KR101467938B1 - Bio imaging probe for detecting intracellular target molecules and curing a disease - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포 내 타겟 분자의 탐지 및 질환 치료를 위한 바이오 이미징 프로브, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 타겟 분자 탐지용 조성물, 이를 이용한 생체 또는 시료의 영상 수득 방법 및 이를 포함하는 의약 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브는 세포 내 타겟 분자의 존재에 따라 형광 신호의 온-오프가 조절되는 방식을 취하고 있어, 특이적인 타겟 바이오 마커의 동정 또는 세포 내 유전자의 평가, 세포발달 및 질환진단/치료평가를 위해 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브는 인 비트로 및 인 비보에서의 타겟 분자의 탐지에 따른 광학적 이미지 뿐만 아니라 자기공명영상을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브를 이용하면, 살아있는 대상체에서의 비침범적이고 반복적인 분석이 가능해질 뿐만 아니라, 질환 유발에 관여하는 물질을 타겟 분자로 선정하는 경우에는 바이오 이미징 프로브에 포함되어 있는 분자 비콘과 타겟 분자의 혼성화에 따라, 질환 유발을 억제할 수 있다. The present invention provides a bioimaging probe for detection and treatment of a target molecule in a cell, a method for producing the same, a composition for detecting a target molecule containing the probe, a method for obtaining an image of a living body or a sample using the probe, and a pharmaceutical composition containing the same. The bioimaging probe according to the present invention adopts a method in which the on / off of the fluorescence signal is controlled according to the presence of target molecules in the cell. Therefore, identification of a specific target biomarker, evaluation of intracellular gene, cell development, It can be useful for therapeutic evaluation. In particular, the bioimaging probe according to the present invention can provide a magnetic image as well as an optical image upon detection of target molecules in in vitro and in vivo. In addition, when the bioimaging probe according to the present invention is used, non-invasive and repetitive analysis in a living body is possible, and when a substance involved in disease induction is selected as a target molecule, Hybridization of a molecular beacon and a target molecule can inhibit disease induction.

Description

세포 내 타겟 분자의 탐지 및 질환 치료를 위한 바이오 이미징 프로브{Bio imaging probe for detecting intracellular target molecules and curing a disease}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a bioimaging probe for detecting intracellular target molecules and treating diseases,

본 발명은 세포 내 타겟 분자의 탐지 및 질환 치료를 위해 사용할 수 있는 바이오 이미징 프로브에 관한 것이다.
The present invention relates to a bioimaging probe that can be used for the detection of intracellular target molecules and for the treatment of diseases.

22 개의 뉴클레오티드로 구성된 비코딩 소 RNA 분자인 MicroRNAs (miRNAs, miRs)는 세포의 증식 및 분화를 포함한 다양한 생물학적 과정에 연관되어 있다. 신경 발달과 관련된 다양한 miRNA가 마이크로어레이 및 노던 블롯 분석을 이용함으로써 동정된 바 있다[L. Smirnova, et al ., Eur . J. Neurosci. 2005, 21, 1469.; A. M. Krichevsky , et al ., Stem Cells 2006, 24, 85.]. 최근, 본 발명자들은 광학적 유전자 이미징 시스템을 이용하여 신경- 및 암-특이적 miRNA 생성(biogenesis)의 인 비보 이미징을 최초로 보고한 바 있다[H. J. Kim , et al ., J. Nucl. Med. 2008, 49, 1686.; H. J. Kim , et al ., Mol . Imaging Biol. 2008, 11, 71.; J. Y. Lee , et al ., J. Nucl. Med. 2008, 49, 285.; M. H. Ko , et al ., FEBS J. 2008, 275, 2605.]. 살아있는 세포 내에서 내재적인 miRNA 발현 패턴을 모니터링하기 위해, 생물발광 리포터 유전자의 30개의 UTR(untranslated region)에 위치한 성숙한 miRNA의 완전하게 상보적인 서열이, 개별적인 miRNA를 추적하여 성숙 miRNA의 발현 패턴을 조사하기 위해 널리 사용되어 왔다[H. J. Kim, et al ., J. Nucl . Med. 2008, 49, 1686.; X. Cao , et al ., Genes Dev. 2007, 21, 531.; A. J. Giraldez, et al ., Science 2005, 308, 833.]. 그러나, 그러한 리포터에 기반한 miRNA 탐지는 miRNA가 타겟 mRNA에 결합하고 불안정화시킬 때, 시그널-오프 시스템을 나타낸다. 이 경우, 관찰된 시그널-오프 데이터가 인 비보에서의 miRNA 발현 또는 세포 사멸을 의미하는 것인지 결정하기가 어렵다. 그러므로, miRNA와 같은 세포내 타겟 분자의 탐지를 위한 시그널-온 시스템을 개발할 필요가 있다. 세포막 단백질 또는 수용체를 타겟팅하는 형광 표지된 리간드의 이미징 시그널은 세포의 외부의 경계에서의 리간드와 그들의 타겟과의 결합 친화성에 오로지 의존적이다. 그러나, 세포내 타겟에 대해 사용되는 형광 프로브의 시그널은 그들의 타겟에 대한 상호작용이 있던 없던 간에 세포내의 프로브의 존재 때문에 매우 막연하다. 세포내 타겟을 이미징하는 이러한 문제점을 극복하기 위해, 무형광 염료인 블랙 홀-퀀칭(black hole-quenching (BHQ)) 분자 또는 4-(디메틸아미노아조)벤젠 -4-카복실산(DABCYL)을 포함하는 앱타머를 포함하여, 최근 개발된 이미징 프로브인 단일쇄 또는 이중쇄 DNA를 갖는 분자 비콘(molecular beacon)은 형광 나노입자 다음에 컨쥬게이트되도록 디자인되어 있다. 이는 타겟의 부재시 형광 공명 에너지 전이(fluorescence resonance energy transfer, FRET)에 의해 형광물질의 형광을 소거하기 위해 사용되며, 서열-특이적 결합된 타겟의 존재시 퀀처로부터의 분리에 의해 형광신호가 회복된다 [Y. Li , et al., Biochem . Biophys . Res . Commun. 2008, 373, 457.; W. Tan , et al ., Curr . Opin . Chem . Biol. 2004, 8, 547.; X. Mao , et al ., Chem . Commun. 2009, 3065.]. 분자 비콘에 기초하여 개발된 퀀처-기반의 분자-타겟팅 시스템은 세포내 타겟 단백질의 탐지 및 살아 있는 세포 내 mRNA의 분포에 대한 향상된 이해를 위한 좋은 방법을 제공해 준다[N. Nitin , et al ., Nucleic Acids Res.2004, 32, e58.1.; M. M. Mhlanga , et al ., Nucleic Acids Res. 2005, 33, 1902.]. Peng 등은 mRNA 수준에서 다양한 암-연관 유전자를 타겟팅함에 의한 분자 비콘 프로브를 이용한 세포내 분자 이미징에 대해 보고하였다[X. H. Peng , et al ., Cancer Res. 2005, 65, 1909.]. MicroRNAs (miRNAs, miRs), a non-coding small RNA molecule composed of 22 nucleotides, are involved in a variety of biological processes, including cell proliferation and differentiation. Various miRNAs associated with neurodevelopment have been identified using microarray and Northern blot analysis [ L. Smirnova, et al ., Eur . J. Neurosci . 2005, 21, 1469; AM Krichevsky , et al ., Stem Cells 2006, 24, 85.]. Recently, we first reported in vivo imaging of neuro- and cancer-specific miogenesis using an optical gene imaging system ( HJ Kim , et & lt ; RTI ID = 0.0 & gt; al ., J. Nucl. Med . 2008, 49, 1686 .; HJ Kim , et al ., Mol . Imaging Biol . 2008, 11, 71 .; JY Lee , et al ., J. Nucl. Med . 2008, 49, 285 .; MH Ko , et al ., FEBS J. 2008, 275, 2605.]. To monitor the intrinsic miRNA expression patterns in living cells, a completely complementary sequence of mature miRNAs located in the 30 untranslated regions (UTRs) of the bioluminescent reporter gene tracks the individual miRNAs to investigate the expression patterns of mature miRNAs Has been widely used to [ HJ Kim, et al ., J. Nucl . Med . 2008, 49, 1686 .; X. Cao , et al ., Genes Dev . 2007, 21, 531 .; AJ Giraldez, et al ., Science 2005, 308, 833.]. However, miRNA detection based on such a reporter represents a signal-off system when the miRNA binds to and destabilizes the target mRNA. In this case, it is difficult to determine whether the observed signal-off data is indicative of miRNA expression or apoptosis in in vivo. Therefore, there is a need to develop a signal-on system for the detection of intracellular target molecules such as miRNAs. Imaging signals of fluorescently labeled ligands targeting cell membrane proteins or receptors are solely dependent on the binding affinity of the ligand to their targets at the outer boundary of the cell. However, the signals of fluorescent probes used for intracellular targets are very vague due to the presence of probes in the cells, whether or not there is interaction with their targets. To overcome this problem of imaging intracellular targets, an application comprising an amorphous dye black hole-quenching (BHQ) molecule or 4- (dimethylaminoazo) benzene-4-carboxylic acid (DABCYL) Molecular beacons with single-stranded or double-stranded DNA, recently developed imaging probes, including tamer, are designed to be conjugated after fluorescent nanoparticles. This is used to eliminate the fluorescence of the fluorescent material by fluorescence resonance energy transfer (FRET) in the absence of the target, and the fluorescence signal is recovered by separation from the quencher in the presence of the sequence-specific binding target [ Y. Li , et al., Biochem . Biophys . Res . Commun . 2008, 373, 457 .; W. Tan , et al ., Curr . Opin . Chem . Biol . 2004, 8, 547 .; X. Mao , et al ., Chem . Commun . 2009, 3065.]. A quencher-based molecular-targeting system developed on the basis of molecular beacons provides a good method for the detection of intracellular target proteins and for an improved understanding of the distribution of living mRNA in cells [ N. Nitin , et al ., Nucleic Acids Res. 2004, 32, e 58.1; MM Mhlanga , et al ., Nucleic Acids Res . 2005, 33, 1902.]. Peng et al. Reported intracellular molecular imaging using molecular beacon probes by targeting various cancer-associated genes at the mRNA level [ XH Peng , et al ., Cancer Res . 2005, 65, 1909.].

나노기술에서의 최근 진보는 생물의약 및 나노이미징 분자에서의 치료 및 진단 과정 양자와 관련하여, 폭넓은 적용을 가능하도록 이끌어 주었다[Y. Liu , et al ., Int . J. Cancer 2007, 120, 2527.; S. P. Leary , C. Y. Liu , M. L. Yu , C. Apuzzo , Neurosurgery 2006, 58, 1009.; P. Sharma, et al ., Adv . Colloid Interface Sci. 2006, 16, 123.]. 광학 및 방사성핵종 프로브를 구비한 많은 멀티모달 분자 이미징 프로브(multimodal molecular imaging probes)가 살아있는 대상체에서의 비침범적인 바이오 이미징을 위한 강력한 도구로서 출현되고 있다[W. Cai , X. Chen, Small 2007, 3, 1840.]. 양자점 및 자성 나노입자와 같은 나노크기의 물질들은 암-특이적 펩타이드를 이용하여 인 비보에서 암의 확산 범위를 탐지하기 위한 유용한 이미징 정보를 제공한다[W. Cai , et al ., Nano Lett. 2006, 6, 669.; P. C. Wu , et al ., Bioconjugate Chem. 2008, 19, 1972.]. 최근, 로다민-코팅된 코발트 페라이트 자성 형광(MF) 입자가 멀티모달 이미지 획득을 위해 사용된 바 있는데; 이 기술은 바이오 이미징 프로브로서 세포의 인 비트로 추적뿐만 아니라 인 비보 추적을 위해서도 매우 적합하다[T. J. Yoon , et al ., Small 2006, 2, 209.]. 이 듀얼 MF 이미징 프로브는 중심 코어 내의 코발트 페라이트와 실리카 쉘로 코팅된 형광 염료로 구성되어 있는데, 이는 케이징 효과(caging effect)에 의한 개선된 형광성, 광표백(photobleaching)에 대한 광안정성 및 낮은 독성에 기인한 개선된 생체적합성 특성들을 갖도록 한다[T. J. Yoon , et al ., Small 2006, 2, 209.; J. S. Kim , et al ., Toxicol . Sci. 2006, 89, 338.].
Recent advances in nanotechnology have led to a wide range of applications in relation to both therapeutic and diagnostic processes in biomedical and nanoimaging molecules [ Y. Liu , et al ., Int . J. Cancer 2007, 120, 2527; SP Leary , CY Liu , ML Yu , C. Apuzzo , Neurosurgery 2006, 58, 1009 .; P. Sharma, et al ., Adv . Colloid Interface Sci . 2006, 16, 123.]. Many multimodal molecular imaging probes with optical and radionuclide probes have emerged as powerful tools for noninvasive bioimaging in living subjects [W. Cai , X. Chen, Small 2007, 3, 1840.]. Nanoscale materials such as quantum dots and magnetic nanoparticles provide useful imaging information for detecting the extent of cancer spread in vivo using cancer-specific peptides [ W. Cai , et al ., Nano Lett . 2006, 6, 669 .; PC Wu , et al ., Bioconjugate Chem . 2008, 19, 1972.]. Recently, rhodamine-coated cobalt ferrite magnetic fluorescence (MF) particles have been used for multi-modal image acquisition; This technique is well suited for in-vivo tracking as well as in-vitro tracking of cells as bioimaging probes [ TJ Yoon , et al ., Small 2006, 2, 209.]. This dual MF imaging probe consists of a fluorescent dye coated with cobalt ferrite and silica shell in the center core, due to improved fluorescence due to the caging effect, light stability to photobleaching and low toxicity Have improved biocompatibility properties [ TJ Yoon , et al ., Small 2006, 2, 209 .; JS Kim , et al ., Toxicol . Sci . 2006, 89, 338.].

본 발명은 타겟 분자의 탐지 및 질환 치료를 위해 유용하게 사용될 수 있는, 새로운 바이오 이미징 프로브를 제공하고자 한다.
The present invention provides a new bioimaging probe that can be usefully used for the detection of target molecules and for the treatment of diseases.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 세포 내 전달 리간드와 결합할 수 있는 나노 입자; 및 타겟 분자와 혼성화 됨으로써 타겟 분자를 인식할 수 있는 분자 비콘이 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(cleavable linkage)을 통해 결합되어 있는, 바이오 이미징 프로브를 제공한다.
The present invention provides, as means for solving the above problems, a nanoparticle capable of binding with an intracellular delivery ligand; And a molecular beacon capable of recognizing the target molecule by being hybridized with the target molecule is bound through a cleavable linkage in the cell where the bond can be cleaved.

이하, 본 발명의 바이오 이미징 프로브를 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the bioimaging probe of the present invention will be described in detail.

본 발명의 바이오 이미징 프로브는, 분자 비콘을 표적 세포로 운반해주는 역할을 하는 나노 입자; 세포 내에서 타겟 분자와 혼성화 됨으로써 타겟 분자를 인식할 수 있는 분자 비콘; 및 상기 나노 입자와 분자 비콘을 결합시켜 주는, 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역을 포함할 수 있다. The bioimaging probe of the present invention comprises nanoparticles that serve to transport molecular beacons to target cells; A molecular beacon capable of recognizing a target molecule by hybridizing with a target molecule in a cell; And a region capable of cleaving the bond in the cell, which binds the nanoparticle with the molecular beacon.

본 발명에 있어서, 상기 분자 비콘의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 헤어핀 구조의 형태이거나 직선형 부분이중가닥 형태일 수 있다. In the present invention, the shape of the molecular beacons is not particularly limited, and may be, for example, a hairpin structure or a linear partial double-stranded structure.

본 발명에 있어서, 분자 비콘이 헤어핀 구조의 형태일 경우에는, 분자 비콘의 일 말단 근처에 형광 물질이 결합되어 있고, 헤어 핀 구조의 중앙 부분에 타겟 분자와 혼성화 될 수 있는 영역이 있으며, 타 말단 근처에 형광억제 물질이 결합되어 있되, 상기 형광억제 물질은 형광 물질과 근접한 위치에 있도록 디자인 될 수 있다. 또한, 상기 분자 비콘의 형광 물질이 결합되어 있는 쪽의 일 말단이 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역을 통해 나노 입자와 결합될 수 있다. In the present invention, when the molecular beacon is in the form of a hairpin structure, a fluorescent substance is bonded near one end of the molecular beacon, a region in the center portion of the hairpin structure is hybridizable with the target molecule, The fluorescence suppressing substance may be designed to be in a position close to the fluorescent substance. In addition, one end of the molecular beacon to which the fluorescent substance is bound can be bound to the nanoparticle through a region where the bond can be cleaved in the cell.

본 발명에 있어서, 분자 비콘이 직선형 부분이중가닥 형태일 경우에는, 일 말단에 형광 물질이 결합되어 있고, 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하며, 타 말단이 상기 절단될 수 있는 영역에 결합되어 있는 핵산 프로브; 및 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하고, 상기 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브의 일 말단과 근접한 말단에 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 혼성화 된 형태일 수 있다. In the present invention, when the molecular beacon is in the form of a linear partial double-stranded structure, a fluorescent substance is bonded at one end thereof, and a region including a region capable of hybridizing with the target molecule, A nucleic acid probe; And a region hybridizable with the nucleic acid probe, wherein an oligomer having a fluorescence control substance bound to the end of the nucleic acid probe, which is adjacent to one end of the nucleic acid probe, is hybridized.

본 발명에 있어서, 상기 핵산 프로브에 포함되어 있는 「타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역」은 타겟 분자의 일부분과 상보적인 서열을 가져 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 서열을 의미한다. 예를 들어, 상기 「타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역」은 타겟 분자의 일부분과 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상 상보적인 서열을 갖는 것일 수 있다. 만일 타겟 분자가 단백질인 경우, 상기 「타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역」은 핵산 프로브로서 작용하는 앱타머에 있어서 타겟 분자인 단백질과 혼성화될 수 있는 영역을 의미한다. 상기 「타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역」은 타겟 분자에 따라 적절히 그 길이를 조절할 수 있고, 특정 길이로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 타겟 분자가 miRNA인 경우, 「타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역」은 22개 내외의 뉴클레오티드로 구성될 수 있으나, 타겟 분자가 mRNA나 단백질인 경우, 「타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역」은 그보다 짧거나 더 길 수 있다. In the present invention, the " region capable of hybridizing with the target molecule " contained in the nucleic acid probe means a sequence having a sequence complementary to a part of the target molecule and capable of hybridizing with the target molecule. For example, the " region capable of hybridizing with the target molecule " may have a sequence complementary to at least 90%, preferably 95% or more, of a portion of the target molecule. When the target molecule is a protein, the above-mentioned " region capable of hybridization with the target molecule " means a region capable of hybridizing with a protein as a target molecule in an aptamer serving as a nucleic acid probe. The " region capable of hybridization with the target molecule " can appropriately adjust its length according to the target molecule, and is not limited to a specific length. For example, when the target molecule is miRNA, the " region capable of hybridizing with the target molecule " may be composed of about 22 or more nucleotides, but when the target molecule is mRNA or protein, Region " may be shorter or longer.

