KR101493392B1 - Sensitivity enhancement of bioreporter strains using serum complement - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈청 보체(serum complement)를 이용하여 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain using a serum complement.

Description

혈청 보체를 이용한 바이오리포터 균주의 민감성 증진 {Sensitivity enhancement of bioreporter strains using serum complement}[0002] Sensitivity enhancement of bioreporter strains using serum complement,

본 발명은 혈청 보체(serum complement)를 이용하여 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for enhancing the sensitivity of a bio-reporter strain using a serum complement.

산업 활동을 통해서 우리는 매일 방대한 양의 오염 물질을 방출하고 있으며 또한 새로운 종류의 화학물질들을 생성하고 있다. 그러나 아직 이런 물질이 생명체에 미치는 영향에 대한 정확한 분석이 이루지지 않고 있으며, 따라서 이런 배출 물질들에 대한 독성 분석이 시급히 요청되고 있다. 기존에 화학 독성 물질을 탐지하기 위해서 사용되던 화학적 분석 방법은 독성 물질의 농도에 대한 정보는 제공하지만 생명체에 직접적으로 영향을 주는 독성에 대한 정보는 제공하지 못하는 단점이 있다. 이런 화학적 분석 방법의 단점을 보완하고자 나온 것이 생물학적 매개체를 이용한 바이오리포터 기술이다. Through industrial activities, we emit vast quantities of pollutants every day and also produce new kinds of chemicals. However, an accurate analysis of the effects of these substances on living organisms is yet to be made, and toxicological analyzes of these emissions are urgently required. Conventional chemical analysis methods used to detect chemical toxins provide information on the concentration of toxic substances, but they do not provide information on toxicity that directly affects life. To overcome these shortcomings of chemical analysis, bioreporter technology using biological mediators.

바이오리포터를 이용한 화학 독성 물질의 탐지는 실제 생명체에 직접적인 영향을 주는 독성 중심의 분석을 할 수 있기 때문에 환경 독성 분석에 유용하게 사용될 수 있다. 어류, 설치류, 해조류, 박테리아 등 다양한 종류의 환경 바이오리포터가 개발되어 사용되고 있지만, 그 중에서도 특히 유전자 재조합 발광 박테리아를 이용한 바이오리포터가 주목을 받고 있다. 유전자 재조합 기술은 특정 독성에 특이적인 반응을 나타내는 프로모터를 사용하기 때문에 다양한 프로모터를 이용한 재조합 발광 박테리아의 제작이 가능하며, 이렇게 제작된 발광 박테리아는 수질, 토양, 대기 오염을 탐지하는 환경오염 모니터링 시스템에 적용되거나, 유전자 손상 물질(genotoxin), 산화적 손상 물질 (oxidative radical 등) 및 페놀류 화합물과 같은 다양한 화학 독성 물질을 검출하는데 사용될 수 있다.Detection of chemical toxins using bio-reporters can be useful for environmental toxicity analysis because it can perform toxicity-based analysis that has a direct effect on living organisms. Various environmental biopo reporters such as fish, rodents, seaweed, and bacteria have been developed and used. Among them, bioreporters using recombinant light emitting bacteria have attracted attention. Because recombinant DNA technology uses a promoter that is specific to specific toxins, it is possible to produce recombinant light-emitting bacteria using various promoters, and the luminescent bacteria thus produced can be used for environmental pollution monitoring systems that detect water quality, soil and air pollution Or may be used to detect a variety of chemical toxicants, such as genotoxins, oxidative radicals, and phenolic compounds.

이와 관련하여, 국내특허공개 특2003-0040923호는 산화적 손상과 관련된 유해성 탐지를 위한 재조합 발광 박테리아 대장균 DH5@/pSodaLux(EBHJ1) 를 제공하고 있고, 국내특허등록 10-0470960호는 katG::luxCDABE와 recA::GFPuv4 유전자를 동시에 포함함으로써 유전자 손상 및 산화적 손상을 동시에 탐지할 수 있는 재조합 박테리아를 제공하고 있으며, 국내특허등록 10-0355757은 발광 미생물이 박테리아 GC2(lac::luxCDABE)를 이용한 토양 오염물질 내 독성 탐지 기술을 제공하고 있다.In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0040923 provides a recombinant light-emitting bacterial E. coli DH5 @ / pSodaLux (EBHJ1) for detection of harmfulness associated with oxidative damage, and Korean Patent Registration No. 10-0470960 discloses that katG :: luxCDABE And recA :: GFPuv4 genes simultaneously to detect both genetic damage and oxidative damage. Domestic patent registration No. 10-0355757 discloses that the luminescent microorganism is a soil using bacterial GC2 (lac :: luxCDABE) Toxicity detection technology for pollutants is provided.

이와 같이 박테리아 바이오리포터는 특정 자극에 의해 활성화되는 프로모터의 작용에 의하여 탐지 가능한 신호가 생성되기 때문에, 프로모터를 활성화시킬 수 있는 화학 물질이 세포 내로 유입되는 것이 중요한데, 일반적으로 세포막은 선택적 투과성을 가지기 때문에 세포 밖에 존재하는 화학 물질들이 세포 내로 이동하는 데에는 한계가 있다. 따라서, 이러한 세포막의 선택적 투과성으로 인하여 종국적으로 바이오리포터의 검출 민감도가 떨어지게 된다.Thus, bacterial bio-reporters generate a detectable signal by the action of a promoter activated by a specific stimulus, so it is important that a chemical capable of activating the promoter is introduced into the cell. Generally, the cell membrane has selective permeability There is a limit to the ability of chemicals outside of cells to migrate into cells. Thus, the selective sensitivity of such cell membranes ultimately lowers the detection sensitivity of bioreporters.

이에, 본 발명은 박테리아 바이오리포터의 민감도를 증진시키기 위한 기술을 제공하는 것으로, 바이오리포터 균주의 민감성 및 반응성을 증진시키는 혈청 보체의 새로운 용도를 발견하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present invention provides a technique for enhancing the sensitivity of a bacterial bio-reporter, and has found a novel use of a serum complement that enhances the sensitivity and reactivity of a bio-reporter strain, thereby completing the present invention.

본 발명은 혈청 보체를 이용하여 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a technique for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain using serum complement.

보다 상세하게, 본 발명의 하나의 목적은 혈청 보체를 포함하는, 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물을 제공하는 것이다.More specifically, one object of the present invention is to provide a composition for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain comprising a serum complement.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 조성물을 바이오리포터 균주에 처리하는 단계를 포함하는, 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain, comprising the step of treating the composition with a bioreporter strain.

본 발명의 또 하나의 목적은 recA 프로모터 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 균주를 포함하는, 혈액 내 항암화학요법제(chemotherapy drug) 검출용 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a composition for detecting a chemotherapy drug in blood comprising a vector transformed with a vector comprising a recA promoter and a reporter gene operably linked to the promoter .

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 조성물을 포함하는, 혈액 내 항암화학요법제 검출용 마이크로플루이딕 칩을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a microfluidic chip for detecting an anticancer chemotherapeutic agent in blood, which comprises the above composition.

본 발명은 혈청 보체가 바이오리포터 균주의 민감성 및 반응성을 유의적으로 증진시킨다는 발견에 기초한 것으로, 바이오리포터 균주의 민감성 및 반응성을 증진시키는 혈청 보체의 새로운 용도를 제공함을 특징으로 한다.The present invention is based on the discovery that serum complement significantly enhances the sensitivity and responsiveness of a bioraphoter strain and is characterized by providing a novel use of serum complement to enhance the sensitivity and responsiveness of the bioraphoter strain.

보다 상세하게, 본 발명에서는 바이오리포터 균주의 세포막의 선택적 투과성으로 인하여 바이오리포터의 신호를 유도하는 화학물질들이 세포 내로 유입하는 데 한계가 있어, 종국적으로 바이오리포터 균주의 검출 민감도가 떨어지는 문제를 극복하기 위하여, 혈청 보체를 사용하여 바이오리포터 균주의 민감성 및 반응성을 증진시키는 기술을 제공한다. More specifically, in the present invention, chemical substances inducing a signal of a bioporter are limited to enter into cells due to selective permeability of the cell membrane of the bio-reporter strain, thereby overcoming the problem that the detection sensitivity of the bio-reporter strain is ultimately inferior A technique for enhancing the sensitivity and reactivity of a bioreporter strain using serum complement is provided.

본 발명에 의하면, 바이오리포터 균주가 포함된 배양액에 혈청 보체를 첨가할 경우, 혈청 보체 활성에 의하여 균주 세포막에 포어가 생성되기 때문에 크기가 큰 화학물질들이 용이하게 세포막을 통하여 세포 내로 유입될 수 있고, 유입된 화학물질들이 세포 내 발광 유전자의 발현을 증가시킬 수 있어, 적은 양의 화학물질도 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.According to the present invention, when a serum complement is added to a culture solution containing a bio-reporter strain, pores are formed in the cell membrane due to serum complement activity, so large-sized chemical substances can be easily introduced into cells through the cell membrane , The introduced chemicals can increase the expression of the intracellular luminescent gene, so that even a small amount of chemical substance can be detected quickly and accurately.

본 발명의 구체적인 실시예에서는, 유전자 손상 물질 (예컨대, 미토마이신 C (MMC))을 검출하는 바이오리포터 균주 배양액에 유전자 손상 물질을 첨가한 경우, 혈청이 존재하는 조건 하에서는 혈청이 없는 조건에 비하여 동일한 농도의 유전자 손상 물질 농도에 대하여 120 배 이상의 반응성 증가가 나타난다는 것을 확인하였다. 또한, 56℃ 에서 처리하여 보체활성화 경로를 모두 비활성화시킨 혈청에서는 위와 같은 반응성 증가가 나타나지 않았는데, 이는 바이오리포터 균주의 반응성 증가가 보체의 활성화에 의한 것임을 나타낸다. 또한, 50℃ 에서 처리한 혈청을 사용한 경우 (비록 대체 보체활성화 경로가 제거됨에 따라 혈청의 양이 더 많이 필요하긴 했지만) 보다 안정적이고 높은 수준으로 반응성을 유도한다는 것을 확인하였다. 본 명세서에서는, 50℃ 에서 처리한 혈청을 "처리된 혈청"으로 명명하기도 하였다.In a specific embodiment of the present invention, when a gene-damaging substance is added to a culture medium of a bio-reporter strain that detects a gene-damaging substance (for example, mitomycin C (MMC)), under the condition that serum is present, And the increase in the reactivity of the genetically damaging substance concentration was 120 times or more. In addition, the above-mentioned increase in the reactivity was not observed in serum in which all of the complement activation pathways were inactivated by treatment at 56 ° C, indicating that the increase in the reactivity of the bioraphore strains was due to complement activation. It has also been found that using the sera treated at 50 占 폚 induces a more stable and higher level of reactivity (although the amount of serum is required more as the alternative complement activation pathway is eliminated). In the present specification, the serum treated at 50 캜 was referred to as "treated serum ".

아울러, 세포막을 통과할 수 없는 염색 시료 (POPO-3) 및 실시간 정량적 PCR 을 이용한 실험을 수행한 결과, 처리된 혈청이 존재하는 조건 하에서 크기가 큰 세포외 분자들의 세포 내 유입이 증가되어, 더 높은 유전자 발현이 유도됨에 따라, 바이오리포터의 반응성이 증가되는 것을 확인하였다. 나아가, 다양한 화학 물질 및 다양한 바이오리포터 균주를 대상으로, 혈청의 첨가가 바이오리포터 균주의 반응성 및 민감성을 증진시키는 것을 확인하였으며, 특히 유전자 손상 물질 및 산화적 손상 물질에 대한 검출 민감도를 높이는 것을 확인하였다.As a result of experiments using a staining sample (POPO-3) that can not pass through the cell membrane and real-time quantitative PCR, intracellular influx of large-sized extracellular molecules was increased under the condition of the treated serum, As the gene expression was induced, the reactivity of the bioreporter was increased. Furthermore, it has been confirmed that the addition of serum increases the reactivity and sensitivity of the bioraphore strains to various chemical substances and various bio-reporter strains, and it has been confirmed that the sensitivity of detection of genetic damage substances and oxidative damage substances is enhanced .

이러한 결과를 종합하면, 혈청 보체를 바이오리포터 균주의 반응성 및 민감성을 증진시키는데 사용할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 혈액 내 존재하는 항암화학요법제의 농도를 검출하기 위하여 바이오리포터 균주를 현장진단(point-of-care)용 검출 장치, 예컨대 마이크로플루이딕 칩과 같은 lab-on-a-CD 장치에 적용해볼 수 있다.Taken together, these results indicate that serum complement can be used to enhance the reactivity and sensitivity of the bioraphore strains. In order to detect the concentration of the chemotherapeutic agent present in the blood, the bio-reporter strain is applied to a lab-on-a-CD device such as a point-of-care detecting device such as a microfluidic chip You can try.

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

하나의 양태로서, 본 발명은 혈청 보체를 포함하는, 바이오리포터 균주의 민감성 증진용 조성물에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a composition for enhancing the sensitivity of a bioreporter strain comprising a serum complement.

또한, 본 발명은 상기 조성물을 바이오리포터 균주에 처리하는 단계를 포함하는, 바이오리포터 균주의 민감성을 증진시키는 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method of enhancing the sensitivity of a bioreporter strain, comprising the step of treating said composition with a bioreporter strain.

본 발명에서 용어, "바이오리포터" 란 시료로부터 특정 정보를 감지하고 측정하여 그 값을 관찰자가 읽을 수 있는 형태의 유용한 신호로 변환하는 물질이나 장치를 의미하며, 일반적으로 바이오리포터는 생물학적 요소(예를 들면 유전자, 효소, 항원, 항체, 생화학 물질, 호르몬, 수용체 등)와 시료 내 분석대상이 되는 물질과의 반응에서 나타나는 전기화학적 변화, 열에너지의 변화, 형광 또는 색의 변화 등을 인식 가능한 신호로 변환시켜주는 장치와 결합하여 구성된다In the present invention, the term "bio-reporter " refers to a substance or device that detects and measures specific information from a sample and converts the value into useful signals readable by an observer. Generally, (Eg, genes, enzymes, antigens, antibodies, biochemicals, hormones, receptors, etc.) and electrochemical changes in the reaction of substances to be analyzed in the sample, changes in thermal energy, changes in fluorescence or color And is configured in combination with a conversion device

본 발명에서 용어, "바이오리포터 균주" 란 상기 바이오리포터 시스템이 도입된 유전자 조작 균주를 말한다. 바람직하게, 본 발명의 바이오리포터 균주는, 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건 하에서 활성화되는 유도성 프로모터 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 재조합 균주로서, 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건이 존재할 경우 프로모터의 활성화에 의하여 리포터 유전자의 발현이 증가함에 따라 형광 또는 발광 등의 인식가능한 신호를 생성하는 균주를 의미할 수 있다. The term "bioreporter strain" in the present invention refers to a genetically modified strain into which the above-described bioreporter system is introduced. Preferably, the bioreporter strain of the present invention is a recombinant strain transformed with a vector comprising an inducible promoter activated under a specific stress or a specific stimulation condition and a reporter gene operably linked to the promoter, wherein a specific stress or specific stimulus May be a strain that produces a recognizable signal such as fluorescence or luminescence as expression of the reporter gene is increased by the activation of the promoter in the presence of the condition.

