KR101463874B1 - 검출용 올리고머 및 이를 이용한 바이오 칩의 ｑｃ 방법 - Google Patents

검출용 올리고머 및 이를 이용한 바이오 칩의 ｑｃ 방법 Download PDF

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Abstract

검출용 올리고머 및 이를 이용한 바이오 칩의 QC 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예들에 따른 검출용 올리고머는 특정 서열의 올리고머에 상보적인 서열을 가지는 주형 및 주형의 일단에 연결된 헤어핀을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예들에 따른 검출용 올리고머는 특정 서열의 올리고머에 상보적인 서열을 가지는 단일 가닥 제1 올리고머 및 제1 올리고머의 일단에 연결되고 헤어핀 구조를 형성할 수 있는 서열을 가지는 단일 가닥 제2 올리고머를 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른 바이오 칩의 QC 방법은 프로브의 일단이 고정층에 커플링된 바이오 칩을 제공하되, 프로브는 원하는 수의 모노머를 포함하는 제1 프로브와 원치 않는 수의 모노머를 포함하는 제2 프로브를 포함하고, 고정층에 커플링된 제1 및 제2 프로브에 QC 프로브를 혼성화하고, 1 프로브와 QC 프로브를 연결하고, 제1 및 제2 프로브와 QC 프로브의 혼성화 결합을 절단하는 것을 포함하되, QC 프로브는 제1 프로브의 염기 서열과 상보적인 염기 서열을 가지는 주형 및 주형의 일단에 연결된 헤어핀을 포함한다.
올리고머, 헤어핀, 바이오 칩, QC

Description

검출용 올리고머 및 이를 이용한 바이오 칩의 ＱＣ 방법{Detector oligomer and quality control method of bio chip using the sameof}
본 발명은 검출용 올리고머 및 이를 이용한 바이오 칩의 QC 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헤어핀을 포함하는 검출용 올리고머 및 이를 이용한 바이오 칩의 QC 방법에 관한 것이다.
바이오칩은 기판에 고정된 기지의 프로브에 바이오 시료를 제공하여 프로브와 바이오 시료간 반응이 일어나는지 여부를 관찰함으로써, 바이오 시료의 구체적인 성분을 분석한다. 하나의 바이오칩에는 여러 종류의 서로 다른 프로브들이 셀별로 고정되어 다양한 데이터를 판독할 수 있도록 한다.
분석하고자 하는 데이터의 양이 방대해짐에 따라 바이오 칩에는 바이오 분자와 혼성화할 수 있는 다양한 종류의 프로브가 커플링되어 고정화된다. 바이오 칩에 커플링되고 고정화된 프로브의 종류가 다양화될수록, 원하는 염기 서열을 가진 프로브가 바이오 칩에 형성되었는지 여부 등을 판단하는 바이오 칩의 품질 관리가 중요해진다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 효율적으로 바이오 칩의 품질을 관리할 수 있는 검출용 올리고머를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 효율적으로 바이오 칩의 품질을 관리할 수 있는 바이오 칩의 QC 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 검출용 올리고머는 특정 서열의 올리고머에 상보적인 서열을 가지는 주형 및 주형의 일단에 연결된 헤어핀을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 검출용 올리고머는 특정 서열의 올리고머에 상보적인 서열을 가지는 단일 가닥 제1 올리고머 및 제1 올리고머의 일단에 연결되고 헤어핀 구조를 형성할 수 있는 서열을 가지는 단일 가닥 제2 올리고머를 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른바이오 칩의 QC 방법은 프로브의 일단이 고정층에 커플링된 바이오 칩을 제공하되, 프로브는 원하는 수의 모노머를 포함하는 제1 프로브와 원치 않는 수의 모노머를 포함하는 제2 프로브를 포함하고, 고정층에 커플링된 제1 및 제2 프로브에 QC 프로브를 혼성화하고, 1 프로브와 QC 프로브를 연결하고, 제1 및 제2 프로브와 QC 프로브의 혼성화 결합을 절단하는 것을 포함하되, QC 프로브는 제1 프로브의 염기 서열과 상보적인 염기 서열을 가지는 주형 및 주형의 일단에 연결된 헤어핀을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참고하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, ″및/또는″은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참고 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참고 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 검출용 올리고머를 설명하는 도면이다. 이하에서 검출용 올리고머는 설명의 편의를 위하여, 주형의 자유 말단(free terminus)이 5'-말단이며, 주형과 커플링되지 않은 헤어핀의 스템 말단이 3'-말단인 검출용 올리고머를 예로 드나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 검출용 올리고머의 주형 및 헤어핀의 염기 서열은 설명의 편의를 위한 예 시적인 것이며, 검출 대상이 올리고머의 특정 서열 및 헤어핀의 구조 등에 따라 변할 수 있음은 본 발명의 기술 분야에 속하는 당업자에게 자명하다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출용 올리고머(1)는 주형(100) 및 헤어핀(200)을 포함한다.