본 발명에 있어서, 상기 핵산 프로브의 일 말단에 결합되어 있는 형광 물질은 바이오(생체) 이미징에 사용할 수 있는 형광 물질이면 제한없이 가능하다. 본 발명에 있어서, 상기 형광 물질의 구체적인 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 로다만과 그의 유도체, 플루오레신과 그의 유도체, 쿠마린과 그의 유도체, 아크리딘과 그의 유도체, 피렌과 그의 유도체, 에리트로신과 그의 유도체, 에오신과 그의 유도체, 및 4-아세트아미도-4′-이소티오시아나토스틸벤-2,2′디설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 상기 형광 물질을 보다 구체적으로 예시하면 다음과 같다:In the present invention, the fluorescent substance bound to one end of the nucleic acid probe may be any fluorescent substance that can be used for bio (bio) imaging. In the present invention, the specific kind of the fluorescent substance is not particularly limited, and examples thereof include rhodamine and its derivatives, fluorescein and its derivatives, coumarin and its derivatives, acridine and its derivatives, pyrene and its derivatives , Erythrosine and its derivatives, eosin and its derivatives, and 4-acetamido-4'-isothiocyanatostilbene-2,2 'disulfonic acid. More specifically, the fluorescent material that can be used in the present invention is as follows.

로다민 및 그의 유도체로서6-카복시-X-로다민(ROX), 6-카복시로다민 (R6G), 리사민 로다민 B 설포닐 클로라이드, 로다민(Rhod), 로다민 B, 로다민 123, 로다민 X 이소티오시아네이트, 설포로다민 B, 설포로다민 101, 설포로다민 101의 설포닐 클로라이드 유도체(Texas Red), N,N,N′,N′-테트라메틸-6-카복시로다민(TAMRA), 테트라메틸 로다민, 테트라메틸 로다민 이소티오시아네이트(TRITC), 리보플라빈, 로졸산, 터븀 킬레이트 유도체, Alexa 유도체, Alexa-350, Alexa-488, Alexa-547 및 Alexa-647 등을 들 수 있고; Rhodamine and its derivatives as 6-carboxy -X- rhodamine (ROX), 6-carboxy rhodamine (R6G), Lisa Min rhodamine B sulfonyl chloride, rhodamine (Rhod), rhodamine B, rhodamine 123, N, N, N ' -tetramethyl-6-carboxyhodamine < RTI ID = 0.0 > (R) < / RTI & (TAMRA), tetramethylrhodamine, tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), riboflavin, rosol acid, terbium chelate derivatives, Alexa derivatives, Alexa-350, Alexa-488, Alexa-547 and Alexa- Can be heard;

플루오레세인 및 그의 유도체로서 5-카복시플루오레세인(FAM), 5-(4,6-디클로로트리아진-2-일)아미노플루오레세인(DTAF), 2′7′-디메톡시-4′5′-디클로로-6-카복시플루오레세인(JOE), 플루오레세인, 플루오레세인 이소티오시아네이트, QFITC(XRITC), 플루오레스카민(fluorescamine), IR144, IR1446, 말라카이트 그린 이소티오시아네이트, 4-메틸움벨리페론, 오르토 크레졸 프탈레인, 니트로티로신, 파라로자닐린, 페놀 레드, B-피코에리트린 및 o-프탈디알데히드 등을 들 수 있으며; Fluorescein and its derivatives as 5-carboxy-fluorescein (FAM), 5- (4,6- dichloro-triazin-2-yl) amino fluorescein (DTAF), 2'7'--dimethoxy-4 ' (JOE), fluorescein, fluorescein isothiocyanate, QFITC (XRITC), fluorescamine, IR144, IR1446, malachite green isothiocyanate, 4-methylumbelliferone, orthocresolphthalein, nitrotyrosine, pararosaniline, phenol red, B-picoerythrin and o-phthalaldehyde;

쿠마린 및 그의 유도체로서 쿠마린, 7-아미노-4-메틸쿠마린(AMC, 쿠마린 120), 7-아미노-4-트리플루오로메틸쿠마린(쿠마린 151), 시아노신, 4′-6-디아미니디노-2-페닐인돌(DAPI), 5′,5″-디브로모피로갈롤-설폰프탈레인 (Bromopyrogallol Red), 7-디에틸아미노-3-(4′-이소티오시아나토페닐)-4-메틸쿠마린 디에틸렌트리아민 펜타아세테이트, 4-(4′-디이소티오시아나토디하이드로-스틸벤-2,2′-디설폰산, 4,4′-디이소티오시아나토스틸벤-2,2′-디설폰산, 5-[디메틸아미노]나프탈렌-1-설포닐 클로라이드 (DNS, dansyl chloride), 4-(4′-디메틸아미노페닐아조)벤조산(DABCYL) 및 4-디메틸아미노페닐아조페닐-4′-이소티오시아네이트(DABITC) 등을 들 수 있고; Coumarin and derivatives thereof as coumarin, 7-amino-4-methyl coumarin (AMC, Coumarin 120), 7-amino-4-trifluoromethyl coumarin (coumarin 151), didanosine cyano, 4'-6-dia mini dino- 2-phenylindole (DAPI), 5 ', 5 "-dibromophile, Bromopyrogallol Red, 7-diethylamino-3- (4'-isothiocyanatophenyl) Coumarin diethylenetriamine pentaacetate, 4- (4'-diisothiocyanato dihydro-stilbene-2,2'-disulfonic acid, 4,4'-diisothiocyanatostilbene- (DNS), 4- (4'-dimethylaminophenylazo) benzoic acid (DABCYL) and 4-dimethylaminophenyl azophenyl-4'-disulfonic acid, 5- [dimethylamino] naphthalene-1-sulfonyl chloride, -Isothiocyanate (DABITC); and the like;

아크리딘 및 그의 유도체로서 아크리딘, 아크리딘 이소티오시아네이트, 5-(2′-아미노에틸)아미노나프탈렌-1-설폰산(EDANS), 4-아미노-N-[3-비닐설포닐)페닐]나프탈이미드-3,5디설포네이트(LuciferYellow VS), N-(4-아닐리노-1-나프틸)말레이미드, 안트라닐아미드 및 Brilliant Yellow 등을 들 수 있으며; Acridine and its derivatives include acridine, acridine isothiocyanate, 5- (2'-aminoethyl) aminonaphthalene-1-sulfonic acid (EDANS), 4-amino- (4-anilino-1-naphthyl) maleimide, anthranylamide and Brilliant Yellow, and the like;

피렌 및 그의 유도체로서 피렌, 피렌 부티레이트, 숙신이미딜 1-피렌 부티레이트, Reactive Red 4 (Cibacron® Brilliant Red 3B-A) 등을 들 수 있고; Pyrene and its derivatives include pyrene, pyrene butyrate, succinimidyl 1-pyrene butyrate, Reactive Red 4 (Cibacron Brilliant Red 3B-A) and the like;

에리트로신 및 그의 유도체로서 에리트로신 B, 에리트로신 이소티오시아네이트 및 에티듐 등을 들 수 있으며; Erythrosine and its derivatives such as erythrosine B, erythrosine isothiocyanate, and ethidium;

에오신 및 그의 유도체로서 에오신 및 에오신 이소티오시아네이트 등을 들 수 있고; Eosin and its derivatives include eosin and eosin isothiocyanate, and the like;

4- 아세트아미도 -4′- 이소티오시아나토스틸벤 -2,2′ 디설폰산이 있다. 4- acetamido- 4 & apos ; -isothiocyanato stilbene- 2,2 ' disulfonic acid .

본 발명에 있어서, 상기 핵산 프로브는 상기 형광 물질 및 상기 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역 사이에 결합된 링커(linker) 영역을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 링커 영역은 핵산 프로브의 일 말단에 전술한 형광 물질을 도입하기 용이하도록 하기 위해 사용될 수 있고, 상기 링커 영역의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 상기 링커 영역은 4 내지 10개의 짧은 핵산 서열을 갖는 뉴클레오티드일 수 있다. In the present invention, the nucleic acid probe may further include a linker region bound between the fluorescent substance and an area capable of hybridizing with the target molecule. In the present invention, the linker region can be used for facilitating the introduction of the above-mentioned fluorescent substance into one end of the nucleic acid probe. The specific kind of the linker region is not particularly limited, but, for example, And may be a nucleotide having 4 to 10 short nucleic acid sequences.

본 발명에 있어서, 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하고 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머는, 상기 형광제어 물질이 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역의 일 말단에 결합되어 있되, 상기 핵산 프로브에 결합되어 있는 형광 물질과 근접하게 위치할 수 있도록 디자인될 수 있다. In the present invention, the oligomer having a region capable of hybridizing with the nucleic acid probe and having a fluorescence control substance bound thereto is bound to one end of a region where the fluorescence control substance can hybridize with the nucleic acid probe, It can be designed to be positioned in close proximity to the fluorescent material bound to the probe.

본 발명에 있어서, 전술한 바와 같이, 핵산 프로브가 링커 영역을 추가로 포함하는 경우, 상기 올리고머는 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역 이외에도 상기 핵산 프로브의 링커 영역과 혼성화될 수 있는 링커 영역을 추가로 포함하도록 변형될 수 있다. In the present invention, as described above, when the nucleic acid probe further comprises a linker region, the oligomer may further include a linker region capable of hybridizing with the linker region of the nucleic acid probe, in addition to a region capable of hybridizing with the nucleic acid probe As shown in FIG.

본 발명에 있어서, 상기 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(cleavable linkage)은, 그 일 말단이 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브의 일 말단의 반대쪽 말단(타 말단)에 결합되고, 상기 절단될 수 있는 영역의 타 말단이 나노 입자에 결합되어 나노 입자와 분자 비콘을 연결시켜 주는 역할을 하는 동시에, 바이오 이미징 프로브가 세포 내로 이입된 이 후, 상기 절단될 수 있는 영역 내에서 결합이 쪼개져 분자 비콘이 나노 입자로부터 분리되도록 하는 역할을 할 수 있다. In the present invention, a cleavable linkage in the cell is bound to one end of the nucleic acid probe to which the fluorescent substance is bound, The other end of the region that can be bonded to the nanoparticle serves to connect the nanoparticle with the molecular beacon. After the bioimaging probe is introduced into the cell, the bond is cleaved within the cleavable region, Beacons can be separated from the nanoparticles.

본 발명의 절단될 수 있는 영역은 영역 내에 이황화 결합(disulfide linkage)을 포함하고 있어, 바이오 이미징 프로브가 세포 내에 이입된 이 후, 산성을 띠는 세포질 환경하에서 이황화 결합이 절단됨으로써, 분자 비콘을 나노 입자로부터 분리되도록 할 수 있다. 산성을 띠는 세포질 환경하에서는 이황화 결합이 쉽게 절단될 수 있다는 것이 당업계에서 잘 알려져 있다. 특히, 암 세포 등과 같은 질환을 유발하는 세포의 경우, 대사 과정에서 산을 유발하여 산성을 띠는 세포질 환경을 유도하게 됨으로, 질환을 유발하는 세포에서는 분자 비콘이 나노 입자로부터 쉽게 분리될 수 있다. The disruptable region of the present invention includes a disulfide linkage in the region. After the bioimaging probe is introduced into the cell, the disulfide bond is cleaved under an acidic cytoplasmic environment, To be separated from the particles. It is well known in the art that disulfide bonds can easily be cleaved under acidic cytoplasmic conditions. In particular, in the case of cells that cause diseases such as cancer cells, molecular beacons can easily be separated from nanoparticles in disease-causing cells, since they induce an acidic cytoplasmic environment by inducing acid in metabolism.

본 발명에 있어서, 나노 입자로부터 분리된 분자 비콘의 핵산 프로브는, 타겟 분자 존재시 타겟 분자와 혼성화되어 타겟 분자 탐지 및 질환 치료를 달성할 수 있다. In the present invention, a nucleic acid probe of a molecular beacon separated from nanoparticles can be hybridized with a target molecule in the presence of the target molecule to achieve target molecule detection and disease treatment.

이하에서 핵산 프로브가 타겟 분자와 혼성화되는 기작을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the mechanism by which the nucleic acid probe is hybridized with the target molecule will be described in detail.

본 발명의 분자 비콘은 상기 핵산 프로브와 타겟 분자와의 혼성화가 상기 핵산 프로브와 형광제어물질이 결합되어 있는 올리고머와의 혼성화에 비해 보다 잘 이루어지도록 설계할 수 있다. 핵산 프로브와 타겟 분자와의 혼성화가 잘 이루어져야만 형광제어물질이 결합되어 있는 올리고머가 상기 핵산 프로브로부터 떨어져 나가게 될 수 있기 때문이다.The molecular beacon of the present invention can be designed so that the hybridization of the nucleic acid probe and the target molecule is performed more effectively than the hybridization of the nucleic acid probe and the oligomer with the fluorescence control substance. The hybridization between the nucleic acid probe and the target molecule must be well performed so that the oligomer having the fluorescence control substance bound thereto may be separated from the nucleic acid probe.

이를 위해, 본 발명에서는, 타겟 분자가 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역이, 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역에 비해 크도록 설계하여, 타겟 분자의 존재시 핵산 프로브와 혼성화되어 있던 올리고머가 쉽게 떨어져 나갈 수 있도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 올리고머에 포함되어 있는, 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역의 핵산서열 길이는 핵산 프로브에 포함되어 있는, 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역의 핵산서열 길이의 20% 내지 25%일 수 있다. For this purpose, in the present invention, the region where the target molecule can be hybridized with the nucleic acid probe is designed to be larger than the region where the oligomer to which the fluorescence control substance is bonded is hybridizable with the nucleic acid probe, The oligomer hybridized with the nucleic acid probe can be easily separated. More specifically, the nucleic acid sequence length of the region contained in the oligomer that can hybridize with the nucleic acid probe may be 20% to 25% of the length of the nucleic acid sequence of the region contained in the nucleic acid probe and capable of hybridizing with the target molecule have.

또한, 타겟 분자가 존재하지 않을 시, 핵산 프로브와 혼성화되어 있던 올리고머가 스스로 떨어져 나가는 것을 방지하기 위해, 핵산 프로브와 올리고머 간의 혼성화는 적어도 40℃에서는 안정화되도록 설계할 수 있다.Also, in order to prevent the oligomer hybridized with the nucleic acid probe from falling off when the target molecule is not present, the hybridization between the nucleic acid probe and the oligomer can be designed to be stabilized at at least 40 ° C.

본 발명에 있어서, 상기 올리고머에 결합될 수 있는 형광제어 물질의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 알려진 형광제어 물질이라면 제한없이 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 형광제어물질은, 구체적으로 예를 들면, 4-(디메틸아미노)아조벤젠-4-카복실산(DABCYL), 4-(디메틸아미노)아조벤젠 설폰산(DABSYL), BHQ-1, BHQ-2, BHQ-3 등의 BHQ(Biosearch Technologies, Inc(제)) 또는 Eclipse(Amersham Bioscience(제)) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the specific kind of the fluorescence control substance that can be bound to the oligomer is not particularly limited and any fluorescence control substance commonly known in the art can be used without limitation. Specific examples of the fluorescent control material usable in the present invention include 4- (dimethylamino) azobenzene-4-carboxylic acid (DABCYL), 4- (dimethylamino) azobenzenesulfonic acid (DABSYL), BHQ- BHQ (Biosearch Technologies, Inc) or Eclipse (Amersham Bioscience) such as BHQ-2 or BHQ-3.

또한, 본 발명의 분자 비콘으로 탐지할 수 있는 타겟 분자의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, microRNA, mRNA 또는 단백질일 수 있다. 후술할 본 발명의 하기 실시예에서는, 타겟 분자로서 microRNA를 대상으로 하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 타겟 분자가 단백질일 경우, 이를 탐지할 수 있는 핵산 프로브로서 적당한 앱타머를 합성하고 이를 분자 비콘으로 도입함으로써, 특정 단백질을 탐지할 수도 있다. The specific kind of the target molecule that can be detected by the molecular beacon of the present invention is not particularly limited and may be, for example, microRNA, mRNA or protein. In the following examples of the present invention to be described later, microRNAs are targeted as target molecules, but the present invention is not limited thereto. For example, when the target molecule is a protein, a specific protein may be detected by synthesizing a suitable aptamer as a nucleic acid probe capable of detecting it and introducing it into a molecular beacon.

첨부된 도 1 은, 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브 및 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 혼성화되어 있는 본 발명의 일 태양에 따른 선형 분자 비콘(10) 및 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(13)이 결합된 상태를 모식화한 도면이다. 첨부된 도 1 에 나타난 바와 같이, 분자 비콘(10)은 링커 영역(11a), 상기 링커 영역(11a)에 결합되어 있는 형광 물질(11c) 및 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역(11b) 을 포함하는 핵산 프로브(11); 및 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역(12b)을 포함하고, 형광제어 물질(12a)이 결합되어 있는 올리고머(12)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(13)은 핵산 프로브(11)의 말단에 결합될 수 있다. 첨부된 도 1 에 나타난 바와 같이, 형광제어 물질(12a)이 형광 물질(11c)과 근접한 위치에서 상기 올리고머에 결합되어 있으므로, 형광 물질(11c)은 퀀칭(Quenching)되게 된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention, (13) are combined with each other. 1, the molecular beacon 10 includes a linker region 11a, a fluorescent substance 11c bonded to the linker region 11a, and a region 11b capable of hybridizing with the target molecule A nucleic acid probe 11; And an oligomer 12 including a region 12b that can be hybridized with the nucleic acid probe and to which a fluorescence control material 12a is bound. In addition, the region 13 in which the bond can be cleaved in the cell can be bound to the end of the nucleic acid probe 11. As shown in FIG. 1, since the fluorescent control material 12a is bonded to the oligomer at a position close to the fluorescent material 11c, the fluorescent material 11c is quenched.

즉, 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 타겟 분자의 부재시에는 핵산 프로브와 혼성화되어 있으므로 형광제어 물질에 의해 형광이 나타나지 않게 된다. That is, since the oligomer to which the fluorescence control substance is bound is hybridized with the nucleic acid probe when the target molecule is not present, fluorescence is not generated by the fluorescence control substance.

