KR101309789B1 - 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물 - Google Patents

티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물은 생체 내에 존재하는 천연 색소인 티로신 산화물을 바이오 물질에 결합하고, 상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 단백질과 결합하여 단백질의 색상을 육안 또는 광학현미경으로 쉽게 확인함으로써, 다양한 질병을 간편하고 빠르게 진단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 단백질 검출용 조성물은 수술장 내에서도 간편하고 빠르게 실시간으로 각종 질병을 진단할 수 있으며, 2차 항체 반응 및 최종 발색 단계가 필요 없어 기존의 조직검사법을 유용하게 대체할 수 있다.

Description

티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물 {Composition comprising oxidized tyrosine-coupled biomaterial for detecting protein}
본 발명은 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물에 관한 것이다.
인체의 각종 질병을 진단하는 방법은 시대가 변함에 따라 끊임없이 발전하고 있으며, 최근에는 관련 분야에 첨단 영상기술을 접목시켜 조직에 대해 3차원 영상화 기술을 적용하고자 하는 방향으로 진화되고 있다.
질병의 진단방법 중 가장 보편적이고 널리 사용되고 있는 방법으로는 조직검사법(histological analysis)이 있다. 이 방법은 실험기법이 비교적 단순하며, 실험결과의 재연성과 그 결과에 대한 정확성이 높으므로, 그 사용처와 필요성이 꾸준히 증가되고 있다. 예를 들어, 종양수술이 진행되고 있는 수술장 내에서 종양조직을 제거한 후 주변 조직으로의 전이 여부를 판별하고자 할 때, 주변 조직의 일부를 절제하여 조직검사법으로 전이 여부를 판단하고 있다. 그러나, 이 방법은 채취된 시료의 전이 여부를 판정하므로 조직의 적절한 채취가 절대적으로 중요한데, 이는 숙련된 집도의의 경험에 의존할 수 밖에 없는 한계가 있다. 더불어 조직검사법은 절편 제작 및 염색 등의 과정을 거쳐야 하므로 수술장에서 바로 진단 결과를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 이러한 한계들을 극복하며 쉽고 빠르게 실시간으로 진단할 수 있는 방법의 개발이 절실히 필요하다.
새로운 생체 진단방법으로는 조직의 절제 및 여러 단계의 발색과 활성화 과정이 필요 없이 손쉽게 검출할 수 있는 방법이어야 하며, 또한 목적 세포나 생리활성 물질에 대한 특이성이 높아야 한다. 일반적으로 널리 사용되고 있는 조직검사법은 4~10% (v/v) 알데히드 용액에서 24시간 동안 고정시켜 단단해진 조직을 알콜로 탈수시키고 60℃로 녹여진 파라핀 용액에 2시간 이상 담궈 조직 내에 파라핀을 침투시키거나 혹은 조직을 냉동시킨 후 냉동용 레진을 이용하여 시료 조직과 레진이 잘 융합된 시료-레진 블록을 냉동고에서 만든다. 이후 시료 절편을 얻기 위해 절편 제조 장치인 마이크로텀(microtome) 내에서 예리한 칼날로 원하는 두께(4~10㎛)의 절편을 만들고 이를 유리 슬라이드에 붙인 다음, 레진을 제거하고 수화시킨다. 최종적으로 여러 가지 염색법을 실시하여 병리학적 소견을 관찰한다(Journal of Neuroscience Methods, 26, 2, 1988, P129-132; Atherosclerosis, 27, 3, 1977, P333-338).