주형(100)은 특정 서열의 올리고머에 상보적인 서열을 가지며, 검출용 올리고머(1)를 특정 서열의 올리고머에 혼성화하는 역할을 한다. 여기서 혼성화는 상보적인 서열의 염기들이 예컨대, 수소 결합에 의해 결합되는 것일 수 있다. 특정 서열의 올리고머는 바이오 칩에 고정화된 프로브(probe)일 수 있다. 즉, 주형(100)은 바이오 칩에 고정화된 프로브의 염기 서열과 상보적인 염기 서열을 가지므로, 프로브에 혼성화할 수 있다.
여기서, 바이오 칩은 바이오 시료에 포함되어 있는 바이오 분자(bimolecular)를 분석함으로써, 유전자 발현 분석(gene expression profiling), 유전자형 분석(genotyping), SNP(Single Nucleotide Polymorphism)와 같은 돌연 변이(mutation) 및 다형(polymorphism)의 검출, 단백질 및 펩티드 분석, 잠재적인 약의 스크리닝, 신약 개발과 제조 등을 하는 데에 이용될 수 있다. 바이오 칩의 프로브로서 올리고머 프로브를 포함할 수 있다. 올리고머 프로브는 채용되는 프로브의 모노머 수가 올리고머 수준임을 암시한다. 여기서, 올리고머는 공유 결합된 두개 이상의 모노머로 이루어진 폴리머 중 분자량이 대략 1000 이하일 수 있다. 구체적으로 약 2-500개의 모노머, 바람직하기로는 5-30개의 모노머를 포함하는 것일 수 있다. 그러나, 올리고머 프로브의 의미가 상기 수치에 제한되는 것은 아니다.
올리고머 프로브를 구성하는 모노머는 분석 대상이 되는 바이오 시료의 종류에 따라 변형 가능하며, 예를 들면 뉴클레오사이드, 뉴클레오타이드, 아미노산, 펩티드 등일 수 있다. 뉴클레오사이드 및 뉴클레오타이드는 공지의 퓨린 및 피리미딘 염기를 포함할 뿐만 아니라 메틸화된 퓨린 또는 피리미딘, 아실화된 퓨린 또는 피리미딘 등을 포함할 수 있다. 또, 뉴클레오사이드 및 뉴클레오타이드는 종래의 리보스 및 디옥시리보스 당을 포함할 뿐만 아니라 하나 이상의 하이드록실기가 할로겐 원자 또는 지방족으로 치환되거나 에테르, 아민 등의 작용기가 결합한 변형된 당을 포함할 수 있다. 아미노산은 자연에서 발견되는 아미노산의 L-, D-, 및 비키랄성(nonchiral)형 아미노산뿐만 아니라 변형 아미노산(modified amino acid), 또는 아미노산 유사체(analog) 등일 수 있다. 펩티드란 아미노산의 카르복실기와 다른 아미노산의 아미노기 사이의 아미드 결합에 의해 생성된 화합물을 지칭한다.
헤어핀(200)은 주형(100)의 일단(3'-말단)에 연결되며, 스템(stem, 210)과 루프(loop, 230)를 포함한다.