반면, 첨부된 도 2 는, 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브(11) 및 타겟 분자(21)가 혼성화되어 있는 상태(20)를 모식화한 도면이다. 첨부된 도 2에 나타난 바와 같이, 타겟 분자(21)가 존재할 경우, 상기 분자 비콘(10)의 핵산 프로브(11)는, 형광제어 물질(12a)이 결합되어 있는 올리고머(12) 대신 타겟 분자(21)와 혼성화되므로 형광 물질을 퀀칭(억제)하던 형광제어 물질(12a)이 결합되어 있는 올리고머(12)가 떨어져 나가게 되어, 다시 형광을 발하게 될 수 있다. 다만, 첨부된 도 2는 나노 입자 및 분자 비콘을 포함하는 바이오 이미징 프로브가 세포 내에 이입된 이 후, 상기 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(13)이 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역(11b)으로부터 떨어져 나간 상태를 나타내고 있다. 즉, 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(13)을 통해 나노 입자와 결합되어 있던 분자 비콘(10)이 암 세포와 같은 질환 유발 세포 내에 이입되면, 산성을 띠는 세포질 환경하에 처하게 되어, 전술한 바와 같이, 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(13)이 분자 비콘(10)으로부터 떨어져 나가게 되어, 나노 입자와 분리된 상태의 분자 비콘(40)으로 될 수 있다. 상기 나노 입자와 분리된 분자 비콘(40)은 핵산 프로브(11)의 타겟 분자와 혼성화 될 수 있는 영역(11b)으로부터 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(13)이 분리된 상태로 존재하지만, 타겟 분자(21)의 존재 하에서는 핵산 프로브(11)로부터 올리고머(12)가 떨어져 나가고, 핵산 프로브(11)가 타겟 분자(21)와 혼성화됨으로써, 형광 물질(11c)이 다시 형광을 발하게 될 수 있다. 2 is a schematic diagram of a state 20 in which a nucleic acid probe 11 to which a fluorescent material is bound and a target molecule 21 are hybridized. 2, when the target molecule 21 is present, the nucleic acid probe 11 of the molecular beacon 10 is immobilized on the target molecule (not shown) instead of the oligomer 12 to which the fluorescence control material 12a is bonded 21, the oligomer 12 to which the fluorescence control substance 12a having the quenching (suppressing) the fluorescent material is bound is separated, and fluorescence can be emitted again. FIG. 2 is a graph showing a relationship between a region (13) in which a bond can be cleaved in the cell after the bioimaging probe including nanoparticles and a molecular beacon is introduced into the cell, 11b. As shown in Fig. That is, when the molecular beacon 10 bound to the nanoparticles through the region 13 in which the bond is cleaved in the cell is introduced into a disease-causing cell such as a cancer cell, the cell is subjected to an acidic cytoplasmic environment , The region 13 in which the bond can be cleaved in the cell is separated from the molecular beacon 10 and can be a molecular beacon 40 separated from the nanoparticles as described above. The molecular beacon 40 separated from the nanoparticles is separated from the region 11b capable of hybridizing with the target molecule of the nucleic acid probe 11 in a state where the region 13 in which the bond can be cleaved is separated The oligomer 12 is separated from the nucleic acid probe 11 in the presence of the target molecule 21 and the nucleic acid probe 11 is hybridized with the target molecule 21 so that the fluorescent material 11c can again fluoresce have.

본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브가 세포 내로 이입된 후, 세포 내에서 타겟 분자와 혼성화 되어, 형광 시그널을 온(on) 시키는 과정을 요약하면, 첨부된 도 3 과 같다. 첨부된 도 3 은, 나노 입자(23)에 세포 내 전달 리간드(31) 및 분자 비콘(10)이 결합되어 있는 본 발명의 일 태양에 따른 바이오 이미징 프로브(30)가 세포 밖에서 세포 내부(60)로 이입 된 후, 분자 비콘(10)이 산성을 띠는 세포질 환경하에서 나노 입자(32)로부터 분리되고, 상기 분리된 분자 비콘(40)의 핵산 프로브(11)가 타겟 분자(21)의 존재시 형광제어 물질(12a)이 결합되어 있는 올리고머(12)와 분리되고, 타겟 분자(21)와 혼성화되는 과정을 모식화한 도면이다. 첨부된 도 3 에 나타난 바와 같이, 타겟 분자가 존재하지 않을 때에는 시그널-오프(signal-off) 되어 있다가, 타겟 분자가 본 발명에 따른 분자 비콘과 결합하게 되면 시그널-온(signal-on) 되는 분자 탐지 시스템을 제공할 수 있다. FIG. 3 is a flow chart illustrating a process of turning on a fluorescent signal by hybridizing with a target molecule in a cell after the bioimaging probe according to the present invention is introduced into a cell. 3 attached herewith shows a bioimaging probe 30 according to one embodiment of the present invention in which an intracellular delivery ligand 31 and a molecular beacon 10 are bonded to the nanoparticles 23, The molecular beacon 10 is separated from the nanoparticles 32 under an acidic cytoplasmic environment and the nucleic acid probe 11 of the separated molecular beacon 40 is detected in the presence of the target molecule 21 FIG. 5 is a schematic view illustrating a process of separating the oligomer 12 to which the fluorescence control material 12a is bound and hybridizing the target molecule 21. As shown in FIG. 3, when the target molecule is not present, it is signal-off, and when the target molecule is bound to the molecular beacon according to the present invention, the signal- A molecular detection system can be provided.

상기 바이오 이미징 프로브(30)의 세포 내 전달 리간드(31)는, 바이오 이미징 프로브(30)가 엔도사이토시스를 통해 세포 내부로 이입되도록 하는 역할을 수행할 수 있고, 나노 입자(32)는 타겟으로 하는 세포가 존재하는 지 여부를 확인할 수 있도록 형광 이미지 또는 자기 공명(MR) 이미지 등을 제공할 수 있다. The intracellular delivery ligand 31 of the bioimaging probe 30 may serve to allow the bioimaging probe 30 to be introduced into cells through endocytosis and the nanoparticles 32 may serve as a target A fluorescence image or a magnetic resonance (MR) image or the like can be provided so that it can be confirmed whether or not a cell to be present is present.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 바이오 이미징 프로브(30)를 이용하면, 타겟으로 하는 세포의 존재 여부를 확인할 수 있고, 바이오 이미징 프로브(30)가 타겟으로 하는 세포 내부로 이입된 후, 탐지하고자 하는 타겟 분자의 존재 여부를 형광 신호의 온-오프(on-off)를 통해 확인할 수 있다.Therefore, the use of the bioimaging probe 30 of the present invention can confirm the presence or absence of a target cell. After the bioimaging probe 30 is introduced into a targeted cell, The presence or absence of the target molecule can be confirmed by on-off of the fluorescence signal.

또한, 첨부된 도 3에 나타난 바와 같이, 질환 유발에 관여하는 타겟 분자(21)가 분자 비콘(40)에 혼성화됨에 따라, 질환 유발 과정(50)에 영향을 주어, 질환 유발 세포(51a, 51b, 51c)를 사멸시킬 수도 있다. 3, as the target molecule 21 involved in disease induction is hybridized to the molecular beacon 40, the disease inducing process 50 is affected, and the disease inducing cells 51a, 51b , 51c may be killed.

비록, 전술한 도 1 내지 도 3 에서는 핵산 프로브의 일 말단에 형광 물질(11c)을 용이하게 도입하기 위해 링커 영역(11a)을 이용하고 있지만, 본 발명에 따른 분자 비콘의 구성에 있어서, 상기 링커 영역(11a)이 반드시 필요한 것은 아니다. 상기 핵산 프로브(11)의 링커 영역(11a)이 존재하지 않더라도 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역(11b)의 일 말단에 형광 물질을 갖도록 개질할 수 있다. Although the linker region 11a is used for easily introducing the fluorescent material 11c to one end of the nucleic acid probe in the above-described FIG. 1 to FIG. 3, in the structure of the molecular beacon according to the present invention, The region 11a is not necessarily required. Even if the linker region 11a of the nucleic acid probe 11 does not exist, it can be modified to have a fluorescent substance at one end of the region 11b that can be hybridized with the target molecule.

본 발명에 있어서, 상기 나노 입자는 직경이 1 nm 내지 1000 nm, 바람직하게는 2 nm 내지 100 nm 인 입자라면 제한없이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 나노 입자의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 자성 나노 입자, 생체적합성 물질, 양자점, 탄소나노튜브, 금(gold) 및 SERS dot(Surface Enhanced Raman Spectroscopic dot)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. In the present invention, the nanoparticles can be used without limitation as long as the particles have a diameter of 1 nm to 1000 nm, preferably 2 nm to 100 nm. In the present invention, the specific type of the nanoparticles is not particularly limited, and examples thereof include magnetic nanoparticles, biocompatible materials, quantum dots, carbon nanotubes, gold, and SERS dot (Surface Enhanced Raman Spectroscopic dot) ≪ / RTI >

본 발명의 나노 입자로서, 상기 자성 나노 입자를 사용할 경우, 상기 자성 나노 입자는 금속 물질, 자성 물질 또는 자성 합금일 수 있다. When the magnetic nanoparticles are used as the nanoparticles of the present invention, the magnetic nanoparticles may be a metal material, a magnetic material, or a magnetic alloy.

본 발명에서 상기 금속 물질은 특별히 제한되지는 않지만, Pt, Pd, Ag, Cu 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. In the present invention, the metal material may be at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Ag, Cu and Au though not particularly limited.

본 발명에서 상기 자성 물질 역시 특별히 제한되지는 않지만, Co, Mn, Fe, Ni, Gd, Mo, MM'2O4, 및 MpOq (M 및 M'은 각각 독립적으로 Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd, 또는 Cr을 나타내고, p 및 q는 각각 식 “0 < p ≤3” 및 “0 < q ≤5”을 만족한다)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. The magnetic material in the present invention is also not particularly limited, Co, Mn, Fe, Ni , Gd, Mo, MM '2 O 4, And M p O q (Where M and M 'each independently represent Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Gd or Cr, and p and q satisfy the expressions "0 <p? 3" and "0 <q? ). &Lt; / RTI &gt;

또한 본 발명에서 상기 자성 함금 역시 특별히 제한되지는 않지만, CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe 및 NiFeCo로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.In the present invention, the magnetic alloy is not particularly limited, but may be at least one selected from the group consisting of CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe and NiFeCo.

본 발명에 있어서, 상기 자성 나노 입자는 형광 물질 및 생체적합성 물질을 포함하는 코팅층을 가질 수 있다. 본 발명에서 상기 코팅층에 포함되어 있는 형광 물질은 생체 이미징에 사용할 수 있는 형광 물질이면 제한없이 가능하다. 본 발명에 있어서, 상기 형광 물질의 구체적인 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 전술한 핵산 프로브의 일 말단에 결합되어 있는 형광 물질과 동일한 성분을 사용할 수 있다. In the present invention, the magnetic nanoparticles may have a coating layer containing a fluorescent material and a biocompatible material. In the present invention, the fluorescent material contained in the coating layer is not limited as long as it can be used for living body imaging. In the present invention, the specific kind of the fluorescent substance is not particularly limited, and for example, the same components as the fluorescent substance bound to one end of the above-mentioned nucleic acid probe can be used.

다만, 본 발명에서 상기 자성 나노 입자에 포함되어 있는 형광 물질은 타겟으로 하는 세포의 존재 여부를 확인할 목적으로 사용되는 것이고, 상기 핵산 프로브의 일 말단에 결합되어 있는 형광 물질은 세포 내에 존재하는 타겟 분자의 존재 여부를 확인할 목적으로 사용되는 것이므로 양자의 구별을 위해서 각각 형광 색이 상이한 것을 사용할 수 있다. However, in the present invention, the fluorescent substance contained in the magnetic nanoparticles is used for the purpose of confirming the existence of a target cell, and the fluorescent substance bound to one end of the nucleic acid probe is a target molecule Is used for the purpose of confirming the presence or absence of fluorescence.

본 발명의 나노 입자로서, 상기 생체적합성 물질을 사용할 경우, 상기 생체적합성 물질은 실리카, 고분자, 지질 및 덱스트란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. When the biocompatible material is used as the nanoparticle of the present invention, the biocompatible material may include a material selected from the group consisting of silica, polymer, lipid, and dextran.

본 발명에서 상기 고분자는 특별히 제한되지는 않지만, 폴리알킬렌글리콜, 폴리에테르이미드, 폴리비닐피롤리돈, 친수성 비닐계 고분자 및 상기 중 2 이상이 공중합된 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. In the present invention, the polymer may be at least one selected from the group consisting of a polyalkylene glycol, a polyetherimide, a polyvinylpyrrolidone, a hydrophilic vinyl polymer, and a copolymer of two or more of the above, have.

본 발명의 나노 입자로서, 양자점(quantum dot)을 사용할 경우, 상기 양자점은 중심체, 상기 중심체를 둘러써고 있는 셀부 및 상기 셀부를 코팅하고 있는 고분자 코팅층의 구조로 이루어질 수 있다. 본 발명에서 상기 양자점의 구체적인 종류는 특별히 제한되는 것은 아니고, 생체 이미징에 사용 가능하도록 생체적합성을 가지고 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 양자점의 입자 직경이 5.5 nm 미만인 것을 사용할 수 있다. 상기 양자점의 중심체를 구성하는 성분은 CdSe(카드뮴-세슘), CdTe(카드뮴-텔루라이드) 또는 CdS(황화 카드뮴) 등 주로 중금속이 사용되고 있으므로, 양자점의 사용이 인체에 유해할 수도 있다. 그러나, 본 발명에서는 양자점의 직경 크기를 5.5 nm 미만으로 제어함으로써, 양자점의 빠른 체외 배출을 통해 체내에서 머무르는 시간을 단축하여 독성을 상대적으로 낮출 수 있다(Natuer biotechnology 2007 25(10), 1165-1170). When a quantum dot is used as the nanoparticle of the present invention, the quantum dot may have a structure of a core body, a cell portion surrounding the core body, and a polymer coating layer coating the cell portion. In the present invention, the specific kind of the quantum dot is not particularly limited, and any quantum dot can be used without limitation as long as it has biocompatibility so that it can be used for living body imaging. In the present invention, the quantum dots having a particle diameter of less than 5.5 nm can be used. Since a heavy metal such as CdSe (cadmium-cesium), CdTe (cadmium-telluride) or CdS (cadmium sulfide) is mainly used as a constituent of the central body of the quantum dots, the use of the quantum dots may be harmful to the human body. However, in the present invention, by controlling the diameter of the quantum dots to be less than 5.5 nm, it is possible to relatively shorten the time to stay in the body through the rapid in vitro release of the quantum dots, thereby relatively reducing the toxicity ( Natuer biotechnology 2007 25 (10), 1165-1170 ).

본 발명의 나노 입자로서, SERS dot을 사용할 경우, 상기 SERS dot은 라만(raman) 신호를 가지고 있는 약 100 nm 크기의 실리카 나노 입자로서, 라만 산란을 이용한 다중 분석을 할 수 있는 물질이다. When the SERS dot is used as the nanoparticle of the present invention, the SERS dot is a silica nanoparticle having a size of about 100 nm having a raman signal and capable of performing multiple analysis using Raman scattering.

한편 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브에 다른 진단 프로브를 도입할 경우, 다중 진단 프로브로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브에 T1 또는 T2 자기공명 영상 진단 프로브를 결합시키면, T1 자기공명영상 또는 T2자기공명영상 진단을 동시에 진행할 수 있고, 형광물질 외에도 추가의 광학 진단 프로브를 결합시키면, 자기공명 영상과 형광물질에 의한 광학 이미징 이외에도 다른 방식의 광학 이미징을 동시에 할 수 있으며, CT 진단 프로브를 결합시키면 자기공명영상과 CT 진단을 동시에 할 수 있다. 또한 방사선 동위원소와 결합시키면 자기공명영상, PET 및 SPECT 진단을 동시에 할 수 있다.Meanwhile, when another diagnostic probe is introduced into the bioimaging probe according to the present invention, it can be used as multiple diagnostic probes. For example, when a T1 or T2 magnetic resonance imaging probe is combined with a bioimaging probe according to the present invention, T1 magnetic resonance imaging or T2 magnetic resonance imaging can be performed at the same time, and an additional optical diagnostic probe In addition to optical imaging using magnetic resonance imaging and fluorescence imaging, other types of optical imaging can be performed simultaneously. Combining a CT diagnostic probe can simultaneously perform magnetic resonance imaging and CT diagnosis. Also, when combined with radioisotope, magnetic resonance imaging, PET and SPECT diagnosis can be performed at the same time.

따라서, 본 발명은 T1 또는 T2 자기공명 영상 진단 프로브, 광학 진단 프로브, CT 진단 프로브 및 방사선 동위원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 프로브를 추가로 포함하는 바이오 이미징 프로브를 제공할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 프로브는 사용되는 프로브의 작용기나 소수성/친수성 특징에 따라 바이오 이미징 프로브의 나노 입자에 결합되어 사용할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a bioimaging probe further comprising one or more probes selected from the group consisting of T1 or T2 magnetic resonance imaging probes, optical diagnostic probes, CT diagnostic probes, and radioactive isotopes. In the present invention, the probe may be used in combination with the nanoparticles of the bioimaging probe according to the functional group of the probe used or the hydrophobic / hydrophilic characteristic thereof.

예컨대, 본 발명의 상기 T1 자기공명 영상 진단 프로브로는 Gd 화합물 및 Mn화합물 등을 포함하고, 상기 T2 자기공명 영상 진단 프로브로는 Fe3O4 및 MnFe2O4 등을 포함하며, 상기 광학 진단 프로브로는 양자점을 포함하고, 상기 CT 진단 프로브로는 I(요오드) 화합물 및 금 나노 입자 등을 포함하며, 상기 방사선 동위원소로는 In(인듐), Tc(테크네튬) 및 F(플루오르) 등을 포함할 수 있다. For example, in the T1 by magnetic resonance imaging probe of the present invention comprises a compound, such as Gd and Mn compound, the T2 MRI diagnostic probe Fe 3 O 4, and MnFe 2 O 4 The optical diagnostic probe includes a quantum dot, and the CT diagnostic probe includes an I (iodine) compound and gold nanoparticles. The radioisotope includes In (indium), Tc (technetium ) And F (fluorine).

한편, 본 발명의 바이오 이미징 프로브는 엔도사이토시스 또는 트랜스펙션에 의해 세포 내로 도입될 수 있다.Meanwhile, the bioimaging probe of the present invention can be introduced into cells by endocytosis or transfection.

본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브는, 나노 입자에 결합되어 있는 세포 내 전달 리간드를 추가로 포함할 수 있다. 상기 「세포 내 전달 리간드」는 본 발명의 바이오 이미징 프로브가 세포 막 또는 추가적인 세포 내 기관 막을 쉽게 통과할 수 있도록 도와주는 물질을 말한다. 예컨대, 상기 「세포 내 전달 리간드」의 구체적인 종류로는 단백질 전달 도메인(protein transduction domain), 막투과 도메인(transmembrane domain), 세포 침투 펩타이드(cell penetrating peptide), 앱타머(aptamer), 양친매성 고분자(amphiphilic polymer) 또는 생체적합성 공중합체(biocompatible copolymer)를 들 수 있다. 본 발명의 상기 세포 내 전달 리간드 및 이를 이미징 프로브에 도입하는 방법에 대해서는 당업계에 잘 알려져 있다. The bioimaging probe according to the present invention may further include intracellular delivery ligands bound to the nanoparticles. Quot; intracellular delivery ligand &quot; refers to a substance that facilitates the passage of the bioimaging probe of the present invention through a cell membrane or an additional intracellular organ membrane. For example, specific examples of the &quot; intracellular delivery ligand &quot; include a protein transduction domain, a transmembrane domain, a cell penetrating peptide, an aptamer, an amphipathic polymer amphiphilic polymers or biocompatible copolymers. The intracellular delivery ligand of the present invention and the method of introducing it into an imaging probe are well known in the art.