상기 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건이란, 이에 제한되는 것은 아니나, 유전자 손상 물질 (genotoxins), 산화적 스트레스 유발 물질 (oxidative radicals 등), 페놀류 화합물, 농약 등을 예시할 수 있으며, 이러한 특정 조건에 반응하는 바이오리포터 균주를 사용하면 시료 내 특정 스트레스 유발 물질 또는 특정 자극 물질의 존재 여부 및 이에 따른 유해성과 독성 등을 신속하게 검출할 수 있다.Examples of the specific stress or specific stimulation conditions include, but are not limited to, genotoxins, oxidative radicals, phenolic compounds, pesticides, and the like. The use of a bio-reporter strain enables rapid detection of the presence of specific stress-inducing substances or specific irritants in the sample, and the harmfulness and toxicity thereof.

본 발명에서 용어, "유도성 프로모터" 란 특정 스트레스 또는 특정 자극 조건 하에서만 프로모터가 활성화 되어 프로모터 하부에 작동 가능하도록 연결된 유전자의 발현을 유도하는 프로모터를 말한다. 바람직하게는, 유전자 손상 물질의 존재 하에 활성화되는 recA 유전자 프로모터, 또는 산화적 스트레스 유발 물질의 존재 하에서 활성화되는 katG 또는 sodA 유전자 프로모터를 예시할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. As used herein, the term "inducible promoter " refers to a promoter that induces expression of a gene operably linked to a promoter under the specific stress or under specific stimulation conditions only. Preferably, the promoter is a recA gene which is activated in the presence of a gene-damaging substance, or a katG or sodA gene promoter which is activated in the presence of an oxidative stress-inducing substance, but the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 용어, "리포터 유전자" 란 유전자 발현시 생물발광, 형광 또는 발색 등을 나타냄으로써 그 발현 여부를 시각적으로 쉽게 확인할 수 있는 유전자를 말하며, 예를 들어 Photinus sp. 또는 Phyrophourus sp. 등에서 유래한 luc 유전자, Vibrio fisheri 또는 Photorhabdus luminescens 등에서 유래한 lux 유전자, Renila reniformis 에서 유래한 Rluc 유전자, Aequorea Victoria 또는 Renilla reniformis 등에서 유래한 gfp 유전자 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게, 리포터 유전자로서 luxCDABE 유전자를 사용할 수 있다.The term "reporter gene" in the present invention refers to a gene capable of visually confirming the expression thereof by expressing bioluminescence, fluorescence or color development upon gene expression, for example, Photinus sp. Or Phyrophourus sp. But are not limited to, a lux gene derived from the luc gene, Vibrio fisheri or Photorhabdus luminescens, Rluc gene derived from Renila reniformis, and a gfp gene derived from Aequorea Victoria or Renilla reniformis. Preferably, the lux CDABE gene can be used as a reporter gene.

본 발명에서 용어, "luxCDABE " 란 luxC, luxD, luxA, luxB 및 luxE 로 구성된 유전자 복합체를 말하며, Vibrio fisheri 또는 Photorhabdus luminescens 등에 존재하는 오페론으로 보고되기도 하였다. 본 발명에서 luxCDABE 유전자는 합성하거나 생물체 내에서 분리하거나 또는 구입하는 등의 방법을 사용하여 얻을 수 있으며, 예를 들어 luxCDABE 를 갖고 있는 pDEW201 (Dupont Co., USA; 도 11) 를 구입하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the term "luxCDABE" refers to a gene complex composed of luxC, luxD, luxA, luxB, and luxE, and has been reported as an operon present in Vibrio fisheri or Photorhabdus luminescens. In the present invention, luxCDABE gene can be obtained by synthesizing or isolating or purchasing it in an organism. For example, pDEW201 (Dupont Co., USA; FIG. 11) having luxCDABE can be purchased and used , But is not limited thereto.

바람직한 하나의 양태로서, 본 발명의 바이오리포터 균주는 유전자 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주일 수 있다.In one preferred embodiment, the bio-reporter strain of the present invention may be a bio-reporter strain that detects a gene-damaging substance.

일예로, 유전자 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, recA 프로모터 및 상기 프로모터의 다운스트림에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 재조합 균주일 수 있다. 상기 리포터 유전자로는 luxCDABE 를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, a bioreporter strain that detects a gene-damaging agent may be a recombinant strain transformed with a vector comprising a recA promoter and a reporter gene operably linked downstream of the promoter. As the reporter gene, luxCDABE can be used, but is not limited thereto.

recA 프로모터는 자외선(UV)나 돌연변이원(mutagen) 등과 같은 유전자 손상 물질 (genotoxin)에 의해 DNA가 손상되거나 DNA 복제에 방해를 받게 되면 프로모터 활성이 유도 및 증가되는 특징을 가지고 있어, 시료 내 포함된 유전자 손상 물질을 검출하기 위한 바이오센서에 사용될 수 있다. 보다 상세하게, recA 프로모터를 리포터 유전자(예를 들어, lux 유전자)와 융합시켜 균주에 도입할 경우, 유전자 손상 물질에 노출되는 환경에서 상기 균주의 recA 프로모터의 활성이 유도됨에 따라 상기 균주로부터 발광 또는 형광 등 탐지 가능한 신호가 생성되므로, 이를 통하여 시료 내 유전자 손상 물질의 존재 여부 및 그 존재 정도를 용이하게 검출 및 정량할 수 있다. 따라서, recA 프로모터 및 리포터 유전자 융합체가 도입된 균주는 유전자 손상을 야기하는 독성 화학물질에 대한 위험 정도를 판단하는데 유용하게 사용될 수 있다.The recA promoter is characterized in that promoter activity is induced and increased when DNA damage or DNA replication is interrupted by genotoxins such as ultraviolet (UV) or mutagenic genes. Therefore, Can be used in a biosensor for detecting a gene-damaging substance. More specifically, when the recA promoter is fused with a reporter gene (for example, lux gene) and introduced into a strain, the activity of the recA promoter of the strain is induced in an environment exposed to a gene damaging substance, A fluorescence detection signal is generated. Thus, the presence or the presence of the gene damage substance in the sample can be easily detected and quantified. Therefore, strains into which the recA promoter and reporter gene fusions are introduced can be used to determine the degree of risk for toxic chemicals causing gene damage.

본 발명의 구체적인 실시예에서는, 유전자 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주로서, E. coli MG1655 에서 유래한 recA 유전자 프로모터 (서열번호 13) 및 Vibrio fischeri 에서 유래한 luxCDABE 오페론의 융합 구조체를 포함하는 E. coli MG1655/pRec3 를 사용하였으며, 이를 본원 명세서 내에서 'Rec3' 라고 명명하였다. 상기 균주의 상세한 제조방법은 본 발명자들이 이전에 보고한 문헌에 기재되어 있다 (Lee, S., Mitchell, R.J., 2012. J. Biotechnol. 157(4), 598-604). In a specific embodiment of the present invention, a recombinant E. coli MG1655-derived recA gene promoter (SEQ ID NO: 13) and a fusion construct of lux CDABE operon derived from Vibrio fischeri, as a bio-reporter strain, coli MG1655 / pRec3 was used, which was named 'Rec3' in the present specification. A detailed method of producing the strain is described in the literature previously reported by the present inventors (Lee, S., Mitchell, R. J., 2012. J. Biotechnol. 157 (4), 598-604).

본 발명의 바이오리포터 균주에 의하여 검출 가능한 유전자 손상 물질로는, 미토마이신 C (mitomycin C), 에티디움 브로마이드 (ethidium bromide), 시스플라틴 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of the gene damaging substance that can be detected by the bioreactor strain of the present invention include mitomycin C, ethidium bromide, cisplatin, and the like, but the present invention is not limited thereto.

바람직한 또 하나의 양태로서, 본 발명의 바이오리포터 균주는 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주일 수 있다.In another preferred embodiment, the bio-reporter strain of the present invention may be a bio-reporter strain that detects oxidative damage substances.

일예로, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, sodA 프로모터 또는 katG 프로모터, 및 상기 프로모터의 다운스트림에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 재조합 균주일 수 있다. 상기 리포터 유전자로는 luxCDABE 를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, a bioreporter strain that detects an oxidative damage substance can be a recombinant strain transformed with a vector comprising a sodA promoter or katG promoter, and a reporter gene operably linked downstream of the promoter. As the reporter gene, luxCDABE can be used, but is not limited thereto.

sodA 프로모터는 생물체가 산화적인 스트레스에 대한 방어와 회복에 있어서 가장 필수적인 효소인 SOD(Superoxide dismutase)를 코딩하는 유전자의 업스트림에 위치하는 프로모터로, 산화적 스트레스 조건 하에서 그 활성이 유도 및 증가되는 특징을 가지고 있어, 시료 내 포함된 산화적 손상 물질을 검출하기 위한 바이오센서에 사용될 수 있다. The sodA promoter is a promoter located upstream of a gene encoding SOD (superoxide dismutase), which is the most essential enzyme in defense and recovery against oxidative stress, and its activity is induced and increased under oxidative stress conditions And can be used in a biosensor for detecting oxidative damage substances contained in a sample.

katG 프로모터 역시 산화적 스트레스 조건 하에서 그 활성이 유도 및 증가되는 특징을 가지고 있어, 시료 내 포함된 산화적 손상 물질을 검출하기 위한 바이오센서에 사용될 수 있다.The katG promoter is also characterized in that its activity is induced and increased under oxidative stress conditions, and thus it can be used in a biosensor for detecting oxidative damage substances contained in a sample.

보다 상세하게, sodA 프로모터 또는 katG 프로모터를 리포터 유전자(예를 들어, lux 유전자)와 융합시켜 균주에 도입할 경우, 산화적 손상 물질에 노출되는 환경에서 상기 균주의 프로모터 활성이 유도됨에 따라 상기 균주로부터 발광 또는 형광 등 탐지 가능한 신호가 생성되므로, 이를 통하여 시료 내 산화적 손상 물질의 존재 여부 및 그 존재 정도를 용이하게 검출 및 정량할 수 있다. 따라서, sodA 또는 katG 프로모터 및 리포터 유전자 융합체가 도입된 균주는 산화적 손상을 야기하는 독성 화학물질에 대한 위험 정도를 판단하는데 유용하게 사용될 수 있다.More specifically, when the sodA promoter or the katG promoter is fused with a reporter gene (for example, a lux gene) and introduced into a strain, the promoter activity of the strain is induced in an environment exposed to an oxidative damage substance, A detectable signal such as luminescence or fluorescence is generated, so that the presence or the presence of the oxidative damage substance in the sample can be easily detected and quantified. Thus, strains into which sodA or katG promoter and reporter gene fusions are introduced can be used to determine the degree of risk for toxic chemicals causing oxidative damage.

본 발명의 구체적인 실시예에서는, 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주로서, pDEW201 에 다양한 제한효소 부위를 도입하여 pDEWMCS 플라스미드를 제조하고, 상기 pDEWMCS 플라스미드에 포함되어 있는 lux 유전자의 업스트림에 katG 또는 sodA 프로모터 영역(서열번호 15, 서열번호 17)을 삽입하여 재조합 플라스미드 pSDK 및 pSDS 를 제조하고, 이를 E. coli MG1655 에 도입하여 수득한 바이오리포터 균주를 사용하였다. In a specific embodiment of the present invention, a pDEWMCS plasmid is introduced by introducing various restriction enzyme sites into pDEW201 as a bioreporter strain for detecting oxidative damage substances, and the expression of katG or sodA in the upstream of the lux gene contained in the pDEWMCS plasmid A bioreporter strain obtained by inserting the promoter region (SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17) into recombinant plasmids pSDK and pSDS and introducing them into E. coli MG1655 was used.

본 발명의 바이오리포터 균주에 의하여 검출 가능한 산화적 손상 물질로는, 벤질 비올로겐(benzyl viologen) 또는 과산화수소 (hydrogen peroxide) 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of oxidative damages that can be detected by the bioreactor strain of the present invention include, but are not limited to, benzyl viologen or hydrogen peroxide.

본 발명의 바이오센서의 숙주 균주로는 특별한 제한은 없으나, 그람 음성 균주인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 E. coli 균주를 사용할 수 있다.The host strain of the biosensor of the present invention is not particularly limited, but it is preferably a Gram negative strain, more preferably an E. coli strain.

본 발명에서 바이오리포터 균주의 발광 또는 형광을 측정은 모든 광 측정 기구를 사용할 수 있으며, 예를 들어 광전자증배기(photomultipliers), 전하결합장치(charge coupled devices), 발광측정기(luminometers), 광측정기(photometers), 광섬유케이블 또는 액체 섬광 카운터(liquid scintillation counters) 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, measurement of luminescence or fluorescence of a bioreporter strain can be performed using all optical measuring instruments, for example, photomultipliers, charge coupled devices, luminometers, photometers, fiber optic cables, liquid scintillation counters, and the like.

본 발명은, 바이오리포터 균주의 세포막의 선택적 투과성으로 인하여 바이오리포터의 신호를 유도하는 화학물질들이 세포 내로 유입하는 데 한계가 존재함에 따라 바이오리포터 균주의 검출 민감도가 떨어지는 문제를 해결하기 위하여, 바이오리포터 균주에 시료를 반응시킬 때 혈청 보체를 처리함을 특징으로 한다.In order to solve the problem that the sensitivity of the detection of the bacteriophage strain is low due to the limitation in the introduction of the chemical substances that induce the signal of the bioreporter into the cell due to the selective permeability of the cell membrane of the bioreporter strain, Characterized in that the serum complement is treated when the sample is reacted with the strain.

본 발명에서, 혈청 보체는 바이오리포터 균주의 세포막에 포어를 형성시킴으로써, 포어를 통하여 세포 외 존재하는 화학물질들 (예를 들어, 유전자 손상 물질 또는 산화적 손상 물질 등)이 세포막을 통하여 세포질 안으로 이동할 수 있도록 한다.In the present invention, the serum complement forms a pore in the cell membrane of the bioraphoter strain, whereby chemicals (for example, gene damage substances or oxidative damage substances) that are present extracellularly through the pores migrate into the cytoplasm through the cell membrane .

일예로, 본 발명에서 혈청 보체는 혈청에 포함된 형태로 사용될 수 있다.For example, in the present invention, the serum complement may be used in a form contained in serum.

본 발명의 구체적인 실시예에 의하면, 혈청을 전혈청(whole serum) 으로 처리한 경우 4㎕의 혈청을 첨가했을 때 바이오리포터 반응이 최대로 나타났으며, 이보다 많은 양의 혈청을 첨가할 경우에는 오히려 바이오리포터 균주의 반응이 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 50℃에서 혈청을 처리하여 보체 활성화 경로 중 대체 경로 (alternative pathway)를 제거한 혈청의 경우에는, 20-50㎕의 혈청을 첨가하였을 때 바이오리포터 반응이 최대로 나타났으며, 이는 전혈청 4㎕ 를 첨가한 경우보다도 2배 정도 높은 수준임을 알 수 있었다. According to a specific embodiment of the present invention, when the serum was treated with whole serum, the bio-reporter reaction was maximized when 4 μl of serum was added. When the serum was added in a larger amount, And the reaction of the bio-reporter strain was decreased. In addition, in the case of sera from which the alternative pathway in the complement activation pathway was removed by treatment with serum at 50 ° C, the bio-reporter reaction was maximized when 20-50 μl of serum was added, Which is about twice as high as that in the case of addition of.

따라서, 본 발명에서 혈청 보체를 사용함에 있어서, 전혈청 상태로 사용하는 것도 가능하나, 바이오리포터 균주에서 보다 안정적이고 높은 반응을 유도하기 위해서, 50℃ 로 처리된 혈청을 사용하는 것이 보다 바람직하다 (본 발명에서는 50℃ 에서 처리한 혈청을 "처리된 혈청"으로 명명하였다.). Therefore, in the present invention, it is possible to use the serum complement in the whole serum state, but in order to induce a more stable and high reaction in the bio-reporter strain, it is more preferable to use the serum treated at 50 ° C In the present invention, the serum treated at 50 캜 was named "treated serum").