스템(210)은 헤어핀(200)에서 상보적인 염기가 혼성화되어 짝지어진 이중 가닥 영역으로, 주형(100)의 일단에 커플링된 제1 단일 가닥(스템(210)에서 대문자로 표시된 염기 서열 부분) 및 제1 단일 가닥에 혼성화된 제2 단일 가닥(스템(210)에서 소문자로 표시된 염기 서열 부분)을 포함한다.
제1 단일 가닥의 일단은 루프(230)에 커플링되며, 타단은 주형(100)의 일단에 커플링된다. 여기서 커플링은 공유 결합 등에 의하여 결합된 것일 수 있다.
제2 단일 가닥은 일단은 루프(230)에 커플링되며, 타단은 3'-말단을 가진다. 제2 단일 가닥은 제1 단일 가닥의 염기 서열에 상보적인 염기 서열을 가지며, 이에 의해 제2 단일 가닥과 제1 단일가닥은 혼성화되어 짝지어진 이중 가닥 영역을 형성할 수 있다.
스템(210)의 제1 단일 가닥의 타단부 및/또는 제2 단일 가닥의 타단부는 특정 뉴클레아제(nuclease) 또는 화학 반응에 특이적인 서열(215)을 포함한다. 여기서 뉴클레아제는 엔도뉴클레아제(endonuclease) 또는 엑소뉴클레아제(exonuclease)일 수 있다. 예컨대, 제1 단일 가닥의 타단부 및/또는 제2 단일 가닥의 타단부는 제한 효소(restriction endonuclease)에 특이적인 회문식 서열(palindromic sequence)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 검출용 올리고머를 설명하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출용 올리고머(2)가 도 1의 실시예에 따른 검출용 올리고머(1)와 다른 점은, 주형(100)에 커플링된 라벨(300)을 더 포함한다는 점이다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출용 올리고머(2)는 주형(100)의 타단(5'-말단)에 커플링된 라벨(300)을 더 포함한다. 라벨(300)은 바이오 칩에 고정화된 프로브와 검출용 올리고머의 혼성화 반응 이후 광학적 검출 방법에 사용된다. 라벨(300)은 형광 또는 인광 물질일 수 있다. 예를 들어, 라벨(300)은 로다민200(Rhodamine200), 칼슘 그린(Calcium Green), 시아닌2(Cyanine2), 시아닌3(Cyanine3), 시아닌5(Cyanine5,), 마그네슘 그린(Magnesium Green), 테트라메틸로 다민(Tetrametylrhodamine), 플루오레센(Fluorescein) 등에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 검출용 올리고머는 헤어핀의 루프에 커플링된 라벨을 더 포함할 수도 있다. 유사하게 검출용 올리고머는 주형 및 헤어핀의 루프에 커플링된 라벨을 더 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 예시적인 검출용 올리고머를 설명하는 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검출용 올리고머(3)는 특정 서열의 올리고머에 상보적인 서열을 가지는 단일 가닥 제1 올리고머(103, 이하 "제1 올리고머"라 지칭함) 및 제1 올리고머(103)의 일단에 연결되고 헤어핀 구조를 형성할 수 있는 서열을 가지는 단일 가닥 제2 올리고머(203, 이하 "제2 올리고머"라 지칭함)를 포함한다. 검출용 올리고머(3)는 제2 올리고머(203)가 예컨대, 온도, 용액과 같은 주위 환경에 따라 분자내 반응(intramolecular reation)을 하여 헤어핀 구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검출용 올리고머(3)에서 제1 올리고머(103)는 도 1의 실시예 따른 올리고머(1)의 주형(100)과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제1 올리고머(103)는 예컨대, 바이오 칩에 고정화된 프로브와 상보적인 서열을 가지며, 이에 의해 제1 올리고머(103)는 바이오 칩에 고정화된 프로브와 혼성화할 수 있다.