또한, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브는, 나노 입자에 결합되어 있는 세포 또는 조직 타겟팅 리간드를 추가로 포함할 수 있다. 「세포 또는 조직 타겟팅 리간드」는 본 발명의 형광 이미징 프로브가 원하는 표적 핵산 분자가 존재하는 조직 또는 세포 내로 도입될 수 있도록 유도해 주는 역할을 할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 「세포 또는 조직 타겟팅 리간드」로는 항체, 앱타머 또는 펩타이드 등을 이용할 수 있고, 세포나 조직의 유형에 따른 특이적 마커, 이에 대해 결합할 수 있는 타겟팅 리간드 및 상기 타겟팅 리간드를 이미징 프로브에 도입하는 방법에 대해서는 당업계에 잘 알려져 있다.
In addition, the bioimaging probe according to the present invention may further include a cell or tissue targeting ligand bound to the nanoparticle. A &quot; cell or tissue targeting ligand &quot; can serve to induce the fluorescent imaging probe of the present invention to be introduced into a tissue or cell in which a desired target nucleic acid molecule is present. In the present invention, the &quot; cell or tissue targeting ligand &quot; may be an antibody, an aptamer, or a peptide, and may include a specific marker depending on the type of cell or tissue, a targeting ligand capable of binding thereto, Methods for incorporation into imaging probes are well known in the art.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 타겟 분자와 혼성화 됨으로써 타겟 분자를 인식할 수 있는 분자 비콘을 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역의 일 말단과 결합시키고, 상기 절단될 수 있는 영역의 타 말단을 세포 내 전달 리간드와 결합할 수 있는 나노입자 상에 결합시키는 단계를 포함하는, 바이오 이미징 프로브의 제조 방법을 제공한다. Another object of the present invention is to provide a method for binding a molecular beacon capable of recognizing a target molecule by hybridizing with a target molecule to one end of a region in which a bond can be cleaved in a cell, And binding the other end of the region to nanoparticles capable of binding to an intracellular delivery ligand.

본 발명에서는 바이오 이미징 프로브가 세포 내부에 이입된 이 후, 나노 입자로부터 분리되어 독립적인 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 분자 비콘에 포함되어 있는 핵산 프로브의 타 말단(형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브의 일 말단의 반대편)에, 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역의 일 말단을 결합시킬 수 있다. 상기의 결합은 당업계에서 잘 알려진 방법에 의한다(Bioconjugate chem., 2009, 20 (1), 5-14). In the present invention, in order to allow the bioimaging probe to separate from the nanoparticles and to perform an independent function after the bioimaging probe is introduced into the cell, a nucleic acid probe To the opposite side of the one end of the strand), one end of the region where the bond can be cleaved in the cell. Such conjugation is by methods well known in the art (see Bioconjugate Chem ., 2009, 20 (1), 5-14).

본 발명에 있어서, 상기 나노 입자 상에 상기 절단될 수 있는 영역의 타 말단을 결합시키는 단계는, 표면 개질을 통해 나노 입자 상에 도입된 기능기와 절단될 수 있는 영역의 타 말단에 도입된 기능기 간의 공유결합을 통해 이루어질 수 있다. In the present invention, the step of binding the other end of the cleavable region on the nanoparticles may include a step of immobilizing functional groups introduced onto the nanoparticles through surface modification, functional groups introduced into the other end of the cleavable region Lt; / RTI &gt;

본 발명에 있어서, 나노 입자 표면과 절단될 수 있는 영역의 타 말단에는 상호 공유결합할 수 있는 기능기가 존재하며, 이는 적절한 개질을 통해 가능하다. 즉, 상기 나노 입자 표면 및 절단될 수 있는 영역의 타 말단에 도입된 기능기는 서로 결합을 형성할 수 있도록 공지의 기능기 결합예로부터 선택될 수 있다. 상기 공지의 기능기 결합예 중 대표적인 예를 하기 표 1 에 나타내었다. In the present invention, functional groups capable of mutually covalent bonding exist on the surface of the nanoparticle and the other end of the region that can be cleaved, which is possible through appropriate modification. That is, the surface of the nanoparticle and the functional groups introduced at the other end of the cleavable region can be selected from known functional group binding examples so as to form a bond with each other. Representative examples of the known functional group binding examples are shown in Table 1 below.

I I IIII IIIIII R-NH2 R-NH 2 R'-COOHR'-COOH R-NHCO-R'R-NHCO-R ' R-SH  R-SH R'-SHR'-SH R-SS-RR-SS-R R-OH R-OH R'-(에폭시기)R '- (epoxy group) R-OCH2C(OH)CH2-R'R-OCH 2 C (OH) CH 2 -R ' RH-NH2  RH-NH 2 R'-(에폭시기)R '- (epoxy group) R-NHCH2C(OH)CH2-R' R-NHCH 2 C (OH) CH 2 -R ' R-SH R-SH R'-(에폭시기)R '- (epoxy group) R-SCH2C(OH)CH2-R'R-SCH 2 C (OH) CH 2 -R ' R-NH2  R-NH 2 R'-COHR'-COH R-N=CH-R'R-N = CH-R ' R-NH2  R-NH 2 R'-NCOR'-NCO R-NHCONH-R'R-NHCONH-R ' R-NH2  R-NH 2 R'-NCSR'-NCS R-NHCSNH-R'R-NHCSNH-R ' R-SH  R-SH R'-COCH2 R'-COCH 2 R'-COCH2S-RR'-COCH 2 SR R-SH R-SH R'-O(C=O)XR ' -O (C = O) X R-OCH2(C=O)O-R' R-OCH 2 (C = O ) O-R ' R-(아지리딘기) R- (aziridine group) R'-SHR'-SH R-CH2CH(NH2)CH2S-R'R-CH 2 CH (NH 2 ) CH 2 S-R ' R-CH=CH2 R-CH = CH 2 R'-SHR'-SH R-CH2CHS-R'R-CH 2 CHS-R ' R-OH  R-OH R'-NCOR'-NCO R'-NHCOO-RR'-NHCOO-R R-SH R-SH R'-COCH2XR'-COCH 2 X R-SCH2CO-R'R-SCH 2 CO-R ' R-NH2 R-NH 2 R'-CON3 R'-CON 3 R-NHCO-R'R-NHCO-R ' R-COOH  R-COOH R'-COOHR'-COOH R-(C=O)O(C=O)-R' + H2OR- (C = O) O (C = O) -R '+ H 2 O R-SH  R-SH R'-X R'-X R-S-R'R-S-R ' R-NH2 R-NH 2 R'CH2C(NH2 +)OCH3 R'CH 2 C (NH 2 +) OCH 3 R-NHC(NH2 +)CH2-R' R-NHC (NH 2 +) CH 2 -R ' R-OP(O2 -)OH R-OP (O 2 -) OH R'-NH2 R'-NH 2 R-OP(O2 -)-NH-R' R-OP (O 2 -) -NH-R ' R-CONHNH2 R-CONHNH 2 R'-COHR'-COH R-CONHN=CH-R'R-CONHN = CH-R &apos; R-NH2 R-NH 2 R'-SHR'-SH R-NHCO(CH2)2SS-R'R-NHCO (CH 2 ) 2 SS-R ' I 또는 II: 나노 입자 표면 또는 절단될 수 있는 영역의 타 말단에 도입된 기능기
III: I과 II의 반응에 따른 결합예
I or II: functional group introduced at the nanoparticle surface or at the other end of the region that can be cleaved
III: Examples of bonding by reactions of I and II

본 발명에 있어서, 상기 나노 입자 표면에 도입된 기능기는 -COOH, -CHO, -NH2, -SH, -CONH2, -PO3H, -PO4H, -SO3H, -SO4H, -OH, -술포네이트, -니트레이트, -포스포네이트, -숙신이미딜기, -말레이미드기 및 -알킬기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 절단될 수 있는 영역의 타 말단에 도입된 기능기는 -NH2, -COOH, -COH, -NCO, -NCS, -COCH2, -SH, -CON3 및 -CH2C(NH2+)OCH3로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the functional groups introduced on the surfaces of the nanoparticles may include -COOH, -CHO, -NH 2 , -SH, -CONH 2 , -PO 3 H, -PO 4 H, -SO 3 H, -SO 4 H , -OH, -sulfonate, -nitrate, -phosphonate, -succinimidyl, -maleimide and -alkyl groups. Also, in the present invention, the functional groups introduced at the other end of the cleavable region include -NH 2 , -COOH, -COH, -NCO, -NCS, -COCH 2 , -SH, -CON 3 and -CH 2 C (NH 2+) may be selected from the group consisting of OCH 3.

특히, 본 발명에 있어서, 상기 나노 입자 표면에 도입된 기능기는 -COOH이고, 상기 절단될 수 있는 영역의 타 말단에 도입된 기능기는 -NH2일 수 있다. 즉, 5’말단에 -NH2를 갖는 절단될 수 있는 영역에 -COOH 를 갖는 나노 입자를 결합시킴으로써, 절단될 수 있는 영역을 통해 나노 입자와 분자 비콘을 결합시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In particular, in the present invention, the functional group introduced into the nanoparticle surface is -COOH, and the functional group introduced at the other end of the cleavable region may be -NH 2 . That is, by binding nanoparticles having -COOH in the cleavable region having -NH 2 at the 5 'end, the nanoparticles can be bound to the molecular beacon through a region that can be cleaved, but the present invention is not limited thereto .

본 발명에 있어서, 상기 나노 입자 표면에 도입된 기능기와 상기 절단될 수 있는 영역의 타 말단에 도입된 기능기 간의 결합은 공지의 가교제를 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 가교제의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, N-에틸-N’-디메틸아미노프로필 카보디이미드(N-ethyl-N’-dimethylaminopropyl carbodiimide), 1,4-디이소티오시아나토벤젠(1,4-Diisothiocyanatobenzene), 1,4-페닐린 디이소시아네이트(1,4-Phenylene diisocyanate), 1,6-디이소시아나토헥산(1,6-Diisocyanatohexane), 4-(4-말레이미도페닐)뷰트릭산 노말-하이드록시숙신이미드 에스터(4-(4-Maleimidophenyl)butyric acid N-hydroxysuccinimide ester), 포스겐(Phosgene solution), 4-(말레이미도)페닐 이소시아네이트(4-(Maleinimido)phenyl isocyanate), 1,6-헥산디아민(1,6-Hexanediamine), 파라-니트로페닐클로로포르메이트(p-Nitrophenyl chloroformate), 노말-하이드록시숙신이미드(N-Hydroxysuccinimide), 1,3-디사이클로헥실카르보이미드(1,3-Dicyclohexylcarbodiimide), 1,1′-카르보닐디이미다졸(1,1′-Carbonyldiimidazole), 3-말레이미도벤조익산 노말-하이드록시숙신이미드 에스터(3-Maleimidobenzoic acid N-hydroxysuccinimide ester), 에틸렌디아민(Ethylenediamine), 비스(4-니트로페닐)카르보네이트(Bis(4-nitrophenyl) carbonate), 숙시닐 클로라이드(Succinyl chloride), N-(3-디메틸아미노프로필)-N′-에틸카르보이미드 하이드로클로라이드(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide Hydrochloride), N,N′-디숙신이미딜 카르보네이트(N,N′-Disuccinimidyl carbonate), N-숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트(N-Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionate), 및 숙시닉 언하이드라이드(sucinic anhydride)로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 상기의 결합 반응은 당업계에 공지된 적절한 용매 중에서 수행될 수도 있다. In the present invention, the binding between the functional group introduced on the nanoparticle surface and the functional group introduced to the other end of the cleavable region can be carried out using a known crosslinking agent. In the present invention, the specific kind of the cross-linking agent is not particularly limited and includes, for example, N-ethyl-N'-dimethylaminopropyl carbodiimide, 1,4-Diisothiocyanatobenzene, 1,4-Phenylene diisocyanate, 1,6-Diisocyanatohexane, 4- (4-Diisocyanatohexane) (4-maleimidophenyl) butyric acid N-hydroxysuccinimide ester, Phosgene solution, 4- (maleimido) phenyl isocyanate (4- ( Maleinimido) phenyl isocyanate, 1,6-hexanediamine, p-Nitrophenyl chloroformate, N-Hydroxysuccinimide, 1,3 1,3-Dicyclohexylcarbodiimide, 1,1'-Carbonyldiimidazole, 3- 3-maleimidobenzoic acid N-hydroxysuccinimide ester, ethylenediamine, bis (4-nitrophenyl) carbonate, and succinic anhydride. Succinyl chloride, N- (3-dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide Hydrochloride, N- (3-dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide hydrochloride, N- N-succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate, and succinic anhydride (N, N'-disuccinimidyl carbonate) But are not limited to, those selected from the group consisting of sucroic anhydride. In the present invention, the coupling reaction may be carried out in a suitable solvent known in the art.

본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브의 제조 방법은 나노 입자 상에 세포 내 전달 리간드를 결합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method for preparing a bioimaging probe according to the present invention may further comprise the step of binding an intracellular delivery ligand onto the nanoparticles.

본 발명에서 제조된 바이오 이미징 프로브를 세포 내로 이입하기 위해서는 나노 입자 상에 도입된 세포 내 전달 리간드가 필요할 수 있다. Intracellular transduction ligands introduced on the nanoparticles may be required to introduce the bioimaging probe prepared in the present invention into cells.

본 발명에서 세포 내 전달 리간드를 나노 입자 상에 결합시키는 방법에 대해서는 당업계에 잘 알려져 있다. 본 발명에서는 전술한 공지의 가교제와 동일한 성분을 이용하여 세포 내 전달 리간드를 표면 개질된 나노 입자 상에 결합시킬 수 있다.
Methods for binding intracellular delivery ligands to nanoparticles in the present invention are well known in the art. In the present invention, intracellular delivery ligands can be bound onto surface-modified nanoparticles using the same components as the known crosslinking agents described above.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브를 포함하는 타겟 분자 탐지용 조성물을 제공한다.
The present invention provides, as yet another means for solving the above problems, a composition for detecting a target molecule comprising a bioimaging probe according to the present invention.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바이오 이미징 프로브는, 인 비보 또는 인 비트로에서 세포 내 타겟 분자를 탐지하고, 이를 이미징하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 타겟 분자 탐지용 조성물은, 의약 분야에서 통상 사용되는 담체 및 비히클을 포함할 수 있다. 본 발명의 타겟 분자 탐지용 조성물은, 예를 들면, 구체적으로 이온 교환 수지, 알루미나, 알루미늄 스테아레이트, 레시틴, 혈청 단백질(ex. 사람 혈청 알부민 등), 완충 물질(ex. 각종 인산염, 글리신, 소르브산, 칼륨 소르베이트 및 포화 식물성 지방산의 부분적인 글리세라이드 혼합물 등), 물, 염 또는 전해질(ex. 프로타민 설페이트, 인산수소이나트륨, 인산수소캄륨, 염화나트륨 및 아연 염 등), 교질성 실리카, 마그네슘 트리실리케이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로즈계 기질, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈, 폴리아릴레이트, 왁스, 폴리에틸렌 글리콜 또는 양모지 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 조성물은 또한 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 유화제, 현탁제 또는 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.As described above, the bioimaging probe of the present invention can be used to detect and image intracellular target molecules in in vivo or in vitro. The composition for detecting a target molecule according to the present invention may comprise a carrier and a vehicle commonly used in the medical field. The composition for detecting a target molecule of the present invention may be, for example, an ion exchange resin, alumina, aluminum stearate, lecithin, serum proteins (e.g., human serum albumin), buffer substances (e.g., various phosphates, glycine, sor Salts or electrolytes (such as protamine sulfate, disodium hydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, sodium chloride and zinc salts), colloidal silica, magnesium triacetate, magnesium triacetate, But are not limited to, silicates, polyvinyl pyrrolidone, cellulose based substrates, polyethylene glycols, sodium carboxymethylcellulose, polyarylates, waxes, polyethylene glycols or wool. The composition of the present invention may further include, in addition to the above components, a lubricant, a wetting agent, an emulsifying agent, a suspending agent, or a preservative.

본 발명에 따른 타겟 분자 탐지용 조성물은, 비경구 투여를 위한 수용성 용액으로 제조할 수 있으며, 바람직하게는 한스 용액(Hank’s solution), 링거 용액(Ringer’s solution) 또는 물리적으로 완충된 염수와 같은 완충 용액 등을 사용할 수 있다. 수용성 주입(injection) 현탁액은, 소디움 카르복시메틸셀룰로오스, 솔비톨 또는 덱스트란과 같이 현탁액의 점도를 증가시킬 수 있는 기질을 첨가할 수 있다. The composition for detecting a target molecule according to the present invention may be prepared as an aqueous solution for parenteral administration, preferably a buffer solution such as Hank's solution, Ringer's solution or physically buffered saline solution Etc. may be used. Water-soluble injection suspensions may contain a substrate capable of increasing the viscosity of the suspension, such as sodium carboxymethylcellulose, sorbitol or dextran.

본 발명의 타겟 분자 탐지용 조성물의 다른 바람직한 양태는, 멸균 주사용 수성 또는 유성 현탁액의 멸균 주사용 제제의 형태일 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 현탁액은 적합한 분산제 또는 습윤제(ex. 트윈 80) 및 현탁화제를 사용하여 이 분야에 공지된 기술에 따라 제형화할 수 있다. 멸균 주사용 제제는 또한 무독성의 비경구적으로 허용되는 희석제 또는 용매 중의 멸균 주사 용액 또는 현탁액(ex. 1,3-부탄디올 중의 용액)일 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 비히클 및 용매로는 만니톨, 물, 링거 용액 및 등장성 염화나트륨 용액 등이 있다. 또한, 멸균 비휘발성 오일이 통상적으로 용매 또는 현탁화 매질로서 사용된다. 상기 목적을 위해 합성 모노 또는 디글리세라이드를 포함하여 자극성이 적은 비휘발성 오일은 그 어느 것이라도 사용할 수 있다.
Another preferred embodiment of the target molecule detection composition of the present invention may be in the form of a sterile injectable preparation of a sterile injectable aqueous or oleaginous suspension. In the present invention, the suspensions may be formulated according to techniques known in the art using suitable dispersing or wetting agents (ex. Tween 80) and suspending agents. The sterile injectable preparation may also be a sterile injectable solution or suspension in a non-toxic parenterally acceptable diluent or solvent (e.g., a solution in 1,3-butanediol). Vehicles and solvents that may be used in the present invention include mannitol, water, Ringer's solution and isotonic sodium chloride solution. In addition, sterile, nonvolatile oils are conventionally used as a solvent or suspending medium. For this purpose, any non-volatile oil including synthetic mono or diglycerides and less irritant may be used.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 타겟 분자 탐지용 조성물을 생체 또는 시료에 투여하는 단계; 및상기 생체 또는 시료로부터 바이오 이미징 프로브에 의해 발산되는 신호를 감지하여 영상을 수득하는 단계를 포함하는, 생체 또는 시료의 영상 수득 방법을 제공한다.
In another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a target molecule, comprising the steps of: administering a composition for detecting a target molecule according to the present invention to a living body or a sample; And detecting a signal emitted from the living body or the sample by the bioimaging probe to obtain an image.