바람직하게, 본 발명에서 혈청 보체의 농도는 바이오리포터 균주의 종류와 농도, 처리되는 화학물질의 종류와 농도 등에 따라 당업자가 적절하게 결정할 수 있다. 본 발명의 실험 결과를 토대로 할 때, 유전자 손상 물질 MMC 100㎍/L 를 사용한 경우 혈청 보체는 2 내지 100㎕ 범위로 사용될 수 있으며, 전혈청으로 사용하는 경우 2~40㎕, 처리된 혈청으로 사용하는 경우 8~100㎕ 정도 사용하는 것이 바람직한 것으로 나타났으나, 이는 대표적인 일예일 뿐, 본 발명이 이의 범위에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the concentration of the serum complement in the present invention can be appropriately determined by those skilled in the art depending on the type and concentration of the bioraphotter strain, the kind and concentration of the chemical to be treated, and the like. Based on the experimental results of the present invention, the serum complement can be used in a range of 2 to 100 μl when 100 μg / L of the gene-damaging substance MMC is used, and 2 to 40 μl when used as the whole serum is used as the treated serum , It is preferable to use about 8 to 100 쨉 l, but this is only a representative example, and the present invention is not limited thereto.

한편, 본 발명에서는 혈청 보체가 바이오리포터 균주의 반응성 및 민감성을 증진시킨다는 것을 확인하였으므로, 이를 토대로 본 발명자들은 혈액 내 존재하는 항암화학요법제의 농도를 검출하기 위하여 바이오리포터 균주를 현장진단(point-of-care)용 검출 장치, 예컨대 마이크로플루이딕 칩과 같은 lab-on-a-CD 장치에 적용하는 기술을 고안하였다.On the other hand, in the present invention, it was confirmed that the serum complement improves the reactivity and sensitivity of the bacteriophage. Therefore, in order to detect the concentration of the anticancer chemotherapeutic agent present in the blood, on-a-CD device such as a microfluidic chip.

따라서, 또 하나의 양태로서, 본 발명은 recA 프로모터 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 균주를 포함하는, 혈액 내 항암화학요법제 검출용 조성물에 관한 것이다.Accordingly, in another aspect, the present invention relates to a composition for detecting an anticancer chemotherapeutic agent in blood comprising a vector transformed with a vector comprising a recA promoter and a reporter gene operably linked to the promoter.

또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는, 혈액 내 항암화학요법제 검출용 마이크로플루이딕 칩을 제공하는 것이다.In another aspect, the present invention provides a microfluidic chip for detecting an anticancer chemotherapeutic agent in blood, which comprises the above composition.

상기 항암화학요법제는, 암세포의 유전자 합성이나 세포 대사를 저해함으로써 암세포의 증식을 억제하는 작용을 가지는 화학물질 기반의 항암제를 의미한다. 이러한 항암화학요법제의 예로는, 미토마이신 C (mitomycin C), 시스플라틴(cisplatin) 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The anticancer chemotherapeutic agent means a chemical-based anticancer agent that inhibits the proliferation of cancer cells by inhibiting gene synthesis and cell metabolism of cancer cells. Examples of such chemotherapeutic agents include, but are not limited to, mitomycin C, cisplatin, and the like.

본 발명의 구체적인 실시예에서는 혈청의 존재 하에서 바이오리포터 균주가 시료 내 상기 화학요법제 물질들을 검출하는 민감도가 현저히 증가된다는 것을 확인하였으므로, 혈액 내 존재하는 화학요법제의 농도를 검출하기 위하여 바이오리포터 균주가 포함된 검출 시스템을 고안할 수 있다. 또한, 혈액에 대한 바이오리포터 균주의 반응 민감도가 매우 높으므로, 현장진단(point-of-care)용 검출 장치, 예컨대 마이크로플루이딕 칩과 같은 lab-on-a-CD 장치에 본 발명의 바이오리포터 균주를 고정하고, 상기 장치에 혈액 시료를 처리하여 혈액 내 존재하는 화학요법제의 농도를 신속하게 검출하는 것이 가능하다.In the specific examples of the present invention, it has been confirmed that the sensitivity of the bio-reporter strain to detect the chemotherapeutic agents in the sample is significantly increased in the presence of serum. Therefore, in order to detect the concentration of the chemotherapeutic agent present in the blood, Can be devised. In addition, since the sensitivity of the bio-reporter strains to blood is very high, a lab-on-a-CD device such as a point-of-care detecting device such as a microfluidic chip, It is possible to immobilize the strain and treat the blood sample with the apparatus to quickly detect the concentration of the chemotherapeutic agent present in the blood.

바람직한 일예로, 이러한 검출 시스템은 혈액 혈청 분리 단계, 혈청을 배양물과 혼합하는 단계, 열 처리 단계, 및 생물발광을 검출하는 단계가 모두 통합 및 자동화된 장치일 수 있다. 이에 따라, 상기 장치에 혈액 시료를 제공하면, 장치 내에서 혈액으로부터 자동으로 혈청이 분리되고, 분리된 혈청이 약 50℃의 열로 처리되고, 상기 처리된 혈청이 바이오리포터 균주와 반응하고, 상기 바이오리포터 균주로부터 생물발광을 검출하는 일련의 단계가 하나의 장치 내에서 신속하게 이루어질 수 있다. 이러한 장치의 구현예들은 당업계에 알려진 원심 마이크로플루이딕 플랫폼 기술 등을 참고하여 본 발명에 적용할 수 있다.In a preferred embodiment, such a detection system can be an integrated and automated device that is both a blood serum separation step, mixing the serum with the culture, a heat treatment step, and detecting bioluminescence. Accordingly, when the blood sample is supplied to the apparatus, serum is automatically separated from the blood in the apparatus, the separated serum is treated with heat at about 50 ° C, the treated serum reacts with the bioraphotter strain, A series of steps for detecting bioluminescence from a reporter strain can be done quickly in one device. Implementations of such devices may be applied to the present invention with reference to centrifugal microfluidic platform technology known in the art.

본 발명은 혈청 보체를 이용하여 바이오리포터 균주의 민감성 및 반응성을 증진시키는 기술을 제공함으로써, 생태계에 치명적인 손상을 줄 수 있는 유전자 손상 물질 또는 산화적 손상 물질의 유해성을 평가하는 데 유용하게 활용될 수 있다.The present invention provides a technique for enhancing the sensitivity and reactivity of a bioreporter strain using a serum complement, thereby being useful for evaluating the harmfulness of a genetic damaging substance or an oxidative damaging substance that can cause a fatal damage to an ecosystem have.

도 1의 (A)는 Rec3 균주 배지 내 100 ppb MMC 가 존재하는 경우(w/100ppb MMC)와 존재하지 않는 경우(control) 에 각각 시간에 따른 생물발광 신호를 나타낸 것이며, 이들의 상대적 생물발광도(RBL)도 함께 표시하였다. (B)는 MMC 농도에 따라 값이 2 이상의 RBL 이 나타나는데 소요되는 시간을 나타낸다.
도 2 의 (A)는 다양한 혈청 및 MMC 처리 조건에서 시간에 따른 생물발광도(BL)을 나타낸 것이고, (B)는 시간에 따른 상대적 생물발광도(RBL)을 나타낸 것이고, (C)는 다양한 농도의 혈청 처리 조건에서 각 시간에서의 Relative fold induction (RFI)를 나타낸 것이고, (D)는 (B) 의 세미-로그 플롯을 나타낸 것이다.
도 3은 MMC 가 존재 또는 부재하는 조건에서 혈청 처리 농도에 따른 생물발광도를 나타낸 것이다.
도 4는 전혈청 (whole serum), 50℃에서 처리한 혈청, 및 56℃에서 처리한 혈청 조건에서 각각 혈청 처리 농도에 따른 상대적 생물발광도를 나타낸 것이다.
도 5는 전혈청 (whole serum), 50℃에서 처리한 혈청, 및 56℃에서 처리한 혈청 조건에서 각각 혈청 처리 농도에 따른 Relative fold induction 을 나타낸 것이다.
도 6은 50℃에서 처리한 혈청이 균주 생존성에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 7 는 Rec3 균주를 POPO-3와 함께 배양하였을 때, (A) 는 50℃에서 처리한 혈청의 부재 하에서 균주의 명시야 상(Bright field image)을 나타내고, (B)는 처리된 혈청의 존재 하에서 명시야 상을 나타내고, (C) 는 처리된 혈청의 부재 하에서 균주의 형광 이미지를 나타내고, (D) 는 처리된 혈청의 존재 하에서 균주의 형광 이미지를 나타낸다.
도 8은 대조군(LB), 50℃에서 처리한 혈청, 및 56℃에서 처리한 혈청 조건에서 각각 MMC 농도에 따른 상대적 생물발광도를 나타낸 것이다.
도 9는 혈청 및 MMC 처리 조건에서 대장균 균주에서의 recA의 발현정도, 및 혈청 및 Benzyl viologen 처리 조건에서 대장균 균주에서의 sodA 유전자의 발현 정도를 각각 실시간 정량적 PCR 로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 대조군(LB), 양의 혈액 혈청 및 인간 혈청 조건에서 MMC 농도에 따른 상대적 생물발광도를 나타낸 것이다.
도 11은 pDEW201 의 개열지도를 나타낸 것이다.
Figure 1 (A) shows the bioluminescence signal over time in the presence of 100 ppb MMC (w / 100 ppb MMC) and control in the presence of Rec 3 strain medium, respectively, and their relative bioluminescence (RBL) are also shown. (B) represents the time required for RBL having a value of 2 or more according to the MMC concentration.
FIG. 2 (A) shows the bioluminescence BL according to various serum and MMC treatment conditions, FIG. 2 (B) shows the relative bioluminescence RBL with time, FIG. 2 Relative fold induction (RFI) at each time under serum treatment conditions of concentration, and (D) shows the semi-log plot of (B).
FIG. 3 shows the bioluminescence according to the serum treatment concentration in the presence or absence of MMC.
FIG. 4 shows the relative bioluminescence according to serum treatment concentration in whole serum, serum treated at 50.degree. C., and serum condition treated at 56.degree.
FIG. 5 shows relative fold induction according to the serum treatment concentration in whole serum, serum treated at 50.degree. C., and serum condition treated at 56.degree.
Figure 6 shows the effect of serum treated at 50 ° C on the viability of the strain.
FIG. 7 shows that when Rec 3 strain was incubated with POPO-3, (A) shows the bright field image of the strain in the absence of serum treated at 50 ° C, (B) shows the presence of the treated serum (C) shows fluorescence image of the strain under the absence of the treated serum, and (D) shows fluorescence image of the strain in the presence of the treated serum.
FIG. 8 shows the relative bioluminescence according to MMC concentration at the control (LB), the serum treated at 50 ° C, and the serum condition treated at 56 ° C.
FIG. 9 shows the results of confirming the expression level of recA in Escherichia coli strain and the expression level of sodA gene in Escherichia coli strains under serum and benzyl viologen treatment conditions under serum and MMC treatment conditions by real-time quantitative PCR, respectively.
Figure 10 shows the relative bioluminescence according to MMC concentration in the control (LB), positive blood serum and human serum conditions.
Fig. 11 shows a cleavage map of the pDEW201.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

실시예Example 1. 미생물 배양 1. Microbial Culture

본 발명에 사용된 박테리아 균주 및 과 플라스미드를 하기 표 1에 기재하였다. 박테리아는 20%의 글리세롤이 포함된 상태로 -80℃에서 저장하였으며, 이 박테리아를 50㎍/ml의 앰피실린이 포함된 Luria-Bertani(LB,Difco,USA)-agar 배지에서 16시간 동안 배양하였다. 이 배지로부터 하나의 콜로니를 50㎍/ml의 앰피실린이 포함된 멸균된 LB 액체배지에 접종 후 배양하였다. 이를 밤새도록 배양한 후 1:100의 비율로 앰피실린이 포함된 새로운 LB 액체배지에 희석하여 흡광도가 600nm 에서 0.1-0.15가 되도록 배양하였다. 흡광도는 BioPhotometer Plus(Eppendorf, Germany)를 이용하여 측정하였다. 상기 흡광도에 다다른 후, 50℃ 또는 56℃에서 30분간 처리된 인간 혈청(AB Male, Sigma-Aldrich, USA)을 배지에 처리하고, 이어서 하기 실시예 3에 기재한 화학물질을 처리하였다. 상기 모든 실험과정들을 30℃에서 수행하였다.The bacterial strains and over-plasmids used in the present invention are shown in Table 1 below. The bacteria were stored at -80 ° C. with 20% glycerol and the bacteria were cultured in Luria-Bertani (LB, Difco, USA) -agar medium containing 50 μg / ml of ampicillin for 16 hours . One colony from this medium was inoculated into a sterile LB liquid medium containing 50 mu g / ml ampicillin and then cultured. After incubation overnight, the cells were diluted in fresh LB liquid medium containing ampicillin at a ratio of 1: 100 and cultured at an absorbance of 0.1-0.15 at 600 nm. Absorbance was measured using BioPhotometer Plus (Eppendorf, Germany). Human serum (AB Male, Sigma-Aldrich, USA) treated at 50 ° C or 56 ° C for 30 minutes was treated to the medium, and then the chemicals described in Example 3 were treated. All the above procedures were carried out at 30 ° C.