그러나, 조직검사법은 절제한 조직에 한해서만 검사가 가능한 침습적인 진단방법으로, 비교적 절차가 복잡하여 신속성이 요구되는 질병 진단에는 적합성이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 극복하고자 여러 연구자들이 양전자 단층촬영 (positron emission tomography, PET) 또는 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT) 등의 생체 영상화 장비들을 이용하여 생체 내 조직을 직접 관찰하고자 하는 연구를 활발히 진행하고 있다. 그러나, 상기 장비들은 대부분 수술 전 진단용 장비로 사용되고 있는 것으로, 신속성이 요구되는 수술장 내에서는 병용이 쉽지 않다. 또한, 재료의 생체 친화성 문제 및 외부에서 에너지를 가해야 하는 문제로 말미암아 실용화된 생체 영상화 기술 등의 개발이 전무한 상태이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 항체에 퀀텀닷(quantum dot)이나 형광 물질을 결합시킨 후 빛을 조사하여 발색시키는 방법에 대하여 연구되어 왔다(대한민국 등록특허공보 제 10-877187호 및 제 10-522086호, 대한민국 공개특허공보 제 10-2005-58431호). 그러나, 상기 특허문헌에 기재된 물질들은 합성된 금속입자 또는 화학물질로서 아직 인체 내에서의 안전성이 증명되지 않은 것으로, 실험실 수준의 연구방법으로 활용되는 단계라고 할 수 있다.
따라서, 생체 영상화 기술이 가진 근본적인 문제를 해결하고, 인체에 무해하여 안전성이 우수하며, 수술장 내에서도 사용될 수 있고, 기존의 조직검사법을 대체할 수 있으며, 실시간으로 쉽고 빠르게 각종 질병을 진단할 수 있는 방법에 관한 개발의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명자들은 기존의 조직검사법을 대체할 수 있으며 실시간으로 쉽고 빠르게 각종 질병을 진단할 수 있는 방법에 대하여 연구하던 중, 생체 내에 존재하는 천연 색소인 티로신 산화물을 바이오 물질에 결합하고, 상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 단백질과 결합하여 단백질의 색상을 육안 또는 광학현미경으로 쉽게 확인할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 멜라닌-결합 항체를 이용하여 닷 블롯(dot blotting) 방법으로 단백질의 색상을 확인한 도이다 [(가) 실시예 1, (나) 실시예 2, (다) 실시예 3].
도 2는 기존의 2차 항체를 이용하여 항원 농도별[(가)0.1ng/㎕, (나)0.025㎍/㎕, (다)0.05㎍/㎕, (라)0.1㎍/㎕, (마)0.2㎍/㎕]로 닷 블롯 방법으로 단백질의 색상을 확인한 도이다.
본 발명은 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 티로신 산화물을 바이오 물질에 결합하는 단계, 및
2) 상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 단백질과 결합하여 단백질의 색상을 확인하는 단계를 포함하는, 단백질의 검출방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 단백질 검출용 조성물은 티로신 산화물과 바이오 물질이 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 티로신 산화물은 티로신을 과산화수소와 같은 과산화물 또는 티로시나제로 산화시킨 인위적인 티로신 산화물 또는 생체 내에 존재하는 티로신 산화물을 포함한다. 상기 티로신 산화물은 분자량 범위가 1000~7,000,000 이며, 색상이 검은색, 노란색, 주황색 보라색, 적색 중 어느 하나 또는 하나 이상이 혼합된 색상을 나타내는 멜라닌 계열의 화합물이다. 상기 티로신 산화물은 멜라닌, 도파(dopa), 도파퀴논(dopaquinone), 도파크롬(dopacrom), 5,6-디옥스인돌(5,6-dioxindole), 5,6-인돌퀴논(5,6-indolequinone), 5,6-디히드록시인돌(5,6-dihydroxyindole; DHI) 및 5,6-디히드록시인돌-2-카르복실산(5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid; DHICA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바이오 물질은 항체, 수용체 단백질, RNA, DNA, PNA(peptide nucleic acid) 및 앱타머(aptamer)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 티로신 산화물과 바이오 물질은 우레탄 결합, 에스테르 결합, 펩티드 결합, 소수성 흡착 또는 이온 결합 등에 의해 결합될 수 있다.