본 발명에서 사용되는 용어인 「시료」는 진단하고자 하는 대상으로부터 분리한 조직 또는 세포를 의미한다. 또한 본 발명의 상기 타겟 분자 탐지용 조성물을 생체 또는 시료에 투여하는 단계는, 의약 분야에서 통상적으로 이용되는 경로를 통해 투여될 수 있으나, 비경구 투여가 바람직하며, 예를 들면, 정맥 내, 복강 내, 근육 내, 피하 또는 국부 경로를 통하여 투여할 수 있다. 본 발명의 상기 영상을 수득하는 단계에 있어서는, 상기 형광 이미징 프로브에 의해 발산되는 신호를 감지하기 위해서 자기공명영상 장치(MRI)와 광학 이미징을 이용하는 것이 바람직하다. As used herein, the term &quot; sample &quot; means a tissue or cell isolated from a subject to be diagnosed. In addition, the step of administering the composition for detecting a target molecule of the present invention to a living body or a sample may be administered through a route commonly used in the field of medicine, but parenteral administration is preferable. For example, intravenous, Intravenous, intramuscular, subcutaneous, or topical routes. In the step of obtaining the image of the present invention, it is preferable to use magnetic resonance imaging (MRI) and optical imaging to sense the signal emitted by the fluorescence imaging probe.

본 발명에 있어서, 상기 「자기공명영상 장치」는, 강력한 자기장 속에 생체를 넣고 특정 주파수의 전파를 조사하여 생체조직에 있는 수소 등의 원자핵에 에너지를 흡수시켜 에너지가 높은 상태로 만든 후, 상기 전파를 중단하여 상기 수소 등의 원자핵 에너지가 방출되게 하고, 이 에너지를 신호로 변환하여 컴퓨터로 처리하여 영상화한 장치이다. 본 발명에 있어서, 상기 자기 공명 영상 장치의 종류는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, T2 스핀-스핀 이완 자기 공명영상 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 본 발명에 있어서, 상기 광학 이미징을 위해서는 공초점현미경, 형광현미경 또는 생체용광학장비 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In the present invention, the &quot; magnetic resonance imaging apparatus &quot; described above is a device that puts a living body in a strong magnetic field and irradiates a radio wave of a specific frequency to absorb energy into atomic nuclei such as hydrogen in the living body tissue, The energy of the atomic nucleus such as hydrogen is released, and this energy is converted into a signal and processed by a computer for imaging. In the present invention, the type of the MRI apparatus is not particularly limited and may be, for example, a T2 spin-spin relaxation MRI apparatus, but is not limited thereto. On the other hand, in the present invention, a confocal microscope, a fluorescent microscope, a living optical apparatus, or the like can be used for the optical imaging, but the present invention is not limited thereto.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브를 포함하는 의약 조성물을 제공한다.
The present invention provides, as yet another means for solving the above-mentioned problems, a pharmaceutical composition comprising the bioimaging probe according to the present invention.

본 발명에 있어서, 상기 바이오 이미징 프로브에 포함되어 있는 분자 비콘을 질환 유발물질인 타겟 분자와 혼성화될 수 있도록 디자인함으로써, 본 발명의 상기 바이오 이미징 프로브는 타겟 분자의 탐지를 위해서 이용될 뿐만 아니라, 질환 유발물질인 타겟 분자의 활성을 억제하여 해당 질환의 치료를 할 수 있도록 하기 위해서 이용될 수도 있다. In the present invention, by designing the molecular beacon contained in the bioimaging probe to be hybridizable with a target molecule as a disease-causing substance, the bioimaging probe of the present invention can be used not only for the detection of target molecules, May be used to inhibit the activity of the target molecule, which is a triggering substance, so as to be able to treat the disease.

본 발명에 있어서, 상기 바이오 이미징 프로브를 이용하여 치료할 수 있는 질환의 종류는 특별히 한정되지 않고, 본 발명의 바이오 이미징 프로브에 포함되어 있는 분자 비콘과 혼성화되는 타겟 분자가 관련하는 질환의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다. 본 발명에 있어서는, 예를 들면, 위암, 혈액암, 췌장암, 전립선암, 폐암, 유방암 및 난소암 등의 각종 암 질환; 파킨슨병, 알츠하이머병 등의 신경 질환; 심혈관 질환; 및 당뇨병 등의 대사 질환 등에 관여하는 miRNA(REBECCA T. MARQUEZ and ANTON P. MCCAFFREY , “Advances in MicroRNAs : Implications for Gene Therapists ”, HUMAN GENE THERAPY , 19, 2008, p.27-37)와 혼성화될 수 있는 분자 비콘을 디자인할 수 있다.
In the present invention, the type of disease that can be treated using the bioimaging probe is not particularly limited, and the molecular beacon contained in the bioimaging probe of the present invention may be appropriately selected depending on the type of disease to which the target molecule is hybridized Can be selected. In the present invention, various cancer diseases such as gastric cancer, blood cancer, pancreatic cancer, prostate cancer, lung cancer, breast cancer and ovarian cancer; Parkinson's disease, neurological diseases such as Alzheimer's disease; Cardiovascular disease; And metabolic diseases such as diabetes mellitus ( REBECCA T. MARQUEZ and ANTON P. MCCAFFREY , &quot; Advances in MicroRNAs : Implications for Gene Therapists ", HUMAN GENE THERAPY , 19 , 2008, p. 27-37) can be designed.

상기의 구체예로서, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브에 포함되어 있는 분자 비콘과 혼성화하고자 하는 타겟 분자를 암 유발에 관여하는 물질로 선정하는 경우에는 타겟 분자의 탐지 뿐만 아니라, 암 치료를 동시에 달성할 수 있다. 이는, 상기 타겟 분자인 암 유발에 관여하는 물질 존재시 상기 분자 비콘에 포함되어 있던 형광억제 물질이 분자 비콘으로부터 분리되고, 상기 타겟 분자가 분자 비콘과 혼성화됨에 따라, 암 유발에 관여하는 타겟 분자가 점차 줄어들어 암 유발 세포가 점차 사멸될 수 있기 때문이다. When the target molecule to be hybridized with the molecular beacon contained in the bioimaging probe according to the present invention is selected as a substance involved in cancer induction, as well as the detection of target molecules, cancer treatment is simultaneously achieved . This is because, when a substance involved in cancer induction, which is the target molecule, is present, the fluorescence inhibition substance contained in the molecular beacon is separated from the molecular beacon, and as the target molecule hybridizes with the molecular beacon, the target molecule involved in cancer induction And the cancer-induced cells may gradually be killed.

본 발명에 있어서, 상기 질환 치료용 의약 조성물은, 전술한 타겟 분자 탐지용 조성물과 마찬가지로, 의약 분야에서 통상 사용되는 담체 및 비히클을 포함할 수 있으며, 상기 담체 및 비히클은 구체적으로, 전술한 타겟 분자 탐지용 조성물과 동일할 수 있다. In the present invention, the pharmaceutical composition for treating diseases may include a carrier and a vehicle commonly used in the field of medicine, like the above-described composition for detecting a target molecule. Specifically, the carrier and the vehicle specifically include the above- May be the same as the detection composition.

본 발명에 있어서, 상기 질환 치료용 의약 조성물의 사용 태양 또한, 전술한 타겟 분자 탐지용 조성물과 동일한 방식일 수 있다.
In the present invention, the use of the pharmaceutical composition for treating diseases may also be the same as the above-described composition for detecting target molecules.

본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브는 세포 내 타겟 분자의 존재에 따라 형광 신호의 온-오프가 조절되는 방식을 취하고 있어, 특이적인 타겟 바이오 마커의 동정, 세포 내 유전자의 평가, 세포발달 및 질환진단/치료평가를 위해 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브는 인 비트로 및 인 비보에서의 타겟 분자의 탐지에 따른 광학적 이미지 뿐만 아니라, 자기공명영상을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 바이오 이미징 프로브를 이용하면, 살아있는 대상체에서의 비침범적이고 반복적인 분석이 가능해질 뿐만 아니라, 질환 유발에 관여하는 물질을 타겟 분자로 선정하는 경우에는 바이오 이미징 프로브에 포함되어 있는 분자 비콘과 타겟 분자의 혼성화에 따라, 질환 유발을 억제할 수 있다.
The bioimaging probe according to the present invention adopts a method in which the on / off of the fluorescence signal is controlled according to the presence of target molecules in the cell. Therefore, identification of a specific target biomarker, evaluation of intracellular gene, It can be useful for therapeutic evaluation. In particular, the bioimaging probe according to the present invention can provide an optical image as well as a magnetic resonance image upon detection of target molecules in in vitro and in vivo. In addition, when the bioimaging probe according to the present invention is used, non-invasive and repetitive analysis in a living body is possible, and when a substance involved in disease induction is selected as a target molecule, Hybridization of a molecular beacon and a target molecule can inhibit disease induction.

도 1은 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브 및 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 혼성화되어 있는 본 발명의 일 태양에 따른 분자 비콘 및 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역이 결합된 상태를 모식화한 도면이다
도 2는 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브 및 타겟 분자가 혼성화되어 있는 상태를 모식화한 도면이다.
도 3은 나노 입자, 세포 내 전달 리간드 및 분자 비콘을 포함하는 본 발명의 일 태양에 따른 바이오 이미징 프로브가 타겟 세포의 내부로 이입된 후, 분자 비콘이 나노 입자로부터 분리되고, 상기 분리된 분자 비콘의 핵산 프로브가 타겟 분자의 존재시 상기 형광제어물질이 결합되어 있는 올리고머와 분리되며, 타겟 분자와 혼성화되는 과정을 모식화하고, 질환 유발에 관여하는 상기 타겟 분자가 분자 비콘에 혼성화됨에 따라, 질환 유발 과정에 영향을 주어, 질환 유발 세포를 사멸시키는 과정을 모식화한 도면이다.
도 4는 자성 형광 나노입자(MF)(좌도) 및 miR221 분자 비콘이 도입된 자성 형광 나노입자(우도)의 TEM 사진이다.
도 5는 타겟 분자인 miR221의 농도에 따른 시험관 튜브에서의 miR221 분자 비콘의 형광 활성도를 보여주는 그래프이다.
도 6은 자성 형광 나노입자(MF)에 뉴클레올린 앱타머(Nu)가 결합된 NuMF 물질을 다양한 암세포와 결합시켜 암 친화력을 확인한 공초점 레이져 스캐닝 현미경 관찰 사진이다.
도 7은 자성 형광 나노입자에 뉴클레올린 앱타머가 결합된 NuMF 물질을 다양한 정상세포와 결합시켜 암 친화력과 비교한 공초점 레이져 스캐닝 현미경 관찰 사진이다.
도 8은 NuMF의 농도에 따른 C6(신경 교종) 세포에서의 형광 활성도를 보여주는 그래프이다.
도 9는 암세포에 있어서, NuMF가 암세포 내부로 전달되는 과정을 보여주는 살아있는 세포의 영상 결과 사진이다.
도 10은 암세포에 있어서, NuMF 및 NuMFmt(NuMF의 mutant type)의 농도에 따른 T2 자기공명 영상 신호를 보여주는 사진이다.
도 11은 miR221의 real time PCR 결과로서, 성상세포(astrocyte)에서는 miR221이 거의 발현되지 않고, 갑상선암세포(NPA, TPC) 및 신경 교종(C6 glioma)세포에서 과발현됨을 확인할 수 있는 그래프이다.
도 12는 miR221 분자 비콘의 핵산 프로브(miR221 antagomir)만을 이용하여 상기 miR221 antagomir의 농도에 따른 C6 암세포의 세포 사멸효과를 MTT 분석효과로 보여주는 그래프이다.
도 13은 NuMF에 miR221 분자 비콘이 결합된 본 발명의 일 태양에 따른 바이오 이미징 프로브(miR221MB-NuMF)를 이용하여 C6 암세포의 세포 사멸효과를 MTT 분석효과로 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 태양에 따른 바이오 이미징 프로브(miR221MB-NuMF)가 C6 암세포에 이입된 후, miR221 분자 비콘이 NuMF로부터 떨어져 나옴을 확인한 공초점 레이져 스캐닝 현미경 관찰 사진이다.
도 15는 본 발명의 일 태양에 따른 바이오 이미징 프로브(miR221MB-NuMF)가 C6 암세포의 치료에 효과가 있음을 보여주는 생체 광학 영상화 결과 사진이다.
FIG. 1 is a view showing a state in which a molecular beacon according to an embodiment of the present invention, in which a nucleic acid probe having a fluorescent substance bonded thereto and an oligomer having a fluorescence control substance bonded thereto, It is a drawing
FIG. 2 is a diagram schematically showing a state in which a nucleic acid probe to which a fluorescent material is bound and a target molecule are hybridized.
FIG. 3 is a graph showing the results of a method in which a molecular beacon is separated from a nanoparticle after a bioimaging probe according to an embodiment of the present invention including nanoparticles, an intracellular delivery ligand and a molecular beacon is introduced into a target cell, The nucleic acid probe of the present invention is separated from the oligomer to which the fluorescence control substance is bound in the presence of the target molecule and is hybridized with the target molecule, and as the target molecule involved in the disease induction is hybridized with the molecular beacon, And a process of killing disease-causing cells by influencing the induction process.
4 is a TEM photograph of magnetic fluorescent nanoparticles (MF) (left figure) and magnetic fluorescent nanoparticles (likelihood) into which miR221 molecular beacons are introduced.
FIG. 5 is a graph showing the fluorescence activity of miR221 molecular beacon in a test tube according to the concentration of miR221 which is a target molecule.
FIG. 6 is a photograph of a confocal laser scanning microscope in which a NuMF substance having Nuclear Aptamer (Nu) bound to magnetic fluorescent nanoparticles (MF) was bound to various cancer cells to confirm cancer affinity.
FIG. 7 is a photograph of a confocal laser scanning microscope in which NuMF substance bound with nucleolin aptamer to magnetic fluorescent nanoparticles is bound to various normal cells and compared with cancer affinity.
8 is a graph showing fluorescence activity in C6 (glioma) cells according to the concentration of NuMF.
FIG. 9 is a photograph of a live cell image showing the process of NuMF being transferred into cancer cells in cancer cells.
10 is a photograph showing a T2 magnetic resonance image signal according to the concentration of NuMF and NuMFmt (mutant type of NuMF) in cancer cells.
11 is a graph showing real time PCR results of miR221 showing that miR221 is almost not expressed in astrocyte but overexpressed in thyroid cancer cells (NPA, TPC) and glioma cells (C6 glioma).
12 is a graph showing the cytotoxic effect of C6 cancer cells according to the concentration of miR221 antagomir using only a nucleic acid probe (miR221 antagomir) of miR221 molecular beacon as MTT assay effect.
13 is a graph showing the cytotoxic effect of C6 cancer cells using the bioimaging probe (miR221MB-NuMF) according to an embodiment of the present invention in which miR221 molecular beacon is bound to NuMF, by MTT analysis effect.
FIG. 14 is a photograph of a confocal laser scanning microscope image showing that miR221 molecular beacon is separated from NuMF after the bioimaging probe (miR221MB-NuMF) according to an embodiment of the present invention is introduced into C6 cancer cells.
FIG. 15 is a photograph of a bio-optical imaging result showing that a bioimaging probe (miR221MB-NuMF) according to an embodiment of the present invention is effective for the treatment of C6 cancer cells.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

[[ 실시예Example ]]

하기 실시예를 통해 나타낸 모든 데이터는 평균±표준 오차로서 표현하였으며, Student’s t-test를 이용하여 계산하였다. 하기 도면에 표기된 * 및 **는 각각 P<0.05 및 P<0.005의 통계적 유의도로 평가하였음을 나타낸다.
All data presented in the following examples are expressed as means ± standard error and are calculated using Student's t-test. * And ** shown in the following figures indicate statistical significance of P < 0.05 and P &lt; 0.005, respectively.

실시예Example 1: 자성 형광 나노입자와  1: Magnetic fluorescent nanoparticles and miR221miR221 반응성/ Reactive / 치료성Treatability 분자  molecule 비콘이Beacon 컨주게이트된Conjugated 바이오  Bio 이미징Imaging 프로브의Of the probe 제조 Produce

(1) (One) miR221miR221 반응성/ Reactive / 치료성Treatability 분자  molecule 비콘의Beacon 제조 Produce

타겟 분자로서 신경교종 및 갑상선 암세포에서 특이적으로 발현되는 miR221를 탐지하며, 동시에 암세포를 치료 할 수 있는 직선형 부분이중가닥 miR221 분자 비콘 (miR221MB)을 제작하였다. A linear partial double stranded miR221 molecular beacon (miR221MB) was constructed which can detect miR221 specifically expressed in glioma and thyroid cancer cells as a target molecule and simultaneously treat cancer cells.

먼저, miR221와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하는 핵산 프로브를 제작하였다. 이를 위해, 성숙 miR221와 상보적인 뉴클레오티드의 3’말단에 수개의 랜덤 링커 시퀀스(TTC GCT GT)를 연결시키고, 3’말단의 상기 랜덤 링커 시퀀스에 Cy5.0 형광 프로브를 결합시켰다. 또한 바이오 이미징 프로브(자성 형광 나노입자와 miR221 분자 비콘의 컨주게이트)가 암세포 내부에 이입된 후, 자성 형광 나노입자로부터 miR221 분자 비콘이 떨어져 나와 독립적인 기능을 수행 할 수 있도록 하기 위해 5’말단에 이황화 결합(-S-S 결합)을 추가하였고, 상기 miR221 분자 비콘이 자성 형광 나노입자에 결합될 수 있도록 하기 위해 다시 -NH2를 5’말단에 결합시켰다.First, a nucleic acid probe including a region capable of hybridizing with miR221 was prepared. To this end, several random linker sequences (TTC GCT GT) were linked to the 3 'end of the complementary nucleotide with mature miR221 and a Cy5.0 fluorescent probe was coupled to the random linker sequence at the 3' end. In order to allow the miR221 molecular beacon to separate from the magnetic fluorescent nanoparticle after the introduction of the bioimaging probe (the conjugate of the magnetic fluorescent nanoparticle and the miR221 molecular beacon) into the cancer cell, Disulfide bond (-SS bond) was added, and -NH 2 was again bound to the 5 'end so that the miR221 molecular beacon could be bound to the magnetic fluorescent nanoparticle.

