KR101311736B1 - Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same - Google Patents

Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101311736B1
KR101311736B1 KR1020100121579A KR20100121579A KR101311736B1 KR 101311736 B1 KR101311736 B1 KR 101311736B1 KR 1020100121579 A KR1020100121579 A KR 1020100121579A KR 20100121579 A KR20100121579 A KR 20100121579A KR 101311736 B1 KR101311736 B1 KR 101311736B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
protein
antibody
group
biochip
antigen
Prior art date
Application number
KR1020100121579A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120060027A (en
Inventor
고성호
김아람
권대영
김인호
김명선
김영찬
김철진
Original Assignee
한국식품연구원
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 한국식품연구원 filed Critical 한국식품연구원
Priority to KR1020100121579A priority Critical patent/KR101311736B1/en
Publication of KR20120060027A publication Critical patent/KR20120060027A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101311736B1 publication Critical patent/KR101311736B1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Abstract

본 발명은 샌드위치 면역분석 바이오칩 및 이를 사용한 면역분석법으로서, 구체적으로 기능기로 표면이 개질된 고체-지지상의 기능기에 결합된 항체의 Fc 부위에 결합하는 제1단백질; 상기 제1단백질에 결합된 포획항체 및 기능기로 표면이 개질된 폴리스티렌 비드의 기능기에 결합된 항체의 Fc 부위에 결합하는 제2단백질; 상기 제2단백질에 결합된 검출항체를 포함하는 바이오칩 및 이를 사용한 면역분석법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 병원성 미생물이 미량으로 존재하는 경우에도 정확하고 신속하게 병원성균을 검출할 수 있는 이점이 있다. The present invention provides a sandwich immunoassay biochip and an immunoassay using the same, specifically, a first protein which binds to an Fc region of an antibody bound to a solid-supported functional group whose surface is modified with a functional group; A second protein that binds to the Fc region of the antibody bound to the functional group of the polystyrene beads whose surface is modified with the capture antibody and the functional group bound to the first protein; It provides a biochip comprising a detection antibody bound to the second protein and an immunoassay using the same. According to the present invention, there is an advantage in that pathogenic bacteria can be detected accurately and quickly even in the presence of trace amounts of pathogenic microorganisms.

Description

샌드위치 면역분석 바이오칩 및 이를 사용한 면역분석법{Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same}Sandwich immunoassay biochip and immunoassay using the same {Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same}

본 발명은 샌드위치-면역분석 바이오칩 및 이를 사용한 면역분석법으로서, 시료 내에 존재하는 미량의 병원성균을 정확하고 신속하게 검출할 수 있는 발명에 관한 것이다.
The present invention relates to a sandwich-immunoassay biochip and an immunoassay using the same, wherein the present invention can accurately and quickly detect trace amounts of pathogenic bacteria present in a sample.

바이오칩은 생물이 갖는 기능을 이용하여 물질의 상태와 농도를 측정하는 분석 기기로 작은 양의 타겟을 검출할 수 있으며, 높은 특이성, 민감성, 단순성 및 짧은 시간 안에 검출이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 바이오칩 중에서 항원 항체 반응을 이용한 바이오칩를 면역-바이오칩이라 한다.Biochip is an analytical instrument that measures the state and concentration of substances by using the functions of living organisms, and can detect small targets, and has the advantages of high specificity, sensitivity, simplicity, and detection in a short time. Among the biochips, a biochip using an antigen antibody reaction is called an immuno-biochip.

바이오칩을 이용한 검출 시스템에서 부피당 표면적이 넓은 미립자를 사용하면 많은 양의 항체를 고정화할 수 있어 민감도를 높일 수 있다. 최근 분산도가 일정하고 표면처리가 쉬워 폴리스티렌 라텍스 미립자-단백질 결합을 이용한 고체상 면역 분석 시스템 연구가 진행되고 있다(Gozalez et al., J. Mater. Sci.:Mater. Med. 19:777, 1994). 폴리스티렌 미립자 표면에 항체의 고정화는 정전기 인력, 수소 결합, 반 데르발스힘과 같은 분자간의 결합에 의해서 이루어진다(D. song and S. Forciniti, J. colloid Interface Sci. 221:25, 2000). In biochip detection systems, the use of fine particles with a large surface area per volume allows immobilization of a large amount of antibodies, increasing sensitivity. Recently, studies on solid-state immunoassay systems using polystyrene latex fine particle-protein bonds with constant dispersion and easy surface treatment (Gozalez et al., J. Mater. Sci .: Mater. Med. 19: 777, 1994) . Immobilization of antibodies on the surface of polystyrene particles is accomplished by intermolecular bonds such as electrostatic attraction, hydrogen bonding, and van der Waals forces (D. song and S. Forciniti, J. colloid Interface Sci. 221: 25, 2000).

그러나, 폴리스티렌 미립자를 사용하여 항체를 고정화하면, 많은 양의 항체를 고정화할 수 있으나, 항원과의 특이적 결합시 매우 중요한 항체의 적절한 배향성을 부여하지는 못하여 생물학적 활성을 소실케 하는 문제점이 있다(Buij et al., Colloids Surf, B. B5(1/2):11?23, 1995).However, immobilization of antibodies using polystyrene microparticles allows immobilization of a large amount of antibodies, but does not impart proper orientation of the antibody which is very important for specific binding to antigens, resulting in loss of biological activity (Buij et al., Colloids Surf, B. B5 (1/2): 11-23, 1995).

따라서, 바이오칩 분야에 있어서, 많은 양의 항체를 고정화시키는 동시에 고정된 항체에 적절한 배향성을 부여할 수 있는 기술이 요구된다.
Therefore, in the field of biochips, there is a need for a technique capable of immobilizing a large amount of antibodies and imparting proper orientation to the immobilized antibodies.

한편, 대장균(E. coli O157:H7)은 변질된 식품의 섭취로 인해 장내 기생하는 세균이다. 대장균은 캐나다, 유럽, 일본 등 많은 나라에서 발생하는 세균으로서, 상기 대장균의 감염으로 인한 증상으로는 설사, 신부전증, 발작, 대장염, 용혈 요독 증후군 등이 있으며, 심할 경우 사망에 이르게 할 수 있다. 또한, 미국 질병 통제 예방 센터(Disease Control and Prevention)의 발표에 따르면 매년 미국 내에서 대장균에 감염된 75,000명의 사람 중 61명이 사망에 이른다고 알려져 있다(Su and Brandt; 1995, Mead et al., 1999). Escherichia coli (E. coli O157: H7), on the other hand, is a gut parasitic bacterium due to the ingestion of altered food. Escherichia coli is a bacterium that occurs in many countries, such as Canada, Europe, and Japan. Examples of the symptoms of the E. coli infection include diarrhea, renal failure, seizures, colitis, hemolytic uremic syndrome, and the like. In addition, according to the release of the US Center for Disease Control and Prevention, 61 of 75,000 people infected with E. coli die in the United States each year (Su and Brandt; 1995, Mead et al., 1999).

이러한 이유로 식품이나 음료 또는 체내의 대장균을 신속하게 검출하는 방법 및 기기들에 대한 연구가 진행되고 있다. 과거 미생물의 검출 방법은 오염된 샘플로부터 미생물을 획득하여, 액체배지에서 배양한 후 일부를 취해 고체 배지에서 키워 생긴 단일군집을 취하여 분석을 진행하였는데, 이 과정만 해도 2~3일이 소요되는 문제가 있었다. For this reason, research is being conducted on methods and devices for rapidly detecting E. coli in food, beverages or the body. In the past, the detection method of microorganisms was obtained by collecting microorganisms from contaminated samples, culturing them in a liquid medium, and taking a single colony grown in a solid medium, and proceeding the analysis, which takes two to three days. There was.

이에 따라, 최근에 대장균 등의 병원성 미생물의 검출을 위하여 면역 바이오칩을 이용하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있으나, 시료 내에 미생물이 미량으로 존재하는 경우 미생물을 정확하게 검출할 수 없는 문제가 있었다. Accordingly, a recent study on the technique using the immune biochip for the detection of pathogenic microorganisms, such as E. coli, there was a problem that can not accurately detect the microorganisms when a small amount of microorganisms in the sample.

