Qiang Zhao, Xing-Fang Li, Yuanhua Shao & X. Chris Le, Anal . Chem . 2008, 80, 7586-7593)Aptamers, on the other hand, are oligonucleotides obtained through a series of selection processes called selexes and have affinity for specific target materials. They can be applied to medicines, treatments, diagnostics, biosensors (Dzau, VJ, Mann, MJ, Morishita, R. & Kandea, Y. Proc . Natl Acad . Sci . USA 1996, 93 , 11421.11425; Brockstedt, U., Uzaroeska, A., Montpetit, A., Pfau, W. & Labuda, D. Biochem . Biophys . Res . Commun. 2003, 313 , 1004.1008; Liu, J. & Lu, Y. Fast. Angew . Chem . Int . Ed . Engl . 2006, 45 , 90.94), is also applied to the separation / purification of proteins. (Romig, TS, Bell, C. & Drolet, DW J. Chromat . 1999, 731 , 275.284; AC Connor, LB Mc Gown, J. Chromatogr. A 2006, 1111, 215; S. Cho, S. Lee, W. Chung, Y. Kim, Y. Lee , B. Kim, Electrophoresis, 2004, 25, 3730;.. Qiang Zhao, Xing-Fang Li, Yuanhua Shao & X. Chris Le, Anal Chem 2008, 80, 7586- 7593)

일반적으로 단백질 분리/정제시 앱타머 고정화용 물질로 사용되는 마이크로 비드 혹은 관형태의 컬럼은 생산과정이 복잡하거나 비싸며 또는 앱타머 고정화 과정이 까다롭다. 마이크로 비드형태를 사용할 경우에는 비드 표면에만 앱타머가 고정화되는 까닭에 capacity가 높지 않고 void 부피 또한 커서 효율적이지 못하다.In general, microbead or tubular columns, which are used as aptamer immobilization materials for protein separation / purification, are complicated or expensive to produce or are difficult to aptamer immobilization. When the microbead type is used, the aptamer is immobilized only on the bead surface, so the capacity is not high and the void volume is also large and inefficient.

한편 관련 선행특허로 대한민국 특허공개번호 제10-2007-0066902호는 증폭성 및 내부 관능성이 증진된 수지상 중합체에 관한 것으로 특정한 구조의 화학식의 수지상 중합체에서 (C)는 코어(core)를 뜻하고;(FF)는 코어의 초점 관능기 성분을 뜻하고;x는 독립적으로 0 또는 정수 1 내지 Nc-1이고;(BR)은 분지 셀(branch cell)을 뜻하고, p가 1보다 크면 (BR)은 동일하거나 상이한 잔기일 수 있고;FF의 성분으로 앱타머가 선택될 수 있다고 기재되어 있으며,On the other hand, as a related prior patent, Korean Patent Publication No. 10-2007-0066902 relates to a dendritic polymer with enhanced amplification and internal functionalities. In the dendritic polymer having a specific structure, (C) denotes a core. (FF) represents the focal functional component of the core; x is independently 0 or an integer from 1 to Nc-1; (BR) represents a branch cell, and if p is greater than 1 (BR) May be the same or different residues; it is described that an aptamer may be selected as a component of FF,

또 다른 관련 선행특허인 대한민국 특허공개번호 제 10-2008-003618호는 고체 지지체 매트릭스로서 이온성 액체 재구성된 셀룰로오스 복합재에 관한 것으로,그 선행기술의 주요 내용은 재생 셀룰로오스 매트릭스,상기 재생 셀룰로오스 매트릭스 내에 실질적으로 균일하게 분산된 1차 활성 물질, 링커, 및 2차 활성 물질을 포함하고,상기 링커가 1차 및 2차 활성 물질과 결합되어 있는 셀룰로오스/활성 기질 복합재에 관한 것으로, 상기 2차 활성물질의 예로 앱타머가 기재되어 있다.
Another related prior patent, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-003618, relates to an ionic liquid reconstituted cellulose composite as a solid support matrix, the main content of which is a regenerated cellulose matrix, substantially within the regenerated cellulose matrix A cellulose / active substrate composite comprising a primary active material, a linker, and a secondary active material uniformly dispersed in the present invention, wherein the linker is combined with the primary and secondary active materials. An aptamer is described by way of example.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고 상기의 필요성에 의하여 안출 된 것으로서 본 발명의 목적은 새로운 복합체를 제공하는 것이다.The present invention solves the above problems and the object of the present invention as devised by the necessity of the above is to provide a new complex.

본 발명의 다른 목적은 상기 복합체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the composite.

본 발명의 또 다른 목적은 효율적인 단백질 분리/정제용 복합체를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an efficient protein separation / purification complex.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 앱타머가 고정화된 앱타머-나노섬유 복합체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an aptamer-nanofiber complex to which an aptamer is immobilized.

본 발명에서 기재된 앱타머-나노섬유 복합체는 특정표적에 친화력을 가진 올리고뉴클레오타이드 (앱타머)가 결합된 나노파이버(나노섬유)를 의미한다.The aptamer-nanofiber composite described in the present invention refers to nanofiber (nanofiber) to which oligonucleotides (aptamers) having affinity for a specific target are bound.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 나노섬유는 폴리스틸렌(PS)-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the invention, the nanofibers are preferably polystyrene (PS) -poly (styrene-co-maleic hydride) nanofibers, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 앱타머는 두 종류의 앱타머인 것이 바람직하고, 상기 두 종의 앱타머는 서열번호 1 및 2에 기재된 염기서열을 가지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In another embodiment of the present invention, the aptamers are preferably two kinds of aptamers, and the two kinds of aptamers preferably have the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NOs: 1 and 2, but are not limited thereto.

또 본 발명은 샘플로부터 하나 이상의 단백질을 정제하거나 분리하기 위한 방법으로서, 상기 단백질을 정제 또는 분리하기에 충분한 시간 동안 상기 샘플을 상기 본 발명의 앱타머-나노섬유 복합체와 접촉시키는 것을 포함하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for purifying or isolating one or more proteins from a sample, the method comprising contacting the sample with the aptamer-nanofiber complex of the invention for a time sufficient to purify or separate the protein. to provide.

또한 본 발명은 상기 본 발명의 앱타머-나노섬유 복합체를 포함하는 단백질 정제용 키트를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a kit for protein purification comprising the aptamer-nanofiber complex of the present invention.