제2 올리고머(203)는 제1 올리고머(103)의 일단(3'-말단)에 연결되며, 헤어핀 구조를 형성할 수 있는 염기 서열을 가진다. 제2 올리고머(203)의 헤어핀 구조를 형성할 수 있는 염기 서열은, 형성하고자 하는 헤어핀 구조에서 스템을 형성하는 부분의 크기 및 서열, 루프를 형성하는 부분의 크기 및 서열, 또는 헤어핀 구조를 형성하고자 하는 온도 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상온에서 제2 올리고머(203)의 일단부와 타단부가 커플링시 발생하는 자유 에너지 변화가 -20kcal/mol 이하가 되도록 제2 올리고머(203)의 염기 서열이 설계될 경우, 제2 올리고머(203)는 상온에서 헤어핀 구조를 형성할 수 있다.
제2 올리고머(203)는 제1 올리고머(103)의 일단에 연결된 부분부터 차례로 제1 영역(210b), 제2 영역(233) 및 제3 영역(210a)으로 구분할 수 있다. 제2 올리고머(203)의 제1 영역(210b) 및 제3 영역(210a)은 서로 혼성화하여 헤어핀의 스템을 형성하고, 제2 영역(233)은 헤어핀의 루프를 형성할 수 있다.
제2 올리고머(203)의 제1 영역(210b) 및 제3 영역(210a)은 서로 상보적인 염기 서열을 가지며, 이에 의해 제2 올리고머(203)의 제1 영역(210b) 및 제3 영역(210a)은 주위 환경에 따라 서로 혼성화되어 짝지어진 이중 가닥을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검출용 올리고머(3)에서 제2 올리고머(203)의 제1 영역(210b) 및 제3 영역(210a)은 도 1의 실시예에 따른 검출용 올리고머(1)에서 스템(210)의 제1 단일 가닥 및 제2 단일 가닥과 실질적으로 동일할 수 있다.
여기서 제2 올리고머(203)의 제2 영역(233)과 연결되지 않은 제1 영역(210b) 및 제3 영역(210a)의 말단부는 특정 뉴클레아제 또는 화학 반응에 대해 특이적인 서열(215a, 215b)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검출용 올리고머(3)에서 제2 올리고머(203)의 제2 영역(233)은 도 1의 실시예에 따른 검출용 올리고머(1)에서 헤어핀의 루프(230)와 실질적으로 동일할 수 있다.
또한 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검출용 올리고머는 도 3의 실시예에 따른 검출용 올리고머의 제1 올리고머(103) 및/또는 제2 올리고머(203)에 커플링된 라벨을 더 포함할 수도 있다.
구체적으로 제1 올리고머(103)의 5'-말단에 라벨이 커플링된 경우, 검출용 올리고머는 주위 환경에 따라 분자내 반응을 하여 도 2에 예시된 검출용 올리고머를 형성할 수 있다. 유사하게 제2 올리고머(203)의 제2 영역(233)에 라벨이 커플링된 경우, 검출용 올리고머는 주위 환경에 따라 분자내 반응을 하여 헤어핀의 루프에 라벨이 커플링된 검출용 올리고머를 형성할 수 있다. 제1 올리고머(103) 및 제2 올리고머(203)에 라벨이 커플링된 경우, 주형의 자유 말단 뿐만 아니라 헤어핀의 루프에 라벨이 커플링된 검출용 올리고머를 형성할 수도 있다.
이하에서 본 발명의 실시예들에 따른 검출용 올리고머를 이용한 바이오 칩의 QC(Quality Control) 방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법을 설명하는 도면들이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법에서 사용되는 QC 프로브는 도 1에서 예시적으로 설명한 검출용 올리고머로 이루어진 QC 프로 브일 수 있다.
도 4a를 참고하면, 고정화층(10)에 커플링된 다수의 프로브(60, 65)를 포함하는 바이오 칩을 제공한다. 여기서 프로브(60, 65)는 바이오 시료에 포함된 소정의 바이오 분자를 검출할 수 있는 원하는 수의 모노머를 포함하는 제1 프로브(60)와 원치 않는 수의 모노머를 포함하는 제2 프로브(65)를 포함한다. 이하에서 설명의 편의를 위하여, 원하는 수의 모노머를 포함하는 제1 프로브(60)는 25개의 모노머를 포함하고 있으며, 원치 않는 수의 모노머를 포함하는 제2 프로브(65)로 25개 이외 개수의 모노머를 포함하는 것으로 예로 드나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 이하에서, 제1 및 제2 프로브(60, 65)의 3'-말단은 고정화층(10)에 커플링되어 고정되고, 5'-말단은 자유 말단인 것을 예로 드나, 이에 제한되는 것은 아니다.
