KR101620905B1 - Detecting method for gamma ray irradiation - Google Patents

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정유진
정영미
박연주
서무령
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강원대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a detecting method for radiation exposure and, more specifically, provides a detecting method for radiation exposure using infrared rays or Raman spectroscopy within 24 or 48 hours. According to the present invention, provided is a detecting method for gamma-ray exposure using spectroscopy, which comprises the following steps of: (a) measuring a Raman spectrum; and (b) detecting gamma-ray exposure.

Description

방사선 피폭 판단 방법{Detecting method for gamma ray irradiation}{Detecting method for gamma ray irradiation}

본 발명은 방사선 피폭 판단 방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 적외선 또는 라만 분광법을 이용하여 방사선 피폭 여부 등을 24 또는 48시간 내에 판단할 수 있는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of determining a radiation exposure, and more particularly, to a method of determining a radiation exposure or the like within 24 or 48 hours by using infrared or Raman spectroscopy.

원전 사고나 전쟁, 테러 등으로 인한 방사선 피폭에 의한 급성 방사선 피폭 증후군(acute radiation syndrome)은 가장 먼저 조혈계와 위장관계, 신경혈관계를 파괴하는 것으로 알려져 있으며 특히 조혈계가 가장 민감하게 방사선 피해에 반응하는 것으로 알려져 있다. 피폭 후 전구기나 잠복기에는 피폭량 및 이에 대한 치료 방법이나 예후를 판단하는 것이 어렵다.Acute radiation syndrome caused by radiation exposure due to nuclear accident, war or terror is the first to destroy the hematopoietic system, the gastrointestinal system and the neurovascular system. Especially, the hematopoietic system is most sensitive to the radiation damage . It is difficult to determine the amount of exposure and the treatment method or prognosis for the light bulb or latency period after exposure.

전쟁이나 테러 등과 같은 위급 상황뿐 아니라 산업 현장이나 의료계에서 방사선 종사자는 고준위 방사선에 노출될 위험에 처해 있다. 이러한 피폭에 의한 생체의 손상을 예방하거나 급성으로 피폭되었을 경우 치료제나 치료 방법이 다양하지 않다. 따라서 급성으로 고준위 방사선에 피폭될 경우 주로 야기되는 소화기계, 조혈모세포계, 신경계의 손상 정도 및 그에 따른 치료제 등의 개발이 시급한 상황이다. 피폭 방사선량이 증가하면 생체에 손상이 온 후 회복되는 기간이 길어지며 다양한 부작용이 초래된다. 따라서 피폭량을 초기에 진단할 수 있는 방법 개발이 시급하다.Radiation workers are at risk of exposure to high-level radiation in industrial and medical fields, as well as in emergencies such as war and terrorism. There is no variety of treatments or treatment methods to prevent damage to the living body caused by such exposure or to be exposed to acute radiation. Therefore, it is urgent to develop digestive system, hematopoietic stem cell system, degree of damage of nervous system, and therapies that are caused by acute exposure to high-level radiation. An increase in the exposure dose will lead to a longer period of recovery after damage to the organism, resulting in various side effects. Therefore, it is urgent to develop a method for early diagnosis of exposure.

방사선에 피폭된 정도는 임상적으로 혈액 중 백혈구 수를 측정하여 감소한 백혈구 수로 피폭의 정도를 예측하는 방법이 일반적이다. 피폭에 대한 생체 위험도도 매우 넓은 범위의 선량에 대한 임상적 증세를 표현하는 것이 일반적이다. 고준위 방사선에 노출되면 전구기, 잠복기, 주증상기, 사망의 4단계를 거친다고 알려져 있다. 그러나, 피폭 정도와 피폭 후 진단까지 걸린 시간 등에 의한 생체 피해 계측 시스템은 개발된 바 없다. 급성 방사선 피폭 후 주된 증세가 나타나기 전인 전구기, 잠복기에 적극적인 치료 및 예방 물질 투여는 방사선 피폭 증후군의 피해 정도를 경감할 수 있으므로 정확한 피폭 선량 및 그에 따른 생체 피해를 표준화하는 방안이 필요하다.The degree of exposure to radiation is generally measured by measuring the number of leukocytes in the blood and predicting the extent of the exposure by the decreased number of leukocytes. It is common to express the clinical manifestations of a wide range of doses as well as the biological risk of exposure. When exposed to high - level radiation, it is known that it undergoes four stages of prolongation, latency, collapse, and death. However, there has not been developed a living body damage measurement system based on the degree of exposure and the time taken to diagnose after exposure. Actively treating the prophylactic and latent periods before the main symptom after the acute radiation exposure can reduce the degree of the radiation exposure syndrome, so it is necessary to standardize the exact exposure dose and thus the living body damage.