본 발명의 키트는 단백질 정제에 필요한 컬럼, 버퍼, 사용 설명서 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.Kits of the present invention may include, but are not limited to, columns, buffers, instructions for use, etc. for protein purification.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 단백질은 트롬빈인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the protein is preferably thrombin, but is not limited thereto.

또한 본 발명은 스트렙타비딘을 코팅한 폴리스틸렌(PS)-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유에 바이오틴화된 앱타머를 고정화하는 단계를 포함하는 상기 본 발명의 앱타머-나노섬유 복합체의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention includes the step of immobilizing the biotinylated aptamer on the polystyrene (PS) -poly (styrene-co-maleic hydride) nanofiber coated with streptavidin aptamer-nano of the present invention It provides a method for producing a fiber composite.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 폴리스틸렌(PS)과 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)를 용기에 혼합하고, 상기 용기에 다이메틸포름아마이드(DMF),테트라하이드로푸란 또는 트라하이드로푸란과 아세톤의 혼합 용매를 첨가하고, 폴리스틸렌(PS)-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유 복합체를 제조하고, In one embodiment of the present invention, polystyrene (PS) and poly (styrene-co-maleic anhydride) are mixed in a container, and in this container dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran or trahydrofuran Adding a mixed solvent of acetone and preparing a polystyrene (PS) -poly (styrene-co-maleic hydride) nanofiber composite,

본 발명의 바람직한 일 구현예에 있어서 상기 폴리스틸렌(PS)과 폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)의 혼합비는 전기방사 및 용매를 넣는 양에 대한 조건이 달라질 수 있어서 다양한 조합이 가능하고, 본 발명의 실시예에서는 2:1 중량비인 것을 채택하였으나 이에 한정되지 아니한다.In a preferred embodiment of the present invention, the mixing ratio of the polystyrene (PS) and poly (styrene-co-maleic anhydride) may vary depending on the amount of the electrospinning and the amount of the solvent, various combinations are possible, In the embodiment of the present invention, but adopts a 2: 1 weight ratio is not limited thereto.

본 발명에서, Polystyrene (PS) 및 Polystyrene-co-maleic anhydride (PSMA)의 2:1의 비율로 그 섬유 내에 육안 상 비드 형성없이 성공적으로 제조되었고 얻어진 나노섬유를 주사형 전자현미경 (SEM) 특성화하였다.In the present invention, a 2: 1 ratio of polystyrene (PS) and polystyrene-co-maleic anhydride (PSMA) was successfully prepared without visual phase bead formation in the fiber and the resulting nanofibers were characterized by scanning electron microscopy (SEM) characterization. .

엡타머-나노섬유 복합체는 나노섬유의 표면상에서 나노섬유의 언하이드라이드 그룹과 아민 그룹간의 공유결합에 의해 제조된다. 본 발명자들은 나노섬유 표면상에 앱타머를 고정화하는 여러 방법 중 단백질 분리/정제에 가장 효율적인 방법을 연구하였으며, 그 결과 바이오틴을 붙인 앱타머를 스트렙타비딘을 코팅한 나노섬유에 고정화한 방식이 가장 높은 효율을 보였다. 또한 한가지 앱타머를 사용하는 것보다 두 가지의 앱타머를 동시에 고정화하여 단백질 분리 정제에 이용한 전략이 더 효율적임을 알수 있었다. 본 발명에서 개발된 앱타머-나노섬유 복합체은 단백질 분리/정제에 성공적으로 적용될 수 있었고, 나노섬유는 기존에 사용되던 마이크로 비드나 관형태의 컬럼에 비해 높은 capacity를 제공해 앱타머 기반 단백질/분리 정제를 위한 매력적인 담체로 보인다. Eptamer-nanofiber composites are prepared by covalent bonds between unhydride groups and amine groups of nanofibers on the surface of nanofibers. The present inventors studied the most efficient method for protein separation / purification among various methods of immobilizing aptamer on the surface of nanofiber. As a result, the method of immobilizing aptamer with biotin on nanofiber coated with streptavidin is the most effective method. It showed high efficiency. In addition, it was found that the strategy used for protein isolation and purification was more efficient by immobilizing two aptamers simultaneously than using one aptamer. The aptamer-nanofiber complexes developed in the present invention could be successfully applied for protein separation / purification, and nanofibers provide high capacity compared to conventional microbeads or tubular columns to provide aptamer-based protein / separation purification. It seems to be an attractive carrier for.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

앱타머Aptamer -나노섬유 복합체의 특성Characteristics of Nanofiber Composites

도 6의 a 및 b의 이미지는 400nm±100nm의 두께로 균일하게 합성된 PS-PSMA 나노섬유의 SEM 이미지를 나타낸다.나노섬유 및 앱타머-나노섬유 복합체의 표면 형태는 유사하고, 나노섬유 상에 공유 결합된 앱타머는 얇은 작은 형태이다. The images of a and b of FIG. 6 show SEM images of PS-PSMA nanofibers uniformly synthesized at a thickness of 400 nm ± 100 nm. The surface morphology of the nanofibers and aptamer-nanofiber composites is similar, and on the nanofibers Covalently bonded aptamers are small, thin forms.