균주 또는 플라스미드Strain or plasmid 관련된 특징Related features 균주Strain E. coli BL21(DE3) E. coli BL21 (DE3) F - ompT hsdSB ( rB - mB -) gal dcm ( DE3 ) F - ompT hsdSB ( rB - mB -) gal dCM ( DE3 ) E. coli MG1655 E. coli MG1655 F-lambda- ilvG- rfb-50 rph-1F-lambda- ilvG - rfb- 50 rph -1 플라스미드Plasmid pRec3pRec3 recA :: luxCDABE, pUCD615 recA :: luxCDABE , pUCD615 pDEW201pDEW201 Promoterless luxCDABE expression plasmid, AmpR Promoterless luxCDABE expression plasmid, Amp R pDEWMCSpDEWMCS Modified pDEW201 plasmid, MCS contains restriction sites for EcoRI, NotI, XhoI, BamHI, XmaI, XbaI, EcoRV and KpnI; AmpR Modified pDEW201 plasmid, MCS containing restriction sites for EcoR I, Not I, Xho I, BamH I, Xma I, Xba I, EcoR V and Kpn I; Amp R pSDKpSDK katG :: luxCDABE, pDEWMCS katG :: luxCDABE , pDEWMCS pSDSpSDS sodA :: luxCDABE, pDEWMCS sodA :: luxCDABE , pDEWMCS

**위의 pRec3 은 Yaguchi, T., Lee, S., Choi, W.S., Kim, D., Kim, T., Mitchell, R.J., Takayama, S., 2010. Analyst 135(11), 2848-2852 에서 인용함
** pRec3 above is described in Yaguchi, T., Lee, S., Choi, WS, Kim, D., Kim, T., Mitchell, RJ, Takayama, S., 2010. Analyst 135 (11), 2848-2852 Quoted from

실시예Example 2. 플라스미드 준비 2. Plasmid preparation

본 발명에서 사용한 플라스미드는 상기 표 1에 기재하였다. pDEW201 (듀폰사, USA)에 제한효소 EcoRI 및 KpnI 을 처리하여 자른 후, 제한효소 부위 EcoRI, NotI, XhoI, BamHI, XmaI, XbaI, EcoRV 및 KpnI 을 포함하는 링커를 상기 pDEW201 에 삽입하여 플라스미드 pDEWMCS를 만들었다. E. coli BL21(DE3) (RBC Bioscience) 에서 유래한 katG 및 sodA 유전자 프로모터 부위을 하기 표 2에 기재된 프라이머를 이용하여 증폭시켰다. 상기 증폭산물에서 katG 및 sodA 프로모터 부위를 각각 BamHI 과 KpnI 또는 EcoRI 과 BamHI 으로 자른 후, pDEWMCS 내의 lux 오페론의 업스트림에 상기 증폭산물을 삽입하였다. 상기 수득한 유전자 구조체(construct)를 전기천공법(electroporation)을 이용하여 E. coli DH5α에 도입하였으며, 앰피실린(100mg/ml)이 포함된 LB 배지에서 키우면서 유전자 구조체가 도입된 E. coli DH5α를 선별하였다. 본 명세서 내의 모든 발광 실험에서, E.coli MG1655 를 숙주로 사용하였다.The plasmids used in the present invention are shown in Table 1 above. After digesting restriction enzymes EcoRI and KpnI with pDEW201 (Du Pont), restriction enzymes EcoRI, NotI, XhoI, BamHI, XmaI, XbaI, EcoRV and KpnI were inserted into pDEW201 to obtain plasmid pDEWMCS made. The katG and sodA gene promoter sites derived from E. coli BL21 (DE3) (RBC Bioscience) were amplified using the primers described in Table 2 below. In the amplification product, the katG and sodA promoter regions were cut into BamHI and KpnI or EcoRI and BamHI, respectively, and then the amplification product was inserted into the upstream of the lux operon in pDEWMCS. The obtained gene construct was introduced into E. coli DH5α using electroporation and E. coli DH5α introduced with the gene construct in LB medium containing ampicillin (100 mg / ml) Respectively. In all of the luminescence experiments herein, E. coli MG1655 was used as a host.

프라이머primer 염기서열Base sequence 서열번호SEQ ID NO: PlasmidPlasmid constructionconstruction MCS1MCS1 AATTCGCGGCCGCTCGAGGATCCCGGGTCTAGATATCGGTACAATTCGCGGCCGCTCGAGGATCCCGGGTCTAGATATCGGTAC 1One MCS2MCS2 TTAAGCGCCGGCGAGCTCCTAGGGCCCAGATCTATAGCCATGTTAAGCGCCGGCGAGCTCCTAGGGCCCAGATCTATAGCCATG 22 KS1KS1 GTCCGGATCCGGACATAATCAAAAAAGCGTCCGGATCCGGACATAATCAAAAAAGC 33 KS2KS2 CTGATGGTACCGTCATTTGCCAGTGGCCTGATGGTACCGTCATTTGCCAGTGGC 44 SA1SA1 CCGTTGTCGAATTCCTGGCAATCACGCCGTTGTCGAATTCCTGGCAATCACG 55 SA2SA2 CTCATATTCGGATCCAGTATTGTCGGGCTCATATTCGGATCCAGTATTGTCGGG 66

실시예Example 3. 화학물질의 준비 3. Preparation of chemicals

본 발명에서는 프로모터의 종류에 따라 다음과 같은 화학물질을 준비하였다: recA 프로모터에 대해서는, mitomycin C (MMC) (Sigma-Aldrich, USA), ethidium bromide (EtBr) (Sigma-Aldrich, USA); sodA 프로모터에 대해서는 benzyl viologen (Sigma-Aldrich, USA)을 준비하였다; katG 프로모터에 대해서는 hydrogen peroxide (Sigma-Aldrich, USA)을 준비하였다. 상기 물질들은 증류수에 녹인 후 0.22 μM 필터를 이용하여 멸균하였다.
In the present invention, the following chemicals were prepared according to the type of promoter: mitomycin C (MMC) (Sigma-Aldrich, USA), ethidium bromide (EtBr) (Sigma-Aldrich, USA) for the recA promoter; For the sodA promoter, a benzyl viologen (Sigma-Aldrich, USA) was prepared; For the katG promoter, hydrogen peroxide (Sigma-Aldrich, USA) was prepared. The materials were dissolved in distilled water and sterilized using a 0.22 μM filter.

실시예Example 4. 생물발광( 4. Bioluminescence ( BioluminescenceBioluminescence ) 및 ) And 생존성Survivability (( viabilityviability ) 평가) evaluation

균주를 준비한 후, LB 배지 또는 인간 혈청을 포함하는 96웰 마이크로플레이트(Greiner, USA)에 균주 배양액 100 μl 를 첨가하고, 매 20분마다 4시간동안 GloMax Multi+ detection system (Promega, USA)을 이용하여 생물발광을 측정하였다. 100 .mu.l of the culture was added to a 96-well microplate (Greiner, USA) containing LB medium or human serum and incubated for 4 hours every 20 minutes using a GloMax Multi + detection system (Promega, USA) Bioluminescence was measured.

혈청 농도에 따른 효과 실험에서는, 균주 배양액을 혈청과 혼합하기 전에 MMC를 Rec3 배양액에 100㎍/L의 농도로 전처리하였으며, 혼합되는 혈청의 양에 따라 최종 농도가 50~100㎍/L가 되도록 하였다. 대조군으로, MMC가 전처리되지 않은 Rec3 배양액에 혈청을 혼합한 것을 사용하였다. 검출한계(Limit of detection, LOD)를 결정하기 위하여, Rec3 배양액을 첨가하기 전에 화학물질을 웰 안에서 혈청 또는 액체배지를 이용하여 순차적으로 희석하였다. Effects on Serum Concentration Before mixing the culture with serum, MMC was pre-treated at a concentration of 100 μg / L in Rec 3 culture medium, and the final concentration was adjusted to 50-100 μg / L according to the amount of serum to be mixed . As a control, a mixture of serum was used in a Rec3 culture medium in which MMC was not pretreated. To determine the limit of detection (LOD), chemicals were serially diluted in serum or liquid medium in wells prior to the addition of Rec3 medium.

또한, E. coli의 생존성 평가를 위하여 96웰 플레이트 각각의 웰에 100㎕의 LB배지, 50℃에서 처리된 40㎕ 의 혈청 또는 56℃에서 처리된 40㎕ 의 혈청을 넣었다. 그 후 상기 웰에 흡광도(OD) 0.15의 E. coli 배양액을 100㎕ 더하고, 30℃에서 간헐적으로 흔들어주며 2시간동안 배양하였다. 생물발광 측정을 위해 배양액으로부터 100㎕을 얻어내고, 생존성 평가를 위해 10㎕를 얻어내었다. 생존성 평가를 위해 각 시료들을 LB 액체배지를 이용하여 순차적으로 희석하였으며, 앰피실린이 포함된 LB agar 배양접시에 도말하였다. 30℃에서 밤새 배양한 후, 생성된 콜로니의 수(colony-forming units, CFU)를 측정하였다.
In order to evaluate the viability of E. coli, 100 쨉 L of LB medium, 40 의 of serum treated at 50 째 C or 40 의 of serum treated at 56 째 C were added to each well of a 96-well plate. Then, 100 μl of E. coli culture solution having an absorbance (OD) of 0.15 was added to the wells and cultured at 30 ° C for 2 hours with intermittent shaking. For the measurement of the bioluminescence, 100 μl was obtained from the culture solution, and 10 μl was obtained for the viability evaluation. For the evaluation of viability, each sample was sequentially diluted with LB liquid medium and plated on an LB agar culture dish containing ampicillin. After overnight incubation at 30 ° C, the number of colony-forming units (CFU) produced was measured.

실시예Example 5. 형광사진 5. Fluorescence

역상 형광현미경 Inverted epi-fluorescent microscope (Olympus IX71)를 이용하여 각 샘플들을 관찰하였으며 X10, X20 배율에서 각각 관찰하였다. 형광염색물질 POPO-3의 파장(excitation/emission spectrum)에 맞추어 확인하였으며, Metamorph Image Suite (v 7.07, Molecular Devices, USA)를 이용하여 형광사진을 찍었다.
Each sample was observed using an inverted epi-fluorescent microscope (Olympus IX71) and observed at X10 and X20 magnifications, respectively. The fluorescence intensity was determined according to the excitation / emission spectrum of POPO-3, and fluorescence images were taken using Metamorph Image Suite (v 7.07, Molecular Devices, USA).

실시예Example 6. 실시간 정량적  6. Real-time quantitative PCRPCR 분석 ( analysis ( RealReal -- timetime quantitativequantitative PCRPCR analysis분석 ))

박테리아 균주 E. coli MG1655 를 이용하여 RT-qPCR 분석을 수행하였다. 상기 실시예 1에 기재된 바와 같이 하나의 콜로니를 LB agar 플레이트에 접종한 후 밤새 배양하였으며, 600nm 파장에서 흡광도 0.8이 될 때까지 3ml LB 액체배지에서 키웠다. 이 배양액을 새로운 액체배지에 1:25의 비율로 희석하여 흡광도가 0.1~0.15가 될 때까지 배양하였다. 이후 배양액 10ml를 플라스크에 옮겨 넣고, 멸균한 LB 10ml 또는 50℃의 혈청 4ml을 넣어서 최종 MMC의 농도는 100㎍/L, benzyl viologen의 농도는 1mg/L가 되도록 하였다. 40분 동안 배양한 후 5ml의 샘플로부터 ChargeSwitch RNA Purification Kit from Invitrogen (USA)를 이용하여 RNA를 추출하였다. RNA 정제, cDNA 합성 및 RT-qPCR 를 이전에 보고된 방법대로 (Lee, S., Mitchell, R.J., 2012. J. Biotechnol. 157(4), 598-604)을 수행하였으며, RT-qPCR에 사용된 프라이머는 하기 표 3에 기재하였다. 16s rRNA농도를 이용하여 각 유전자의 표준 농도를 계산하였으며, 각 시료 내 recA와 sodA RNA농도를 대조군인 LB와 비교하여 발현 수준을 관찰하였다.RT-qPCR analysis was performed using bacterial strain E. coli MG1655. One colony was inoculated on LB agar plates as described in Example 1, incubated overnight, and grown in 3 ml LB liquid medium until absorbance at 600 nm wavelength reached 0.8. This culture was diluted in a fresh liquid medium at a ratio of 1:25 and cultured until the absorbance was 0.1 to 0.15. Then, 10 ml of the culture was transferred into a flask, and 10 ml of sterilized LB or 4 ml of serum at 50 ° C was added to give a final concentration of MMC of 100 μg / L and a concentration of benzyl viologen of 1 mg / L. After incubation for 40 min, RNA was extracted from 5 ml samples using ChargeSwitch RNA Purification Kit from Invitrogen (USA). RNA purification, cDNA synthesis and RT-qPCR were performed as previously reported (Lee, S., Mitchell, RJ, 2012. J. Biotechnol. 157 (4), 598-604) The primers were listed in Table 3 below. The standard concentrations of each gene were calculated using 16s rRNA concentration, and the levels of recA and sodA RNA in each sample were compared with the control group LB to observe the expression level.

RTRT -- qPCRqPCR 분석용  For analysis 프라이머primer E. E. colicoli 염기서열Base sequence 서열번호SEQ ID NO: 16s For16s For AATAAATCATAACTTGACGTCATCCCCACCTAATAAATCATAACTTGACGTCATCCCCACCT 77 16s Rev16s Rev AATAAATCATAAGAATGTGCCTTCGGGAACCAATAAATCATAAGAATGTGCCTTCGGGAACC 88 recA ForrecA For AATAAATCATAATTGCTCAGCAGCAACTCACAATAAATCATAATTGCTCAGCAGCAACTCAC 99 recA RevrecA Rev AATAAATCATAACGGCGAACTGGTTGACCTAATAAATCATAACGGCGAACTGGTTGACCT 1010 sodA ForsodA For AATAAATCATAACCATGGAAATCCACCACACCAAATAAATCATAACCATGGAAATCCACCACACCA 1111 sodA RevsodA Rev AATAAATCATAAAGAACAGGCTGTGGTTAGCGTAATAAATCATAAAGAACAGGCTGTGGTTAGCGT 1212

실시예Example 7. 원심분리 시스템 ( 7. Centrifugal System ( centrifugalcentrifugal systemsystem )을 이용한 검출)

양의 혈액을 KOMED (Korea)로부터 구입하여 즉시 사용하였다. 본 명세서 내 실험에서 양의 혈액은 인간 혈액을 대신하여 사용되었다. 혈액에서 혈청을 4000g에서 분리하였다. 혈액을 분리한 후, 혈청 시료를 테스트 튜브에 옮기고 MMC 를 첨가하여 최종농도가 0.25, 1 또는 10㎍/L이 되도록 하였다. 실험을 위하여 상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 균주 배양액을 준비하였으며, 200㎕의 균주 배양액을 80㎕의 MMC-함유 혈청에 첨가하고 2시간 동안 상온(25℃)에서 배양하였으며, 40g에서 회전시켰다. 2시간 후 Glomax 20/20 Luminometer (Promega, USA)를 이용하여 생물발광도(bioluminescence)을 측정하였다.
Sheep blood was purchased from KOMED (Korea) and used immediately. In the experiments herein, positive blood was used instead of human blood. Serum was separated from blood at 4000 g. After separating the blood, serum samples were transferred to test tubes and MMC was added to a final concentration of 0.25, 1 or 10 μg / L. For the experiment, a culture medium of the strain was prepared in the same manner as in Example 1, 200 μl of the culture medium was added to 80 μl of MMC-containing serum, incubated at room temperature (25 ° C.) for 2 hours and rotated at 40 g . After 2 hours, the bioluminescence was measured using a Glomax 20/20 Luminometer (Promega, USA).

실시예Example 8. 데이터 분석 8. Data Analysis

각 실험은 3번씩 독립적으로 수행하였으며, Origin Pro 8 or SigmaPlot v. 11을 이용하여 데이터플롯들을 얻은 후, 엑셀을 이용하여 분석하였다. 데이터는 평균값으로 나타내었으며, 그래프 내에 에러바를 이용하여 표준편차를 나타내었다. 상대적 생물발광도 (relative bioluminescence, RBL)은 동일한 시점에서 MMC가 포함된 샘플의 생물발광도(bioluminescence)을 대조군의 생물발광도(bioluminescence)으로 나눈 것이며(식 1), 상대적 fold induction (relative fold induction, RFI)는 동일한 시점에서 혈청이 존재하는 샘플의 RBL과 LB 배지만 있는 샘플의 RBL의 비율을 나타낸 것이다(식 2).Each experiment was performed independently three times, using Origin Pro 8 or SigmaPlot v. Data plots were obtained using 11, and analyzed using Excel. The data are shown as average values, and the standard deviation is shown using the error bars in the graph. Relative bioluminescence (RBL) is the bioluminescence of a sample containing MMC at the same time divided by the bioluminescence of the control group (Equation 1), relative fold induction , RFI) is the ratio of the RBL of a sample in which serum is present at the same time point to the RBL of a sample in which LB is present (Equation 2).

Figure 112013043117464-pat00001

Figure 112013043117464-pat00001

실험결과Experiment result

1. 혈청은 미토마이신 C 에 노출된 유전자 손상 물질(1. Serum is a genetic material that has been exposed to mitomycin C genotoxingenotoxin ) 바이오리포터의 반응을 강화시킨다.) Enhances the response of the bio-reporter.