따라서, 시료 내에 존재하는 미생물의 검출시간을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 시료 내에 미량으로 존재하는 균이라도 정확하게 검출할 수 있는 면역-바이오칩의 개발이 절실하다.
Therefore, the development of an immuno-biochip that can not only dramatically reduce the detection time of microorganisms present in a sample, but also accurately detect even microorganisms present in the sample, is urgently needed.

이에, 본 발명자들은 면역-바이오칩을 사용하여 미량의 병원성균을 정확하고, 신속하게 검출할 수 있는 면역분석법을 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 항체의 적절한 배향성을 부여하기 위하여 단백질 G 또는 단백질 A를 통하여 폴리스티렌 비드에 고정한 검출항체 및 단백질 G 또는 단백질 A를 통하여 바이오칩의 고체-지지상에 고정한 포획항체를 이용하는 샌드위치 면역분석 시스템이 시료 내에 존재하는 미량의 E. coli O157:H7를 신속하고 정확하게 검출할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have made intensive efforts to develop an immunoassay that can accurately and quickly detect trace pathogens using immuno-biochips. A sandwich immunoassay system using detection antibodies immobilized on polystyrene beads and capture antibodies immobilized on the solid-support of the biochip via protein G or protein A can quickly and accurately detect trace amounts of E. coli O157: H7 present in the sample. It confirmed that it exists and completed this invention.

본 발명의 목적은 기능기로 표면이 개질된 고체-지지상의 기능기에 결합된 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질에 결합된 포획항체 및 기능기로 표면이 개질된 폴리스티렌 비드의 기능기에 결합된 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질에 결합된 검출항체를 포함하는 샌드위치 면역분석 바이오칩을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to capture an antibody bound to a Fc region of an antibody bound to a solid-supported functional group whose surface is modified with a functional group and an Fc region of an antibody bound to a functional group of a polystyrene bead surface-modified with a functional group. It is to provide a sandwich immunoassay biochip comprising a detection antibody bound to a protein that binds to.

본 발명의 다른 목적은 상기 바이오칩을 이용한, (a) 바이오칩에 항원을 포함하는 시료를 접촉시키는 단계; (b) 포획항체에 상기 항원이 특이적으로 결합하는 단계; (c) 상기 항원의 포획항체와 결합되지 않은 다른 항원결정기(epitope)에 검출항체가 결합하는 단계; 및 (d) 상기 항원-항체의 특이적 결합을 검출하는 단계를 포함하는 샌드위치 면역분석법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to use the biochip, (a) contacting a sample containing an antigen to the biochip; (b) specifically binding the antigen to the capture antibody; (c) binding the detection antibody to another epitope that is not bound to the capture antibody of the antigen; And (d) detecting the specific binding of the antigen-antibody.

상기 목적을 달성하기 위하여, 하나의 양태로서 본 발명은 기능기로 표면이 개질된 고체-지지상의 기능기에 결합된 항체의 Fc 부위에 결합하는 제1단백질; 상기 제1단백질에 결합된 포획항체 및 기능기로 표면이 개질된 폴리스티렌 비드의 기능기에 결합된 항체의 Fc 부위에 결합하는 제2단백질; 상기 제2단백질에 결합된 검출항체를 포함하는 샌드위치 면역분석 바이오칩을 제공한다.
In order to achieve the above object, in one embodiment the present invention provides a protein comprising: a first protein that binds to an Fc region of an antibody bound to a solid-supported functional group whose surface is modified with a functional group; A second protein that binds to the Fc region of the antibody bound to the functional group of the polystyrene beads whose surface is modified with the capture antibody and the functional group bound to the first protein; It provides a sandwich immunoassay biochip comprising a detection antibody bound to the second protein.

바이오칩은 생물이 가지고 있는 기능을 이용하여 물질의 성질 등을 조사하는 기계로서, 효소 분석법과 면역 분석법에 사용하는 바이오칩, 광학적 바이오칩와 전기화학적 바이오칩 등이 있으며, 본 발명의 바이오칩은 항원-항체의 특이적인 결합을 통하여 항원을 검출하는 면역분석법에 사용하는 바이오칩으로서, 특히, 본 발명의 바이오칩은 시료 내에 미량으로 존재하는 미생물을 신속하고 정확하게 검출할 수 있도록, 포획항체 및 검출항체와 항원과의 특이적 결합을 검출하는 샌드위치 면역분석 바이오칩에 관한 것이다.Biochip is a machine for investigating the properties of substances by using functions of living organisms, and there are biochips used for enzyme analysis and immunoassay, optical biochips and electrochemical biochips, and the biochips of the present invention are specific for antigen-antibodies. Biochips used in immunoassays for detecting antigens through binding, and in particular, the biochips of the present invention can specifically and specifically capture antigens and capture antibodies and antigens so as to quickly and accurately detect traces of microorganisms present in the sample. It relates to a sandwich immunoassay biochip detecting the.

본 발명에 있어서, 상기 기능기는 공통된 화학적 특성을 가진 한 무리의 유기화합물에서 각 특성의 원인이 되는 공통된 원자단 결합형식으로서, 본 발명의 고체-지지상 및 폴리스티렌 비드의 표면은 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질이 결합할 수 있도록 기능기로 표면이 개질된다.In the present invention, the functional group is a common atomic bond form that causes each property in a group of organic compounds having common chemical properties, and the surface of the solid-supported phase and polystyrene beads of the present invention is bound to the Fc region of the antibody. The surface is modified with functional groups to allow the proteins to bind.

상기 기능기는 이에 제한되지는 않으나, 히드록시기, 아미노기, 카르복실기, 니트로기, 페닐기, 알데하이드기, 수산기, 황산염기, 싸이올기일 수 있으며, 바람직하게는 상기 고체-지지상의 기능기는 아민기이고, 폴리스티렌 비드의 기능기는 카르복실기일 수 있다.The functional group may be, but is not limited to, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a nitro group, a phenyl group, an aldehyde group, a hydroxyl group, a sulfate group, a thiol group, preferably the solid-supported functional group is an amine group, and a polystyrene bead The functional group of may be a carboxyl group.

상기 고체-지지상 및 폴리스티렌 비드의 표면을 기능기로 개질하기 위하여 사용할 수 있는 방법에는 제한이 없으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 수행될 수 있는 개질 방법, 예컨대 유기용제에 의한 표면 개질, 상압 플라즈마를 이용한 표면 개질 등의 개질 방법을 사용할 수 있다. There is no limit to the method that can be used to modify the surface of the solid-supported phase and polystyrene beads with a functional group, and for modification methods, such as organic solvents, which can be performed by those skilled in the art to which the present invention pertains. By surface modification, surface modification using atmospheric pressure plasma, and the like.

본 발명에 있어서, 상기 고체-지지상은 바이오칩 내부에 위치하여 항체가 고정될 수 있도록 지지체 역할을 하는 매질로서, 본 발명은 항체의 항원과 결합하는 활성화 부위가 항원이 있는 용액의 방향으로 향하는 적절한 배향성을 부여하기 위하여 고체-지지상의 표면이 기능기로 개질되며, 고체-지지상의 표면에 돌출된 기능기와 항체의 FC 부위에 결합하는 단백질이 공유결합에 의해 결합된다.In the present invention, the solid-supporting phase is a medium that is located inside the biochip and serves as a support for fixing the antibody, and the present invention provides an appropriate orientation in which the activation site that binds the antigen of the antibody is directed in the direction of the solution containing the antigen. The surface of the solid-supported phase is modified with a functional group to impart a protein, and the protein that binds to the FC site of the antibody and the functional groups protruding from the surface of the solid-supported phase are covalently bound.

상기 고체-지지상은 전부 또는 일부가 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 시클릭 올레핀 코폴리머, 폴리노르보넨, 스틸렌-부타디엔 코폴리머, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 유리, 실리콘, 히드로겔, 실리콘, 금속, 세라믹 또는 다공성 멤브레인일 수 있으며, 바람직하게는 유리, 폴리스티렌 또는 금속일 수 있으며, 보다 바람직하게는 유리일 수 있다.The solid-supported phase may be all or part of polymethylmethacrylate, polycarbonate, polystyrene, cyclic olefin copolymer, polynorbornene, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile butadiene styrene, glass, silicone, hydrogel, silicone , Metal, ceramic or porous membrane, preferably glass, polystyrene or metal, more preferably glass.