나노섬유 상 앱타머의 고정화의 정도는 도 6 c 및 d에서 나타내었다. 앱타머-나노섬유 복합체의 CLSM 이미지는 TAMRA 표지된 앱타머를 사용하여 얻었다. 도 6 c 및 d에서 명확하게 나타낸 것과 같이, 앱타머 상 TAMRA로부터 적색 형광이 나노섬유 모두 또는 나노섬유 상에서 관찰되었고, 그것은 앱타머가 나노섬유의 어떤 부분이 아니라 그들의 전 지역에서 고정화되었다는 것을 시사한다. 두 복합체 사이의 이 높은 커플링 효율 및 잘 분포되는 현상은 단순한 알코올 전처리를 통해서 얻었다. 그 고정화된 앱타머는 비분산된 PS-PSMA 나노섬유에서 0.5~0.6 nmole/0.5 mg의 나노섬유인 반면에, 알코올 분산된 PS-PSMA나노섬유에서는 0.9~1.1nmoles/0.5mg의 나노섬유이었다. 이 높은 나노섬유 상의 앱타머 능력은 나노크기의 물질에 기인한 높은 표면적에 기인하고 그 전에 보고된 다른 서포팅 물질인 sepharose, magnetic bead, 비드 패킹된 컬럼이 각각 0.068nmoles,0.077nmoles, 0.238nmoles의 앱타머/mg의 서포트의 값을 가지는 것(T. S. Romig, C. Bell and D. W. Drolet, Journal of Chromatography B, 1999, 731, 275-284;M. Y. Arica, H. A. Oktem, G. Bayramoglu and V. C. Ozalp, Biotechnol Progr, 2007, 23, 146-154;V. Pichon, B. Madru, F. Chapuis-Hugon and E. Peyrin, Anal Chem, 2009, 81, 7081-7086.)에 비하여 매우 높은 값이다.The degree of immobilization of the aptamers on the nanofibers is shown in FIGS. 6 c and d. CLSM images of aptamer-nanofiber complexes were obtained using TAMRA labeled aptamers. As clearly shown in FIGS. 6 c and d, red fluorescence was observed on all nanofibers or on nanofibers from TAMRA on aptamers, suggesting that aptamers were immobilized in their entire region, not in any part of the nanofibers. This high coupling efficiency and well-distributed phenomena between the two complexes were obtained through simple alcohol pretreatment. The immobilized aptamers were 0.5-0.6 nmole / 0.5 mg of nanofibers in undispersed PS-PSMA nanofibers, while 0.9-1.1 nmoles / 0.5 mg of nanofibers in alcohol-dispersed PS-PSMA nanofibers. The aptamer ability on this high nanofiber is due to the high surface area attributable to the nano-sized material, and other supporting materials previously reported were sepharose, magnetic bead and bead packed columns with 0.068 nmoles, 0.077 nmoles and 0.238 nmoles, respectively. Having a value of support of tamers / mg (TS Romig, C. Bell and DW Drolet, Journal of Chromatography B , 1999, 731 , 275-284; MY Arica, HA Oktem, G. Bayramoglu and VC Ozalp, Biotechnol Progr , 2007, 23 , 146-154; V. Pichon, B. Madru, F. Chapuis-Hugon and E. Peyrin, Anal Chem , 2009, 81 , 7081-7086.

앱타머Aptamer -나노섬유 복합체 상에서 On nanofiber composites 트롬빈의Thrombin 특이적인 정제 Specific tablets

트롬빈에 대하여 바이오틴화된 앱타머, TBA29 (5′-AGT CCG TGG TAG GGC AGG TTG GGG TGA CT-3′)를 앱타머의 타입(TBA15, TBA29) 및 앱타머와 나노섬유 사이의 커플링 방법의 효과를 조사한 후에 선택하였다(도 5). 나노섬유 상에서 아민-변형된 앱타머를 가지는 바이오틴화된 앱타머의 정제 효율을 비교하여 흥미로운 발견을 하였다. biotin-streptavidin 상호작용을 통하여 나노섬유 상에 고정화된 TBA15로부터 유래한 트롬빈의 회수 수율은 비록 TBA15가 TBA29 (Kd~ 0.5nM)보다 트롬빈에 대하여 더 낮은 친화도 (Kd ~ 100nM)를 가지지만 amine-maleic anhydride 상호작용을 통하여 나노섬유 상에 고정화된 TBA29에 비하여 더 높았다. 올리고뉴크레오타이드의 내부 염기의 아미노 기가 나노섬유 상에서 maleic anhydride 그룹과 어느 정도 상호작용을 하여서 불완전한 3차 구조를 야기하여 트롬빈에 대한 결합 친화도를 감소시키는 것 같다.The biotinylated aptamer for thrombin, TBA29 (5′-AGT CCG TGG TAG GGC AGG TTG GGG TGA CT-3 ′), was used to determine the type of aptamer (TBA15, TBA29) and the coupling method between aptamers and nanofibers. Selection was made after investigating the effect (FIG. 5). Interesting findings have been made by comparing the purification efficiency of biotinylated aptamers with amine-modified aptamers on nanofibers. The recovery yield of thrombin derived from TBA15 immobilized on the nanofibers through biotin-streptavidin interaction, although TBA15 has a lower affinity for thrombin (K d ~ 100 nM) than TBA29 (K d ~ 0.5 nM) It was higher than TBA29 immobilized on nanofibers through amine-maleic anhydride interaction. The amino group of the inner base of the oligonucleotide appears to interact with the maleic anhydride group to some extent on the nanofibers, resulting in an incomplete tertiary structure, reducing the binding affinity for thrombin.

나노섬유 상에서 트롬빈과 TBA29 사이의 특이적인 상호작용을 보여주기 위하여, 인간 혈청 알부민(HSA), IgG 및 피브리노겐과 같은 혈청에 풍부한 단백질을 트롬빈과 함께 테스트하였다. 도 1에 나타낸 것과 같이, HSA, IgG 및 피브리노겐은 바인딩 버퍼로 2회 세척 후에 거의 없었지만 80% 이상의 트롬빈은 앱타머-나노섬유 복합체 상에 강하게 유지되었고 이것은 앱타머-나노섬유 복합체가 단지 트롬빈만을 특이적으로 정제한다는 것을 시시한다. 트롬빈과 streptavidin 코팅된 PS-PSMA 나노섬유 사이에 비특이적인 상호작용의 가능성을 앱타머만 없이 동일한 프로토콜로 제조된 streptavidin 코팅된 PS-PSMA 나노섬유에 대하여 동시에 동일한 실험을 수행하여 평가하였다. 또, 트롬빈 정제에 대한 올리고뉴크레오타이드의 영향을 체크하기 위하여, 비특이적인 올리고뉴크레오타이드를 가지는 나노섬유 복합체를 합성하였다. 대조군 및 앱타머-나노섬유 복합체 사이에 정제 프로파일의 비교 결과를 도 2에서 요약하였다. 10% 이하의 트롬빈이 대조군 나노섬유로부터 유래한 용출 분획에서 회수된 반면에, 85% 이상의 트롬빈이 앱타머-나노섬유 복합체로부터 정제되었다. 이 비교는 앱타머-나노섬유 복합체에 대한 트롬빈의 매우 특이적인 정제를 나타낸다. 최적화된 정제 프로토콜의 반복가능성도 수행하여 도 2에 나타내었다. 앱타머-나노섬유 복합체의 회수 수율의 표준 편차 값은 약 6%인 반면에, 앱타머 없는 나노섬유를 사용한 경우 약 3%이었다.To demonstrate the specific interaction between thrombin and TBA29 on nanofibers, serum-rich proteins such as human serum albumin (HSA), IgG and fibrinogen were tested with thrombin. As shown in FIG. 1, HSA, IgG and fibrinogen were virtually absent after two washes with binding buffer, but at least 80% of thrombin remained strongly on the aptamer-nanofiber complex, indicating that the aptamer-nanofiber complex was specific for thrombin only. It suggests to purify by an enemy. The possibility of nonspecific interactions between thrombin and streptavidin coated PS-PSMA nanofibers was evaluated by simultaneously performing the same experiments on streptavidin coated PS-PSMA nanofibers prepared with the same protocol without aptamer alone. In addition, in order to check the influence of oligonucleotides on thrombin purification, nanofiber complexes having nonspecific oligonucleotides were synthesized. The comparison results of the tablet profiles between the control and aptamer-nanofiber complexes are summarized in FIG. 2. Up to 10% of thrombin was recovered in the elution fraction derived from the control nanofibers, while at least 85% of the thrombin was purified from the aptamer-nanofiber complex. This comparison shows a very specific purification of thrombin for the aptamer-nanofiber complex. Repeatability of the optimized purification protocol was also performed and shown in FIG. 2. The standard deviation value of the recovery yield of the aptamer-nanofiber composite was about 6%, while about 3% with the aptamer-free nanofibers.