고정화층(10)은 프로브(60, 65)와 직접 또는 간접적으로 커플링이 가능한 작용기를 직접 제공할 수 있거나, 어닐링, 오존처리, 산처리, 염기 처리 등의 다양한 표면 처리를 통해 작용기를 제공할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 직접적으로 커플링이 가능하다는 것은 중간에 다른 매개물이 없이 프로브(60, 65)와 커플링하는 경우를 지칭하고, 간접적으로 커플링이 가능하다는 것은 링커(50)를 매개로 하여 커플링되는 경우를 지칭한다.
링커(50)는 고정화층(10)이 가지고 있는 작용기(예, SiOH)보다 프로브(60, 65)와의 커플링 반응성이 큰 작용기를 가지고 있으며, 바이오 시료와의 자유로운 상호작용이 가능하도록 하기에 충분한 길이를 제공할 수 있는 물질로 형성할 수 있다. 링커(50)의 형성은 필요에 따라서는 생략될 수도 있다.
제1 프로브(60) 및 제2 프로브(65)가 고정화층(10)에 커플링된 바이오 칩은 예를 들어, 광분해성 보호기(photolabile protecting groups)에 의해 보호되어 있는 작용기를 포함하는 고정화층(10) 상에 광조사를 통해 특정 영역의 보호기를 탈기하여 작용기를 노출한 후, 올리고뉴클레오티드, 폴리펩티드, 펩티드 핵산(Peptide Nucleic Acid; PNA) 등과 같은 프로브(60, 65)를 고정화층에 커플링하는 방법으로 제조될 수 있다. 또한 광리소그라피에 의해 모노머를 인-시츄(in-situ) 합성하는 방법으로 제조하거나, 스팟팅(spotting) 등의 방법에 의해 미리 합성된 올리고머 프로브를 고정화층에 커플링시키는 방법으로 제조할 수 있다.
상기와 같은 제조 공정에 의해 제조된 바이오 칩의 프로브(60, 65)는 공정 환경에 따라 원하는 수의 모노머를 포함하는 제1 프로브(60) 및 원치 않는 수의 모노머를 포함하는 제2 프로브(65)를 포함할 수 있다. 예컨대, 소정의 바이오 분자를 검출하기 위한 염기 서열을 구성하는 25개의 모노머를 포함하는 프로브를 인-시츄 공정에 의해 차례로 고정화층(10) 상에 형성할 경우, 25번째 서열의 모노머가 형성되지 않거나, 1 내지 24번째 서열 중 하나 이상의 모노머가 형성되지 않아 원치 않는 수의 모노머를 포함하는 제2 프로브(65)가 형성될 수 있다. 이에 의해 고정화층(10)에 커플링된 다수의 프로브(60, 65)는 소정의 바이오 분자를 검출하기 위한 염기 서열을 구성하는 25개의 모노머를 포함하는 제1 프로브(60)와 25개 이외의 모노머를 포함하는 제2 프로브(65)를 포함할 수 있다.
고정화층(10)에 커플링된 제1 및 제2 프로브(60, 65)의 타단(5'-말단)은 제1 및 제2 프로브(60, 65)에 QC 프로브(도 4b의 '1' 참고)를 혼성화하기 전에 인산 화(phosphorylating)할 수 있다. 인산화하는 것은 예컨대, 키나아제(kinase)를 사용하여 인산화거나 화학적으로 인산화할 수 있다. 여기서 키나아제는 예컨대, T4 DNA 키나아제일 수 있다.
다음으로, 도 4b를 참고하면, 고정화층(10)에 커플링된 제1 및 제2 프로브(60, 65)에 QC 프로브(1)를 혼성화한다.