본 발명에 있어서, 상기 폴리스티렌 비드(polysytrene bead)는 폴리스티렌 미립자로서, 부피당 표면적이 넓어 많은 수의 검출항체를 고정화시킬 수 있어 면역분석의 민감도를 증진시키는 역할을 한다. 기존의 폴리스티렌 비드를 이용한 바이오칩의 경우, 폴리스티렌 비드에 결합하는 검출항체가 배향성 없이 결합하여 항원결합의 민감도가 떨어지는 단점이 존재하였다. 이에, 본 발명에서는 폴리스티렌 비드에 단백질 G 또는 단백질 A와 같은 항체의 Fc 부위에 결합할 수 있는 단백질을 결합하여 배향성을 가질 수 있는 구성요소를 바이오칩에 최초로 제공하였으며, 이에 의하여 항원 검출력을 획기적으로 증가시킬 수 있다. In the present invention, the polystyrene beads (polysytrene bead) is a polystyrene microparticles, the surface area per volume can be immobilized a large number of detection antibodies to play a role of enhancing the sensitivity of the immunoassay. In the case of conventional biochips using polystyrene beads, a detection antibody binding to polystyrene beads binds without orientation and has a disadvantage in that the sensitivity of antigen binding is low. Accordingly, the present invention provides a biochip with a component that can be oriented by binding a protein capable of binding to an Fc region of an antibody such as protein G or protein A to polystyrene beads for the first time, thereby dramatically increasing antigen detection ability. You can.

상기 폴리스티렌 비드는 항체의 적절한 배향성을 부여하기 위한 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질이 비드의 표면에 결합되도록 하기 위하여 비드의 표면이 기능기로 개질되며, 이때, 상기 폴리스티렌 비드의 기능기와 고체-지지상의 기능기는 동일할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.The polystyrene beads are modified with a functional group on the surface of the beads so that the protein binding to the Fc region of the antibody to impart the proper orientation of the antibody to the surface of the beads, wherein the polystyrene beads are functional and solid-supported The functional groups may or may not be identical.

상기 폴리스티렌 비드의 지름은 이에 제한되지는 않으나, 200 nm 내지 300 nm일 수 있으며, 바람직하게는 220 nm 내지 260 nm일 수 있고, 보다 바람직하게는 250 nm일 수 있다. 또한, 상기 폴리스티렌 비드는 에멀전 중합법으로 기능기가 표면에 도출될 수 있으며, 바람직하게는 에멀전 중합법으로 카르복실기가 표면에 도출될 수 있다.The diameter of the polystyrene beads may be, but is not limited to, 200 nm to 300 nm, preferably 220 nm to 260 nm, and more preferably 250 nm. In addition, the polystyrene bead may be derived from the functional group on the surface by the emulsion polymerization method, preferably, the carboxyl group may be derived on the surface by the emulsion polymerization method.

본 발명에 있어서, 상기 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질은 항체의 Fc 부위에 결합하는 활성을 가진 단백질로서, 이러한 활성을 가진 단백질, 펩티드는 제한 없이 사용할 수 있다.In the present invention, the protein that binds to the Fc region of the antibody is a protein having activity that binds to the Fc region of the antibody, proteins and peptides having such activity can be used without limitation.

바람직하게는, 상기 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질은 단백질 A 또는 단백질 G일 수 있고, 보다 바람직하게는 서열번호 1의 단백질 G 또는 서열번호 2의 단백질 A일 수 있다.
Preferably, the protein that binds to the Fc region of the antibody may be Protein A or Protein G, more preferably, Protein G of SEQ ID NO: 1 or Protein A of SEQ ID NO: 2.

단백질 G : 서열번호 1Protein G: SEQ ID NO: 1

L K G E T T T E A V D A A T A E K V F K Q Y A N D N G V D G E W T Y D D A T K T F T V T E K P E V I D A S E L T P A V T T Y K L V I N G K T L K G E T T T E A V D A A T A E K V F K Q Y A N D N G V D G E W T Y D D A T K T F T V T E K P E V I D A S E L T P A V T T Y K L V I N G K T L K G E T T T K A V D A E T A E K A F K Q Y A N D N G V D G V W T Y D D A T K T F T V T E L E H H H H H H
LKGETTTEAVDAATAEKVFKQ YANDNGVDGEWTYDDATKTFT VTEKPEVIDASELTPAVTTYK LVINGKTLKGETTTEAVDAAT AEKVFKQYANDNGVDGEWTYD DATKTFTVTEKPEVIDASELT PAVTTYKLVINGKTLKGETTT KAVDAETAEKAFKQYANDNGV DGVWTYDDATKTFTVTELEHH HHHH

단백질 A : 서열번호 2Protein A: SEQ ID NO: 2

A Q H D E A Q Q N A F Y Q V L N M P N L N A D Q R N G F I Q S L K D D P S Q S A N V L G E A Q K L N D S Q A P K A D A Q Q N N F N K D Q Q S A F Y E I L N M P N L N E A Q R N G F I Q S L K D D P S Q S T N V L G E A K K L N E S Q A P K A D N N F N K E Q Q N A F Y E I L N M P N L N E E Q R N G F I Q S L K D D P S Q S A N L L S E A K K L N E S Q A P K A D N K F N K E Q Q N A F Y E I L H L P N L N E E Q R N G F I Q S L K D D P S V S K E I L A E A K K L N D A Q A P K E E D N K K P G K E D G N K P G K E D G N K P G K E D N K K P G K E D G N K P G K E D N N K P G K E D G N K P G K E D N N K P G K E D G N K P G K E D G N K P G K E D G N G V H V V K P G D T V N D I A K A N G T T A D K I A A D N K L A D K N M I K P G Q E L V V D K K Q P A N H A D A N K A Q A L P E T G E E N P F I G T T V F G G L S L A L G A A L L A G R R R E L L E H H H H H H
AQHDEAQQNAFYQVLNMPNLN ADQRNGFIQSLKDDPSQSANV LGEAQKLNDSQAPKADAQQNN FNKDQQSAFYEILNMPNLNEA QRNGFIQSLKDDPSQSTNVLG EAKKLNESQAPKADNNFNKEQ QNAFYEILNMPNLNEEQRNGF IQSLKDDPSQSANLLSEAKKL NESQAPKADNKFNKEQQNAFY EILHLPNLNEEQRNGFIQSLK DDPSVSKEILAEAKKLNDAQA PKEEDNKKPGKEDGNKPGKED GNKPGKEDNKKPGKEDGNKPG KEDNNKPGKEDGNKPGKEDNN KPGKEDGNKPGKEDGNKPGKE DGNGVHVVKPGDTVNDIAKAN GTTADKIAADNKLADKNMIKP GQELVVDKKQPANHADANKAQ ALPETGEENPFIGTTVFGGLS LALGAALLAGRRRELLEHHHH HH

단백질 G는 그룹 G 스트렙토코카이(streptococci)에서 분리된 박테리아 세포막 단백질(cell wall protein)로서, 포유동물 항체의 Fc 부위 및 Fab 부위와 결합하는 것으로 알려져 있다(J. Immuunol. Methods 1988, 112,113-120). 그러나, 단백질 G는 항체의 Fc 부위에 대한 결합력이 Fab 부위에 대한 결합력보다 약 10배 정도 높다고 알려져 있다.Protein G is a bacterial cell wall protein isolated from the group G streptococci and is known to bind to the Fc and Fab sites of mammalian antibodies (J. Immunol. Methods 1988, 112, 113-120) . However, it is known that the binding power of the protein G to the Fc region of the antibody is about 10 times higher than that of the Fab region.