급성 방사선 피폭 증후군(Acute radiation syndrome; ARS)은 다량의 이온화 방사선(ionizing radiation)에 노출되었을 때 24시간 내에 발생하는 생물학적으로 위험한 효과들을 통칭한다. 이온화 방사선에 노출되면 세포 내에서 DNA를 포함하여 많은 생물분자의 손상을 통해 세포가 손상을 입게 된다. DNA 및 다른 주요 분자들의 손상은 정상적인 세포분열능력에 영향을 미쳐서 심각한 건강상의 문제를 일으킨다. 이 증상들은 1~2시간 내에 시작되어 수개월간 지속될 수 있다. 그러므로, 급성 방사선 피폭 증후군은 전구기를 포함하는 임상 증상으로 정의할 수 있으며, 이는 조혈계, 위장관계, 피부 또는 중추신경계 증후군으로 진행될 수 있다. 증세의 개시와 유형이 방사선 피폭량에 의존한다면 3~4 단계의 중증 정도로 분류할 수 있다. 일반적으로, 환자가 비교적 낮은 1.5 Gy 미만의 방사선에 노출된 경우에는 자연 치유가 가능하다. 2 Gy를 넘는 방사선에 노출되면 급성 방사선 피폭 증후군이 일어난다. 5 Gy 미만의 방사선에 노출되면 매우 민감한 조혈계가 강한 영향을 받을 수 있고, 이 영향은 조사량 의존적으로 혈액 내 백혈구 수를 감소시킨다. 뿐만 아니라, 8 Gy를 초과하는 다량의 방사선은 치사량을 증가시키고, 집중 치료를 받는 환자의 치사량도 증가시킨다. 비교적 다량의 방사선은 위장관계 및 신경계에 영향을 미치고 빠른 사망에 이르게 한다. 급성 방사선 피폭 증후군은 다양하고 비특이적이므로, 쉽게 진단할 수 없다. 신경혈관계의 증상이 없기 때문에 급성 방사선 피폭 증후군으로 진단하는데 이용할 징후나 증상은 피폭 24시간 또는 48시간까지 거의 나타나지 않는다. 통상, 최초 24시간 또는 48시간 내 백혈구 계수와 구토 및 메스꺼운 증세가 급성 방사선 피폭 증후군의 전구기를 진단하고 결정하는데 이용된다. 백혈구의 절대 갯수 측정은 방사선 피폭을 예측할 수 있는 가장 빠르고 용이한 실험실 시험법이다. 비록 다른 임상적 또는 생물학적 방법이 개발되었으나, 급성 방사선 피폭 증후군에 의한 손상의 중증도를 평가할 수 있는 방법은 거의 없는 실정이다.Acute radiation syndrome (ARS) refers to biologically hazardous effects that occur within 24 hours of exposure to large quantities of ionizing radiation. Exposure to ionizing radiation damages cells through damage to many biomolecules, including DNA, within the cell. Damage to DNA and other key molecules affects normal cell division capabilities, leading to serious health problems. These symptoms can begin within one to two hours and last for months. Therefore, acute radiation exposure syndrome can be defined as a clinical symptom including a prolonged period, which can lead to hematopoietic, gastrointestinal, skin or central nervous system syndrome. If the onset and type of symptom depends on the radiation dose, it can be categorized into three to four severity levels. In general, natural healing is possible when the patient is exposed to radiation at a relatively low level of less than 1.5 Gy. Exposure to radiation above 2 Gy causes acute radiation exposure syndrome. Exposure to less than 5 Gy of radiation can have a strong impact on very sensitive hematopoietic systems, and this effect can reduce white blood cell counts in a dose dependent manner. In addition, large quantities of radiation in excess of 8 Gy increase lethal dose and also increase the lethal dose of patients receiving intensive care. A relatively large amount of radiation affects the gastrointestinal system and the nervous system, leading to rapid death. Acute radiation exposure syndrome is diverse and nonspecific, so it can not be easily diagnosed. Because there are no symptoms of neurovascular disease, signs or symptoms to diagnose acute radiation exposure syndrome rarely occur until 24 or 48 hours after exposure. Typically, leukocyte counts, vomiting and mood swings within the first 24 or 48 hours are used to diagnose and determine the prognosis of acute radiation exposure syndrome. The absolute number of white blood cells is the fastest and easiest laboratory test to predict radiation exposure. Although other clinical or biological methods have been developed, there are few methods to assess the severity of acute radiation exposure syndrome.

그러므로, 급성 방사선 피폭 증후군을 성공적으로 치료하고 수명을 연장하기 위하여 피폭 후 좀 더 빠르고 손쉬운 진단방법을 개발하는 것은 매우 중요하다.
Therefore, it is very important to develop faster and easier diagnostic methods after exposure in order to successfully treat acute radiation exposure syndrome and prolong the life span.

적외선 (IR) 분광학은 단백질 구조변화 연구에 유용한 분석방법이다. 단백질의 특성 밴드인 아마이드 I 영역 IR 스펙트럼은 단백질 구조에 대한 많은 정보를 포함하고 있으므로 스펙트럼과 단백질 구조의 상관관계를 통하여 단백질 구조 변화를 규명할 수 있다. Infrared (IR) spectroscopy is a useful analytical method for studying protein structure changes. Amide I region, which is a characteristic band of proteins, contains a lot of information about protein structure. Therefore, it is possible to identify protein structure change through correlation between spectrum and protein structure.