다음으로, 제1 프로브(60)와 QC 프로브(1)를 연결한다. 구체적으로 QC 프로브(1)의 제2 단일 가닥(스템(210)에서 소문자로 표시된 염기 서열 부분)의 타단(3'-말단)과 제1 프로브(60)의 타단(5'-말단)을 커플링한다. 여기서 커플링하는 것은 리게이션(ligation) 또는 화학 반응에 의할 수 있다. 리게이션은 예컨대, T4 리가아제(ligase), E. coil 리가아제 또는 Taq 리가아제 등의 리가아제를 사용하여 할 수 있다.
원하는 수의 모노머를 가지는 제1 프로브(60)의 타단과 QC 프로브(1)에서 헤어핀(200) 스템(210)의 제2 단일 가닥의 타단은 서로 만나는 부분(70)에서 리가아제에 의하여 서로 커플링될 수 있다.
반면에 원치 않는 수의 모노머를 가지는 제2 프로브(65)의 타단과 QC 프로브(1)에서 헤어핀(200) 스템(210)의 타단은 서로 만나는 부분(75)에서 리가아제에 의하여 서로 커플링되지 않을 수 있다. 즉, 제2 프로브(65)의 타단과 QC 프로브(1)에서 헤어핀(200) 스템(210)의 타단 사이에는 하나의 모노머에 대응하는 공간이 있으므로, 제2 프로브(65)와 QC 프로브(1)는 서로 커플링되지 않을 수 있다.
또한 도면에는 도시하지 않았지만, 1 내지 24번째 서열 중 하나 이상의 모노 머가 형성되지 않은 제2 프로브(65)의 경우, QC 프로브(1)의 주형(100)이 접혀서(folded) 입체 장애(steric hinderance)가 발생할 수 있으므로, 리가아제에 의하여 제2 프로브(65)와 QC 프로브(1)가 서로 커플링되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법에서 QC 프로브(1)는 주형(100)에 의해 제1 프로브(60)에 혼성화하고, 헤어핀(200) 에 의해 제1 프로브(60)와 QC 프로브(1)를 연결될 수 있다. 이에 의해, QC 프로브(1)와 제1 프로브(60)가 QC 프로브(1)와 제1 프로브(60)의 2분자 반응에 의해 연결될 수 있으므로, 바이오 칩의 QC 공정 효율성이 향상될 수 있다. 즉, 제1 프로브(60)에 상보적인 염기 서열을 포함하는 제1 주형을 혼성화시킨 후에, 일단에 검출용 라벨이 커플링된 제2 주형을 제1 주형에 혼성화시키고, 제2 주형과 제1 프로브(60)를 커플링시키는 통상적인 3분자 반응보다 더욱 빨리 바이오 칩의 QC 공정을 진행할 수 있다.
도 4c를 참고하면, 제1 프로브(60) 및 제2 프로브(65)와 QC 프로브(1)의 혼성화 결합이 절단되도록 워싱(washing)한다. 제1 프로브(60) 및 제2 프로브(65)와 QC 프로브(1)의 혼성화 결합을 절단하는 것은 예컨대, 염기를 첨가하여 pH를 조절하거나, 온도를 높이는 것일 수 있다.
이에 의해, QC 프로브(1)와 혼성화되어 있을뿐만 아니라 커플링하고 있던 제1 프로브(60)는 QC 프로브(1)가 연결된 단일 가닥을 형성할 수 있다. 반면에, QC 프로브(1)와 혼성화만 되어 있던 제2 프로브(65)는 QC 프로브(1)가 연결되지 않은 단일 가닥을 형성할 수 있다.
도 4d를 참고하면, 제1 프로브(60)와 QC 프로브(1)의 주형(100)을 혼성화하 여 이중 가닥을 형성한다. 즉, 제1 프로브(60)와 QC 프로브(1)가 커플링된 단일 가닥을 제1 프로브(60)와 QC 프로브(1) 주형(100)의 상보적인 염기 서열 및 QC 프로브(1)의 제1 단일 가닥과 제2 단일 가닥의 상보적인 염기 서열을 혼성화하여 이중 가닥을 형성할 수 있다. 이중 가닥을 형성하는 것은 상보적인 염기 서열이 다시 혼성화할 수 있도록, pH 또는 온도를 조절하는 것일 수 있다.