앱타머Aptamer -나노섬유 복합체 능력의 결정Determination of Nanofiber Composite Capacity

그 복합체의 능력을 동시에 브랭크 서포트와 비교하여 늘어나는 양의 트롬빈을 포함하는 여러 샘플로 조사하였다. 2M의 NaClO4 로 용출한 후 앱타머-나노섬유 복합체 및 브랭크로부터 유래한 트롬빈의 절대 양을 도 3에서 보고하였다. 브랭크 서포트로부터 얻은 그 결과들은 7% 정도의 완만한 기울기를 나타내고, 그것은 트롬빈에 대한 나노섬유의 비특이적인 결합 특성이 거의 없다는 것을 나타낸다. 반면에 앱타머-나노섬유 복합체에 고정된 트롬빈의 양은 직선 행태로 실질적으로 증가하고 이것은 그것의 양과 무관하게 이 복합체를 통해서 트롬빈을 정제할 수 있다는 것을 시사한다. 투여된 트롬빈이 20㎍ 이상일 경우, 그 복합체로부터 얻어진 곡선은 평탄형(plateau)에 도달하였다.앱타머-나노섬유 복합체의 능력은 0.547nmoles의 트롬빈, 즉 1.1μmoles/나노섬유 그램에 해당하는 20㎍ 부근으로 결정되었다. 평균 1nmoles의 앱타머가 0.5mg의 나노섬유 상에 고정될 수 있어서, 0.55 분자의 트롭빈이 한 앱타머에 의하여 캡쳐되었고 이 포화 지점에서 트롬빈/앱타머 비율은 SPR 기반으로부터 얻은 것 보다 더 높았다.The ability of the complex was examined with several samples containing increasing amounts of thrombin simultaneously compared to the blank support. The absolute amount of thrombin derived from the aptamer-nanofiber complex and the blank after eluting with 2M NaClO 4 is reported in FIG. 3. The results obtained from the blank support show a gentle slope of around 7%, indicating that there is little nonspecific binding properties of the nanofibers to thrombin. On the other hand, the amount of thrombin immobilized in the aptamer-nanofiber complex increases substantially in a straight line behavior, suggesting that thrombin can be purified through this complex regardless of its amount. When the thrombin administered was 20 μg or more, the curve obtained from the complex reached a plateau. The ability of the aptamer-nanofiber complex was 20 μg, which corresponds to 0.547 nmoles of thrombin, ie 1.1 μmoles / gram of nanofibers. Decided to be near. An average of 1 nmoles of aptamer could be immobilized on 0.5 mg of nanofibers so that 0.55 molecules of throbin were captured by one aptamer and at this saturation the thrombin / aptamer ratio was higher than that obtained from the SPR base.

앱타머Aptamer -나노섬유 복합체의 안정성 및 재사용성(-Stability and Reusability of Nanofiber Composites ( ReusabilityReusability ))

트롬빈 정제에 대한 앱타머-나노섬유 복합체의 저장 안정성 및 재사용성을 7개월 동안 조사하였다. 앱타머-나노섬유 복합체를 사용하지 않을 경우에, 그것을 10 mM NaN3를 포함하는 TE0.1에서 pH 7.4, 4℃에서 저장하였고 그것을 사용하기 전에 4ml의 결합 버퍼로 충분하게 조건화하였다. 나노섬유에 고정화된 앱타머에 의한 트롬빈의 초기 회수 수율은 트롬빈의 상대적인 회수 수율은 초기 수율에 대한 수율의 비율로 정의할 때 100%이었다. 도 4는 앱타머-나노섬유 복합체의 저장 안정성 및 재사용성을 나타낸다. 그 고정화된 앱타머는 7회 재사용 동안 높은 안정한 안정성을 나타내었다; 또 그들은 4%의 표준 편차를 가지고 7개월 이상 동안 트롬빈의 보존된 초기 회수 수율을 유지하였다. 트롬빈의 회수 수율의 큰 감소도 없었고 관찰된 최대 수율의 감소는 7개월 동안 상온에서 앱타머-나노섬유 복합체의 여섯 번 재사용 동안 초기 수율의 9% 미만이었다. NaN3를 포함하는 TE0.1의 첨가는 뉴클레이즈와 박테리아 성장을 억제하여 앱타머의 저장 안정성 증가를 가능하게 한다.
The storage stability and reusability of the aptamer-nanofiber complex against thrombin tablets were investigated for 7 months. When not using the aptamer-nanofiber complex, it was stored at pH 7.4, 4 ° C. in TE0.1 with 10 mM NaN 3 and fully conditioned with 4 ml of binding buffer before use. The initial recovery yield of thrombin by aptamers immobilized on the nanofibers was 100% when the relative recovery yield of thrombin was defined as the ratio of yield to initial yield. 4 shows the storage stability and reusability of the aptamer-nanofiber composite. The immobilized aptamer showed high stable stability for seven reuses; They also maintained a preserved initial recovery yield of thrombin for more than 7 months with a standard deviation of 4%. There was no significant decrease in recovery yield of thrombin and the decrease in maximum yield observed was less than 9% of initial yield during six reuses of the aptamer-nanofiber composite at room temperature for 7 months. The addition of TE0.1, including NaN 3 , inhibits nuclease and bacterial growth allowing for increased storage stability of aptamers.