단백질 A 는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에서 발견되는 세포 표면 단백질이다. 이는 포유동물 항체, 특히 IgG 클래스(class) 항체의 Fc 부위에 결합하는 성질을 가진다. 제공된 클래스의 항체 내에서, 종 기원 및 항체 서브클래스(subclass) 또는 알로타입(allotype)에 관하여, 상기 친화성은 조금씩 변한다(Surolia, A. 등, 1982 Protein A: Nature's universal, antibody, TIBS 7, 74-76; Langone 등, 1982, Protein A of staphylococcus aureus and related immunoglobulin receptors, Advances in Immunology 32:157-252). 단백질 A 는 단백질 A를 분비하는 스타필로코쿠스 아우레우스의 배양으로부터 직접 분리할 수 있으며, 편리하게는 대장균 내에서 재조합적으로 발현시킴으로써 수득할 수 있다.Protein A is a cell surface protein found in Staphylococcus aureus. It has the property of binding to the Fc region of mammalian antibodies, in particular IgG class antibodies. Within antibodies of a given class, the affinity varies little with respect to species origin and antibody subclass or allotype (Surolia, A. et al., 1982 Protein A: Nature's universal, antibody, TIBS 7, 74). -76; Langone et al., 1982, Protein A of staphylococcus aureus and related immunoglobulin receptors, Advances in Immunology 32: 157-252). Protein A can be isolated directly from the culture of Staphylococcus aureus secreting Protein A and conveniently obtained by recombinant expression in E. coli.

본 발명에 있어서, 단백질 A 및 단백질 G는 그 기원이 특별히 제한되지 아니하며, 항체의 Fc 부위와의 결합력을 보유하는 한 천연형의 단백질 A 또는 단백질 G 에 아미노산이 결실, 부가, 치환 등이 일어난 단백질 A 또는 단백질 G 유도체도 본 발명의 목적에 부합되게 사용될 수 있다.In the present invention, protein A and protein G are not particularly limited in origin, and a protein in which amino acids are deleted, added, or substituted in native protein A or protein G, as long as it retains the binding force to the Fc region of the antibody. A or protein G derivatives may also be used for the purposes of the present invention.

본 발명에 있어서, 상기 검출항체 및 포획항체는 본 발명의 샌드위치 면역분석에 사용되어 바이오칩 내에 투여된 항원과 특이적 결합을 함으로써, 미량으로 존재하는 항원을 신속하고 정확하게 검출하도록 하는 역할을 한다.In the present invention, the detection antibody and the capture antibody are used in the sandwich immunoassay of the present invention to perform specific binding with the antigen administered in the biochip, thereby serving to quickly and accurately detect a small amount of antigen.

상기 검출항체 및 포획항체는 각각 상기 폴리스티렌 비드 및 고체-지지상의 기능기에 결합된 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질과 결합함으로써 항원과 결합하는 활성화 부위가 용액의 방향으로 향하게 된다. 즉, 본 발명의 바이오칩은 포획항체 및 검출항체를 사용하여 샌드위치 면역분석을 할 수 있는 바이오칩으로서, 항체의 항원과 결합하는 활성화 부위인 Fab 부위가 용액의 방향으로 향하는 적절한 배향성을 유지시키기 위해서 검출항체 및 포획항체를 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질을 통하여 지지체의 표면과 각각 결합시키는 것이다.The detection antibody and the capture antibody bind to the protein binding to the Fc region of the antibody bound to the polystyrene beads and the solid-supporting functional groups, respectively, so that the activation site for binding the antigen is directed in the direction of the solution. That is, the biochip of the present invention is a biochip capable of sandwich immunoassay using a capture antibody and a detection antibody, and the detection antibody is used to maintain an appropriate orientation in which the Fab region, which is an activation site that binds to the antigen of the antibody, is directed in the direction of the solution. And the capture antibody is respectively bound to the surface of the support via a protein that binds to the Fc region of the antibody.

이러한 포획항체 및 검출항체의 배향성으로 인하여, 본 발명의 바이오칩은 항체의 항원과 결합하는 활성화 부위가 효율적으로 항원과 반응할 수 있으며, 이를 통하여 대장균, 살모넬라와 같이 식중독을 일으키는 병원성균이 미량으로 존재하더라도 신속하고 정확하게 병원균을 검출할 수 있는 장점을 가진다.Due to the orientation of the capture antibody and the detection antibody, the biochip of the present invention can efficiently react with the antigen by the activation site that binds to the antigen of the antibody, through which a small amount of pathogenic bacteria causing food poisoning, such as E. coli and Salmonella Even if it has the advantage of detecting pathogens quickly and accurately.

본 발명의 바이오칩은 포획항체와 항원과의 최적의 반응빈도를 위하여, 바람직하게는 포획항체의 고정화 농도는 100μg/ml 내지 250μg/ml일 수 있으며, 보다 바람직하게는 180μg/ml 내지 220μg/ml일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 200μg/ml일 수 있다. In the biochip of the present invention, for the optimal frequency of reaction between the capture antibody and the antigen, preferably, the immobilization concentration of the capture antibody may be 100 μg / ml to 250 μg / ml, and more preferably 180 μg / ml to 220 μg / ml And even more preferably 200 μg / ml.

그러나, 이와 같은 항체의 농도는 검출하고자 하는 병원균에 대한 항체의 크기에 따라 자유롭게 결정될 수 있음을 이해하여야 할 것이다. 즉, 항체의 크기에 따라 농도가 너무 높으면, 슬라이드칩상의 공간장애에 의해 반응빈도가 오히려 떨어질 수 있으므로 사용되는 항체의 크기에 따라 농도가 자유롭게 결정되어 질 수 있다. However, it will be appreciated that the concentration of such antibodies can be freely determined depending on the size of the antibody against the pathogen to be detected. That is, if the concentration is too high according to the size of the antibody, the reaction frequency may be rather lower due to the space disturbance on the slide chip, the concentration may be freely determined according to the size of the antibody used.

본 발명의 일 실시양태에서는, 최적의 포획항체 고정화 농도를 결정하기 위하여 다양한 농도의 포획항체가 결합된 아민 슬라이드 글라스 위에 E. coli O157:H7를 반응시키고, FITC로 표지된 폴리스티렌 비드 - 단백질 G - anti-E. coli 항체 복합체(검출항체)와 반응시킨 후, 공초점 현미경을 사용하여 516 nm에서 형광세기를 측정하였다. 그 결과, 포획항체 고정화 농도가 200μg/ml일 때 가장 높은 형광신호를 보여, 항원과의 최적의 반응빈도를 위한 포획항체의 고정화 농도가 200μg/ml임을 알 수 있었다(실시예 3 및 도 6).
In one embodiment of the present invention, E. coli 0157: H7 is reacted on an amine slide glass with various concentrations of capture antibodies to determine an optimal capture antibody immobilization concentration, and polystyrene beads labeled with FITC-Protein G- anti-E. After reacting with the coli antibody complex (detection antibody), fluorescence intensity was measured at 516 nm using a confocal microscope. As a result, when the capture antibody immobilization concentration is 200μg / ml showed the highest fluorescence signal, it was found that the immobilization concentration of the capture antibody for the optimal frequency of reaction with the antigen is 200μg / ml (Example 3 and Figure 6) .

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 바이오칩을 이용하는 샌드위치 면역분석법을 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a sandwich immunoassay using the biochip.

본 발명에 있어서, 상기 면역분석법은 (a) 바이오칩에 항원을 포함하는 시료를 접촉시키는 단계; (b) 포획항체에 상기 항원이 특이적으로 결합하는 단계; (c) 상기 항원의 포획항체와 결합되지 않은 다른 항원결정기(epitope)에 검출항체가 결합하는 단계; 및 (d) 상기 항원-항체의 특이적 결합을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.In the present invention, the immunoassay comprises (a) contacting a sample containing an antigen with a biochip; (b) specifically binding the antigen to the capture antibody; (c) binding the detection antibody to another epitope that is not bound to the capture antibody of the antigen; And (d) detecting specific binding of the antigen-antibody.

본 발명의 바이오칩에는 포획항체 및 검출항체가 지지체상에 각각 결합되어 있으므로 상기 항체에 특이적으로 결합하는 항원을 검출할 수 있으며, 이와 같은 검출법을 샌드위치 면역분석이라고 할 수 있다.In the biochip of the present invention, since the capture antibody and the detection antibody are respectively bound on the support, an antigen specifically binding to the antibody can be detected. Such a detection method may be referred to as a sandwich immunoassay.