본 발명자는 이전 연구에서 E. coli MG1655 에서 유래한 recA 유전자 프로모터 및 Vibrio fischeri 에서 유래한 luxCDABE 오페론의 융합 구조체를 포함하는 E. coli MG1655/pRec3 를 제작한 바 있으며 (Lee, S., Mitchell, R.J., 2012. J. Biotechnol. 157(4), 598-604), 이를 본원 명세서 내에서 'Rec3'라고 명명하였다. 우선, mitomycin C (MMC)를 넣은 배양액에서 Rec3 의 반응을 관찰하였다. 100㎍/L의 MMC 에서, 약 100분이 지나 배양액으로부터 유의적인 반응을 이끌어낼 수 있었는데, 즉 대조군과 비교시 2배 또는 그 이상의 생물발광(bioluminescence, BL)이 유도되었다 (도 1A). 또한, MMC의 농도가 감소할수록, 반응이 빠르게 증가하기 위해서는 시간이 더 많이 소요되었다. 예를 들어, 16㎍/L의 MMC를 처리할 경우, 반응을 관찰하기 위하여 3시간 이상이 소요되었다(도 1B). 이러한 결과는 상기 바이오리포터 균주가 낮은 농도의 MMC를 검출하기 위해서는 더 오랜 시간 동안 배양해야 한다는 한계를 나타낸다. 이는 MMC가 환원성 조건 하에서 free genomic DNA와 빠르게 반응하기 때문에, 세포막을 통과함에 있어서는 MMC의 이동이 느린 것에 기인한 것이다 (Gu, M.B., Min, J., LaRossa, R.A., 2000. J. Biochem. Biophys. Methods 45(1), 45-56). 세포막을 통한 이동이 제한 요인(limiting factor)인지 여부를 결정하기 위하여, 그리고 상기 바이오리포터 균주의 활성을 증진시킬 수 있는지를 평가하기 위하여, 인간 혈청을 MMC와 함께 테스트 배양액에 첨가하였다. 바이오리포터 균주가 활성화되면, 혈청 보체 시스템은 세포막에 직경 약 10nm 의 포어(pore)를 형성하였으며, 이러한 포어 크기는 상대적으로 큰 유기 분자가 안정적으로 세포 내로 들어가도록 하였다.The inventors have previously produced E. coli MG1655 / pRec3 containing the recA gene promoter derived from E. coli MG1655 and the fusion construct of luxCDABE operon derived from Vibrio fischeri (Lee, S., Mitchell, RJ , 2012. J. Biotechnol. 157 (4), 598-604), which is referred to herein as 'Rec3'. First, the response of Rec3 was observed in the culture medium containing mitomycin C (MMC). At 100 μg / L of MMC, a significant response was obtained from the culture medium over about 100 minutes, ie, bioluminescence (BL) was induced twice or more as compared with the control (FIG. 1A). Also, as the concentration of MMC decreased, it took more time for the reaction to increase rapidly. For example, treatment with 16 μg / L of MMC took more than 3 hours to observe the reaction (FIG. 1B). These results indicate that the bio-reporter strain must be cultured for a longer time to detect low concentrations of MMC. This is due to the slow migration of MMC in passing through the cell membrane as MMC rapidly reacts with free genomic DNA under reducing conditions (Gu, MB, Min, J., LaRossa, RA, 2000. J. Biochem. Biophys Methods 45 (1), 45-56). Human serum was added to the test culture with MMC to determine whether migration through the cell membrane is a limiting factor and to be able to enhance the activity of the bioreporter strain. When the bio-reporter strain was activated, the serum complement system formed a pore of about 10 nm in diameter in the cell membrane, and this pore size allowed relatively large organic molecules to stably enter the cells.

도 2 에 나타난 바와 같이, 혈청을 첨가하는 것이 바이오리포터 균주의 상대적 반응의 세기 및 반응시간 모두에 강한 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 혈청이 2㎕ 또는 그 이상 더 첨가될 때마다, 혈청을 첨가하지 않은 샘플에 비하여 상대적 반응의 세기가 유의적으로 증가하였다. 최대 상대적 생물발광도 (relative bioluminescence, RBL), 즉 동일한 시점에서 혈청을 첨가한 배양액에서 유도된 생물발광과 대조군에서의 생물발광의 비율은, 4㎕의 혈청 첨가시 891 이었으나, 혈청이 첨가되지 않은 경우에는 RBL 이 불과 12 이었다 (도 2B). 이러한 효과는 RBL 값들 간의 비율로 정의되는 relative fold induction (RFI) 에서 더욱 명확히 나타났다 (도 2C). 예를 들어, 100㎍/L의 농도의 MMC를 2시간 동안 가한 후 4㎕의 혈청을 첨가한 경우, 혈청을 첨가했을 때의 RBL 값은 377, 혈청을 첨가하지 않았을 때의 RBL 값은 3.2를 나타냈으므로, RFI 값은 약 120이었다. 이러한 드라마틱한 반응의 증가의 원인의 적어도 일부분은, MMC가 없는 대조군 배지에 혈청을 처리한 경우에는 생물발광 신호가 적게 나타났기 때문으로 볼 수 있다 (도 2A 및 도 3). 혈청 보체의 활동 때문에 삼투압과 세포사멸이 나타남으로써 낮은 생물발광도가 나타나기도 하였으나, 도 2B 에 나타난 바와 같이, 특히 4㎕ 가 넘는 혈청을 추가할 경우 생존능력의 상실 뿐만 아니라 경험하는 스트레스의 정도에 따라 생물발광도가 다양하게 나타났다. As shown in FIG. 2, it was found that addition of serum had a strong influence on both the intensity of the relative reaction and the reaction time of the bio-reporter strain. When 2 ㎕ or more of serum was added, the relative intensity of the reaction was significantly increased compared to the sample without addition of serum. The relative relative bioluminescence (RBL), ie, the ratio of the bioluminescence induced in the culture medium supplemented with serum at the same time point and the control group, was 891 when 4 μl of serum was added, RBL was only 12 (Figure 2B). This effect was more pronounced in relative fold induction (RFI), defined as the ratio between RBL values (FIG. 2C). For example, when 4 μl of serum was added to MMC at a concentration of 100 μg / L for 2 hours, the RBL value was 377 when the serum was added and the RBL value when the serum was not added was 3.2 , The RFI value was about 120. At least a portion of the causes of this dramatic increase in response may be due to less bioluminescence signal when serum was treated in control medium without MMC (FIG. 2A and FIG. 3). As shown in FIG. 2B, the addition of more than 4 μl of serum, in addition to the loss of viability and the degree of stress to be experienced, may result in osmotic pressure and cell death due to the presence of serum complement, The degree of bioluminescence was varied.

또한 혈청을 첨가함으로써 더 큰 상대적 반응이 나타날 뿐만 아니라, 바이오리포터 균주의 반응이 더 빠르게 나타남을 관찰하였다. 도 2D 에 나타난 바와 같이, 4㎕ 또는 그 이상의 혈청을 첨가했을 때, RBL이 2배로 증가하기까지의 시간이 절반으로 감소함을 알 수 있었다. 이는 혈청이 존재할 때 더 강한 반응 양상뿐만 아니라, 더 빠른 반응이 관찰됨을 나타내었다. 이러한 증가된 반응은 도 2D에서 semi-log 그래프를 통해 명확히 나타나며, 모든 샘플에서의 RBL 값이 증가됨을 알 수 있었다. 혈청의 양을 0 부터 4㎕까지 점차적으로 더함에 따라 경사도가 증가한 반면, 4㎕ 이상을 더할 경우 반응 곡선이 거의 동일해졌다. In addition, we observed that the addition of serum added not only a larger relative response but also a faster reaction of the bioraphore strains. As shown in FIG. 2D, it was found that when the serum was added at 4 μl or more, the time until the RBL doubled was reduced to half. This indicated that, in the presence of serum, a faster reaction was observed, as well as a stronger response pattern. This increased response is clearly shown in the semi-log graph in FIG. 2D, indicating that the RBL value in all samples is increased. As the amount of serum was gradually increased from 0 to 4 μl, the slope was increased. When 4 μl or more was added, the reaction curve became almost the same.

이러한 결과로부터 본 발명자들은 적은 양의 인간 혈청을 첨가함으로써 세포질 내로의 MMC의 유입 양을 증가시킴으로써 박테리아의 반응을 최대화시킬 수 있고, 그 이상의 양의 첨가한다고 하여 더 큰 효과가 있는 것은 아니라는 결론을 내릴 수 있었다.
From these results, the present inventors concluded that by adding a small amount of human serum, by increasing the amount of MMC introduced into the cytoplasm, the reaction of the bacteria can be maximized, and the addition of more amount does not have a greater effect I could.

2. 혈청 2. Serum 보체에On complement 열로 변성시키면  When heat-denatured Rec3Rec3 의 강화된 Enhanced 반응을 나타나지Show the reaction 않는다. Do not.

보체 시스템은 면역시스템의 일부이며, 항원을 제거함에 있어 많은 양의 단백질을 필요로 한다. 보체 시스템이 활성화되면, the membrane attack complex (MAC)가 만들어지고, 포어 형성을 통해서 타겟 세포를 용해시키게 된다. 비록, 몇몇 생화학적 신호전달경로가 보체 시스템을 활성화시키는 것으로 알려져 있으나, 그람 음성 박테리아에 의한 활성화의 경우 고전적 보체활성화 경로 (classical pathway)또는 대체 보체활성화 (alternative pathway)에 의한 것으로 알려져 있다. Pseudomonas aeruginosa의 경우 고전적 보체활성화 경로에 의해 보체 시스템을 활성화시키며, E. coli 등의 경우, 두 가지 신호전달경로 모두에 의해 보체 시스템을 활성화시킨다. The complement system is part of the immune system and requires a large amount of protein to remove the antigen. When the complement system is activated, the membrane attack complex (MAC) is created and the target cells are lysed through pore formation. Although some biochemical signaling pathways are known to activate the complement system, activation by gram-negative bacteria is known to be due to the classical pathway of complement activation or alternative pathway. Pseudomonas aeruginosa activates the complement system by the classical complement activation pathway, and E. coli activates the complement system by both signaling pathways.

본 발명에서 반응이 강해진 것이 보체 시스템에 의한 것인지 알아보기 위하여, 50℃에서 처리하여 대체 보체활성화 경로의 효과를 제거한 혈청과 56℃에서 처리하여 두 가지 보체활성화 경로를 모두 비활성화시킨 혈청을 각각 준비하였다. 도 4 에 나타난 바와 같이 100㎍/L의 MMC와 도 4 에 나타난 것과 같이 혈청을 처리하였을 때, Rec3의 최대 RBL값을 얻을 수 있었다. 또한 이의 RFI값은 도 5 에 나타내었다. 혈청을 50℃에서 처리한 경우, 20-50㎕의 혈청을 첨가하였을 때, RBL은 가장 높은 값(600-800)을 나타내었다. 상기와 같은 양의 혈청을 처리하였을 때 BL값은 4㎕의 전혈청(즉, 비처리된 혈청)을 처리한 경우의 약 2배를 나타내는 것이며, MMC 에 노출된 LB 배지, 즉 혈청이 첨가되지 않은 경우의 BL 값과 비견되는 것이었다. 또한, 전혈청을 처리한 경우보다 높은 반응이 나타났을 뿐만 아니라, 안정적으로 반응하여 각각의 실험에 대한 에러가 감소하였다. 그러나, 대체 보체활성화 경로가 없어짐으로 인하여, 최대 반응에 다다르기 위해서는 더 많은 양의 혈청을 필요로 하였다(도 2B). 상기 실험결과들로부터 40㎕가 적정함을 알아내어, 이후 실험은 40㎕의 혈청을 이용하여 진행하였다. 또한, Rec3 바이오리포터 균주에 대하여 혈청이 가해졌을 때 감도가 증진되었고, 3시간 측정했을 때의 검출한계(Limit of detection, LOD) 가 0.07㎍/L 이었다. 이는 본 발명에서 사용한 배지 단독 대조군에 비하여 430배 낮을 뿐만 아니라, 종래 HPLC 분석을 통하여 측정한 검출한계(Limit of detection, LOD)에 대해서는 최소 7배 낮은 결과이다(Carlucci et al. 1999; Highley et al. 2006; Tjaden et al. 1982). 이와 대조적으로, 100㎍/L의 MMC와 56℃에서 처리한 혈청을 가한 경우, RBL값은 혈청을 첨가하지 않은 배지에서 측정한 RBL 값과 유사하였는데, 이러한 결과는 바이오리포터 균주의 반응이 증가된 것이 보체의 활성화에 의한 것임을 나타낸다. In order to determine whether the reaction was enhanced by the complement system in the present invention, sera from which the effect of the alternative complement activation pathway was removed at 50 ° C and treated at 56 ° C to inactivate both complement activation pathways were prepared . As shown in FIG. 4, when the serum was treated with 100 μg / L of MMC as shown in FIG. 4, the maximum RBL value of Rec3 was obtained. Its RFI value is shown in Fig. When serum was treated at 50 ° C, RBL showed the highest value (600-800) when 20-50 μl of serum was added. When treated with the same amount of serum, the BL value was about twice that of the whole serum (i.e., untreated serum) treated with 4 쨉 l of the LB medium exposed to MMC, that is, the serum was not added The BL value was compared with the BL value in the case that In addition, not only was the response higher than that of the whole serum treated, but also the response was stable and the error for each experiment was decreased. However, due to the lack of an alternative complement activation pathway, larger amounts of serum were required to reach the maximal response (Fig. 2B). From the above experimental results, it was found that 40 가 was appropriate, and then the experiment was carried out using 40 의 of serum. In addition, the sensitivity of the Rec3 bio-reporter strain was increased when serum was added, and the limit of detection (LOD) when measured for 3 hours was 0.07 / / L. This is 430 times lower than the control alone used in the present invention and is at least 7 times lower than the limit of detection (LOD) measured by conventional HPLC analysis (Carlucci et al. 1999; 2006; Tjaden et al., 1982). In contrast, when 100 μg / L of MMC and serum treated at 56 ° C were added, the RBL values were similar to the RBL values measured in the medium without serum, indicating that the response of the bioreporter strain was increased Indicating that it is due to complement activation.

결론적으로, 너무 많은 양의 혈청을 가할 경우, 바이오리포터의 반응이 오히려 감소함을 본 발명에서 알아내었다. 혈청을 처리하지 않은 경우의 최대 반응은 단지 4㎕의 혈청을 첨가했을 때 나타났으며, 더 많은 양의 혈청을 가할수록, 대사활동이 상실되었다 (도 3). 50℃에서 대체 보체활성화 경로를 제거한 혈청을 처리한 경우, MMC로부터 같은 수준의 반응을 얻기 위해서는 더 많은 양의 혈청을 필요로 하였다. In conclusion, we have found in the present invention that the reaction of bioreporters is rather reduced when too much serum is added. The maximum response in the absence of serum treatment was shown when only 4 [mu] l of serum was added, and the greater the amount of serum added, the more metabolic activity was lost (Fig. 3). Treatment of the serum with an alternative complement activation pathway at 50 ° C required higher amounts of serum to achieve the same level of response from MMC.