상기 핵산 프로브와 혼성화되며, 형광제어물질로서 Black Hole Quencher 2(BHQ2; Bionics, Inc, Korea)이 결합되어 있는 올리고머를 제작하였다. 전체 miR221 분자 비콘은 다음과 같다.
An oligomer was synthesized which hybridized with the nucleic acid probe and to which Black Hole Quencher 2 (BHQ2; Bionics, Inc, Korea) was coupled as a fluorescence control substance. The overall miR221 molecular beacon is as follows.

5’- NH2 -S-S- tcg atg taa cag acg acc caa ag TGT CGC TT - Cy5.0 - 3’5'- NH 2 -SS- tcg atg taa cag acg acc caa ag TGT CGC TT-Cy5.0-3 '

3’- gtt tc ACA GCG - BHQ2 - 5’
3'-gtt tc ACA GCG-BHQ2-5 '

형광제어 물질(BHQ2)을 포함하는 올리고머 500 pmol 과 Cy5.0을 포함하는 핵산 프로우브 500 pmol 을 1 ml의 annealing buffer (1x TE buffer, 100 mM NaCl, pH7.8)에 혼합하여 60℃의 온도에서 15분 동안 반응을 시킴으로써, miR221 분자 비콘을 합성하였다.
500 pmol of an oligomer containing a fluorescent control substance (BHQ2) and 500 pmol of a nucleic acid probe containing Cy5.0 were mixed with 1 ml of an annealing buffer (1x TE buffer, 100 mM NaCl, pH 7.8) For 15 minutes to synthesize a miR221 molecular beacon.

(2) 형광 물질((2) Fluorescent material ( fluorophorefluorophore )을 포함하는 생체적합성 코팅층을 갖는 자성 형광() &Lt; / RTI &gt; with a biocompatible coating layer &lt; RTI ID = 0.0 & MFMF ) 나노입자(MNP@SiO2() Nanoparticles (MNP @ SiO2 RITCRITC )-) - PEGPEG // COOHCOOH )의 제조)

나노입자(Biterials, Korea(제))를 구매하여 T. J. Yoon, et al., Small 2006, 2, 209.에서 기술한 바와 같이 MNP@SiO2(RITC)-PEG/COOH를 제조하였다.MNP @ SiO2 (RITC) -PEG / COOH was prepared as described in T. J. Yoon, et al., Small 2006, 2, 209 by purchasing nanoparticles (Biterials, Korea).

요약하면, 코발트 페라이트 자성 코어를 폴리비닐피롤리돈 (PVP;Sigma, St. Louis, MO, USA)과 함께 인큐베이션한 후, 4000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여 PVP-안정화된 입자를 수득하였다. RITC(로다민 B 이소티오시아네이트, 여기/방출 = 555/578nm)로 개질된 트리메톡시실란을 PVP-안정화된 코발트 페라이트 입자에 주입하였다. 암모니아 용매를 첨가함으로써 중합을 유도하여 RITC (나노입자 당 4×103)가 도입된 실리카 코팅 자성 나노입자를 생성하였다(크기: 약 50 nm, 유체역학적 직경(hydrodynamic diameter): 58.1 nm). 카복실 모이어티(나노입자 당 4.4×104) 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)(나노입자 당 1×104, 500 g mol-1)을 MNP@SiO2(RITC)의 표면에 도입하여 MNP@SiO2(RITC)-PEG/COOH를 형성하였다.
In summary, the cobalt ferrite magnetic core was incubated with polyvinylpyrrolidone (PVP; Sigma, St. Louis, Mo., USA) and then centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes to obtain PVP-stabilized particles. The trimethoxysilane modified with RITC (rhodamine B isothiocyanate, excitation / emission = 555/578 nm) was injected into PVP-stabilized cobalt ferrite particles. The polymerization was induced by adding an ammonia solvent to produce silica-coated magnetic nanoparticles (size: about 50 nm, hydrodynamic diameter: 58.1 nm) into which RITC (4 x 10 3 per nanoparticle) was introduced. (4.4 x 10 4 per nanoparticle) and polyethylene glycol (PEG) (1 x 10 4 per nanoparticle, 500 g mol -1 ) were introduced into the surface of MNP @ SiO 2 (RITC) ) -PEG / COOH. &Lt; / RTI &gt;

(3) 자성 형광((3) magnetic fluorescence ( MFMF ) 나노입자와 ) Nanoparticles and miR221miR221 반응성/ Reactive / 치료성Treatability 분자  molecule 비콘의Beacon 컨쥬게이션Conjugation

카복실 MF 나노입자와 miR221 분자 비콘(농도: 20 mM)과의 공유결합적인 컨쥬게이션은 이들에 N-에틸-N’-디메틸아미노프로필카보디이미디(EDC)를 가하고 실온에서 1시간 동안 인큐베이션하여 아민과 카복실 그룹 간의 커플링 효율을 향상시킴으로써 수행되었다 [M.K. So, et al., Nat . Protoc . 2006, 1, 1160]. MF 입자 : miR221 분자 비콘 : EDC의 반응 비율은 1 : 3 : 200 이었다. 상기 반응물을 15000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여, 컨쥬게이션되지 않고 유리된 miR221 분자 비콘과 EDC를 제거한 후, 트리스 버퍼 용액 (10mM Tris-HCl, pH 7.4)으로 수회 세척하였다. 짧게 초음파 분해(sonication)를 수행한 후, 최종적인 컨쥬게이트 산물을 보레이트 버퍼 용액(10mM sodium borate, pH 7.4; Sigma, St. Louis, MO, USA)을 이용하여 혼합하였다. 구 모양의 MF 나노입자는 수용액에 균질하게 분산되었으며, TEM을 이용하여 측정한 유체역학적 직경(hydrodynamic diameter)은 약 58.1 nm 이었다. 도 4 는 MF 나노입자(좌) 및 miR221 분자 비콘이 도입된 MF 나노입자(우)의 TEM 사진을 나타낸다. miR221 분자 비콘에서 올리고머는 2% 우라닐 아세테이트로 염색되어 검은색 화살표로 표시된 부분과 같이 어두운 프레임으로 나타난다. Covalent conjugation of the carboxyl MF nanoparticles to the miR221 molecular beacon (concentration: 20 mM) was carried out by adding N-ethyl-N'-dimethylaminopropyl carbodiimide (EDC) thereto and incubating at room temperature for 1 hour, And the coupling efficiency between the carboxyl groups [MK So, et al., Nat . Protoc . 2006, 1, 1160]. The MF particle: miR221 molecular beacon: EDC reaction ratio was 1: 3: 200. The reaction product was centrifuged at 15000 rpm for 10 minutes to remove unconjugated free miR221 molecular beacon and EDC, and then washed several times with a Tris buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 7.4). After brief sonication, the final conjugate product was mixed with a borate buffer solution (10 mM sodium borate, pH 7.4; Sigma, St. Louis, Mo., USA). The spherical MF nanoparticles were homogeneously dispersed in the aqueous solution, and the hydrodynamic diameter measured by TEM was about 58.1 nm. Figure 4 shows a TEM photograph of MF nanoparticles (left) and MF nanoparticles (right) into which miR221 molecular beacons were introduced. In the miR221 molecular beacon, the oligomer is stained with 2% uranyl acetate and appears as a dark frame as indicated by the black arrow.

PicTar 데이터베이스(http://pictar.bio.nyu.edu)로부터 정보를 얻은 22개의 뉴클레오타이드로 구성된 성숙 miR221를 합성하여, miR221 분자 비콘의 miR221 결합 영역에 혼성화될 수 있는지, 그리고 miR221 분자 비콘에서의 Cy5.0 형광 신호가 성숙 miR221의 존재시 회복될 수 있는지를 시험하였다. 각기 다른 농도의 성숙 miR221 (0, 25, 50, 100, 200, 400pmol)로 마이크로 튜브 내의 miR221 분자 비콘의 형광 강도를 시험한 결과, 도 5 에서 볼 수 있는 바와 같이, miR221의 농도에 의존적으로 형광 강도가 증가하였다. 이들 결과는 miR221에 대한 miR221 분자 비콘의 특이성을 확인시켜 주었다.
Mature miR221 consisting of 22 nucleotides from the PicTar database ( http://pictar.bio.nyu.edu ) was synthesized to determine if it could hybridize to the miR221 binding region of the miR221 molecular beacon and Cy5 0.0 &gt; miR221 &lt; / RTI &gt; in the presence of mature miR221. As a result of testing the fluorescence intensity of miR221 molecular beacon in microtube with different concentrations of mature miR221 (0, 25, 50, 100, 200, 400 pmol), fluorescence intensity of miR221 Strength increased. These results confirmed the specificity of the miR221 molecular beacon for miR221.

실시예Example 2: 다양한 암 세포에서  2: in various cancer cells 뉴클레올린Necleolin 앱타머(nucleolin aptamer, Nu)에In the nucleolin aptamer (Nu) 의한 암 친화력 효과 확인  Confirmation of cancer affinity effect by

(1) 자성 형광((1) magnetic fluorescence ( MFMF ) 나노입자와 ) Nanoparticles and 뉴클레올린Necleolin 앱타머(Nu)의Aptamer (Nu) 컨쥬게이션Conjugation

뉴클레올린 앱타머: NH2-C6-5’-TTGGTGGTGGTGGTTGTGGTGGTGG TGG-3 Nucleolin Aptamer: NH 2 -C 6 -5'-TTGGTGGTGGTGGTTGTGGTGGTGG TGG-3

뉴클레올린 앱타머 돌연변이: NH2-C6-5’-TTCCTCCTCCTCCTTCTCCTCCTCCTCC-3
Nucleolytic aptamer mutation: NH 2 -C 6 -5'-TTCCTCCTCCTCCTTCTCCTCCTCCTCC-3

카복실 MF 나노입자와 뉴클레올린 앱타머(농도: 400 pM)와의 공유결합적인 컨쥬게이션은 이들에 N-에틸-N’-디메틸아미노프로필카보디이미디(EDC)를 가하고 실온에서 1시간 동안 인큐베이션하여 아민과 카복실 그룹 간의 커플링 효율을 향상시킴으로써 수행되었다[M.K. So, et al., Nat . Protoc . 2006, 1, 1160]. MF 나노입자 : 뉴클레올린 앱타머 : EDC의 반응 비율은 1 : 3 : 200 이었다. 상기 반응물을 15000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여, 컨쥬게이션되지 않고 유리된 뉴클레올린 앱타머와 EDC를 제거한 후, 트리스 버퍼 용액 (10mM Tris-HCl, pH 7.4)으로 수회 세척하였다. 그 후, 짧게 초음파 분해(sonication)를 수행한 후, 최종적인 컨쥬게이트 산물을 보레이트 버퍼 용액(10mM sodium borate, pH 7.4; Sigma, St. Louis, MO, USA)을 이용하여 혼합 후 뉴클레올린 앱타머-MF 나노입자(NuMF)의 제작을 완성하였다.
Covalent conjugation of carboxyl MF nanoparticles with nucleolin aptamer (concentration: 400 pM) was carried out by adding N-ethyl-N'-dimethylaminopropyl carbodiimide (EDC) thereto and incubating at room temperature for 1 hour By increasing the coupling efficiency between the amine and the carboxyl group [MK So, et al., Nat . Protoc . 2006, 1, 1160]. The reaction ratio of the MF nanoparticle: nucleolin aptamer: EDC was 1: 3: 200. The reaction was centrifuged at 15000 rpm for 10 minutes to remove unconjugated free nucleolin aptamer and EDC, and then washed several times with a Tris buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 7.4). After sonication, the final conjugate product was mixed with a borate buffer solution (10 mM sodium borate, pH 7.4; Sigma, St. Louis, Mo., USA) The preparation of TAMMER-MF nanoparticles (NuMF) was completed.

(2) 세포의 배양(2) Culture of cells

NuMF을 이용하여 암세포에 대한 특이적 표적력를 관찰하기 위해, 암 세포주 총 16종과 정상 세포주 7종을 ATCC사의 세포배양 기준에 의거하여 배양하였다. 암 세포주로서, U-87MG (human glioblastoma), CRT (human astrocytoma), PC-12 (adrenalgland/pheochormycytoma), F11 (mouse neuroblastoma), C6 (mouse glioma), HepG-2 (human hepatocellular carcinoma), Sk-hep-1 (hepatocellular carcinoma), Caco-2 (human colon adenocarcinoma), CT-26 (human colon adenocarcinoma), TPC-1 (papillary thyroid carcinoma), NPA (papillary thyroid carcinoma), U-2OS (osteogenic sarcoma), HeLa (human cervical cancer cell), A-549 (lung carcinoma), PC-3 (prostate cancer cell line) 및 F9 (testis teratoma cell line)를 사용하였으며, 정상 세포주로서, MSE (mesenchymal stem cells), F3 (neuronal stem cell), CHO (Chinese hamster ovary cell), 293 (kidney epithelial cell), L-132 (lung normal cell), CCD-986sk (skin fibroblast), TM-4 (testis cell)을 사용하였다. 도 6 및 7 의 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, CRT, F11, U-2OS 암 세포주를 제외한 모든 암 세포주에서 NuMF에 의한 표적이 확인되었고, 심지어 세포 내부로 유입되는 것을 관찰하였다. 반면 NuMFmt(돌연변이 타입)는 전혀 암 세포주를 표적하지 못하였다. 아울러 정상 세포주에서는 CCD-986sk을 제외한 모든 세포주에서 NuMF에 의한 표적이 관찰되지 않았다. 이와 같이, 뉴클레올린 앱타머의 암 세포에 대한 선택적 특이성을 공초점 현미경 관찰을 통해 확인할 수 있었다.
To observe the specific target force for cancer cells using NuMF, a total of 16 cancer cell lines and 7 normal cell lines were cultured based on the cell culture standard of ATCC. (Human glioblastoma), CRT (human astrocytoma), PC-12 (adrenalgland / pheochormycytoma), F11 (mouse neuroblastoma), C6 (mouse glioma), HepG-2 (human hepatocellular carcinoma) hepatocellular carcinoma, Caco-2, human colon adenocarcinoma, papillary thyroid carcinoma, NPA (papillary thyroid carcinoma), U-2OS (osteogenic sarcoma) HeLa (human cervical cancer cell), A-549 (lung carcinoma), PC-3 (prostate cancer cell line) and F9 (testis teratoma cell line) were used as normal cell lines. MSE (mesenchymal stem cells) neuronal stem cell, CHO (Chinese hamster ovary cell), 293 (kidney epithelial cell), L-132 lung normal cell, CCD-986sk (skin fibroblast) and TM-4 (testis cell). As can be seen from the results of FIGS. 6 and 7, NuMF targets were confirmed in all cancer cell lines except for the CRT, F11, and U-2OS cancer cell lines, and even infiltration into the cells was observed. On the other hand, NuMFmt (mutant type) failed to target cancer cell lines at all. In addition, NuMF-induced target was not observed in all cell lines except CCD-986sk in normal cell line. Thus, the selective specificity of necleolin aptamer to cancer cells could be confirmed by confocal microscopy.

(3) (3) NuMFNuMF of C6C6 (신경 교종) 세포 표적 친화력 관찰 (Glioma) cell target affinity observation

C6 세포에 다양한 농도의 NuMF를 처리 한 후, 암 표적 친화력을 형광 분석기로 분석하였다. After C6 cells were treated with various concentrations of NuMF, the cancer target affinity was analyzed by a fluorescence analyzer.

C6 세포를 젤라틴이 선코팅되어 있는 6-웰 플레이트에 분주하고, 멸균 커버 슬립으로 덮었다. 그 후, 세포를 인산-완충 식염수(PBS)로 2회 세척하였다. 그 다음, NuMF을 C6 세포에 노출시키고, 37. 8℃의 온도에서 4시간 동안 인큐베이션하였다. 뉴클레올린 앱타머(Nu)는 엔도사이토시스로 세포 내에 이입될 수 있는 바, NuMF 입자는 세포 내의 이입에 적합한 것으로 확인된 바 있다 [Ko et al., Small, 2009, 5(10), 1207; Hwang, et al., J. Nucl . Med. 2010, 51(1), 98]. NuMF의 세포 내 이입을 확인하기 위해, 비교대상으로서, 뉴클레올린 앱타머의 정상적인 기능이 발휘되지 않는 돌이변이(Nu mutant)를 MF 나노입자에 결합시킨 NuMFmt을 사용하였다. 인 비트로 형광 분석을 위해, 각기 다른 농도의 NuMF 및 NuMFmt (0, 50, 100, 200, 400, 800pmol)가 처리된 C6 세포를 PBS로 헹군 후 트립신 처리에 의해 수확하였다. 수집된 세포를 어두운 96-웰 마이크로플레이트로 옮긴 후, 그들의 형광 강도를 Varioskan Flash 마이크로플래이트 리더기(Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland)로 측정하였다. C6 cells were dispensed into 6-well plates pre-coated with gelatin and covered with sterile cover slips. The cells were then washed twice with phosphate-buffered saline (PBS). NuMF was then exposed to C6 cells and incubated at 37.8 [deg.] C for 4 hours. Nuclease Aptamer (Nu) can be introduced into cells by endocytosis, and NuMF particles have been shown to be suitable for intracellular transfer [Ko et al., Small , 2009, 5 (10), 1207 ; Hwang, et al., J. Nucl . Med. 2010, 51 (1), 98]. In order to confirm intracellular entry of NuMF, NuMFmt, in which Nu mutant was conjugated to MF nanoparticles, was used as a comparative example, in which the normal function of the nucleolin aptamer was not exhibited. For fluorescence analysis in vitro, C6 cells treated with different concentrations of NuMF and NuMFmt (0, 50, 100, 200, 400, 800 pmol) were rinsed with PBS and harvested by trypsinization. The collected cells were transferred to dark 96-well microplates and their fluorescence intensity was measured with a Varioskan Flash microplate reader (Thermo Fisher Scientific, Vantaa, Finland).

그 결과, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, NuMF 농도 증가에 따른 C6세포 표적력이 증가되어 NuMF의 로다민(rhodamine) 형광 신호가 증가됨을 확인하였다. 반면 돌연변이(mutant)인 NuMFmt는 농도와 관계없이 시그널이 일정하게 낮게 보여지고 있으므로, NuMF의 C6 세포에 대한 특이성을 확인할 수 있다. As a result, as shown in FIG. 8, it was confirmed that the C6 cell target power with increasing NuMF concentration was increased and the rhodamine fluorescence signal of NuMF was increased. On the other hand, NuMFmt, a mutant, is shown to be consistently low regardless of its concentration, so the specificity of NuMF for C6 cells can be confirmed.

NuMF의 C6 세포 암 표적 친화력을 영상으로 확인하기 위하여 실시간 광학현미경으로 살아있는 세포 이미징(live cell imaging)을 수행하였다. Live cell imaging was performed using a real-time optical microscope to confirm the affinity of the C6 cell carcinoma target of NuMF by imaging.