본 발명에 있어서, 용어 "시료"란 검출하고자 하는 표적물질인 항원이 들어있는 조직, 세포, 혈청, 혈장, 타액, 뇌척수액 또는 뇨와 같은 시료 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. In the present invention, the term "sample" includes, but is not limited to, tissues, cells, serum, plasma, saliva, cerebrospinal fluid, or samples, such as urine, containing antigens which are target substances to be detected.

항원은 항체와 특이적으로 결합하는 물질로서, 본 발명은 미량으로 존재하는 병원성균을 신속하고 정확하게 검출하기 위한 목적을 가지므로 상기 항원은 병원성 세균, 효모 또는 진균일 수 있다.An antigen is a substance that specifically binds to an antibody, and the antigen may be a pathogenic bacterium, yeast, or a fungus, since the present invention has the purpose of quickly and accurately detecting a small amount of pathogenic bacteria.

상기 병원성 세균은 동식물의 생체에 침입하여 기생하면서 병을 일으키거나 위해를 주는 모든 미생물로서, 그람 양성균 및 그람 음성균을 포함하고, 바람직하게는 대장균 O157:H7, 살모넬라속균(Salmonella choleraesuis, Salmonella bongori, Salmonella typhimurium), 황색포도상구균, 리스테리아속균(Listeria monocytogenes, Listeria denitrificans, Listeria grayi, Listeria murrayi), 콜레라균, 적리균, 백일해균, 디프테리아균, 장티푸스균, 페스트균, 용혈성 연쇄구균 또는 스타필로코커스 아우레우스일 수 있으며, 보다 바람직하게는 E.coli O157:H7, Salmonella choleraesuis, Salmonella bongori, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes, Listeria denitrificans, Listeria grayi, Listeria murrayi일 수 있다.The pathogenic bacteria are all microorganisms that cause disease or harm while invading animals and animals, including Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria, preferably Escherichia coli O157: H7, Salmonella choleraesuis, Salmonella bongori, Salmonella typhimurium), Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Listeria denitrificans, Listeria grayi, Listeria murrayi, Cholera, Helicobacter, Pertussis, Diphtheria, Typhoid, Pest, Hemolytic Streptococcus or Staphylococcus aureus It may be more preferably E. coli O157: H7, Salmonella choleraesuis, Salmonella bongori, Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes, Listeria denitrificans, Listeria grayi, Listeria murrayi.

상기 병원성 효모 및 진균은 병원성을 가지는 효모 및 진균으로서, 이에 제한되지는 않으나, 그 예로, 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 아스퍼질러스 휴미거투스(Aspergillus humigatus), 사카로마이세스 세리비지에(Saccharomyces cerevisiae) 및 크립토코커스 네오포만스(Cryptococcus neoformans)를 포함한다.
The pathogenic yeasts and fungi are pathogenic yeasts and fungi, but are not limited thereto, for example, Candida albicans, Aspergillus humigatus, Saccharomyces cerevisiae ( Saccharomyces cerevisiae) and Cryptococcus neoformans.

본 발명의 바이오칩에 의한 면역분석은 고체-지지상에 결합된 포획항체에 항원이 특이적으로 결합한 후, 포획항체와 결합되지 않은 항원의 다른 항원결정기(epitope)에 검출항체가 다시 특이적으로 결합하게 되고, 포획항체 및 검출항체와 항원과의 특이적 결합을 검출함으로써 이루어진다. In the immunoassay by the biochip of the present invention, after the antigen is specifically bound to the capture antibody bound to the solid-supporting phase, the detection antibody is specifically bound to another epitope of the antigen not bound to the capture antibody. And by detecting specific binding of the capture antibody and the detection antibody to the antigen.

상기 포획항체 및 검출항체와 항원과의 특이적 결합을 검출하는 것은 가시적(visually), 광학적(optically), 전기화학적(electrochemically) 방법을 통해 수행할 수 있으며, 특히, 가시적 방법의 한 예로 항체를 형광 표지하고 공초점 현미경으로 형광세기를 측정하는 기술과 광학적 방법의 한 예로 표면플라즈몬공명(SPR) 기술을 들 수 있다.Detecting specific binding of the capture antibody and the detection antibody to the antigen can be performed by visually, optically, or electrochemically. Particularly, as an example of the visible method, the antibody is fluorescence. Surface plasmon resonance (SPR) technology is an example of a technique for measuring fluorescence intensity by labeling and confocal microscopy and an optical method.

본 발명의 일 실시양태에서는, 예시적으로 아민 슬라이드 글라스 위에 포획항체로서 anti-E. coli 항체를 고정시킨 뒤 다양한 농도를 가진 E. coli O157:H7를 반응시키고, 검출항체인 FITC로 표지된 폴리스티렌 비드 - 단백질 G - anti-E. coli 항체 복합체와 반응시킨 후, 공초점 현미경을 사용하여 516 nm에서 형광세기를 측정하였다. 그 결과, 본 발명의 바이오칩을 이용하는 면역분석에 의하여 102cell/ml의 병원균을 검출할 수 있음이 확인되었다(실시예 4 및 도 7). In one embodiment of the present invention, anti-E. The coli antibody was immobilized and reacted with various concentrations of E. coli O157: H7, and polystyrene bead-protein G-anti-E labeled with the detection antibody FITC. After reacting with the coli antibody complex, fluorescence intensity was measured at 516 nm using a confocal microscope. As a result, it was confirmed that pathogens of 10 2 cell / ml can be detected by immunoassay using the biochip of the present invention (Example 4 and FIG. 7).

이로써, 본 발명을 사용하는 경우, 항체에 적절한 배향성을 부여하고, 배향성이 부여된 검출항체 및 포획항체를 사용하여 샌드위치 면역분석을 함으로써, 시료 내에 식중독 등을 일으키는 병원성균이 미량으로 존재하는 경우에도 정확하고 신속하게 병원성균을 검출할 수 있게 된다.
Thus, in the case of using the present invention, even when a small amount of pathogenic bacteria causing food poisoning or the like exists in the sample by providing proper orientation to the antibody and performing sandwich immunoassay using the detection antibody and the capture antibody to which the orientation has been given Accurate and rapid pathogenic bacteria can be detected.

본 발명에 의하면, 부피당 표면적이 넓은 폴리스티렌 비드에 많은 수의 검출항체가 고정됨으로써 검출의 민감도가 향상될 수 있다. 또한, 항체가 항체의 Fc 부위에 결합하는 단백질을 통하여 지지체에 결합되어 적절한 배향성이 부여되고, 배향성이 부여된 포획항체 및 검출항체를 사용한 샌드위치 면역분석을 통하여 시료 내에 식중독 등을 일으키는 병원성 미생물이 미량으로 존재하는 경우에도 정확하고 신속하게 병원성균을 검출할 수 있는 이점이 있다.
According to the present invention, the detection sensitivity can be improved by fixing a large number of detection antibodies to polystyrene beads having a large surface area per volume. In addition, the antibody binds to the support through a protein that binds to the Fc region of the antibody to impart proper orientation, and trace pathogenic microorganisms causing food poisoning and the like in the sample through sandwich immunoassay using the capture antibody and detection antibody with the orientation Even if present, there is an advantage that can detect the pathogenic bacteria accurately and quickly.