처리된 혈청이 생존성에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 40㎕의 혈청을 2시간 동안 처리한 후 생성된 콜로니의 수를 관찰한 결과, 50℃에서 처리한 혈청의 경우 생존성이 6.7배 낮았다. 이와 대조적으로 56℃에서 처리한 혈청의 경우 보체의 활성화가 완전히 제거되어 E.coli 수의 감소가 없었는데, 이는 상기 혈청은 E.coli 배양에 특별히 해로운 영향을 주지는 않는 것을 나타낸다. 50℃에서 처리한 혈청의 경우 생존가능한 E.coli 수는 감소하였으나 MMC에 대한 반응의 최대 BL값은 비슷하였다(도 2A). 이러한 결과로부터 MMC에 대한 반응은 각각의 세포반응이 강해짐에 따른 것임을 알 수 있었다.
In order to evaluate the effect of treated serum on survival, the number of colonies formed after treatment with 40 ㎕ of serum for 2 hours was observed to be 6.7 times lower for serum treated at 50 캜. In contrast, in the case of the serum treated at 56 ° C, complement activation was completely eliminated and there was no decrease in the number of E. coli, indicating that the serum does not have a particularly detrimental effect on E. coli culture. In the case of the serum treated at 50 ° C, the viable E. coli number decreased but the maximum BL value of the response to MMC was similar (FIG. 2A). These results suggest that the response to MMC is due to the stronger cell responses.

3. 혈청 3. Serum 보체는Complement POPOPOPO -3가 세포막을 통과할 수 있도록 한다.-3 to pass through the cell membrane.

POPO-3는 세포막을 통과할 수 없는 염색 시료로서 이를 이용하여 강해진 Rec3의 반응이 혈청 보체의 활성화에 따른 것임을 밝혔다. 커다란 분자가 포어를 통하여 균주 내로 들어가 세포 내의 게놈 DNA와 결합할 수 있는지 알아보기 위하여, 50℃로 처리한 혈청의 존재 또는 부재 하에서 Rec3를 POPO-3와 함께 배양하였다. 명시야 상(Bright field image)과 형광이미지는 처리된 혈청의 존재 하에서 배양한 후에도 온전한 박테리아의 모습을 나타내며, 다만 대조군 이미지에 비해 세포 응집이 일어났음을 나타낸다(도 7). 이와 마찬가지로, 처리된 혈청의 존재 하에서 형광을 나타내는 전 세포들이 존재하는 것은, 세포막이 여전히 온전하게 유지되고 있음을 나타낸다. 대조군의 경우, POPO-3가 온전한 생물막을 통과하지 못하여 형광신호는 매우 약하게 나타났으나(도 7C), 혈청이 존재하는 경우, POPO-3가 세포 내로 통과하여 들어가 cellular DNA에 끼어들어감으로써 강한 형광신호를 나타내었다(도 7D). POPO-3가 dsDNA와 결합함으로써 형광이 1000배 증가하며(Clark and Sepaniak 1993), MMC도 dsDNA에 결합하므로(Metzler 1986), E.coli 의 recA의 발현 증가 등 SOS 반응을 이끌어 낼 것이다.
POP3-3 is a staining sample that can not pass through the cell membrane, indicating that the stronger Rec3 response is due to the activation of the serum complement. Rec 3 was incubated with POPO-3 in the presence or absence of serum treated at 50 ° C to see if large molecules could enter the strain through the pores and bind genomic DNA in the cells. The bright field image and fluorescence image show the appearance of intact bacteria even after incubation in the presence of the treated serum, indicating cell aggregation rather than the control image (FIG. 7). Similarly, the presence of whole cells showing fluorescence in the presence of treated serum indicates that the cell membrane is still intact. In the control group, the fluorescence signal was very weak due to the failure of POPO-3 to pass through the biofilm (Fig. 7C). When serum was present, POPO-3 penetrated into the cell and interfered with cellular DNA, (Fig. 7D). Because POPO-3 binds dsDNA, fluorescence increases 1000-fold (Clark and Sepaniak 1993), and MMC also binds dsDNA (Metzler 1986), leading to SOS response, including increased expression of recA in E. coli.

4. 혈청을 가하면 4. Adding serum MMCMMC 에 대한 For Rec3Rec3 의 감도가 The sensitivity of 증가된다Increase ..

상기 결과와 같이 혈청을 가할 경우 MMC가 세포막을 통과할 수 있으므로, 본 발명자들은 이에 의하여 바이오리포터 균주의 MMC에 대한 검출한계(Limit of detection, LOD)가 감소된다는 것을 확인하기 위하여 하기 실험을 수행하였다. MMC의 농도의존적인 실험을 수행하였으며, 여기에 처리된 혈청을 가한 배지와 가하지 않은 대조군 배지를 비교하여, 각 경우의 효과를 결정하였다(도 8). 56℃에서 처리한 혈청을 가한 경우, 혈청을 가하지 않은 대조군과 큰 차이가 없었으며 이로부터 반응을 증가시키기 위해서는 보체의 활성화가 필요함을 알 수 있었다. 또한, 검출한계(Limit of detection, LOD), 즉 2 이상의 RBL값을 나타내기 위한 최소농도는, 2시간 동안 상기와 같이 처리한 후, 약 60㎍/L의 MMC 이었다(표 4). 더 긴 시간인 3시간 동안 상기와 같이 처리한 경우, 검출한계는 30㎍/L로 감소하였다. 같은 플라스미드를 다른 종류의 E.coli 에 사용한 경우의 검출한계는 5㎍/L임을 볼 때(Min et al. 1999), 상기 값은 높다고 할 수 있으나 이는 종의 차이에 기인한 것으로 보인다.As described above, when serum is added, MMC can pass through the cell membrane. Therefore, the present inventors conducted the following experiment to confirm that the limit of detection (LOD) of the bioreporter strain is reduced to MMC . MMC concentration-dependent experiments were performed, and the effect of each case was determined by comparing the treated medium supplemented with the treated medium to the non-supplemented control medium (FIG. 8). When the serum treated at 56 ° C was added, there was no significant difference from the control group in which the serum was not added. From this, it was found that complement activation was required to increase the reaction. Also, the minimum concentration for indicating the limit of detection (LOD), that is, the RBL value of 2 or more, was about 60 μg / L of MMC after the treatment for 2 hours as described above (Table 4). When treated as above for a longer time of 3 hours, the detection limit was reduced to 30 μg / L. Assuming that the same plasmid is used in other species of E. coli with a detection limit of 5 μg / L (Min et al., 1999), the above values may be high, but this may be due to species differences.

이와 대조적으로, 50℃에서 처리한 혈청을 가한 경우, 검출한계는 0.56㎍/L의 MMC를 2시간 동안 처리한 것으로서 매우 낮았다. 또한 이는 대조군에 비해 110배 증가한 감도를 나타내었다. 3시간동안 처리한 경우 검출한계는 0.07㎍/L로 감소하였으며 감도는 대조군에 비해 430배 증가하였다. 이는 사람의 혈청이 있는 상태에서 1㎍/L의 MMC를 처리하여 HPLC 분석을 통해 측정한 기존의 연구보다 검출한계가 매우 낮은 것이다(Carlucci et al. 1999; Tjaden et al. 1982).
In contrast, when serum treated at 50 ° C was added, the detection limit was very low as treated with 0.56 μg / L of MMC for 2 hours. It was also 110 times more sensitive than the control. When treated for 3 hours, the detection limit decreased to 0.07 ㎍ / L and the sensitivity increased 430 times as compared with the control. This is due to the fact that the detection limits of human MMCs are lower than those of previous studies using 1 μg / L of MMC and HPLC analysis (Carlucci et al., 1999; Tjaden et al., 1982).

5. 혈청이 존재할 경우 5. If serum is present MitomycinMitomycin C 에 의해 유도되는  C-induced recArecA 발현이 더 증가한다. Expression is further increased.

지금까지의 실험으로, 활성화된 혈청 보체가 Rec3 생물발광 바이오리포터 균주의 반응성 및 민감도를 증진시킨다는 것이 명확해졌다. 그러나, lux-기반의 생물발광이 리보플라빈 및 지방족 알데하이드의 산화와 관련이 있고 복잡한 생화학을 이용한다는 보고가 있었고, 종래 보고에 의하면, 생물막이 페놀류 화합물에 의해 교란될 경우 recA 프로모터에 의해 조절되는 luxCDABE 유전자의 발현에서 "false-induction"이 일어난다는 보고가 있었다. 따라서, 본 발명자들은 유전자의 발현이 본 발명에서 설정한 조건에 의하여 유도된다는 것을 확인하기 위하여, 시험 조건에 최초 노출된 지 40분 후에 배지에 대한 실시간 정량적 PCR 을 수행하여 recA 발현을 평가하였다.Up to now, it has become clear that activated serum complement enhances the reactivity and sensitivity of the Rec3 bioluminescent bio-reporter strain. However, it has been reported that lux-based bioluminescence is associated with the oxidation of riboflavin and aliphatic aldehydes and has been reported to utilize complicated biochemistry. According to conventional reports, when the biofilm is disturbed by phenol compounds, luxCDABE gene Induced "false-induction " Therefore, to confirm that the expression of the gene is induced by the conditions set in the present invention, we performed real-time quantitative PCR on the medium 40 minutes after the initial exposure to the test conditions to evaluate recA expression.

그람음성균인 E.coli에 혈청을 가하지 않거나 50℃에서 처리된 혈청을 가한 후 RNA 발현량을 관찰하였다. 도 9 에 나타난 바와 같이, 혈청을 가한 경우, 100㎍/L MMC 를 처리한 세포에서 E.coli recA 유전자는 평균적으로 5.1배 더 많은 발현량을 나타내었다("serum" 군). 이는 혈청을 가하지 않은 배지-단독 배양물 ("LB" 군)에서보다 3배 이상 많은 것으로서, 이를 통하여 혈청이 존재할 때 균주가 MMC 에 강하게 반응함을 알 수 있다. 한편, recA 의 발현이 MMC 에 의하여 유도된 반면, 혈청만 존재하고 MMC 가 존재하지 않는 경우 ("Serum control" 군)에는 LB control 군에서의 발현량과 유사하였다. 결론적으로, 혈청 자체로는 recA의 발현 증가를 유도하지 못하였지만, MMC에 대한 반응을 촉진하는 것을 알 수 있다. The amount of RNA expression was observed after adding serum to E. coli, a gram-negative organism, or by adding serum treated at 50 ° C. As shown in FIG. 9, when serum was added, the E. coli recA gene showed an average 5.1-fold higher expression level ("serum" group) in cells treated with 100 μg / L MMC. This is three times more than in serum-free culture medium ("LB" group), indicating that the strain reacts strongly with MMC in the presence of serum. On the other hand, recA expression was induced by MMC, whereas in the absence of MMC ("Serum control"), the expression of recA was similar to that of LB control group. In conclusion, although serum itself did not induce an increase in recA expression, it stimulates the response to MMC.

수퍼옥사이드 라디칼(superoxide radical)을 생산하고 산화적 스트레스(oxidative stress)를 일으키는 benzyl viologen에 대하여 유사한 실험을 진행한 결과, 역시 혈청이 존재하는 경우 sodA 유전자의 발현량이 증가하는 것을 확인하였다. 혈청을 가하지 않은 배지-단독 배양물 ("LB" 군)의 mRNA의 발현은 2.8배 증가하였으나, 혈청을 가한 경우 ("serum" 군) mRNA 의 발현은 4.4배 증가하였다. 이러한 결과로부터, 혈청 보체가 포어를 형성함으로써 더 많은 화합물들이 세포질로 들어가는 것이 가능하게 되어 타겟 유전자의 발현을 자극하는 것을 알 수 있었다.
Similar results were obtained for benzyl viologen, which produces superoxide radicals and induces oxidative stress. As a result, the expression level of sodA gene was also increased in the presence of serum. The expression of mRNA in the culture medium alone ("LB") without serum was increased by 2.8-fold, but the expression of mRNA was increased 4.4-fold when serum was added ("serum" From these results, it can be seen that the formation of pores in the serum complement makes it possible for more compounds to enter the cytoplasm and stimulates the expression of the target gene.

6. 혈청이 존재할 경우 다른 유전자 손상 물질 및 6. In the presence of serum, other genetic damage and 산화적Oxidative 손상 물질에 의하여 유도된 반응도 증가한다. The response induced by the damaging material also increases.

혈청을 처리함으로써 MMC에 대한 민감도 및 반응성이 급격히 증가함을 확인하였으므로, 다른 다양한 스트레스에 대한 반응도 혈청에 의해 증가하는지 여부를 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 모든 실험은 50℃에서 처리한 혈청 40 ㎍을 첨가하여 수행하였다. 표 1에 기재된 각 화학물질에 대한 검출한계(LOD) 값을 표 4에 기재하였다. Since it was confirmed that the sensitivity and reactivity to MMC were rapidly increased by treating the serum, experiments were conducted to confirm whether the response to various other stresses was increased by the serum. All experiments were carried out by adding 40 μg of serum treated at 50 ° C. The detection limit (LOD) values for each chemical listed in Table 1 are listed in Table 4.

화학물질chemical substance 분자량Molecular Weight 용해도
(mg/ml)
Solubility
(mg / ml)
프로모터Promoter LOD값LOD value 증가된 감도Increased sensitivity
LBLB 혈청(50도)Serum (50 degrees) GenotoxinsGenotoxins MMC(ug/L)MMC (ug / L) 334.3334.3 8.48.4 recArecA 62.562.5 0.560.56 112배112 times EtBr(ug/L)EtBr (ug / L) 394.3394.3 4040 recArecA 검출안됨Not detected 140140 Cisplatin(mg/L)Cisplatin (mg / L) 301.1301.1 1One recArecA 2.972.97 0.560.56 5.3배5.3 times 산화적 스트레스Oxidative stress H2O2(mg/L)H 2 O 2 (mg / L) 34.034.0 MiscibleMiscible katGkatG 0.090.09 3.123.12 BV(mg/L)BV (mg / L) 409.4409.4 >20> 20 sodAsodA 0.120.12 0.070.07 1.7배1.7 times

MMC뿐만 아니라, cisplatin 및 ethidium bromide (EtBr) 등의 여러 가지 genotoxin에 대한 Rec3의 반응을 관찰하였다. 혈청의 존재 하에 Rec3 에 의한 MMC 의 검출은 매우 민감하여 3시간에 0.07㎍/L 이라는 검출한계(LOD)를 나타내었으며, 이는 배지 단독의 경우보다 430 배 더 민감한 것이었다. In addition to MMC, the response of Rec3 to various genotoxins such as cisplatin and ethidium bromide (EtBr) was observed. Detection of MMC by Rec3 in the presence of serum was very sensitive and showed a detection limit (LOD) of 0.07 μg / L over 3 hours, 430 times more sensitive than the medium alone.

DNA Intercalator 인 EtBr의 경우 MMC보다 크기가 더 커서 종래 보고에 따르면 MMC (RBL 1000)에 비하여 EtBr (RBL 10)에 의해 유도되는 반응이 더 낮은 것으로 알려져 있다. 본 실험에서, 혈청이 없는 조건 하에서는 Rec3 균주에서 EtBr 이 검출되지 않았다 (표 4). 그러나 혈청이 존재하는 경우에는 EtBr 이 140㎍/L 또는 그 이상의 농도로 검출되었다. EtBr, a DNA intercalator, is larger in size than MMC and is reported to be lower in EtBr (RBL 10) -derived response than MMC (RBL 1000). In this experiment, EtBr was not detected in the Rec3 strain under serum-free conditions (Table 4). However, in the presence of serum, EtBr was detected at a concentration of 140 μg / L or more.