본 발명자들은 새로운 앱타머-나노섬유 복합체를 트롬빈 정제에 사용하였다. 친화 리간드의 우수한 능력은 전자방사된 고분자 PS-PSMA 나노섬유에 고정화된 앱타머를 통하여 성공적으로 달성되었다. 본 발명에서 앱타머-나노섬유 복합체는 85%의 회수 수율을 가지는 트롬빈의 매우 효과적인 정제를 나타내었다. 또 이 시스템은 매우 안정한 장기간 저장 및 반복된 사용을 나타내었다. 이들 결과는 앱타머에 대한 서포팅 물질로 나노섬유의 사용은 단백질 정제에 대한 서포팅 물질로서의 문제점을 극복하는데 기여한다는 것을 확인하였다. 컬럼에 패킹 물질로서 나노섬유의 사용 가능성에 대하여 이 시스템은 단백질 정제에 널리 적용될 수 있다.We used a new aptamer-nanofiber complex for thrombin tablets. The superior ability of affinity ligands has been successfully achieved through aptamers immobilized on electrospun polymer PS-PSMA nanofibers. The aptamer-nanofiber composites in the present invention showed very effective purification of thrombin with a recovery yield of 85%. The system also showed very stable long term storage and repeated use. These results confirmed that the use of nanofibers as a support material for aptamers contributes to overcoming the problem as a support material for protein purification. With regard to the possibility of using nanofibers as packing material in columns, this system can be widely applied to protein purification.

발명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 앱타머가 고정화된 PS-PSMA 나노섬유를 이용한 단백질 분리 /정제 방법은 기존에 사용된 마이크로 비드나 관 형태의 컬럼 형태에 비해 높은 capacity를 가지므로 효율성 측면에서 우수하다. 또한 정기방사법을 통해 쉽게 나노섬유가 대량생산이 가능하며 나노섬유에 있는 하이드라이드 그룹을 통해 쉽게 앱타머를 고정화할 수가 있어 생산 속도 및 가격적 측면에서도 매우 우수하므로 앱타머-나노섬유 복합체를 이용한 단백질/분리 정제방법이 보편화적으로 적용될 수 있을 것이다.As can be seen from the invention, the protein separation / purification method using PS-PSMA nanofibers with aptamer immobilized in the present invention has a higher capacity than the conventional microbead or tubular column type in terms of efficiency great. In addition, it is easy to mass-produce nanofibers through regular spinning method, and aptamers can be easily immobilized through hydride groups in nanofibers. Separation and purification methods may be universally applied.

도 1은 앱타머-나노섬유 복합체 및 대조군의 정제 프로파일을 나타낸 그림. U: 1ml의 결합 버터에 10㎍의 트롬빈을 각 샘플에 첨가하였다. W: 비특이적인 결합을 제거하기 위하여 1ml의 버퍼로 2회 세척하였다. E: 2M의 NaClO4로 결합된 트롬빈을 용출하였다. 모든 실험은 상온에서 수행하였다.
도 2는 트롬빈에 대한 앱타머-나노섬유 복합체의 특이성을 나타내는 그림. 용출 프로파일은 앱타머-나노섬유 복합체에 대한 HSA, IgG 및 fibrinogen의 보유가 거의 없다는 것을 보여준다. 10㎍의 각 단백질을 1mL의 결합 버퍼에서 스파이크하였다.
도 3은 앱타머-나노섬유 복합체 및 브랭크 서포트의 Capacity 곡선을 나타낸 그림.
도 4는 앱타머-나노섬유 복합체의 재사용성 및 저장 안정성을 나타낸 그림. (a) 앱타머-나노섬유 복합체의 6회 재사용성. 상대적인 회수 수율을 0 일에서 초기에 발견된 것에 대하여 각 시점에서 잔류 수율을 사용하여 계산하였음.(b) 7 개월간 앱타머-나노섬유 복합체의 저장 안정성을 나타냄.
도 5는 Blank 및 각 앱타머-나노섬유 복합체로부터 얻은 정제 프로파일을 나타냄. 'Amine'은 bare PS-PSMA 나노섬유 amine-anhydride 커플링에 아민-변형된 앱타머의 직접 고정화를 나타내고 'Biotin'은 streptavidin 코팅 후 PS-PSMA 나노섬유에 바이오틴화된 앱타머의 고정화를 나타냄.
U: 1ml의 결합 버터에 10㎍의 트롬빈을 각 샘플에 첨가하였다. W: 비특이적인 결합을 제거하기 위하여 1ml의 버퍼로 2회 세척하였다. E: 2M의 NaClO4로 결합된 트롬빈을 용출하였다. 모든 실험은 상온에서 수행하였다.
도 6은 본 발명에서 앱타머-나노섬유 복합체의 특성을 나타낸 그림. 앱타머 고정 전(a) 및 후(b) PS-PSMA 나노섬유의 SEM 이미지. (c) 얽힌(entangled) 나노섬유 및 (d) 단일 나노섬유에 대한 TAMRA-표지된 앱타머의 CLSM 이미지.
Figure 1 shows the purification profile of the aptamer-nanofiber complex and the control. U: 10 μg thrombin was added to each sample in 1 ml of binding butter. W: Washed twice with 1 ml buffer to remove nonspecific binding. E: Thrombin bound with 2M NaClO 4 was eluted. All experiments were performed at room temperature.
Figure 2 shows the specificity of the aptamer-nanofiber complex for thrombin. Elution profiles show little HSA, IgG and fibrinogen retention for the aptamer-nanofiber complex. 10 μg of each protein was spiked in 1 mL of binding buffer.
Figure 3 shows the capacity curve of the aptamer-nanofiber composite and the blank support.
Figure 4 shows the reusability and storage stability of the aptamer-nanofiber composite. (a) Six reusability of aptamer-nanofiber composites. Relative recovery yields were calculated using residual yields at each time point for those found early on day 0. (b) Represent the storage stability of the aptamer-nanofiber composite for 7 months.
5 shows tablet profiles obtained from Blank and each aptamer-nanofiber composite. 'Amine' represents direct immobilization of amine-modified aptamers to bare PS-PSMA nanofiber amine-anhydride coupling and 'Biotin' represents immobilization of biotinylated aptamers to PS-PSMA nanofibers after streptavidin coating.
U: 10 μg thrombin was added to each sample in 1 ml of binding butter. W: Washed twice with 1 ml buffer to remove nonspecific binding. E: Thrombin bound with 2M NaClO 4 was eluted. All experiments were performed at room temperature.
Figure 6 is a figure showing the characteristics of the aptamer-nanofiber composite in the present invention. SEM images of (a) and after (b) PS-PSMA nanofibers before aptamer fixation. CLSM images of TAMRA-labeled aptamers for (c) entangled nanofibers and (d) single nanofibers.