도 4e를 참고하면, 이중 가닥에 라벨(310)을 커플링한다. 여기서 라벨(310)은 이중 가닥에 커플링할 수 있는 형광, 인광 물질일 수 있다. 라벨(310)은 예컨대, SYBR green Ⅰ, SYBR green II, SYBR gold, OY(Oxazole Yellow), TO(Thiazole Orange), PG (Pico Green) 등일 수 있다.
이에 의해, 바이오 칩에서 원하는 수의 모노머를 포함하는 제1 프로브(60)를 제1 프로브(60)에 커플링된 라벨(310)에서 제공되는 광신호에 의하여 검출할 수 있다. 즉, 바이오 칩에서 바이오 분자와 혼성화할 수 있는 원하는 염기 서열을 가지는 제1 프로브(60)와 원하는 염기 서열 중 일부가 결핍된 제2 프로브(65)의 비율을 검출할 수 있으므로, 제조된 바이오 칩의 품질을 측정할 수 있다.
다음으로, 제1 프로브(60)에서 QC 프로브(1)를 디커플링할 수 있다. 제1 프로브(60)에서 QC 프로브(1)를 디커플링하는 것은 뉴클레아제를 사용하거나 다른 화학 반응에 의할 수 있다. 뉴클레아제는 예컨대, 엔도뉴클레아제 또는 엑소뉴클레아제 등일 수 있다. 예를 들어, QC 프로브(1)의 스템(210) 일단부의 특이적인 회문식 서열(215)에 반응하는 제한 효소를 사용하여 제1 프로브(60)와 QC 프로브(1)를 디커플링할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법에서 QC 프로브(1)는 제1 프로브(60)과 혼성화되어 이중 가닥을 형성하고 있으므로, 뉴클라아제 등에 의하여 효과적으로 제1 프로브(60)를 디커플링할 수 있다. 이에 의해, 바이오 칩에서 소정의 바이오 분자를 검출할 수 있는 프로브(예, 원하는 염기 서열을 가진 제1 프로브 및 원치 않는 염기 서열을 가진 제2 프로브)에 대한 품질을 측정한 후, 다른 바이오 분자를 검출할 수 있는 프로브에 대한 품질을 측정하기 위해 앞에서 언급한 과정을 다시 반복할 수 있다.
도 5를 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법을 설명하는 도면이다.본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법에서 사용되는 QC 프로브는 도 2에서 예시적으로 설명한 검출용 올리고머로 이루어진 QC 프로브일 수 있다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법이 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법과 다른 점은 라벨(310)을 포함하는 QC 프로브(2)를 사용한다는 것이다. 이에 의해, 제1 프로브(60) 및 제2 프로브(65)와 QC 프로브(2)의 혼성화 결합을 절단한 후에, 원하는 수의 모노머를 포함하는 제1 프로브(60)를 검출할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 QC 방법에 있어 QC 프로브(2)는 라벨(310)을 포함하고 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 QC 방법의 도 4d 및 도 4e에 예시된 것과 같이 제1 프로브(60)와 QC 프로브(2)를 다시 혼성화하고, 별 도의 라벨을 커플링시키는 단계 없이 제1 프로브(60)를 검출할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오의 QC 방법에서는 헤어핀 루프에 라벨이 커플링된 QC 프로브를 사용할 수도 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법에서는 QC 프로브로 도 3에 도시된 검출용 올리고머를 사용할 수도 있다. 즉, 제1 및 제2 프로브와 QC 프로브가 혼성화되는 단계에서 헤어핀 구조를 형성할 수 있는 QC 프로브를 사용하여 바이오 칩의 품질을 측정할 수도 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예 따른 바이오 칩의 QC 방법에서는 QC 프로브로 도 3에 도시된 검출용 올리고머의 제1 올리고머 및/또는 제2 올리고머에 라벨이 커플링된 QC 프로브를 사용할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 검출용 올리고머를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 검출용 올리고머를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 예시적인 검출용 올리고머를 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법을 설명하는 도면들이다