그 결과, 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, NuMF을 C6 세포에 노출시킨 지, 5분 후 세포막에 NuMF가 흡착되면서, 15분 및 30분 후 C6 세포 내로 들어가는 모습을 확인할 수 있었다. 이는 NuMF가 뉴클레올린 앱타머에 의해 세포 내부로 전달될 수 있는 특이성을 보여주는 결과이다.As a result, as shown in FIG. 9, NuMF was adsorbed on the cell membrane after 5 minutes of exposure to the C6 cell, and 15 minutes and 30 minutes later, it was confirmed that the cell enters the C6 cell. This is a result of showing the specificity of NuMF to be delivered into the cell by the nucleolin aptamer.

NuMF의 C6 세포 암 표적 친화력을 자기공명 신호로 확인하기 위하여 인 비트르(in vitro) T2 중량 이미지(T2 weight image)분석을 수행하였다. 젤라틴이 선코팅되어 있는 24-웰 플레이트에 5 x 105 /웰 개의 C6 세포를 분주하고, 1일 후 각기 다른 농도의 NuMF 및 NuMFmt (0, 50, 100, 200, 400, 800pmol)가 처리된 C6 세포를 PBS로 헹군 후 트립신 처리에 의해 수확하였다. 1.5 T MRI 스캐너(GE Healthcare사(제))를 이용하여 T2 MR 시그널을 분석하였다. An in vitro T2 weight image analysis was performed to identify the C6 cell carcinoma target affinity of NuMF by magnetic resonance signals. The gelatin is a line in 24-well plates coated with 5 x 10 5 / well of a frequency divider, and C6 cells, different concentrations of NuMF and NuMFmt (0, 50, 100, 200, 400, 800pmol) 1 day after the treatment C6 cells were rinsed with PBS and harvested by trypsinization. T2 MR signals were analyzed using a 1.5 T MRI scanner (GE Healthcare, Inc.).

그 결과, 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, NuMF의 농도가 증가함에 따라 C6 암 세포에서 T2 자기공명 신호(T2 weighted Magnetic Resonance signal)가 감소하였다. 반면 돌연변이인 NuMFmt는 C6 세포를 표적하지 못하기 때문에 농도와 관계없이 T2 자기공명 신호가 일정하게 높은 상태로 유지되었다.
As a result, as shown in FIG. 10, the T2 weighted Magnetic Resonance signal decreased in C6 cancer cells as the concentration of NuMF increased. On the other hand, the mutant NuMFmt was unable to target C6 cells, so that the T2 magnetic resonance signal remained constant regardless of the concentration.

실시예Example 3:  3: miR221miR221 분자  molecule 비콘의Beacon 핵산  Nucleic acid 프로브에In the probe 의한 암 세포 치료 관찰 Observation of cancer cell therapy by

(1) 성숙 (1) mature miR221miR221 를 탐지하기 위한 To detect qRTqRT -- PCRPCR 분석  analysis

정상세포와 암세포에서 miR221의 발현패턴을 평가하기 위해 정상세포인 성상세포(astrocyte), 암세포인 갑상선 암세포 (NPA, TPC) 및 신경교종 (C6 glioma)세포의 small RNA 추출물을 이용하여 정량적 실시간 중합효소 연쇄 반응(qRT-PCR) 분석을 수행하였다. To evaluate the expression pattern of miR221 in normal cells and cancer cells, small RNA extracts of normal cells astrocyte, cancer cells (NPA, TPC) and C6 glioma cells were used for quantitative real-time PCR Chain Reaction (qRT-PCR) analysis was performed.

먼저, 뉴클라아제가 없는 물로 추출한 전체 small RNA를 mirVana miRNA 분리 키트(Ambion, Austin, TX, USA)를 이용하여 각각의 세포로부터 분리하였다. 암세포에서 miR221의 카피수를 조사하기 위해, mirVana qRT-PCR 프라이머 세트(Ambion)와 mirVana qRT-PCR miRNA 탐지 키트(Ambion)를 이용하여 qRT-PCR을 수행하였다. 성숙 miR221 수준은 SYBR Premix Ex Taq (2×) (Takara, Japan)으로 iCycer (Bio-Rad)를 이용하여 PCR 증폭에 의해 검증하였다 (95℃ 에서 3분, 95℃ 에서 15초, 60℃ 에서 30초, 40회의 증폭 사이클). U6 snRNA 프라이머 세트(Ambion, Austin, TX, USA)는 내재적 대조군으로서 사용되었다.First, the entire small RNA extracted with nuclease-free water was isolated from each cell using the mirVana miRNA isolation kit (Ambion, Austin, TX, USA). To investigate the copy number of miR221 in cancer cells, qRT-PCR was performed using the mirVana qRT-PCR primer set (Ambion) and the mirVana qRT-PCR miRNA detection kit (Ambion). Mature miR221 levels were verified by PCR amplification using iCycer (Bio-Rad) with SYBR Premix Ex Taq (2 ×) (Takara, Japan) (95 ° C for 3 min, 95 ° C for 15 sec, Sec, 40 cycles of amplification). U6 snRNA primer set (Ambion, Austin, TX, USA) was used as an internal control.

그 결과, 도 11 에서 볼 수 있는 바와 같이, 성상세포(astrocyte)에서는 miR221이 거의 발현이 되지 않고, 갑상선 암세포 (NPA, TPC)와 신경교종(C6 glioma) 세포에서 과발현 됨을 확인할 수 있었다.
As a result, as can be seen from FIG. 11, it was confirmed that miR221 was hardly expressed in astrocyte and overexpressed in thyroid cancer cells (NPA, TPC) and C6 glioma cells.

(2) (2) miR221miR221 분자  molecule 비콘의Beacon 핵산  Nucleic acid 프로브에In the probe 의한 암 세포치료 관찰 Observation of cancer cell therapy by

C6 세포에서 miR221 분자 비콘의 핵산 프로브가 성숙 miR221의 기능을 억제함으로써 암 세포에 대한 치료효과를 발휘한다는 것을 분석하기 위하여 miR221을 타겟 분자로 하는 핵산 프로브에 의한 C6 세포 MTT 분석을 수행하였다. miR221을 타겟 분자로 하는 핵산 프로브를 C6 세포에 이입한 후, 3 x 104/웰 개의 C6 세포를 24-웰 플레이트에 분주하였다. 그 후, 37℃의 5% CO2 인큐베이터에서 48시간 배양하였다. 다음날 배지(media)를 제거한 후에 MTT(2mg/ml) 시약을 250 ㎕씩 첨가한 후, 호일을 이용하여 빛을 차단시키고, 37℃의 인큐베이터에서 4시간 동안 배양하였다. 상등액을 제거한 뒤 1mL DMSO를 처리한 후, 37℃에서 15 분 동안 방치하였다. 그 후, 상기 용액 200 ㎕를 96 well에 옮겨서 ELISA 분광 광도계 기록기(spectrophotometer recorder)를 이용하여 540nm에서 흡광도를 측정하였다.C6 cell MTT analysis was performed by nucleic acid probe using miR221 as a target molecule in order to analyze that the nucleic acid probe of miR221 molecular beacon exerts a therapeutic effect on cancer cells by inhibiting the function of mature miR221 in C6 cells. A nucleic acid probe having miR221 as a target molecule was introduced into C6 cells, and 3 x 10 &lt; 4 &gt; / well C6 cells were dispensed into a 24-well plate. Thereafter, the cells were cultured in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C for 48 hours. After the medium was removed the following day, 250 쨉 l of MTT (2 mg / ml) reagent was added, followed by blocking of light using a foil and incubation in an incubator at 37 캜 for 4 hours. The supernatant was removed, treated with 1 mL of DMSO, and left at 37 째 C for 15 minutes. Subsequently, 200 μl of the solution was transferred to 96 wells and absorbance was measured at 540 nm using an ELISA spectrophotometer recorder.

그 결과, 도 12 에서 볼 수 있는 바와 같이, 2일 후 MTT 방법을 통해 분석한 결과, 200 pmol 농도에서부터 C6 세포 사멸효과를 통계적으로 유의하게 확인 할 수 있었다. 이를 통해 miR221 분자 비콘의 핵산 프로브가 miR221의 antagomir로 작동하여 miR221의 기능을 억제함으로써 궁극적으로 암세포를 사멸 시킬수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, as can be seen from FIG. 12, after 2 days, the MTT assay showed that the C6 cell killing effect was statistically significant from 200 pmol concentration. This confirms that the nucleic acid probe of the miR221 molecular beacon can act as an antagomir of miR221 to inhibit the function of miR221, ultimately killing cancer cells.

실시예Example 4: 바이오  4: Bio 이미징Imaging 프로브(miR221MB-NuMF)에The probe (miR221MB-NuMF) 의한 암 진단/치료 관찰 Cancer diagnosis / treatment observation

(1) 자성 형광((1) magnetic fluorescence ( MFMF ) 나노입자에 대한 ) For nanoparticles miR221miR221 반응성/ Reactive / 치료성Treatability 분자  molecule 비콘(miR221MB)과Beacon (miR221MB) and 뉴클레올린  Necleolin 앱타머Aptamer (( NuNu ) 각각의 ) Each 컨쥬게이션Conjugation

카복실 MF 나노입자에 대한 miR221 분자 비콘(농도: 20 mM)과 뉴클레올린 앱타머(농도: 400 pM)의 공유결합적인 컨쥬게이션은 이들에 N-에틸-N’-디메틸아미노프로필카보디이미디(EDC)를 가하고 실온에서 1시간 동안 인큐베이션하여 아민과 카복실 그룹 간의 커플링 효율을 향상시킴으로써 수행되었다[M.K. So, et al., Nat . Protoc. 2006, 1, 1160]. MF 나노입자 : miR221 분자 비콘 : 뉴클레올린 앱타머 : EDC의 반응 비율은 1 : 3 : 3 : 200 이었다. 상기 반응물을 15000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여, 컨쥬게이션되지 않고 유리된 miR221 분자 비콘과 EDC를 제거한 후, 트리스 버퍼 용액 (10mM Tris-HCl, pH 7.4)으로 수회 세척하였다. 그 후, 짧게 초음파 분해(sonication)를 수행하고, 최종적인 컨쥬게이트 산물을 보레이트 버퍼 용액(10mM sodium borate, pH 7.4; Sigma, St. Louis, MO, USA) 을 이용하여 혼합함으로써 바이오 이미징 프로브(miR221MB-NuMF)을 제작하였다.
Covalent conjugation of the miR221 molecular beacon (concentration: 20 mM) and the nucleolin aptamer (concentration: 400 pM) to the carboxyl MF nanoparticles resulted in the addition of N-ethyl-N'-dimethylaminopropyl carbodiimide EDC) and incubated at room temperature for 1 hour to enhance the coupling efficiency between amine and carboxyl groups [MK So, et al., Nat . Protoc. 2006, 1, 1160]. The MF nanoparticle: miR221 molecular beacon: nucleolin aptamer: EDC reaction ratio was 1: 3: 3: 200. The reaction product was centrifuged at 15000 rpm for 10 minutes to remove unconjugated free miR221 molecular beacon and EDC, and then washed several times with a Tris buffer solution (10 mM Tris-HCl, pH 7.4). Thereafter, sonication was performed briefly and the final conjugate product was mixed with a borate buffer solution (10 mM sodium borate, pH 7.4; Sigma, St. Louis, Mo., USA) -NuMF).

(2) 바이오 (2) Bio 이미징Imaging 프로브(miR221MB-NuMF)에The probe (miR221MB-NuMF) 의한 암 세포치료 관찰 Observation of cancer cell therapy by

C6세포에서 바이오 이미징 프로브(miR221MB-NuMF)로 miR221 기능을 억제함에 따른 암 세포의 치료효과를 분석하기 위하여 miR221MB-NuMF에 의한 C6 세포 MTT 분석을 수행하였다. MTT 비교분석을 수행하기 위하여, MF, NuMF, 및 miR221MB-NuMF을 C6세포에 이입 한 후, 3X 104/웰 개의 C6 세포를 24-웰 플레이트에 분주하였다. 그 후, 37℃의 5% CO2 인큐베이터에서 최대 48시간 배양하였다. 각각의 다양한 시간에 따라 배양(1시간, 3시간, 5시간, 24시간, 48시간)한 후, 배지(media)를 제거하였다. MTT(2mg/ml) 시약을 250㎕씩 첨가한 후, 호일을 이용하여 빛을 차단시키고, 37℃의 인큐베이터에서 4시간 동안 배양하였다. 그 후, 상등액을 제거한 뒤, 1mL DMSO를 처리하고, 37℃에서 15 분 동안 방치하였다. 상기 용액 200㎕를 96 웰에 옮겨서 ELISA 분광 광도계 기록기(spectrophotometer recorder)를 이용하여 540nm에서 흡광도를 측정하였다. C6 cell MTT assay was performed by miR221MB-NuMF in order to analyze the therapeutic effect of cancer cells on inhibition of miR221 function by biomimaging probe (miR221MB-NuMF) in C6 cells. In order to perform a comparative analysis MTT, it was dispensed a MF, NuMF, and after the transfection in NuMF miR221MB-C6 cells, 3X 10 4 / well of C6 cells in a 24-well plate. Thereafter, the cells were cultured in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C for up to 48 hours. After incubation (1 hour, 3 hours, 5 hours, 24 hours, 48 hours) at various times, media was removed. After addition of 250 쨉 l of MTT (2 mg / ml) reagent, the light was blocked using a foil and incubated in an incubator at 37 째 C for 4 hours. Thereafter, the supernatant was removed, treated with 1 mL of DMSO, and left at 37 DEG C for 15 minutes. 200 [mu] l of the solution was transferred into 96 wells and absorbance was measured at 540 nm using an ELISA spectrophotometer recorder.

그 결과, 도 13 에서 볼 수 있는 바와 같이, 순수하게 자성형광(MF) 나노입자와 뉴클레올린 앱타머(Nu)가 결합된 NuMF를 C6 세포에 이입한 경우에는 세포 사멸을 거의 관찰할 수 없었으나, miR221 분자 비콘이 추가 결합된 miR221MB-NuMF를 C6 세포에 이입한 경우에는 상기 물질을 이입한 지 3시간 후부터 급격히 세포사멸이 유도됨을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in FIG. 13, almost no cell death was observed when NuMF conjugated with pure magnetic (MF) nanoparticles and Nucleolin aptamer (Nu) was introduced into C6 cells However, when miR221MB-NuMF, to which miR221 molecular beacon was additionally bound, was introduced into C6 cells, it was confirmed that cell death was rapidly induced 3 hours after the transfer of the above substance.

상기와 같이, miR221MB-NuMF가 뉴클레올린 앱타머에 의해 C6 세포의 세포막에서 엔도사이토시스가 일어나서 세포 내부로 전달되고, 세포 내부에 이입된 후, 산성을 띠는 세포질의 환경하에서 핵산프로브에 존재하는 -S-S-결합이 끊어지면서 miR221 분자비콘이 NuMF에서 떨어져 나오게 되며, C6 세포에서 과발현되는 성숙 miR221이 자유로운 miR221 분자 비콘의 핵산 프로브에 결합되어 miR221의 기능이 억제됨에 따라 C6 세포의 사멸을 유도할 수 있다.
As described above, miR221MB-NuMF is induced by endocytosis in the cell membrane of C6 cell by the nucleolin aptamer, and is transferred into the inside of the cell. Then, the miR221MB-NuMF is present in the nucleic acid probe under the environment of the acidic cytoplasm The binding of the miR221 molecular beacon to NuMF is released, and mature miR221 overexpressed in the C6 cell binds to the nucleic acid probe of the free miR221 molecular beacon to inhibit miR221 function, thereby inducing the death of the C6 cell .

(3) 내재화된 (3) Internalized miR221MBmiR221MB -- NuMFNuMF of 공초점Confocal 현미경 관찰 Microscopic observation

C6 세포에서 miR221MB-NuMF의 인 비트로 형광 이미지를 얻기 위해, miR221MB-NuMF의 공초점 현미경 촬영을 C6 세포의 배양기간 동안 수행하였다. 먼저, C6 세포를 3.7% 포름알데히드 용액(Sigma, St. Louis, MO, USA)을 이용하여 고정시킨 후, PBS로 10분 동안 3회 헹구었다. 4’,6-디아미디노-2-페닐인돌디하이드로클로라이드(DAPI) 용액을 함유하는 마운팅 배지(Vector Laboratories, Inc., CA, USA)를 가한 후 6-웰 플레이트로부터 커버 슬립을 글래스 슬라이드 위로 옮기고, 이를 공초점 현미경으로 관찰하였다. Confocal microscopy of miR221MB-NuMF was performed during the incubation period of C6 cells to obtain in-vitro fluorescent images of miR221MB-NuMF in C6 cells. First, C6 cells were fixed with 3.7% formaldehyde solution (Sigma, St. Louis, Mo., USA) and rinsed with PBS for 3 minutes for 10 minutes. (Vector Laboratories, Inc., CA, USA) containing 4 ', 6'-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI) solution was added and the cover slip was removed from the 6- And they were observed with a confocal microscope.

그 결과, 도 14 에서 볼 수 있는 바와 같이, 푸른색영상은 DAPI 핵(nucleus) 영상이며, 초록색은 MF 나노입자에 포함되어 있는 로다민(Rhodamine) 형광 신호이고, 붉은색은 miR221 분자 비콘에 있는 Cy5.0의 형광 신호이다. miR221MB-NuMF가 뉴클레올린 앱타머에 의해 C6 세포를 표적하기에 세포막에서는 녹색 형광신호와 붉은색 형광신호가 동일한 위치에 많이 존재하지만, 세포 내에서는 miR221 분자 비콘의 핵산프로브에 존재하는 -S-S-결합이 끊어지면서 miR221 분자 비콘이 NuMF에서 떨어져 나오게 되고, C6 세포에서 과발현되는 성숙 miR221이 miR221 분자 비콘의 핵산 프로브에 결합되어 형광제어 물질이 분자 비콘에서 떨어져 나와 붉은색 형광신호가 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 특히 세포 내부에서 녹색 형광신호와 붉은색 형광신호가 독립적으로 각각 다른 위치에 있는 것을 확인함으로써 miR221 분자 비콘이 NuMF에서 떨어져 나왔다는 것을 알 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 14, the blue image is a DAPI nucleus image, the green color is a Rhodamine fluorescence signal contained in the MF nanoparticles, and the red color is a fluorescence signal in the miR221 molecular beacon It is the fluorescence signal of Cy5.0. miR221MB-NuMF targets C6 cells by nucleolin aptamer. In the cell membrane, green fluorescence signal and red fluorescence signal are present at the same position. However, in the cell, -SS- As the binding is broken, the miR221 molecular beacon is released from the NuMF and the mature miR221 overexpressed in the C6 cell binds to the nucleic acid probe of the miR221 molecular beacon, so that the fluorescence control substance is separated from the molecular beacon and the red fluorescence signal is increased there was. In particular, it was found that the miR221 molecular beacon was separated from the NuMF by confirming that the green fluorescence signal and the red fluorescence signal were independently located at different positions within the cell.