도 1은 본 발명의 일실시양태에 따른 PS 비드 - 단백질 G- IgG 복합체를 보인 도면이다.
도 2는 PS bead에 다양한 농도의 IgG가 결합된 복합체의 형광이미지를 보인 사진이다.
도 3은 아민 슬라이드 글라스상의 항체 고정화 모식도이다.
도 4는 아민 슬라이드 글라스상에 항체의 고정화를 보여주는 공초점 현미경 형광이미지를 보인 사진이다.
도 5는 검출항체 및 포획항체에 의한 E. coli O157:H7 검출과정을 보인 모식도이다.
도 6은 아민 슬라이드 글라스상에 고정된 항체의 농도에 따른 형광세기를 보인 그래프이다.
도 7은 E.coli O157:H7 검출에 대한 민감도를 결정하기 위한 형광세기를 보인 그래프이다.
1 is a diagram showing a PS bead-protein G- IgG complex according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph showing the fluorescence image of the complex conjugated IgG of various concentrations on the PS bead.
3 is a schematic diagram of antibody immobilization on amine slide glass.
4 is a photograph showing a confocal microscope fluorescence image showing the immobilization of the antibody on the amine slide glass.
Figure 5 is a schematic diagram showing the detection of E. coli O157: H7 by the detection antibody and capture antibody.
6 is a graph showing the fluorescence intensity according to the concentration of the antibody immobilized on the amine slide glass.
Figure 7 is a graph showing the fluorescence intensity to determine the sensitivity for E. coli 0157: H7 detection.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following examples are illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1 : 폴리스티렌  1: polystyrene 비드(Polystyrene bead)상의Polystyrene bead phase 항체 고정화 Antibody Immobilization

1-1 : 폴리스티렌 1-1: Polystyrene 비드Bead - 단백질 G -  Protein G IgGIgG 복합체 형성 Complex formation

에멀젼 중합법으로 카르복실기가 표면에 도출된 폴리스티렌(polystyrene, PS) 비드(250 nm 지름)에 항체를 고정화하였다. 카르복실기가 표면에 도출된 폴리스티렌 비드의 합성은 syrene 단량체(monomer)가 개시제에 의해 중합이 일어날 때, 친수성 보조단량체(comonomer)인 아크릴산(acrylic acid)의 중합체(oligomer)가 폴리머의 표면에 부착함으로써 일어나게 된다. 개시제의 라디칼이 폴리머의 표면에 흡착함으로써 중합이 유도되고 이때, 공중합체의 라디칼 역시 폴리머의 표면에 흡착한 후 화학적으로 폴리머 입자의 표면에 앵커링(anchoring) 하여 안정화된다. 이와 같은 과정을 통하여, 표면이 친수성을 띈 카르복실기가 도출된 폴리스티렌 비드를 제조하였다.The antibody was immobilized on polystyrene (PS) beads (250 nm diameter) in which carboxyl groups were derived from the surface by emulsion polymerization. Synthesis of polystyrene beads with carboxyl groups derived from the surface occurs when a polymer of a hydrophilic comonomer is attached to the surface of the polymer when the syrene monomer is polymerized by an initiator. do. Polymerization is induced by adsorption of the radicals of the initiator onto the surface of the polymer, where the radicals of the copolymer are also stabilized by adsorption on the surface of the polymer and then chemically anchored to the surface of the polymer particles. Through this process, a polystyrene bead from which a carboxyl group having a surface hydrophilicity was produced.

PS 비드는 3.1X1011개로 존재하도록 600 ㎖ 증류수에 희석한 후, PS 비드의 카르복실기가 단백질 G의 아민 그룹과 반응할 수 있도록 활성화시키기 위해, 비드 용액 600 ㎕에 EDC 200 mM과 NHS 100 mM이 1:1로 혼합된 50 ㎕ 증류수 용액을 첨가한 뒤 실온에서 15분간 반응시켰다. 세척 후, 500 ㎕의 증류수를 넣고 초음파 처리를 하여 PS 비드를 고르게 분산 시킨 뒤, 단백질 G가 용해된 증류수(1mg/㎖) 100 ㎕를 넣고 실온에서 한 시간 동안 반응시킨 후, 40분간 원심분리(17000 rpm, 4°C)하여 반응하지 않은 단백질 G를 제거하였다. 이후, 500 ㎕의 증류수를 첨가한 후 비특이적인 반응을 막아주기 위해 1% BSA 용액 100 ㎕를 넣고 실온에서 20분 동안 반응시킨 후, 세척하였다. 다음으로 FITC(Fluorescein isothiocyanate) 형광물질로 표지된 다양한 농도의 IgG(immunoglobulin G ; 10, 100, 200, 300 ㎍/ml) 100 ㎕ 및 대조군인 BSA(1%) 100 ㎕를 각각 첨가하여 실온에서 한 시간 동안 반응시킨 뒤, 원심분리하여 상층액을 제거하였다. 이후, 500 ㎕ PBS를 넣고 초음파 처리하여 PS 비드의 표면에 결합된 단백질 G에 다양한 농도의 IgG가 결합된 PS 비드 - 단백질 G- IgG 복합체를 획득하였다(도 1).
After diluting the PS beads in 600 ml distilled water to be present in 11 of 3.1X10, 200 mM of EDC and 100 mM of NHS were added to 600 µl of the beads solution to activate the carboxyl groups of the PS beads to react with the amine groups of the protein G. 50 μl of distilled water solution mixed with 1: 1 was added and reacted at room temperature for 15 minutes. After washing, 500 μl of distilled water was added and sonicated to disperse the PS beads. Then, 100 μl of distilled water (1 mg / ml) in which Protein G was dissolved was added and reacted at room temperature for 1 hour, followed by centrifugation for 40 minutes ( 17000 rpm, 4 ° C) to remove unreacted protein G. Thereafter, 500 µl of distilled water was added, and then, 100 µl of a 1% BSA solution was added to prevent non-specific reactions, and reacted at room temperature for 20 minutes, followed by washing. Next, 100 μl of various concentrations of IgG (immunoglobulin G; 10, 100, 200, 300 μg / ml) labeled with Fluorescein isothiocyanate (FITC) fluorescent substance and 100 μl of control BSA (1%) were added to each other. After reacting for a time, the supernatant was removed by centrifugation. Thereafter, 500 μl PBS was added and sonicated to obtain PS beads-protein G-IgG complexes having various concentrations of IgG bound to protein G bound to the surface of the PS beads (FIG. 1).

1-2 : 1-2: PSPS 비드Bead - 단백질 G -  Protein G IgGIgG 복합체 형성 여부 확인 Check for complex formation

상기 실시예 1-1에서 획득한 PS 비드 - 단백질 G -IgG 복합체 상에 IgG가 효과적으로 고정화되었는지 여부를 확인하였다. 이를 위하여, 상기 실시예 1-1에서 획득한 다양한 농도의 IgG가 PS 비드 표면에 고정화된 PS 비드 - 단백질 G - IgG 복합체 5 ㎕룰 슬라이드 글라스(Slide glass)에 분주하고 37°C의 온도에서 한 시간 동안 건조시킨 후, Nikon C1si Laser Confocal Microscope(도쿄, 일본)를 사용하여 516 nm에서 형광이미지를 획득하고, 도 2에 나타내었다.It was confirmed whether IgG was effectively immobilized on the PS bead-protein G-IgG complex obtained in Example 1-1. To this end, the various concentrations of IgG obtained in Example 1-1 were dispensed on 5 μl slide glass of PS beads-protein G-IgG complexes immobilized on the surface of PS beads, and then at a temperature of 37 ° C. After drying for a period of time, a fluorescence image was obtained at 516 nm using a Nikon C1si Laser Confocal Microscope (Tokyo, Japan) and is shown in FIG. 2.

그 결과, PS 비드 표면에 고정되는 항체의 농도를 10 ㎍/ml에서 300 ㎍/ml로 증가시킬 때 형광세기가 비례적으로 증가하였으나, 대조군인 BSA와 반응시켰을 때는 형광 이미지가 나타나지 않았다(도 2). 이러한 결과는 PS 비드에 결합된 단백질 G에 IgG의 Fc 부분이 특이적으로 결합하여 항체의 배향성이 부여될 수 있으므로, PS 비드가 면역분석(immunoassay)에 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다.
As a result, the fluorescence intensity increased proportionally when the concentration of the antibody immobilized on the surface of the PS beads increased from 10 μg / ml to 300 μg / ml, but when reacted with the control BSA, the fluorescence image did not appear (FIG. 2). ). These results show that since the Fc portion of the IgG specifically binds to the protein G bound to the PS beads, the orientation of the antibody can be imparted, so that the PS beads can be effectively used for immunoassays.

실시예Example 2 : 아민 슬라이드  2: amine slide 글라스상의Glass top 항체 고정화 Antibody Immobilization

도 3에 도시된 모식도와 같이, 슬라이드 칩 표면에 항체의 고정화 가능성을 확인하였다. 이를 위하여, 아민기가 표면 처리된 슬라이드 글라스(Matsunami, Osaka,Japan)에 단백질 G(1mg/ml) 5 ㎕를 떨어뜨리고 실온에서 3시간 동안 방치하여, 정전기적 결합을 이용하여 단백질 G가 슬라이드 글라스 표면에 고정화되도록 하였다. As shown in the schematic diagram of FIG. 3, the possibility of immobilization of the antibody on the surface of the slide chip was confirmed. To this end, 5 μl of protein G (1 mg / ml) is dropped onto a slide glass (Matsunami, Osaka, Japan) surface-treated with an amine group, and left at room temperature for 3 hours. To immobilize.