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 칩의 QC 방법을 설명하는 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 고정화층 50: 링커
60: 제1 프로브 65: 제2 프로브
100: 주형 103: 제1 올리고머
200: 헤어핀 203: 제2 올리고머
210: 스템 230: 루프

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  10. 제1 프로브와 제2 프로브를 포함하는 바이오 칩을 제공하되, 상기 제1 및 제2 프로브의 일단은 고정층에 커플링되고, 상기 제1 프로브는 원하는 수의 모노머를 포함하고, 상기 제2 프로브는 원치 않는 수의 모노머를 포함하고,
    상기 고정층에 커플링된 상기 제1 및 제2 프로브에 각각 QC 프로브를 혼성화하되, 상기 QC 프로브는 상기 제1 프로브 및 상기 제2 프로브에 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 갖는 주형과, 상기 주형의 일단에 연결되는 헤어핀을 포함하고,
    상기 제1 프로브의 타단과 상기 QC 프로브를 연결(ligation)하고,
    상기 제1 및 제2 프로브와 상기 QC 프로브의 혼성화 결합이 절단되도록 상기 바이오 칩을 워싱(washing)하여, 상기 제1 프로브와 연결되지 않은 상기 QC 프로브를 제거하고,
    상기 QC 프로브와 연결된 제1 프로브의 양에 대한 상기 QC 프로브가 연결되지 않은 상기 제2 프로브의 양의 비율을 검출하고,
    상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브의 상대적인 양을 이용하여 상기 바이오 칩의 품질을 평가하는 것을 포함하는 바이오 칩의 QC 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프로브에 상기 QC 프로브를 혼성화하기 전에,
    상기 제1 및 제2 프로브의 타단을 인산화하는 것을 더 포함하는 바이오 칩의 QC 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 QC 프로브의 상기 헤어핀은 제1 단일 가닥 및 제2 단일 가닥이 혼성화된 스템과 루프를 포함하되,
    상기 제1 단일 가닥의 일단은 상기 루프와 커플링되며, 상기 제1 단일 가닥의 타단은 상기 주형의 일단에 커플링되며, 상기 제2 단일 가닥의 일단은 상기 루프와 커플링되며, 상기 제2 단일 가닥의 타단은 상기 제1 프로브의 타단과 커플링될 수 있으며,
    상기 제1 프로브의 타단과 상기 QC 프로브를 연결하는 것은 상기 QC 프로브의 상기 제2 단일 가닥의 타단과 상기 제1 프로브의 타단을 커플링하는 것인 바이오 칩의 QC 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 혼성화 결합을 절단한 후에, 상기 제1 프로브와 상기 QC 프로브의 주형을 혼성화하여 이중 가닥을 형성하고,
    상기 이중 가닥에 라벨을 커플링하여 상기 라벨에서 제공되는 신호를 검출하는 것을 더 포함하는 바이오 칩의 QC 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 QC 프로브는 상기 주형 및 상기 헤어핀 중 적어도 한 곳에 커플링된 라벨을 더 포함하고,
    상기 혼성화 결합을 절단한 후에, 상기 제1 프로브와 연결된 QC 프로브의 상기 라벨에서 제공되는 신호를 검출하는 것을 더 포함하는 바이오 칩의 QC 방법.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 신호를 검출한 후에, 상기 QC 프로브와 상기 제1 프로브를 디커플링하 는 것을 더 포함하는 바이오 칩의 QC 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 헤어핀은 제1 단일 가닥 및 제2 단일 가닥이 혼성화된 스템과 루프를 포함하되,
    상기 제1 단일 가닥의 일단은 상기 루프와 커플링되며, 상기 제1 단일 가닥의 타단은 상기 주형의 일단에 커플링되고, 상기 제2 단일 가닥의 일단은 상기 루프와 커플링되며,
    상기 제1 단일 가닥의 타단부 및 제2 단일 가닥의 타단부는 특이적인 서열을 포함하고,
    상기 디커플링하는 것은 상기 특이적인 서열에 반응하는 뉴클레아제를 사용하여 디커플링하는 것인 바이오 칩의 QC 방법.
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