이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재된 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.The present invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples. The following examples are intended to illustrate the invention and the scope of the invention is not to be construed as being limited by the following examples.

본 발명에서 사용된 Polystyrene (PS) (Mw

Figure 112011052570410-pat00001
900,000, Pressure Chemicals), Poly (styrene-co-maleic anhydride) (PSMA) (Mw
Figure 112011052570410-pat00002
240,000, Aldrich), N, N-dimethylformamide (DMF) (99.8%, Sigma-Aldrich), Streptavidin (Streptomyces avidinii 유래, Sigma-Aldirich), Fibrinogen(인간 혈장 유래, Sigma-Aldrich), IgG (인간 혈청 유래, Sigma-Aldrich)은 구입하였고 추가적인 정제없이 사용하였다. MicroBCA protein assay kit (Pierce)를 정량화에 사용하였다.Polystyrene (PS) (Mw) used in the present invention
Figure 112011052570410-pat00001
900,000, Pressure Chemicals), Poly (styrene-co-maleic anhydride) (PSMA) (Mw
Figure 112011052570410-pat00002
240,000, Aldrich), N, N-dimethylformamide (DMF) (99.8%, Sigma-Aldrich), Streptavidin (from Streptomyces avidinii, Sigma-Aldirich), Fibrinogen (from human plasma, Sigma-Aldrich), IgG (from human serum, Sigma-Aldrich) was purchased and used without further purification. MicroBCA protein assay kit (Pierce) was used for quantification.

트롬빈에 대한 모든 바이오틴화된, 아민-변형되고 형광성 앱타머는 GenoTech (GenoTech Co., Korea)에서 합성되고 정제되었다. The 29- 및 15-mer DNA 앱타머 타겟팅 트롬빈(5′-AGT CCG TGG TAG GGC AGG TTG GGGTGA CT-3′(서열번호 1),TBA29로 명명; 5′-GGT TGG TGT GGT TGG- 3′(서열번호 2),TBA15로 명명)은 15-deoxythymine(dT) 스페이서 암을 통해서 5'변형된 dTT 앱타머에서 바이오틴화 또는 아민변형되었다(L. C. Bock, L. C. Griffin, J. A. Latham, E. H. Vermaas and J. J. Toole, Nature, 1992, 355, 564-566). 트롬빈에 대한 형광단 표지된 29 앱타머는 Apt 29의 5'말단에 TAMRA를 부착하여 달성하였다 (TAMRA-TBA29로 명명). 대조군 실험을 위한 바이오틴화된 앱타머는 열겨된 서열을 가졌다: 5'CCA GCG CTG GGG TGT GTG TAG ATA GCA ATC T- 3'(서열번호 3). 그들은 또한 스페이서 암으로 oligo(dT)의 변형을 가졌다. 모든 앱타머는 GenoTech에 의하여 PAGE정제되었다. 앱타머들은 Milli-Q (Millipore)로 정수된 탈이온수에 녹였다.
All biotinylated, amine-modified and fluorescent aptamers for thrombin were synthesized and purified by GenoTech (GenoTech Co., Korea). The 29- and 15-mer DNA aptamer targeting thrombin (5′-AGT CCG TGG TAG GGC AGG TTG GGGTGA CT-3 ′ (SEQ ID NO: 1), designated TBA29; 5′-GGT TGG TGT GGT TGG-3 ′ ( SEQ ID NO: 2), designated TBA15), was biotinylated or amine modified in a 5 'modified dTT aptamer via a 15-deoxythymine (dT) spacer arm (LC Bock, LC Griffin, JA Latham, EH Vermaas and JJ Toole, Nature , 1992, 355 , 564-566). Fluorophore labeled 29 aptamers for thrombin were achieved by attaching TAMRA at the 5 ′ end of Apt 29 (named TAMRA-TBA29). Biotinylated aptamers for control experiments had an open sequence: 5′CCA GCG CTG GGG TGT GTG TAG ATA GCA ATC T-3 ′ (SEQ ID NO: 3). They also had a modification of oligo (dT) with spacer arms. All aptamers were PAGE purified by GenoTech. Aptamers were dissolved in deionized water purified with Milli-Q (Millipore).

실시예Example 1:  One: PSPS -- PSMAPSMA 나노섬유의 제조 및 알코올 분산 Preparation of Nanofibers and Alcohol Dispersion

PS-PSMA 나노섬유를 M. B. Gu, E. T. Hwang, R. Tatavarty, H. Lee and J. Kim, J Mater Chem, 2011, 21, 5215-5218 논문을 일부 변형하여 제조하였다. 요약하면 120 mg PS 및 60 mg의 PSMA를 1.5 mL의 DMF에 혼합하고 상온에서 완전하게 녹였다; 그 녹은 용액을 25 ℃에서 1시간 소니케이션하였다.. 그 제조된 폴리머로부터 얻은 앨리콰트(aliquot)를 각각 10 mL 주사기에 로딩하였다. 전자방사(Electrospinning)를 tip에서 collector 사이가 10cm 거리를 가지고 10 kV 고 전압 파워 서플라이(Gamma high voltage Research, ES series)에서 수행하고, 23게이지 주사기 바늘은 2.5 mL/h 유속으로 수직으로 고정되었다. 그 얻어진 전자방사된 PS-PSMA 나노섬유는 알루미늄 호일 상에 모았다. 물에서 완전하게 나노섬유를 분산시키기 위하여, 전자방사된 나노섬유를 수용성 알코올 용액(50%, v/v)에 넣어서 250 rpm에서 적어도 30분간 교반하였다. 그 다음 그것들을 1x PBS 버퍼(pH 7.4)로 세척하고 그들을 앱타머 고정화에 사용될 때까지 동일한 버퍼 용액에 보관하였다.PS-PSMA nanofibers were prepared by modifying some of the articles of MB Gu, ET Hwang, R. Tatavarty, H. Lee and J. Kim, J Mater Chem , 2011, 21 , 5215-5218. In summary, 120 mg PS and 60 mg PSMA were mixed in 1.5 mL of DMF and completely dissolved at room temperature; The melted solution was sonicated at 25 ° C. for 1 hour. Aliquots obtained from the prepared polymer were each loaded into 10 mL syringes. Electrospinning was performed on a 10 kV Gamma high voltage Research (ES series) with a 10 cm distance from the tip to the collector, and the 23 gauge syringe needle was fixed vertically at a flow rate of 2.5 mL / h. The resulting electrospun PS-PSMA nanofibers were collected on aluminum foil. To disperse the nanofibers completely in water, the electrospun nanofibers were placed in a water soluble alcohol solution (50%, v / v) and stirred at 250 rpm for at least 30 minutes. Then they were washed with lx PBS buffer (pH 7.4) and stored in the same buffer solution until used for aptamer immobilization.