다음으로, pDEWMCS내의 lux 오페론에 katG 또는 sodA 프로모터를 융합시킨 융합체를 포함하는 균주를 이용하여, H2O2 및 benzyol viologen (BV)에 의해 유도되는 산화적 스트레스(oxidative stress)를 측정하였다. BV는 파라콰트 (paraquat) 유도체로서, 수퍼옥사이드 라디칼을 생성하는 촉매 작용을 하여, E.coli 내에서 sodA 유전자를 포함하는 SoxRS regulon의 발현을 유도하는 것으로 알려져 있다. BV에 의해 유도된 산화적 스트레스를 평가한 결과, 혈청 보체가 존재하는 경우 sodA 프로모터 융합체를 포함하는 균주에서, 혈청이 없을 때보다 1.7배 낮은 LOD를 나타내었으므로, 혈청 보체가 존재할 때 다 더 높은 감도를 나타내었다. katG::lux 융합체를 포함하는 균주에 의해 H2O2 를 검출하는 경우에는 LOD 의 관점에서 큰 변화는 없었으나, 유사한 반응을 나타내기까지 더 짧은 시간이 소요되었다. 100㎍/L H2O2 가 있을 때, 혈청이 더해진 경우 RBL 값이 20분만에 14에 도달하였으나, 혈청이 없는 경우 RBL값이 2에 도달하기까지 1시간이 소요되었다.
Next, oxidative stress induced by H2O2 and benzyol viologen (BV) was measured using a strain containing fused fusion of katG or sodA promoter with lux operon in pDEWMCS. BV is a paraquat derivative that catalyzes the production of superoxide radicals and is known to induce the expression of SoxRS regulon including the sodA gene in E. coli. As a result of evaluating the oxidative stress induced by BV, strains containing sodA promoter fusions in the presence of serum complement showed 1.7 times lower LOD than in the absence of serum, Respectively. When H 2 O 2 was detected by a strain containing katG :: lux fusion, there was no significant change from the viewpoint of LOD, but it took a shorter time until a similar reaction occurred. When 100 μg / L H2O2 was added, the RBL value reached 14 in 20 minutes when serum was added, but it took 1 hour for RBL to reach 2 in the absence of serum.

7. 혈액 내 7. In the blood MMCMMC 검출을 위한 원심  Centrifugation for detection 마이크로플루이딕Microfluidic 시스템( system( CentrifugalCentrifugal Microfluidic  Microfluidic SystemSystem ))

혈청보체의 활성화가 genotoxin에 대한 바이오리포터 균주의 민감성을 향상시키는 것을 확인하였으므로, 본 발명자들은 이를 centrifugal microfluidic 또는 Lab-on-a-CD를 결합하여 항암화학요법제 센서(chemotherapy agent sensor)를 개발하고자 하였다. Lab-on-a-CD platform은 특히 의료 및 임상진단에서 생물학적 분석 등의 다양한 용도에 활용되고 있으며, 마이크로플루이딕 시스템은 생물학적 시료에 사용하기 위하여 잘 특화되어 있다. 또한, 마이크로플루이딕 CD 를 이용하여 통합된 시스템 내에서 간단하게 다중 분석 및 동시 검출이 가능하고, 마이크로플루이딕 CD-기반의 면역분석(microfluidic CD-based immunoassay)이 화학발광 효소를 사용하므로, 발광 바이오리포터를 이용하여 마이크로플루이딕 CD 를 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 생물발광 균주 Rec3를 사용하여 혈액 내에서 MMC등 다양한 항암 화학요법에 사용되는 약물의 농도를 검출하기 위한 자동화된 시스템으로서 원심 마이크로플루이딕 플랫폼을 개발하였다. Since the activation of the serum complement improves the sensitivity of the bio-reporter strain to genotoxin, the present inventors have developed a chemotherapy agent sensor by combining centrifugal microfluidic or Lab-on-a-CD Respectively. The Lab-on-a-CD platform is used in a variety of applications, particularly in medical and clinical diagnostics, and in biological analysis. Microfluidic systems are well-suited for use in biological samples. In addition, it is possible to perform multiple analysis and simultaneous detection easily in an integrated system using a microfluidic CD, and since a microfluidic CD-based immunoassay uses a chemiluminescent enzyme, It is possible to manufacture microfluidic CDs using bio-reporters. Therefore, a centrifugal microfluidic platform has been developed as an automated system for detecting the concentration of drug used in various chemotherapeutic regimens such as MMC in the blood using the bioluminescent strain Rec3 of the present invention.

본 발명에서, 탁상형 원심분리기 시스템 (table-top centrifuge tube system) 과 마이크로플루이딕 CD 시스템 (microfluidic CD system)을 사용하여, 혈액을 분리하였다. 원심 마이크로플루이딕 플랫폼을 이용하여 전혈로부터 혈장 또는 혈청을 분리하는 것을 포함하는 자동화된 혈액 샘플의 처리 방법은 종래에 보고되어 있다 (Amasia and Madou 2010; Haeberle et al. 2006. 본 발명에서는, 인간 혈액 샘플을 대신하여 양의 혈액을 4000g 에서 원심분리하여 혈청을 분리하였으며, 여기에 각각 0.25, 1, 10㎍/L 농도의 MMC를 처리하였다. 실제 환자 시료들을 이용하여 기존에 행해진 약물동태학 연구(Highley et al. 2006; Paroni et al. 1997)를 기초로 하여, 상기 농도를 선택하여 실험을 수행하였으며, 이후 혈청을 Rec3 배양액에 넣었다. 원심분리기에서 40g에서 2시간동안 배양한 후 각 시료의 생물발광도를 측정하였다(도 10). 양의 혈액 혈청 결과와 비교하기 위한 표준물질로서 처리되지 않은 인간 혈청 시료를 사용하였다. RBL 결과는 비슷한 MMC 농도에 대하여 도 8 과 비슷한 RBL값을 나타내었는데, 이는 사용된 프로토콜, 즉 g-force 가 E.coli 세포 또는 혈청 보체 활성에 유의적인 영향을 미치지 않는 것을 의미한다. 마이크로플루이딕 CD 시스템은 혈액 혈청 분리 단계, 혈청을 배양물과 혼합하는 단계, 열 처리 하는 단계, 및 생물발광을 검출하는 단계가 모두 통합 및 자동화되어, 혈액 샘플 내 MMC 를 검출하는 데 사용될 수 있다.
In the present invention, blood was separated using a table-top centrifuge tube system and a microfluidic CD system. A method of treating an automated blood sample comprising separating plasma or serum from whole blood using a centrifugal microfluidic platform has been reported in the past (Amasia and Madou 2010; Haeberle et al. 2006. In the present invention, In place of the samples, the blood was centrifuged at 4000 g to separate the serum and treated with MMC at concentrations of 0.25, 1, and 10 μg / L, respectively. Existing pharmacokinetic studies Based on the results of Highley et al., 2006, Paroni et al., 1997), the concentration was selected and the serum was then added to Rec3 culture medium. After incubation for 2 hours at 40 g in a centrifuge, The luminescence was measured (Figure 10). A human serum sample, untreated as a reference material for comparison with positive blood serum results, was used. , Which means that the used protocol, g-force, does not significantly affect E. coli cells or serum complement activity. The microfluidic CD system can be used for blood serum separation , Mixing the serum with the culture, heat treating, and detecting the bioluminescence are all integrated and automated and can be used to detect MMC in the blood sample.