결합되지 않은 단백질 G를 제거하기 위하여 PBS(pH 7.4) 버퍼로 세척하였다. 다음으로 항체의 비특이적 결합이 일어나지 않도록 1% BSA 5 ㎕와 실온에서 20분 동안 반응시켰다. 이후, 버퍼로 결합되지 않은 1% BSA를 제거한 뒤, FITC로 형광 표지된 다양한 농도의 anti-IgG(10, 100, 200, 300 ㎍/ml) 5 ㎕와 한 시간 동안 실온에서 반응시키고, 37°C의 온도에서 한 시간 동안 건조시킨 후, 516 nm에서 공초점 현미경(confocal microscopy)으로 형광 이미지를 획득하였다(도 4).Wash with PBS (pH 7.4) buffer to remove unbound Protein G. Next, 5 μl of 1% BSA was reacted at room temperature for 20 minutes to prevent nonspecific binding of the antibody. Then, after removing 1% BSA unbound with buffer, reacted with 5 μl of various concentrations of anti-IgG (10, 100, 200, 300 μg / ml) fluorescently labeled with FITC for 1 hour at room temperature, 37 ° After drying for one hour at a temperature of C, fluorescence images were acquired by confocal microscopy at 516 nm (FIG. 4).

그 결과, 대조군인 1% BSA와 반응시켰을 때는 형광이미지가 나타나지 않았으나, anti-IgG와 반응시켰을 때는 항체의 농도가 증가할수록 형광세기도 비례적으로 증가하였다(도 4). 이러한 결과는 단백질 G가 성공적으로 슬라이드 글라스의 표면에 결합했고, 이로 인해 항체의 Fc부분이 단백질 G와 특이적으로 결합함으로써 배향성이 부여되었음을 보여준다.
As a result, the fluorescence image did not appear when reacted with the control 1% BSA, but when reacted with anti-IgG, the fluorescence intensity increased proportionally as the concentration of the antibody increased (Fig. 4). These results show that protein G successfully binds to the surface of the slide glass, thereby conferring orientation by the Fc portion of the antibody specifically binding to protein G.

실시예Example 3 : E.  3: E. colicoli O157O157 :: H7H7 검출을 위한 항체의 최적 농도 결정 Determination of Optimal Concentration of Antibodies for Detection

샌드위치 면역분석 바이오칩을 사용하여 병원성균을 검출하는 경우에 가장 높은 항원 검출 신호를 획득할 수 있는 최적의 항체 농도를 결정하기 위하여, 대표적인 병원성균인 E.coli O157:H7을 사용하여 실험하였다. In order to determine the optimal antibody concentration capable of obtaining the highest antigen detection signal when detecting pathogenic bacteria using a sandwich immunoassay biochip, a representative pathogenic bacterium E. coli 0157: H7 was used.

이를 위하여, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 단백질 G가 결합되어 있는 아민 슬라이드 글라스에 다양한 농도의 anti-E.coli O157:H7 항체(100, 200, 300, 400, 500 ㎍/ml)를 고정화시켰다. 또한, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 PS 비드 표면에 FITC로 형광 표지된 anti-E.coli 항체(300 ㎍/ml)를 고정화 시켜, PS 비드 - 단백질 G - anti-E.coli 항체 복합체를 형성하였다. To this end, in the same manner as in Example 2, various concentrations of anti-E. Coli O157: H7 antibodies (100, 200, 300, 400, 500 μg / ml) were immobilized on an amine slide glass to which protein G was bound. . In addition, the PS bead-protein G-anti-E.coli antibody complex was immobilized by fixing the anti-E. Coli antibody (300 µg / ml) fluorescently labeled with FITC on the surface of the PS beads in the same manner as in Example 1-1. Was formed.

이후, 다양한 농도의 anti-E.coli 항체가 결합된 슬라이드 위에 E.coli O157:H7(107 cell/ml)를 반응시킨 후, PS 비드 - 단백질 G - anti-E.coli O157:H7 항체 복합체를 연속적으로 1 시간 정도 반응시켰다(도 5). 이후, 버퍼로 세척한 후 37°C 오븐에서 건조시키고, 공초점 현미경으로 형광 세기를 측정하였다.Subsequently, E. coli O157: H7 (10 7 cell / ml) was reacted on slides containing various concentrations of anti-E.coli antibodies, followed by PS bead-protein G-anti-E.coli O157: H7 antibody complex. Was continuously reacted for about 1 hour (FIG. 5). Then, washed with a buffer and then dried in an oven at 37 ° C, the fluorescence intensity was measured by confocal microscopy.

그 결과, 200 ㎍/ml의 anti-E.coli O157:H7 항체 농도에서 가장 높은 형광 신호를 보였으나, 200 ㎍/ml보다 높은 농도에서는 오히려 형광신호가 감소하기 시작하였다(도 6). 이러한 결과는 200 ㎍/ml보다 항체의 농도가 높으면 슬라이드 칩 상에 공간장애(steric hindrance)가 일어나 E.coli O157:H7과 anti-E.coli O157:H7 항체와의 반응빈도가 오히려 감소되는 것을 나타낸다. 따라서, 시료 내에 존재하는 미생물을 정확하고 신속하게 고감도로 검출하기 위한 항체의 최적화된 고정화 농도는 200 ㎍/ml임을 알 수 있었다.
As a result, it showed the highest fluorescence signal at the concentration of anti-E. Coli 0157: H7 antibody of 200 ㎍ / ml, but the fluorescence signal began to decrease at a concentration higher than 200 ㎍ / ml (Fig. 6). These results indicate that when the concentration of antibody is higher than 200 ㎍ / ml, a steric hindrance occurs on the slide chip, and thus the frequency of reaction between E. coli O157: H7 and anti-E.coli O157: H7 antibody is reduced. Indicates. Therefore, it was found that the optimized immobilization concentration of the antibody for detecting the microorganisms present in the sample accurately and quickly and with high sensitivity was 200 µg / ml.

실시예Example 4 : E. 4: E. colicoli O157O157 :: H7H7 검출에 대한 민감도 측정 Sensitivity measurement for detection

아민 슬라이드 글라스 위에 결합된 단백질 G(1mg/ml)에 anti-E.coli 항체(200 ㎍/ml)를 고정시키고, 다양한 농도의 E.coli O157:H7(101~107 cell/ml)과 반응시킨 후, 다시 PS 비드 - 단백질 G- anti-E.coli O157:H7 항체 복합체와 실온에서 한 시간 동안 반응시켰다. 반응시킨 후, PBS로 세척하고 37°C의 온도에서 건조시킨 후, 공초점 현미경을 사용하여 516 nm에서 형광세기를 측정하였다. 대조군으로 BSA 및 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium)을 사용하였다.Anti-E. Coli antibody (200 μg / ml) was immobilized on the bound protein G (1 mg / ml) on the amine slide glass, and various concentrations of E. coli O157: H7 (10 1-10 7 cell / ml) After the reaction, the reaction was again performed with the PS bead-protein G-anti-E.coli 0157: H7 antibody complex for 1 hour at room temperature. After the reaction, washed with PBS and dried at a temperature of 37 ° C, and measured the fluorescence intensity at 516 nm using a confocal microscope. BSA and Salmonella typhimurium were used as controls.

도 7에 도시된 바와 같이, 102~107 cell/ml의 E.coli O157:H7 농도에서는 대조군인 BSA 및 살모넬라 티피뮤리움과 반응시켰을 때 보다 형광신호가 증가하였다. 그러나, 101 cell/ml의 E.coli O157:H7 농도에서는 형광세기가 대조군에 비해 의미 있게 높지 않아 E.coli O157:H7의 검출한계는 102cell/ml로 나타났다(도 7). As shown in Figure 7, the concentration of E. coli 0157: H7 of 10 2 ~ 10 7 cells / ml increased the fluorescence signal than when reacted with the control group BSA and Salmonella typhimurium. However, at the concentration of 10 1 cell / ml E. coli O157: H7, the fluorescence intensity was not significantly higher than that of the control group, so the detection limit of E. coli O157: H7 was 10 2 cell / ml (Fig. 7).