상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질은 단백질과 결합하여 단백질의 색상을 육안 또는 광학현미경으로 쉽고 빠르게 확인할 수 있다. 이때, 결합반응은 닷 블롯(dot blotting) 방법을 이용하여 수행하는 것이 바람직하다.
상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질과 단백질의 결합반응을 위한 고정체로는 니트로셀룰로오스 막, PVDF 막(polyvinylidene difluoride membrane), 폴리비닐 수지 또는 폴리스티렌 수지로 합성된 96 웰 플레이트, 및 유리로 된 슬라이드글라스 등이 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물은 생체 내에 존재하는 천연 색소인 티로신 산화물을 바이오 물질에 결합하고, 상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 단백질과 결합하여 단백질의 색상을 육안 또는 광학현미경으로 쉽게 확인함으로써, 다양한 질병을 간편하고 빠르게 진단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 단백질 검출용 조성물은 수술장 내에서도 간편하고 빠르게 실시간으로 각종 질병을 진단할 수 있으며, 2차 항체 반응 및 최종 발색 단계가 필요 없어 기존의 조직검사법을 유용하게 대체할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 티로신 산화물이 결합된 항체의 제조
과산화수소를 이용하여 합성된 티로신 산화물인 멜라닌 10㎎을 증류수 700㎕에 분산시키고, 여기에 EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride)와 NHS(N-hydroxysuccinimide)를 각각 4㎎씩 가한 다음 5분 동안 반응시켜 멜라닌의 카르복실기를 활성화 시켰다. 여기에 허셉틴(herceptin) 항체 50㎍을 가하고 5분 동안 반응시킨 다음, 반응 종결제인 1M 에탄올아민(ethanol amine, EA) 200㎕를 가하여 멜라닌-결합 항체를 제조하였다.
실시예 2 : 티로신 산화물이 결합된 항체의 제조
상기 실시예 1에서 티로신 산화물로 오징어 먹물로부터 분리한 멜라닌을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 멜라닌-결합 항체를 제조하였다.
실시예 3 : 티로신 산화물이 결합된 항체의 제조
상기 실시예 2에서 티로신 산화물로 오징어 먹물로부터 분리한 멜라닌을 과산화수소로 24시간 산화시킨 후 건조한 멜라닌을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 멜라닌-결합 항체를 제조하였다.
실시예 4 : 티로신 산화물이 결합된 항체의 제조
시스테인 10㎍/㎖에 무수 시트라콘산(citraconic anhydride) 20㎎을 가하여 시스테인의 아민을 차단하고, 나머지 카르복실기는 EDC(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride)와 NHS(N-hydroxysuccinimide)를 각각 4㎎씩 가한 다음 5분 동안 반응시켜 활성화 시켰다. 여기에 허셉틴 항체 50㎍을 가하고 5분 동안 반응시켜 항체-시스테인 결합체를 제조하였다. 상기 제조한 항체-시스테인 결합체를 티로신 20㎎과 혼합하고, 티로시나제를 100 U가 되도록 가하여 티로신을 산화시키면서 시스테인과의 결합을 유도하였다. 이 방법에 의해 항체-페오멜라닌(pheomelanin) 결합체를 제조하였다.
실험예 1 : 본 발명의 티로신 산화물이 결합된 항체를 이용하여 단백질의 색상 확인: 닷 블롯(dot blotting) 방법
상기 실시예 1~3에서 제조한 멜라닌-결합 항체에 각각 5% 탈지우유(skim milk) 용액 100㎕를 가하여 항체 용액을 제조하였다. 항원으로 미리 준비해 둔 0.05㎍/㎕의 ERBB2-D1-D4-His 용액을 니트로셀룰로오스 막에 점적한 후 건조시키고, 여기에 상기 항체 용액을 가하였다. 1시간 후 니트로셀룰로오스 막을 0.05% Tween-20을 포함한 PBS 완충용액으로 세척하고 육안으로 관찰하였다.