<110> UNIST Academy-Industry Research Corporation <120> Sensitivity enhancement of bioreporter strains using serum complement <130> DPP20132016KR <160> 18 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MCS1 primer <400> 1 aattcgcggc cgctcgagga tcccgggtct agatatcggt ac 42 <210> 2 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MCS2 primer <400> 2 ttaagcgccg gcgagctcct agggcccaga tctatagcca tg 42 <210> 3 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KS1 primer <400> 3 gtccggatcc ggacataatc aaaaaagc 28 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KS2 primer <400> 4 ctgatggtac cgtcatttgc cagtggc 27 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SA1 primer <400> 5 ccgttgtcga attcctggca atcacg 26 <210> 6 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SA2 primer <400> 6 ctcatattcg gatccagtat tgtcggg 27 <210> 7 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16s forward primer <400> 7 aataaatcat aacttgacgt catccccacc t 31 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16s reverse primer <400> 8 aataaatcat aagaatgtgc cttcgggaac c 31 <210> 9 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recA forward primer <400> 9 aataaatcat aattgctcag cagcaactca c 31 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recA reverse primer <400> 10 aataaatcat aacggcgaac tggttgacct 30 <210> 11 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sodA forward primer <400> 11 aataaatcat aaccatggaa atccaccaca cca 33 <210> 12 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sodA reverse primer <400> 12 aataaatcat aaagaacagg ctgtggttag cgt 33 <210> 13 <211> 269 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> promoter <220> <221> -10_signal <222> (86)..(91) <220> <221> -35_signal <222> (108)..(113) <400> 13 cgctttctgt ttgttttcgt cgatagccat ttttactcct gtcatgccgg gtaataccgg 60 atagtcaata tgttctgttg aagcaattat actgtatgct catacagtat caagtgtttt 120 gtagaaattg ttgccacaag gtctgcaatg catacgcagt agcctgacga cgcaccgcat 180 cacggtcgcc gctgaagcat tcccgccggg taatgccttc accgcgggca gtggcaaaag 240 caaaccagac ggtgccgaca ggcttctct 269 <210> 14 <211> 1062 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recA gene <400> 14 ttaaaaatct tcgttagttt ctgctacgcc ttcgctatca tctacagaga aatccggcgt 60 tgagttcggg ttgctcagca gcaactcacg tactttcttc tcgatctctt tcgcggtttc 120 cgggttatct ttcagccagg cagtcgcatt cgctttaccc tgaccgatct tctcaccttt 180 gtagctgtac cacgcgcctg ctttctcgat cagcttctct tttacgccca ggtcaaccag 240 ttcgccgtag aagttgatac cttcgccgta gaggatctgg aattcagcct gtttaaacgg 300 cgcagcgatt ttgttcttca ccactttcac gcgggtttcg ctacccacca cgttttcgcc 360 ctctttcacc gcgccgatac gacggatgtc gagacgaaca gaggcgtaga atttcagcgc 420 gttaccaccg gtagtggttt ccgggttacc gaacatcaca ccaattttca tacggatctg 480 gttgatgaag atcagcagcg tgttggactg cttcaggtta cccgccagct tacgcatcgc 540 ctggctcatc atacgtgccg caaggcccat gtgagagtcg ccgatttcgc cttcgatttc 600 cgctttcggc gtcagtgccg ccacggagtc aacgacgata acgtctactg cgccagaacg 660 cgccagggcg tcacagattt ccagtgcctg ctcgccggtg tccggctggg agcacagcag 720 gttgtcgata tcgacgccca gtttacgtgc gtagattggg tccagcgcgt gttcagcatc 780 gataaacgca caggttttac cttcacgctg cgctgcggcg atcacctgca gcgtcagcgt 840 ggttttaccg gaagattccg gtccgtagat ttcgacgata cggcccatcg gcagaccacc 900 tgccccaagc gcgatatcca gtgaaagcga accggtagag atggtttcca catccatgga 960 acggtcttca cccaggcgca tgatggagcc tttaccaaat tgtttctcaa tctggcccag 1020 tgctgccgcc aacgctttct gtttgttttc gtcgatagcc at 1062 <210> 15 <211> 230 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> promoter <220> <221> -10_signal <222> (134)..(139) <220> <221> -35_signal <222> (110)..(117) <400> 15 gtccgaattc ggacataatc aaaaaagctt aattaagatc aatttgatct acatctcttt 60 aaccaacaat atgtaagatc tcaactatcg catccgtgga ttaattcaat tataacttct 120 ctctaacgct gtgtatcgta acggtaacac tgtagagggg agcacattga tgagcacgtc 180 agacgatatc cataacacca cagccactgg caaatgcccg ttccatcagg 230 <210> 16 <211> 2181 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> kagG gene <400> 16 atgagcacgt cagacgatat ccataacacc acagccactg gcaaatgccc gttccatcag 60 ggcggtcacg accagagtgc gggggcgggc acaaccactc gcgactggtg gccaaatcaa 120 cttcgtgttg acctgttaaa ccaacattct aatcgttcta acccactggg tgaggacttt 180 gactaccgca aagaattcag caaattagat tactacggcc tgaaaaaaga tctgaaagcc 240 ctgttgacag aatctcaacc gtggtggcca gccgactggg gcagttacgc cggtctgttt 300 attcgtatgg cctggcacgg cgcggggact taccgttcaa tcgatggacg cggtggcgcg 360 ggtcgtggtc agcaacgttt tgcaccgctg aactcctggc cggataacgt aagcctcgat 420 aaagcgcgtc gcctgttgtg gccaatcaaa cagaaatatg gtcagaaaat ctcctgggcc 480 gacctgttta tcctcgcggg taacgtggcg ctagaaaact ccggcttccg taccttcggt 540 tttggtgccg gtcgtgaaga cgtctgggaa ccggatctgg atgttaactg gggtgatgaa 600 aaagcctggc tgactcaccg tcatccggaa gcgctggcga aagcaccgct gggtgcaacc 660 gagatgggtc tgatttacgt taacccggaa ggcccggatc acagcggcga accgctttct 720 gcggcagcag ctatccgcgc gaccttcggc aacatgggca tgaacgacga agaaaccgtg 780 gcgctgattg cgggtggtca tacgctgggt aaaacccacg gtgccggtcc gacatcaaat 840 gtaggtcctg atccagaagc tgcaccgatt gaagaacaag gtttaggttg ggcgagcact 900 tacggcagcg gcgttggcgc agatgccatt acctctggtc tggaagtagt ctggacccag 960 acgccgaccc agtggagcaa ctatttcttc gagaacctgt tcaagtatga gtgggtacag 1020 acccgcagcc cggctggcgc aatccagttc gaagcggtag acgcaccgga aattatcccg 1080 gatccgtttg atccgtcgaa gaaacgtaaa ccgacaatgc tggtgaccga cctgacgctg 1140 cgttttgatc ctgagttcga gaagatctct cgtcgtttcc tcaacgatcc gcaggcgttc 1200 aacgaagcct ttgcccgtgc ctggttcaaa ctgacgcaca gggatatggg gccgaaatct 1260 cgctacatcg ggccggaagt gccgaaagaa gatctgatct ggcaagatcc gctgccgcag 1320 ccgatctaca acccgaccga gcaggacatt atcgatctga aattcgcgat tgcggattct 1380 ggtctgtctg ttagtgagct ggtatcggtg gcctgggcat ctgcttctac cttccgtggt 1440 ggcgacaaac gcggtggtgc caacggtgcg cgtctggcat taatgccgca gcgcgactgg 1500 gatgtgaacg ccgcagccgt tcgtgctctg cctgttctgg agaaaatcca gaaagagtct 1560 ggtaaagcct cgctggcgga tatcatagtg ctggctggtg tggttggtgt tgagaaagcc 1620 gcaagcgccg caggtttgag cattcatgta ccgtttgcgc cgggtcgcgt tgatgcgcgt 1680 caggatcaga ctgacattga gatgtttgag ctgctggagc caattgctga cggtttccgt 1740 aactatcgcg ctcgtctgga cgtttccacc accgagtcac tgctgatcga caaagcacag 1800 caactgacgc tgaccgcgcc ggaaatgact gcgctggtgg gcggcatgcg tgtactgggt 1860 gccaacttcg atggcagcaa aaacggcgtc ttcactgacc gcgttggcgt attgagcaat 1920 gacttcttcg tgaacttgct ggatatgcgt tacgagtgga aagcgaccga cgaatcgaaa 1980 gagctgttcg aaggccgtga ccgtgaaacc ggcgaagtga aatttacggc cagccgtgcg 2040 gatctggtgt ttggttctaa ctccgtcctg cgtgcggtgg cggaagttta cgccagtagc 2100 gatgcccacg agaagtttgt taaagacttc gtggcggcat gggtgaaagt gatgaacctc 2160 gaccgtttcg acctgctgta a 2181 <210> 17 <211> 195 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> promoter <220> <221> -10_signal <222> (132)..(137) <220> <221> -35_signal <222> (111)..(118) <400> 17 ccgttgtcga tttactggca atcacggcat taagtgggtg atttgcttca catctcgggc 60 attttcctgc aaaaccatac ccttacgaaa agtacggcat tgataatcat tttcaatatc 120 atttaattaa ctataatgaa ccaactgctt acgcggcatt aacaatcggc cgcccgacaa 180 tactggagat gaata 195 <210> 18 <211> 621 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sodA gene <400> 18 atgagctata ccctgccatc cctgccgtat gcttacgatg ccctggaacc gcacttcgat 60 aagcagacca tggaaatcca ccacaccaaa caccatcaga cctacgtaaa caacgccaac 120 gcggcgctgg aaagcctgcc agaatttgcc aacctgccgg ttgaagagct gatcaccaaa 180 ctggaccagc tgccagcaga caagaaaacc gtactgcgca acaacgctgg cggtcacgct 240 aaccacagcc tgttctggaa aggtctgaaa aaaggcacca ccctgcaggg tgacctgaaa 300 gcggctatcg aacgtgactt cggctccgtt gataacttca aagcagaatt tgaaaaagcg 360 gcagcttccc gctttggttc cggctgggca tggctggtgc tgaaaggcga taaactggcg 420 gtggtttcta ctgctaacca ggattctccg ctgatgggtg aagctatttc tggcgcttcc 480 ggcttcccga ttatgggcct ggatgtgtgg gaacatgctt actacctgaa attccagaac 540 cgccgtccgg actacattaa agagttctgg aacgtggtga actgggacga agcagcggca 600 cgttttgcgg cgaaaaaata a 621 <110> UNIST Academy-Industry Research Corporation <120> Sensitivity enhancement of bioreporter strains using serum          complement <130> DPP20132016KR <160> 18 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MCS1 primer <400> 1 aattcgcggc cgctcgagga tcccgggtct agatatcggt ac 42 <210> 2 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> MCS2 primer <400> 2 ttaagcgccg gcgagctcct agggcccaga tctatagcca tg 42 <210> 3 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KS1 primer <400> 3 gtccggatcc ggacataatc aaaaaagc 28 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KS2 primer <400> 4 ctgatggtac cgtcatttgc cagtggc 27 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SA1 primer <400> 5 ccgttgtcga attcctggca atcacg 26 <210> 6 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SA2 primer <400> 6 ctcatattcg gatccagtat tgtcggg 27 <210> 7 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16s forward primer <400> 7 aataaatcat aacttgacgt catccccacc t 31 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16s reverse primer <400> 8 aataaatcat aagaatgtgc cttcgggaac c 31 <210> 9 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recA forward primer <400> 9 aataaatcat aattgctcag cagcaactca c 31 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recA reverse primer <400> 10 aataaatcat aacggcgaac tggttgacct 30 <210> 11 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sodA forward primer <400> 11 aataaatcat aaccatggaa atccaccaca cca 33 <210> 12 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sodA reverse primer <400> 12 aataaatcat aaagaacagg ctgtggttag cgt 33 <210> 13 <211> 269 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> promoter <220> <221> -10_signal <222> (86) <220> <221> -35_signal &Lt; 222 > (108) <400> 13 cgctttctgt ttgttttcgt cgatagccat ttttactcct gtcatgccgg gtaataccgg 60 atagtcaata tgttctgttg aagcaattat actgtatgct catacagtat caagtgtttt 120 gtagaaattg ttgccacaag gtctgcaatg catacgcagt agcctgacga cgcaccgcat 180 cacggtcgcc gctgaagcat tcccgccggg taatgccttc accgcgggca gtggcaaaag 240 caaaccagac ggtgccgaca ggcttctct 269 <210> 14 <211> 1062 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> recA gene <400> 14 ttaaaaatct tcgttagttt ctgctacgcc ttcgctatca tctacagaga aatccggcgt 60 tgagttcggg ttgctcagca gcaactcacg tactttcttc tcgatctctt tcgcggtttc 120 cgggttatct ttcagccagg cagtcgcatt cgctttaccc tgaccgatct tctcaccttt 180 gtagctgtac cacgcgcctg ctttctcgat cagcttctct tttacgccca ggtcaaccag 240 ttcgccgtag aagttgatac cttcgccgta gaggatctgg aattcagcct gtttaaacgg 300 cgcagcgatt ttgttcttca ccactttcac gcgggtttcg ctacccacca cgttttcgcc 360 ctctttcacc gcgccgatac gacggatgtc gagacgaaca gaggcgtaga atttcagcgc 420 gttaccaccg gtagtggttt ccgggttacc gaacatcaca ccaattttca tacggatctg 480 gttgatgaag atcagcagcg tgttggactg cttcaggtta cccgccagct tacgcatcgc 540 ctggctcatc atacgtgccg caaggcccat gtgagagtcg ccgatttcgc cttcgatttc 600 cgctttcggc gtcagtgccg ccacggagtc aacgacgata acgtctactg cgccagaacg 660 cgccagggcg tcacagattt ccagtgcctg ctcgccggtg tccggctggg agcacagcag 720 gttgtcgata tcgacgccca gtttacgtgc gtagattggg tccagcgcgt gttcagcatc 780 gataaacgca caggttttac cttcacgctg cgctgcggcg atcacctgca gcgtcagcgt 840 ggttttaccg gaagattccg gtccgtagat ttcgacgata cggcccatcg gcagaccacc 900 tgccccaagc gcgatatcca gtgaaagcga accggtagag atggtttcca catccatgga 960 acggtcttca cccaggcgca tgatggagcc tttaccaaat tgtttctcaa tctggcccag 1020 tgctgccgcc aacgctttct gtttgttttc gtcgatagcc at 1062 <210> 15 <211> 230 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> promoter <220> <221> -10_signal &Lt; 222 > (134) .. (139) <220> <221> -35_signal (110). (117) <400> 15 gtccgaattc ggacataatc aaaaaagctt aattaagatc aatttgatct acatctcttt 60 aaccaacaat atgtaagatc tcaactatcg catccgtgga ttaattcaat tataacttct 120 ctctaacgct gtgtatcgta acggtaacac tgtagagggg agcacattga tgagcacgtc 180 agacgatatc cataacacca cagccactgg caaatgcccg ttccatcagg 230 <210> 16 <211> 2181 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> KagG gene <400> 16 atgagcacgt cagacgatat ccataacacc acagccactg gcaaatgccc gttccatcag 60 ggcggtcacg accagagtgc gggggcgggc acaaccactc gcgactggtg gccaaatcaa 120 cttcgtgttg acctgttaaa ccaacattct aatcgttcta acccactggg tgaggacttt 180 gactaccgca aagaattcag caaattagat tactacggcc tgaaaaaaga tctgaaagcc 240 ctgttgacag aatctcaacc gtggtggcca gccgactggg gcagttacgc cggtctgttt 300 attcgtatgg cctggcacgg cgcggggact taccgttcaa tcgatggacg cggtggcgcg 360 ggtcgtggtc agcaacgttt tgcaccgctg aactcctggc cggataacgt aagcctcgat 420 aaagcgcgtc gcctgttgtg gccaatcaaa cagaaatatg gtcagaaaat ctcctgggcc 480 gacctgttta tcctcgcggg taacgtggcg ctagaaaact ccggcttccg taccttcggt 540 tttggtgccg gtcgtgaaga cgtctgggaa ccggatctgg atgttaactg gggtgatgaa 600 aaagcctggc tgactcaccg tcatccggaa gcgctggcga aagcaccgct gggtgcaacc 660 gagatgggtc tgatttacgt taacccggaa ggcccggatc acagcggcga accgctttct 720 gcggcagcag ctatccgcgc gaccttcggc aacatgggca tgaacgacga agaaaccgtg 780 gcgctgattg cgggtggtca tacgctgggt aaaacccacg gtgccggtcc gacatcaaat 840 gtaggtcctg atccagaagc tgcaccgatt gaagaacaag gtttaggttg ggcgagcact 900 tacggcagcg gcgttggcgc agatgccatt acctctggtc tggaagtagt ctggacccag 960 acgccgaccc agtggagcaa ctatttcttc gagaacctgt tcaagtatga gtgggtacag 1020 acccgcagcc cggctggcgc aatccagttc gaagcggtag acgcaccgga aattatcccg 1080 gatccgtttg atccgtcgaa gaaacgtaaa ccgacaatgc tggtgaccga cctgacgctg 1140 cgttttgatc ctgagttcga gaagatctct cgtcgtttcc tcaacgatcc gcaggcgttc 1200 aacgaagcct ttgcccgtgc ctggttcaaa ctgacgcaca gggatatggg gccgaaatct 1260 cgctacatcg ggccggaagt gccgaaagaa gatctgatct ggcaagatcc gctgccgcag 1320 ccgatctaca acccgaccga gcaggacatt atcgatctga aattcgcgat tgcggattct 1380 ggtctgtctg ttagtgagct ggtatcggtg gcctgggcat ctgcttctac cttccgtggt 1440 ggcgacaaac gcggtggtgc caacggtgcg cgtctggcat taatgccgca gcgcgactgg 1500 gatgtgaacg ccgcagccgt tcgtgctctg cctgttctgg agaaaatcca gaaagagtct 1560 ggtaaagcct cgctggcgga tatcatagtg ctggctggtg tggttggtgt tgagaaagcc 1620 gcaagcgccg caggtttgag cattcatgta ccgtttgcgc cgggtcgcgt tgatgcgcgt 1680 caggatcaga ctgacattga gatgtttgag ctgctggagc caattgctga cggtttccgt 1740 aactatcgcg ctcgtctgga cgtttccacc accgagtcac tgctgatcga caaagcacag 1800 caactgacgc tgaccgcgcc ggaaatgact gcgctggtgg gcggcatgcg tgtactgggt 1860 gccaacttcg atggcagcaa aaacggcgtc ttcactgacc gcgttggcgt attgagcaat 1920 gacttcttcg tgaacttgct ggatatgcgt tacgagtgga aagcgaccga cgaatcgaaa 1980 gagctgttcg aaggccgtga ccgtgaaacc ggcgaagtga aatttacggc cagccgtgcg 2040 gatctggtgt ttggttctaa ctccgtcctg cgtgcggtgg cggaagttta cgccagtagc 2100 gatgcccacg agaagtttgt taaagacttc gtggcggcat gggtgaaagt gatgaacctc 2160 gaccgtttcg acctgctgta a 2181 <210> 17 <211> 195 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> promoter <220> <221> -10_signal &Lt; 222 > (132) .. (137) <220> <221> -35_signal &Lt; 222 > (111) .. (118) <400> 17 ccgttgtcga tttactggca atcacggcat taagtgggtg atttgcttca catctcgggc 60 attttcctgc aaaaccatac ccttacgaaa agtacggcat tgataatcat tttcaatatc 120 atttaattaa ctataatgaa ccaactgctt acgcggcatt aacaatcggc cgcccgacaa 180 tactggagat gaata 195 <210> 18 <211> 621 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> The sODA gene <400> 18 atgagctata ccctgccatc cctgccgtat gcttacgatg ccctggaacc gcacttcgat 60 aagcagacca tggaaatcca ccacaccaaa caccatcaga cctacgtaaa caacgccaac 120 gcggcgctgg aaagcctgcc agaatttgcc aacctgccgg ttgaagagct gatcaccaaa 180 ctggaccagc tgccagcaga caagaaaacc gtactgcgca acaacgctgg cggtcacgct 240 aaccacagcc tgttctggaa aggtctgaaa aaaggcacca ccctgcaggg tgacctgaaa 300 gcggctatcg aacgtgactt cggctccgtt gataacttca aagcagaatt tgaaaaagcg 360 gcagcttccc gctttggttc cggctgggca tggctggtgc tgaaaggcga taaactggcg 420 gtggtttcta ctgctaacca ggattctccg ctgatgggtg aagctatttc tggcgcttcc 480 ggcttcccga ttatgggcct ggatgtgtgg gaacatgctt actacctgaa attccagaac 540 cgccgtccgg actacattaa agagttctgg aacgtggtga actgggacga agcagcggca 600 cgttttgcgg cgaaaaaata a 621

Claims (15)

전혈청(whole serum) 또는 50℃에서 처리된 혈청에 포함된 혈청 보체(serum complement)를 포함하는, 바이오리포터 균주의 유전자 손상 물질 또는 산화적 손상 물질의 검출에 대한 민감성 증진용 조성물로서,
상기 유전자 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, recA 프로모터 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 대장균 균주(E. coli)이고,
상기 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, sodA 프로모터 또는 katG 프로모터, 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 대장균 균주이고,
상기 유전자 손상 물질은 미토마이신 C (mitomycin C), 에티디움 브로마이드 (ethidium bromide), 또는 시스플라틴 (cisplatin)이고, 및
상기 산화적 손상 물질은 벤질 비올로겐(benzyl viologen) 또는 과산화수소 (hydrogen peroxide)인, 조성물.
A composition for promoting sensitivity to the detection of a genetic damaging substance or an oxidative damaging substance of a bioreactor strain, comprising a serum serum contained in whole serum or serum treated at 50 캜,
The bio-reporter strain detecting the gene-damaging substance is an E. coli strain transformed with a vector comprising a recA promoter and a reporter gene operably linked to the promoter,
Wherein the bio-reporter strain detecting oxidative damage material is an E. coli strain transformed with a vector comprising a sodA promoter or katG promoter, and a reporter gene operably linked to the promoter,
Wherein the gene damaging agent is mitomycin C, ethidium bromide, or cisplatin, and
Wherein the oxidative damage material is benzyl viologen or hydrogen peroxide.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 리포터 유전자가 LuxCDABE 인 조성물.
2. The composition of claim 1, wherein the reporter gene is LuxCDABE.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제4항의 조성물을 바이오리포터 균주에 처리하는 단계를 포함하는,
바이오리포터 균주의 유전자 손상 물질 또는 산화적 손상 물질의 검출에 대한 민감성을 증진시키는 방법으로써,
상기 유전자 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, recA 프로모터 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 대장균 균주(E. coli)이고,
상기 산화적 손상 물질을 검출하는 바이오리포터 균주는, sodA 프로모터 또는 katG 프로모터, 및 상기 프로모터에 작동 가능하게 연결된 리포터 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 대장균 균주이고,
상기 유전자 손상 물질은 미토마이신 C (mitomycin C), 에티디움 브로마이드 (ethidium bromide), 또는 시스플라틴 (cisplatin)이고, 및
상기 산화적 손상 물질은 벤질 비올로겐(benzyl viologen) 또는 과산화수소 (hydrogen peroxide)인, 방법.
15. A method for treating a bacterium, comprising the step of treating a composition of claim 1 or 4 with a bioreporter strain,
As a method for enhancing sensitivity to the detection of genetic or oxidative damage substances of a bio-reporter strain,
The bio-reporter strain detecting the gene-damaging substance is an E. coli strain transformed with a vector comprising a recA promoter and a reporter gene operably linked to the promoter,
Wherein the bio-reporter strain detecting oxidative damage material is an E. coli strain transformed with a vector comprising a sodA promoter or katG promoter, and a reporter gene operably linked to the promoter,
Wherein the gene damaging agent is mitomycin C, ethidium bromide, or cisplatin, and
Wherein the oxidative damage material is a benzyl viologen or hydrogen peroxide.
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