(4) (4) miR221MBmiR221MB -- NuMFNuMF 을 이용한 암 치료 생체 광학 영상Biomechanical imaging of cancer using

인 비보 암 치료 효과 연구를 수행하기 위하여, miR221MB-NuMF를 처리한 C6 세포와 처리하지 않은 C6 세포 5×106/웰 개 각각을 PBS로부터 수확하고, 누드 마우스(수컷 BALB/c, 7 주령)의 양쪽 허벅지의 피하조직으로 이식하였다. 이때 이식된 살아있는 세포의 수를 확인하기 위하여, 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터에 의해 유도되는 반딧불이(firefly)의 루시퍼라아제 유전자를 포함하는 플라스미드 구조체를 상기 miR221MB-NuMF와 함께 C6 세포에 이입하였다. In vivo in order to perform the cancer treatment effect studies, harvesting the C6 cells not treated with the C6 cells treated for miR221MB-NuMF 5 × 10 6 / well one each from the PBS, and nude mice (male BALB / c, 7 weeks old). In the subcutaneous tissues of both thighs. At this time, in order to confirm the number of living cells to be transplanted, a plasmid construct containing a firefly luciferase gene induced by the cytomegalovirus (CMV) promoter was introduced into the C6 cell together with the miR221MB-NuMF.

그 결과 도 15 에서 볼 수 있는 바와 같이, C6 세포에 이식한 후, 첫 날 루시퍼라아제 리포터유전자에 의해 좌/우측 대퇴부에 동일한 세포의 수가 생체에 이입되어 생존하고 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 이식한 지, 2일 후 miR221MB-NuMF가 처리된 오른쪽 대퇴부위에서 miR221MB-NuMF가 처리되지 않은 왼쪽 대퇴부위보다 영상신호가 급격히 떨어짐을 확인할 수 있었다. 이는 miR221MB-NuMF에 의해 C6 세포의 사멸이 일어났음을 의미한다.
As a result, as shown in FIG. 15, it was confirmed that the same number of cells in the left and right thighs were transferred into the living body and survived by the first day luciferase reporter gene after transplantation into C6 cells. However, two days after transplantation, it was confirmed that the image signal dropped sharply on the right femur treated with miR221MB-NuMF than on the left femur without treatment of miR221MB-NuMF. This means that C6 cell death was caused by miR221MB-NuMF.

10: 분자 비콘 11:핵산 프로브
11a: 링커 영역
11b: 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역
11c: 형광 물질
12: 올리고머 12a: 형광제어 물질
12b: 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역
13: 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(cleavable linkage)
20: 분자 비콘의 핵산 프로브와 타겟 분자가 혼성화된 상태
21: 타겟 분자
30: 바이오 이미징 프로브
31: 세포 내 전달 리간드 32: 나노 입자
40: 세포 내에서 절단될 수 있는 영역이 제거된 분자 비콘
50: 질환 유발 과정
51a, 51b, 51c: 질환 유발 세포
60: 세포 내부
10: molecular beacon 11: nucleic acid probe
11a: Linker area
11b: a region capable of hybridizing with the target molecule
11c: Fluorescent material
12: oligomer 12a: fluorescent control substance
12b: region capable of hybridization with nucleic acid probe
13: A cleavable linkage in the cell where the bond can be cleaved
20: A state in which a nucleic acid probe of a molecular beacon hybridizes with a target molecule
21: target molecule
30: Bioimaging probe
31: intracellular delivery ligand 32: nanoparticles
40: molecular beacon in which a region that can be cleaved in the cell is removed
50: Disease inducing process
51a, 51b, 51c: disease-causing cells
60: inside the cell

Claims (23)

세포 내 전달 리간드와 결합할 수 있는 나노 입자; 및
타겟 분자와 혼성화 됨으로써 타겟 분자를 인식할 수 있는 분자 비콘이 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(cleavable linkage)을 통해 결합되어 있으며,
상기 분자 비콘은, 일 말단에 형광 물질이 결합되어 있고, 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하며, 타 말단이 상기 절단될 수 있는 영역에 결합되어 있는 핵산 프로브; 및 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하고, 상기 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브의 일 말단과 근접한 말단에 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 혼성화 된 형태인
바이오 이미징 프로브.
Nanoparticles capable of binding to an intracellular delivery ligand; And
Molecular beacons capable of recognizing the target molecule by hybridizing with the target molecule are bound through a cleavable linkage within the cell,
Wherein the molecular beacon comprises a nucleic acid probe having a fluorophore at one end and a region capable of hybridizing with the target molecule, the probe being bound to a region where the other end is capable of cleavage; And a region hybridizable with the nucleic acid probe, wherein an oligomer having a fluorescence control substance bound to the end of the nucleic acid probe adjacent to the one end of the nucleic acid probe to which the fluorescent material is bound is hybridized
Bioimaging probe.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
형광 물질은 로다민과 그의 유도체, 플루오레세인과 그의 유도체, 쿠마린과 그의 유도체, 아크리딘과 그의 유도체, 피렌과 그의 유도체, 에리트로신과 그의 유도체, 에오신과 그의 유도체, 및 4-아세트아미도-4'-이소티오시아나토스틸벤-2,2'디설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 로다민 유도체는 6-카복시-X-로다민 (ROX), 6-카복시로다민 (R6G), 리사민 로다민 B 설포닐 클로라이드, 로다민 (Rhod), 로다민 B, 로다민 123, 로다민 X 이소티오시아네이트, 설포로다민 B, 설포로다민 101, 설포로다민 101의 설포닐 클로라이드 유도체(Texas Red), N,N,N',N'-테트라메틸-6-카복시로다민 (TAMRA), 테트라메틸 로다민, 테트라메틸 로다민 이소티오시아네이트 (TRITC), 리보플라빈, 로졸산, Alexa-350, Alexa-488, Alexa-547 또는 Alexa-647이고;
상기 플루오레세인 유도체는 5-카복시플루오레세인 (FAM), 5-(4,6-디클로로트리아진-2-일)아미노플루오레세인 (DTAF), 2'7'-디메톡시-4'5'-디클로로-6-카복시플루오레세인 (JOE), 플루오레세인, 플루오레세인 이소티오시아네이트, QFITC (XRITC), 플루오레스카민(fluorescamine), IR144, IR1446, 말라카이트 그린 이소티오시아네이트, 4-메틸움벨리페론, 오르토 크레졸 프탈레인, 니트로티로신, 파라로자닐린, 페놀 레드, B-피코에리트린 또는 o-프탈디알데히드이며;
상기 쿠마린 유도체는 7-아미노-4-메틸쿠마린 (AMC, 쿠마린 120), 7-아미노-4-트리플루오로메틸쿠마린 (쿠마린 151), 시아노신, 4'-6-디아미니디노-2-페닐인돌 (DAPI), 5',5''-디브로모피로갈롤-설폰프탈레인 (Bromopyrogallol Red), 7-디에틸아미노-3-(4'-이소티오시아나토페닐)-4-메틸쿠마린 디에틸렌트리아민 펜타아세테이트, 4-(4'-디이소티오시아나토디하이드로-스틸벤-2,2'-디설폰산, 4,4'-디이소티오시아나토스틸벤-2,2'-디설폰산, 5-[디메틸아미노]나프탈렌-1-설포닐 클로라이드 (DNS, dansyl chloride) 또는 4-(4'-디메틸아미노페닐아조)벤조산(DABCYL) 4-디메틸아미노페닐아조페닐-4'-이소티오시아네이트 (DABITC)이고;
상기 아크리딘 유도체는 아크리딘 이소티오시아네이트, 5-(2'-아미노에틸)아미노나프탈렌-1-설폰산 (EDANS), 4-아미노-N-[3-비닐설포닐)페닐]나프탈이미드-3,5디설포네이트(LuciferYellow VS), N-(4-아닐리노-1-나프틸)말레이미드, 안트라닐아미드 또는 Brilliant Yellow이며;
상기 피렌 유도체는 피렌 부티레이트, 숙신이미딜 1-피렌 부티레이트 또는 Reactive Red 4 (Cibacron® Brilliant Red 3B-A)이고;
상기 에리트로신 유도체는 에리트로신 B, 에리트로신 이소티오시아네이트 또는 에티듐이며;
상기 에오신 유도체는 에오신 이소티오시아네이트인
바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
Fluorescent materials include, but are not limited to, rhodamine and its derivatives, fluorescein and its derivatives, coumarin and its derivatives, acridine and its derivatives, pyrene and its derivatives, erythrosine and its derivatives, eosin and its derivatives, 4'-isothiocyanato-stilbene-2,2'-disulfonic acid,
The rhodamine derivatives include 6-carboxy-X-rhodamine (ROX), 6-carboxyhodamine (R6G), lysaminrodamine B sulfonyl chloride, rhodamine, rhodamine B, rhodamine 123, N, N, N ', N'-tetramethyl-6-carboxyindanamine (Texas Red), sulfonyl chloride derivatives of sulfolodamine 101 TAMRA), tetramethylrhodamine, tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), riboflavin, rosol acid, Alexa-350, Alexa-488, Alexa-547 or Alexa-647;
The fluorescein derivative may be selected from the group consisting of 5-carboxyfluorescein (FAM), 5- (4,6-dichlorotriazin-2-yl) aminofluorescein (DTAF), 2'7'-dimethoxy- (JOE), fluororesin, fluororesin isothiocyanate, QFITC (XRITC), fluorescamine, IR144, IR1446, malachite green isothiocyanate, 4-dichloro-6-carboxyfluorescein - methylumbelliferone, orthocresolphthalein, nitrotyrosine, pararosaniline, phenol red, B-picoerythrine or o-phthalaldehyde;
The coumarin derivatives include 7-amino-4-methylcoumarin (AMC, coumarin 120), 7-amino-4-trifluoromethylcoumarin (coumarin 151), cyanosine, 4'- Indole (DAPI), 5 ', 5''- dibromopirogol Bromopyrogallol Red, 7-diethylamino-3- (4'-isothiocyanatophenyl) Ethylene triamine pentaacetate, 4- (4'-diisothiocyanatodi-stilbene-2,2'-disulfonic acid, 4,4'-diisothiocyanatostilbene- Dimethylamino] naphthalene-1-sulfonyl chloride or 4- (4'-dimethylaminophenylazo) benzoic acid (DABCYL) 4-Dimethylaminophenyl azophenyl-4'-isothio Cyanate (DABITC);
The acridine derivatives include acridine isothiocyanate, 5- (2'-aminoethyl) aminonaphthalene-1-sulfonic acid (EDANS), 4-amino-N- [3- vinylsulfonyl) phenyl] (Lucifer Yellow VS), N- (4-anilino-1-naphthyl) maleimide, anthranylamide or Brilliant Yellow;
The pyrene derivative is pyrene butyrate, succinimidyl 1-pyrene butyrate or Reactive Red 4 (Cibacron ® Brilliant Red 3B-A) , and;
Wherein said erythrosine derivative is erythrosine B, erythrosine isothiocyanate or ethidium;
The eosin derivative is eosine isothiocyanate
Bioimaging probe.
제 1 항에 있어서,
핵산 프로브는 형광 물질; 상기 형광 물질에 결합되어 있는 링커 영역; 상기 링커 영역에 결합되어 있고, 타겟 분자와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하는 바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
The nucleic acid probe may be a fluorescent material; A linker region coupled to the fluorescent material; And a region coupled to the linker region and capable of hybridizing with the target molecule.
제 4 항에 있어서,
올리고머는 형광제어 물질; 상기 형광제어 물질과 결합되어 있고, 핵산 프로브의 링커 영역과 혼성화될 수 있는 링커 영역; 및 핵산 프로브의 혼성화 영역의 일부와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하는 바이오 이미징 프로브.
5. The method of claim 4,
Oligomers include fluorescent control materials; A linker region coupled to the fluorescent control material and capable of hybridizing with a linker region of a nucleic acid probe; And a region capable of hybridizing with a portion of the hybridization region of the nucleic acid probe.
제 1 항에 있어서,
타겟 분자가 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역이, 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역에 비해 큰 바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
Wherein the region where the target molecule can hybridize with the nucleic acid probe is larger than the region where the oligomer to which the fluorescence control substance is bound is capable of hybridizing with the nucleic acid probe.
제 1 항에 있어서,
형광제어 물질은 4-(디메틸아미노)아조벤젠-4-카복실산(DABCYL), 4-(디메틸아미노)아조벤젠 설폰산(DABSYL), BHQ-1, BHQ-2, BHQ-3 및 ECLIPSE로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
The fluorescent control material is selected from the group consisting of 4- (dimethylamino) azobenzene-4-carboxylic acid (DABCYL), 4- (dimethylamino) azobenzene sulfonic acid (DABSYL), BHQ-1, BHQ-2, BHQ-3 and ECLIPSE Wherein the bioimaging probe is a bioimaging probe.
제 1 항에 있어서,
타겟 분자는 microRNA, mRNA 또는 단백질인 바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
The target molecule is a microRNA, mRNA or protein bioimaging probe.
제 1 항에 있어서,
세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역은 이황화 결합(disulfide linkage)을 포함하고 있는 바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
Wherein the region in the cell where the bond can be cleaved comprises a disulfide linkage.
제 1 항에 있어서,
나노 입자는 자성 나노입자, 생체적합성 물질, 양자점, 탄소나노튜브, 금(gold) 및 SERS dot 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
Wherein the nanoparticles are selected from the group consisting of magnetic nanoparticles, biocompatible materials, quantum dots, carbon nanotubes, gold, and SERS dots.
제 10 항에 있어서,
자성 나노입자는 금속 물질, 자성 물질 또는 자성 합금인 바이오 이미징 프로브.
11. The method of claim 10,
The magnetic nanoparticles are metal materials, magnetic materials, or magnetic alloys.
제 11 항에 있어서,
자성 나노입자는 형광 물질 및 생체적합성 물질을 포함하는 코팅층을 가지는 바이오 이미징 프로브.
12. The method of claim 11,
Wherein the magnetic nanoparticles have a coating layer comprising a fluorescent substance and a biocompatible substance.
제 12 항에 있어서,
자성 나노입자의 코팅층에 포함되는 형광 물질 및 핵산 프로브의 일 말단에 결합되는 형광 물질이 서로 상이한 바이오 이미징 프로브.
13. The method of claim 12,
Wherein the fluorescent substance contained in the coating layer of the magnetic nanoparticles and the fluorescent substance bound to one end of the nucleic acid probe are different from each other.
제 10 항에 있어서,
생체적합성 물질은 실리카, 고분자, 지질 및 덱스트란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것인 바이오 이미징 프로브.
11. The method of claim 10,
Wherein the biocompatible material comprises a material selected from the group consisting of silica, polymers, lipids, and dextran.
제 10 항에 있어서,
양자점은 그 직경이 5.5 nm 미만인 바이오 이미징 프로브.
11. The method of claim 10,
The quantum dot has a diameter of less than 5.5 nm.
제 1 항에 있어서,
나노 입자에 세포 내 전달 리간드가 추가로 결합되어 있는 바이오 이미징 프로브.
The method according to claim 1,
A bioimaging probe in which nanoparticles are further bound with an intracellular delivery ligand.
제 16 항에 있어서,
세포 내 전달 리간드는 단백질 전달 도메인, 막투과 도메인, 세포 침투 펩타이드, 앱타머, 양친매성 고분자 및 생체적합성 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 바이오 이미징 프로브.
17. The method of claim 16,
Wherein the intracellular delivery ligand is selected from the group consisting of a protein delivery domain, a transmembrane domain, a cell penetration peptide, an aptamer, an amphipathic polymer, and a biocompatible copolymer.
타겟 분자와 혼성화 됨으로써 타겟 분자를 인식할 수 있는 분자 비콘을 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역의 일 말단과 결합시키고, 상기 절단될 수 있는 영역의 타 말단을 세포 내 전달 리간드와 결합할 수 있는 나노입자 상에 결합시키는 단계를 포함하는, 바이오 이미징 프로브의 제조 방법. A molecular beacon capable of recognizing a target molecule by hybridizing with a target molecule can be bound to one end of a region where a bond can be cleaved in the cell and the other end of the cleavable region can be coupled with an intracellular delivery ligand &Lt; / RTI &gt; wherein the nanoparticles are nanoparticles. 제 18 항에 있어서,
나노 입자와 절단될 수 있는 영역의 타 말단간 결합은 나노 입자 상에 도입된 기능기와 절단될 수 있는 영역의 타 말단에 도입된 기능기 간의 공유결합을 통해 이루어지는 것인 바이오 이미징 프로브의 제조 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the bond between the nanoparticles and the end of the cleavable region is through covalent bonding between the functional group introduced on the nanoparticle and the functional group introduced into the other end of the cleavable region.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 바이오 이미징 프로브를 포함하는 타겟 분자 탐지용 조성물. A composition for detecting a target molecule comprising a bioimaging probe according to any one of claims 1 to 17. 제 20 항에 따른 조성물을 생체 또는 시료에 투여하는 단계; 및
상기 생체 또는 시료로부터 바이오 이미징 프로브에 의해 발산되는 신호를 감지하여 영상을 수득하는 단계를 포함하는,
생체 또는 시료의 영상 수득 방법.
Administering the composition according to claim 20 to a living body or a sample; And
Detecting a signal emitted by the bioimaging probe from the living body or the sample to obtain an image,
A method for obtaining an image of a living body or a sample.
세포 내 전달 리간드와 결합할 수 있는 나노 입자; 및
microRNA 221과 혼성화 됨으로써 microRNA 221을 인식할 수 있는 분자 비콘이 세포 내에서 결합이 절단될 수 있는 영역(cleavable linkage)을 통해 결합되어 있으며,
상기 분자 비콘은, 일 말단에 형광 물질이 결합되어 있고, microRNA 221과 혼성화될 수 있는 영역을 포함하며, 타 말단이 상기 절단될 수 있는 영역에 결합되어 있는 핵산 프로브; 및 상기 핵산 프로브와 혼성화될 수 있는 영역을 포함하고, 상기 형광 물질이 결합되어 있는 핵산 프로브의 일 말단과 근접한 말단에 형광제어 물질이 결합되어 있는 올리고머가 혼성화 된 형태인
바이오 이미징 프로브를 포함하는 신경교종 치료용 의약 조성물.

Nanoparticles capable of binding to an intracellular delivery ligand; And
Molecular beacons capable of recognizing microRNA 221 by hybridization with microRNA 221 are bound through a cleavable linkage within the cell,
Wherein the molecular beacon comprises a nucleic acid probe having a fluorophore at one end and a region capable of hybridizing with the microRNA 221, the other end of the nucleic acid probe being bound to the cleavable region; And a region hybridizable with the nucleic acid probe, wherein an oligomer having a fluorescence control substance bound to the end of the nucleic acid probe adjacent to the one end of the nucleic acid probe to which the fluorescent material is bound is hybridized
A pharmaceutical composition for treating glioma comprising a bioimaging probe.

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