실시예Example 2: 나노섬유 상에  2: on nanofiber 앱타머Aptamer 고정화 Immobilization

나노섬유 상에 부착된 streptavidin을 제조하기 위하여, streptavidin 용액을 1x PBS 버퍼 (pH 7.4)에서 50㎍/mL로 제조하였다. 배양을 위하여, 0.5mg의 PS-PSMA 나노섬유를 절단하여 EP 튜브에서 1 mL의 streptavidin 용액에 혼합하고 상온에서 30분간 교반하고 최대 커플링을 위하여 4 ℃에서 밤새 교반(30rpm)하였다.그 후 그 나노섬유를 새로운 EP 튜브로 옮긴 후 1x PBS + 0.05% tween 20 (pH 7.4)으로 세척하였다.To prepare streptavidin attached on nanofibers, streptavidin solution was prepared at 50 μg / mL in 1 × PBS buffer (pH 7.4). For incubation, 0.5 mg of PS-PSMA nanofibers were cut and mixed in 1 mL of streptavidin solution in EP tubes, stirred for 30 minutes at room temperature and stirred (30 rpm) overnight at 4 ° C. for maximum coupling. The nanofibers were transferred to a new EP tube and washed with lx PBS + 0.05% tween 20 (pH 7.4).

그 미반응 maleic anhydride 그룹들을 2시간 동안 100 mM ethanolamine (pH 8.0)에서 streptavidin 코팅된 나노섬유를 배양하여 소멸시켰다. Streptavidin 코팅된 나노섬유 1x PBS + 0.05% tween 20 (pH 7.4)로 세척하고 추가 사용시까지 10 mM NaN3(pH7.4)를 포함하는 TE0.1 (0.1M NaCl을 가지는 TE버퍼)에서 저장하였다. The unreacted maleic anhydride groups were quenched by incubating streptavidin coated nanofibers in 100 mM ethanolamine (pH 8.0) for 2 hours. Washed with Streptavidin coated nanofibers 1 × PBS + 0.05% tween 20 (pH 7.4) and stored in TE0.1 (TE buffer with 0.1M NaCl) containing 10 mM NaN 3 (pH7.4) until further use.

실시예Example 3:  3: 앱타머Aptamer 고정화된  Immobilized PSPS -- PSMAPSMA 나노섬유의 특성규명 Characterization of Nanofibers

공초점 레이져 스캐닝 현미경 (CLSM) 및 Zeiss LSM 510 스캐닝 장치(Carl Zeiss Co. Ltd., Germany)가 구비된 Zeiss Axiovert 200 현미경을 형광 현미경에 의한 앱타머 나노섬유 조성물을 조사하기 위하여 사용하였다. 나노섬유 상에 존재하는 TAMRA-표지된 앱타머를 여기시키기 위하여, 543nm UV diode 레이져를 사용하였다. 앱타머 고정화된 나노섬유의 형태는 주사 전자 현미경(SEM;S-2360N, Hitachi Co.)으로 조사하였다. A Zeiss Axiovert 200 microscope equipped with a confocal laser scanning microscope (CLSM) and a Zeiss LSM 510 scanning device (Carl Zeiss Co. Ltd., Germany) was used to examine the aptamer nanofiber composition by fluorescence microscopy. In order to excite the TAMRA-labeled aptamers present on the nanofibers, 543 nm UV diode lasers were used. The morphology of the aptamer-immobilized nanofibers was examined by scanning electron microscopy (SEM; S-2360N, Hitachi Co.).

실시예Example 4: 단백질 정제 과정 4: protein purification process

단백질 정제를 EP 튜브를 이용하여 상온에서 수행하였다. 그 앱타머-나노섬유 복합체를 1mL의 Binding Buffer (140mMNaCl, 20mM Tris-HCl, 5mM KCl, 2mM MgCl2, 1mM CaCl2, 0.02% Tween 20, pH 7.4)로 조건화하였다. 그 앱타머-나노섬유 복합체를 30분 동안 다양한 양의 트롬빈으로 배양한 후 1mL의 바인딩 버퍼로 2회 세척하였다. 그 다음 트롬빈을 2M NaClO4로 용출하였다. 정제 효율성을 체크하기 위하여, 매 분획에서 트롬빈의 농도를 MicroBCA protein assay kit (Pierce)를 통하여 측정하였다. 안정성 및 재사용성(reusability)을 결정하는 실험을 위하여 그 앱타머-나노섬유 복합체를 10 mM NaN3(pH7.4)를 포함하는 TE0.1로 3회 세척하고 다음 사용을 위하여 4 ℃에서 저장하였다. 동일한 실험 프로토콜을 그 앱타머-나노섬유 복합체의 저장 안정성 및 재사용성을 체크하기 위하여 수반하였다.Protein purification was performed at room temperature using EP tubes. The aptamer-nanofiber complex was conditioned with 1 mL of Binding Buffer (140 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl, 5 mM KCl, 2 mM MgCl 2 , 1 mM CaCl 2 , 0.02% Tween 20, pH 7.4). The aptamer-nanofiber complex was incubated with varying amounts of thrombin for 30 minutes and then washed twice with 1 mL of binding buffer. Thrombin was then eluted with 2M NaClO 4 . To check purification efficiency, the thrombin concentration in each fraction was measured using the MicroBCA protein assay kit (Pierce). For experiments to determine stability and reusability, the aptamer-nanofiber complexes were washed three times with TE0.1 containing 10 mM NaN 3 (pH 7.4) and stored at 4 ° C. for subsequent use. . The same experimental protocol was involved to check the storage stability and reusability of the aptamer-nanofiber composites.