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (10)

(a) (ⅰ) 기능기로 표면이 개질된 고체-지지상, (ⅱ) 상기 기능기에 결합된 제1단백질, 및 (ⅲ) 상기 제1단백질에 결합된 포획항체; 및
(b) (ⅰ) 기능기로 표면이 개질된 폴리스티렌 비드, (ⅱ) 상기 기능기에 결합된 제2단백질, 및 (ⅲ) 상기 제2단백질에 결합된 검출항체
를 포함하고, 상기 제1단백질 및 제2단백질이 항체의 Fc 부위에 결합하는 것인, 샌드위치 면역분석 바이오칩.
(a) a solid-supported surface whose surface is modified with a functional group, (ii) a first protein bound to the functional group, and (iii) a capture antibody bound to the first protein; And
(b) polystyrene beads whose surface has been modified with a functional group, (ii) a second protein bound to the functional group, and (iii) a detection antibody bound to the second protein.
To include, wherein the first protein and the second protein will bind to the Fc region of the antibody, sandwich immunoassay biochip.
제1항에 있어서, 상기 기능기는 히드록시기, 아민기, 카르복실기, 니트로기, 페닐기, 알데하이드기, 수산기, 황산염기, 싸이올기, 수산기 또는 황산염기인 것인 바이오칩.
The biochip of claim 1, wherein the functional group is a hydroxy group, an amine group, a carboxyl group, a nitro group, a phenyl group, an aldehyde group, a hydroxyl group, a sulfate group, a thiol group, a hydroxyl group, or a sulfate group.
제2항에 있어서, 상기 고체-지지상의 기능기는 아민기이고, 상기 폴리스티렌 비드의 기능기는 카르복실기인 것인 바이오칩.
The biochip of claim 2, wherein the solid-supported functional group is an amine group and the functional group of the polystyrene bead is a carboxyl group.
제1항에 있어서, 상기 고체-지지상은 유리, 폴리스티렌 또는 금속인 것인 바이오칩.
The biochip of claim 1, wherein the solid-supported phase is glass, polystyrene, or metal.
제1항에 있어서, 상기 단백질은 단백질 G 또는 단백질 A인 것인 바이오칩.
The biochip of claim 1, wherein the protein is Protein G or Protein A.
제5항에 있어서, 상기 단백질 G는 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖고, 상기 단백질 A는 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖는 것인 바이오칩.
The biochip of claim 5, wherein the protein G has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and the protein A has an amino acid sequence of SEQ ID NO.
(a) 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 바이오칩에 항원을 포함하는 시료를 접촉시키는 단계; (b) 포획항체에 상기 항원이 특이적으로 결합하는 단계; (c) 상기 항원의 포획항체와 결합되지 않은 다른 항원결정기(epitope)에 검출항체가 결합하는 단계; 및 (d) 상기 항원과 포획항체 및 항원과 검출항체 간의 특이적 결합을 검출하는 단계를 포함하는 샌드위치 면역분석법.(a) contacting a sample comprising an antigen with the biochip of any one of claims 1 to 6; (b) specifically binding the antigen to the capture antibody; (c) binding the detection antibody to another epitope that is not bound to the capture antibody of the antigen; And (d) detecting specific binding between the antigen and the capture antibody and the antigen and the detection antibody. 제7항에 있어서, 상기 항원은 병원성 세균, 효모 또는 진균인 것인 면역분석법.
8. The immunoassay according to claim 7, wherein the antigen is pathogenic bacteria, yeast or fungi.
제8항에 있어서, 상기 병원성 세균은 대장균 O157:H7, 살모넬라속균, 황색포도상구균, 리스테리아속균, 콜레라균, 적리균, 백일해균, 디프테리아균, 장티푸스균, 페스트균, 용혈성 연쇄구균 및 스타필로코커스 아우레우스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 세균인 것인 면역분석법.
The method of claim 8, wherein the pathogenic bacteria are Escherichia coli O157: H7, Salmonella, Staphylococcus aureus, Listeria spp., Cholera spp. At least one bacterium selected from the group consisting of leus.
제7항에 있어서, 상기 포획항체의 농도는 100μg/ml 내지 250μg/ml인 것인 면역분석법.
The immunoassay according to claim 7, wherein the concentration of the capture antibody is 100 μg / ml to 250 μg / ml.
KR1020100121579A 2010-12-01 2010-12-01 Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same KR101311736B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121579A KR101311736B1 (en) 2010-12-01 2010-12-01 Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100121579A KR101311736B1 (en) 2010-12-01 2010-12-01 Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120060027A KR20120060027A (en) 2012-06-11
KR101311736B1 true KR101311736B1 (en) 2013-09-26

Family

ID=46611049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100121579A KR101311736B1 (en) 2010-12-01 2010-12-01 Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101311736B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140073215A (en) * 2012-12-06 2014-06-16 삼성전자주식회사 A composition and a kit for seperating a cell, and a method for seperating a cell using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100927886B1 (en) * 2007-06-18 2009-11-23 한국생명공학연구원 Protein shock-oligonucleotide conjugates
KR20100076938A (en) * 2008-11-28 2010-07-06 주식회사 인포피아 Method for amplification of signal in immunochromatographic assay and immunochromatographic kit using the method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100927886B1 (en) * 2007-06-18 2009-11-23 한국생명공학연구원 Protein shock-oligonucleotide conjugates
KR20100076938A (en) * 2008-11-28 2010-07-06 주식회사 인포피아 Method for amplification of signal in immunochromatographic assay and immunochromatographic kit using the method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120060027A (en) 2012-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6742978B2 (en) Signal amplification in lateral flow and related immunoassays
Makaraviciute et al. Site-directed antibody immobilization techniques for immunosensors
JP5628793B2 (en) Method for detecting a substance in a biological sample
CN102834411B (en) For detecting peptide, the apparatus and method of Ehrlichia antibody
CN111417856A (en) Anti-drug antibody assay for inhibition of target interference
KR102559678B1 (en) Peptides, devices, and methods for the detection of anaplasma antibodies
JP2009517652A (en) Sensitive magnetic capture analysis by construction of strong binding pairs
JP5647599B2 (en) Method for detecting a substance in a biological sample
Jung et al. Anti-SARS-CoV-2 nucleoprotein antibodies derived from pig serum with a controlled specificity
Serebrennikova et al. Enhancement of the sensitivity of a lateral flow immunoassay by using the biotin–streptavidin system
Pyun et al. Development of a wash-free immunoassay using Escherichia coli cells with autodisplayed Z-domains
EP2416159A1 (en) Method for detecting antibody against sith-1 in biological sample
JP5580142B2 (en) Method for detecting urinary antigen by immunoassay
TWI757328B (en) Antibody assay method using antigen-immobilized insoluble-carrying particles with antigen immobilized in different ways, reagent for antibody assay
KR101311736B1 (en) Sandwich immunoassay Biochip and immunoassay method using the same
JP5205293B2 (en) Antibody-immobilized substrate, and method and use of the antibody-immobilized substrate
JP6514714B2 (en) Compositions and methods for identifying species of Ehrlichia
JP2009085831A (en) Capture member and biosensor element
Xia et al. Protein self-assembly via Zr4+ ions on spore-based microspheres for immunoassays
TWI521063B (en) Biological sensing device and method for separating biomolecule
KR20160094507A (en) Tuberculosis diagnosis kit using interferometric optical fiber array and diagnostic method using the same
Kim et al. Autodisplay of streptococcal protein G for construction of an orientation-controlled immunoaffinity layer
US20210148900A1 (en) Solid phase carrier and kit
Simalai EVALUATION OF IMMOBILIZATION PROTOCOLS OF A FLUORESCENCE-BASED IMMUNOSENSOR USED TO DETECT INFECTIOUS DISEASES
Godjevargova et al. Food Science and Applied Biotechnology

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
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: 20160727

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170908

Year of fee payment: 5