결과는 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 검은색의 멜라닌-결합 항체가 항원이 점적되었던 부분에만 특이적으로 결합하여 검은색으로 나타나는 것을 확인하였다.
비교실험예 1 : 기존의 2차 항체를 이용한 단백질의 색상 확인: 닷 블롯 방법
허셉틴 항체 50㎍/900㎕에 5% 탈지우유 용액 100㎕를 가하여 항체 용액을 제조하였다. 항원으로 미리 준비해 둔 ERBB2-D1-D4-His 용액을 농도별[(가)0.1ng/㎕, (나)0.025㎍/㎕, (다)0.05㎍/㎕, (라)0.1㎍/㎕, (마)0.2㎍/㎕]로 니트로셀룰로오스 막에 점적한 후 건조시키고, 여기에 상기 항체 용액을 가하였다. 1시간 후 2차 항체로서 goat anti-human IgG-HRP를 가하고 1시간 동안 흔들어 준 후 세척한 다음, HRP(horseradish peroxidase)의 기질로 4CN(4-chloro-1-naphthol)과 과산화수소로 구성된 발색시약을 가한 후 30분 동안 흔들어 주고 육안으로 관찰하였다.
결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 항원의 농도에 비례하게 항원이 점적되었던 부분에서 검은색이 나타나는 것을 확인하였다.
본 발명에 따른 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물은 생체 내에 존재하는 천연 색소인 티로신 산화물을 바이오 물질에 결합하고, 상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 단백질과 결합하여 단백질의 색상을 육안 또는 광학현미경으로 쉽게 확인함으로써, 다양한 질병을 간편하고 빠르게 진단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 단백질 검출용 조성물은 수술장 내에서도 간편하고 빠르게 실시간으로 각종 질병을 진단할 수 있으며, 2차 항체 반응 및 최종 발색 단계가 필요 없어 기존의 조직검사법을 유용하게 대체할 수 있다.

Claims (8)

  1. 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 포함하는 단백질 검출용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 티로신 산화물은 멜라닌, 도파(dopa), 도파퀴논 (dopaquinone), 도파크롬(dopacrom), 5,6-디옥스인돌(5,6-dioxindole), 5,6-인돌퀴논(5,6-indolequinone), 5,6-디히드록시인돌(5,6-dihydroxyindole; DHI) 및 5,6-디히드록시인돌-2-카르복실산(5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid; DHICA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 검출용 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 바이오 물질은 항체, 수용체 단백질, RNA, DNA, PNA (peptide nucleic acid) 및 앱타머(aptamer)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 검출용 조성물.
  4. 1) 티로신 산화물을 바이오 물질에 결합하는 단계, 및
    2) 상기 티로신 산화물이 결합된 바이오 물질을 단백질과 결합하여 단백질의 색상을 확인하는 단계를 포함하는, 단백질의 검출방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 1)단계에서 티로신 산화물은 멜라닌, 도파(dopa), 도파퀴논(dopaquinone), 도파크롬(dopacrom), 5,6-디옥스인돌(5,6-dioxindole), 5,6-인돌퀴논(5,6-indolequinone), 5,6-디히드록시인돌(5,6-dihydroxyindole; DHI) 및 5,6-디히드록시인돌-2-카르복실산(5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid; DHICA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질의 검출방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 1)단계에서 바이오 물질은 항체, 수용체 단백질, RNA, DNA, PNA(peptide nucleic acid) 및 앱타머(aptamer)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 단백질의 검출방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 1)단계에서 티로신 산화물과 바이오 물질의 결합은 우레탄 결합, 에스테르 결합, 펩티드 결합, 소수성 흡착 및 이온 결합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 결합반응을 이용하여 결합된 것을 특징으로 하는 단백질의 검출방법.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 2)단계에서 결합반응은 닷 블롯(dot blotting) 방법을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 단백질의 검출방법.
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