<110> KOREA UNIVERSITY RESEARCH AND BUSINESS FOUNDATION <120> Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same <160> 3 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer <400> 1 agtccgtggt agggcaggtt ggggtgact 29 <210> 2 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer <400> 2 ggttggtgtg gttgg 15 <210> 3 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> control aptamer <400> 3 ccagcgctgg ggtgtgtgta gatagcaatc t 31 <110> KOREAN UNIVERSITY RESEARCH AND BUSINESS FOUNDATION <120> Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation          and purification of protein using the same <160> 3 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Aptamer <400> 1 agtccgtggt agggcaggtt ggggtgact 29 <210> 2 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer <400> 2 ggttggtgtg gttgg 15 <210> 3 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> control aptamer <400> 3 ccagcgctgg ggtgtgtgta gatagcaatc t 31

Claims (10)

앱타머가 폴리스틸렌-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드)(polystyrene-polystyrene-co-maleinc anhydride; PS-PSMA)에 고정화된 앱타머-나노섬유 복합체.An aptamer-nanofiber composite in which an aptamer is immobilized to polystyrene-polystyrene-co-maleinc anhydride (PS-PSMA). 제 1항에 있어서, 상기 앱타머는 두 종류의 앱타머인 것을 특징으로 하는 앱타머-나노섬유 복합체. The aptamer-nanofiber composite according to claim 1, wherein the aptamer is two kinds of aptamers. 제 2항에 있어서, 상기 두 종의 앱타머는 서열번호 1 및 2에 기재된 염기서열을 가지는 것을 특징으로 하는 앱타머-나노섬유 복합체. The aptamer-nanofiber complex according to claim 2, wherein the two aptamers have the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 and 2. 샘플로부터 하나 이상의 단백질을 정제하거나 분리하기 위한 방법으로서, 상기 단백질을 정제 또는 분리하기에 충분한 시간 동안, 상기 샘플을 제 1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 앱타머-나노섬유 복합체와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.A method for purifying or isolating one or more proteins from a sample, the method comprising contacting the sample with the aptamer-nanofiber complex of claim 1 for a time sufficient to purify or separate the protein. How to include. 제 1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 앱타머-나노섬유 복합체를 포함하는 단백질 정제용 키트.3. A protein purification kit comprising the aptamer-nanofiber complex of claim 1. 제 5항에 있어서, 상기 단백질은 트롬빈인 것을 특징으로 하는 단백질 정제용 키트.6. The protein purification kit of claim 5, wherein the protein is thrombin. 제5항에 있어서, 상기 앱타머는 서열번호 1 및 2에 기재된 염기서열을 가지는 것을 특징으로 하는 단백질 정제용 키트.6. The protein purification kit according to claim 5, wherein the aptamer has the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NOs: 1 and 2. 스트렙타비딘을 코팅한 폴리스틸렌(PS)-폴리(스틸렌-코-말레익 언하이드라이드) 나노섬유에 바이오틴화된 앱타머를 고정화하는 단계를 포함하는 제1항 또는 제2항의 앱타머-나노섬유 복합체의 제조방법. The aptamer-nanofiber of claim 1 or 2, comprising immobilizing the biotinylated aptamer on the streptavidin-coated polystyrene (PS) -poly (styrene-co-maleic anhydride) nanofiber. Method for preparing a composite. 제 8항에 있어서, 상기 앱타머는 두 종류의 앱타머인 것을 특징으로 하는 앱타머-나노섬유 복합체의 제조방법. 9. The method of claim 8, wherein the aptamer is two kinds of aptamers. 제 9항에 있어서, 상기 두 종의 앱타머는 서열번호 1 및 2에 기재된 염기서열을 가지는 것을 특징으로 하는 앱타머-나노섬유 복합체의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein the two aptamers have a nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NOs: 1 and 2.
KR1020110068015A 2011-07-08 2011-07-08 Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same KR101273963B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110068015A KR101273963B1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110068015A KR101273963B1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130006145A KR20130006145A (en) 2013-01-16
KR101273963B1 true KR101273963B1 (en) 2013-06-11

Family

ID=47837293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110068015A KR101273963B1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101273963B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015065008A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 서울대학교산학협력단 Multiplex bioassay platform using cut fiber bundle

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biomacromolecules, Vol. 8, No. 4, pp. 1266~1270 (2007) *
Bioprocess Biosyst. Eng., Vol. 34, No. 7, pp. 841~847 (online 2011. 3. 16) *
J. Mater. Chem., Vol. 21, pp. 5215~5218 (online 2011. 2. 15) *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130006145A (en) 2013-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6180348B1 (en) Method of isolating target specific oligonucleotide ligands
CA3045134A1 (en) Compositions and methods for nucleic acid and/or protein payload delivery
Ljungstrøm et al. Cellular uptake of adamantyl conjugated peptide nucleic acids
US20200270605A1 (en) Dynamic pharmacokinetic-modifying anchors
US20090191170A1 (en) Nucleic acid compositions and methods of introducing nucleic acids into cells
JP2013520460A5 (en)
US20080233107A1 (en) Selective delivery of molecules into cells or marking of cells in diseased tissue regions using environmentally sensitive transmembrane peptide
WO2006085664A1 (en) Polycation chargeable polymer and use as carrier of nucleic acid
JP2008220366A (en) Modification type pna/rna complex
Heitz et al. Stereoselective pH responsive peptide dendrimers for siRNA transfection
Junghans et al. Phosphodiester and phosphorothioate oligonucleotide condensation and preparation of antisense nanoparticles
WO2010042749A2 (en) Chimeric therapeutics, compositions, and methods for using same
AU2021293780A1 (en) Poly(amine-co-ester) polymers with modified end groups and enhanced pulmonary delivery
US9163107B2 (en) Cationic polymers formed from amino group-bearing monomers and heterocyclic linkers
Chen et al. Bioinspired affinity DNA polymers on nanoparticles for drug sequestration and detoxification
KR101273963B1 (en) Aptamer immobilized Nanofibers composite and use of separation and purification of protein using the same
JP5510808B2 (en) Nucleic acid introduction agent comprising organic nanotubes
WO1999004800A1 (en) Nucleic acid compositions and methods of introducing nucleic acids into cells
US20230061751A1 (en) Universal dynamic pharmacokinetic-modifying anchors
Cortesi et al. Formulations for natural and peptide nucleic acids based on cationic polymeric submicron particles
JP2002523059A (en) Enzyme activity screen for substrate displacement
WO2009057812A1 (en) Organic-inorganic hybrid nano particle composed of nucleic acid conjugate having polyethylene glycol bound thereto and calcium phosphate
US20100190257A1 (en) Self-Assembly of a Cell-Microparticle Hybrid
US20210087221A1 (en) Spherical nucleic acids with tailored and active protein coronae
CN116115769A (en) Nucleoside phosphate protein intracellular delivery system and preparation method and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160225

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 6