또한, 표면증강 라만 산란 (surface-enhanced Raman scattering, SERS) 분광학은 금, 은 등의 금속 나노 구조 표면에 분자가 흡착될 때 라만 산란의 세기가 크게 (106-1014 배) 증가하는 현상을 이용한 분광학으로서, 현재 아주 빠른 속도로 발전하고 있는 나노기술과 결합하여 단 하나의 분자를 측정할 수 있는 고감도의 기술로 많은 기대를 받고 있으며 최근에 더욱 활발한 연구가 진행 중이다. SERS 현상은 전통적인 라만 분광학이 제공하였던 분자구조에 대한 정보를 직접 제공할 수 있기 때문에 레이저 형광 분석법과 같은 기존의 고감도 측정기술에 비해 고선택성, 고정보성을 나타내며 화학적 분석에 매우 민감하고 강력한 기술로 다양한 분야에 사용되고 있다.
In addition, surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy increases the intensity of Raman scattering (10 6 -10 14 times) when molecules are adsorbed on metal nanostructures such as gold and silver As the spectroscopy used, it is expected to be highly sensitive technology that can measure only one molecule in combination with nanotechnology, which is currently developing at a very high speed. Recently, more active research is underway. The SERS phenomenon can provide information on the molecular structure provided by the conventional Raman spectroscopy. Therefore, the SERS phenomenon exhibits high selectivity and fixed bending property compared to conventional high sensitivity measurement techniques such as laser fluorescence analysis, is very sensitive to chemical analysis, Has been used in the field.

본 발명은 고준위 방사선 피폭시 야기되는 급성 방사선 피폭 증후군뿐 아니라 장기간의 저선량 피폭에 대하여 피폭 후 신속하게 방사선량을 예측할 수 있는 진단방법을 제공하는 것을 목표로 한다.The present invention aims to provide a diagnostic method capable of promptly estimating the radiation dose after exposure in addition to acute radiation exposure syndrome caused by high-level radiation exposure, as well as long-term low-dose radiation exposure.

또한, 본 발명은 급성 방사선 피폭에 대한 조혈계의 생체 피해 정도를 정량적으로 계측할 수 있는 바이오센서 개발을 위해 방사선량에 따른 조혈계 유래 생체 물질의 구조 변화를 분광학적 방법으로 탐색, 정량화하는 방법을 제공하는 것을 목표로 한다.
In order to develop a biosensor capable of quantitatively measuring the extent of injury of a hematopoietic system against acute radiation exposure, the present invention provides a method of spectroscopically detecting and quantifying a structural change of a hematopoietic system derived from a hematopoietic system To be provided.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명자들은 세포 및 동물모델에서 방사선 피폭량에 따른 손상된 단백질의 구조 변화를 분광학적인 방법으로 탐지하였다.In order to solve the above problems, the present inventors have detected spectroscopically the structural changes of damaged proteins according to the radiation exposure in cell and animal models.

본 발명에서 감마선에 노출된 지 24시간 내의 마우스 혈청을 시험하여 방사선 피폭을 조기에 탐지하기 위하여 진동 분광기를 이용하였다. 적외선 분광학 및 라만 분광학 기술은 세포 또는 동물이 방사선에 노출되었을 때 손상된 단백질의 구조적 변화를 밝혀준다. 적외선 (IR) 분광기는 단백질 구조변화 연구에 매우 유용한 도구이다. 단백질 이차구조의 IR 스펙트럼 분석은 대부분 아마이드 I 영역에 근거한다. 본 발명자들은 IR 스펙트럼의 아마이드 I 밴드 분석에만 촛점을 맞추었는데, 이 결합에 대한 스펙트럼과 단백질 구조 간의 상관관계가 가장 잘 알려져 있다. 라만 스펙트럼은 곁사슬 진동과 폴리펩타이드 주골격의 진동에 대한 정보가 풍부하므로 단백질 구조 변화를 잘 설명할 수 있고, 논의를 용이하게 해준다. 따라서, 라만 스펙트럼은 IR 스펙트럼의 대안적이고 보충적인 정보를 제공해줄 수 있다.In the present invention, a mouse serum within 24 hours of exposure to gamma rays was examined and a vibration spectrometer was used to detect radiation exposure early. Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy techniques reveal structural changes in damaged proteins when cells or animals are exposed to radiation. Infrared (IR) spectroscopy is a very useful tool for studying protein structure changes. The IR spectrum analysis of the protein secondary structure is mostly based on the amide I region. The present inventors have focused only on the amide I band analysis of the IR spectrum, and the correlation between the spectrum and the protein structure for this bond is best known. Raman spectra are rich in information about side-chain oscillations and the vibrations of the polypeptide's main skeleton, so they can explain protein structure changes well and facilitate discussion. Thus, Raman spectra can provide alternative and supplementary information on IR spectra.

도 1은 10 Gy의 방사선 조사 이전과 이후의 마우스 혈청의 IR 스펙트럼과 IR 스펙트럼의 2차 미분 스펙트럼을 나타낸다. 방사선 피폭 이전과 이후의 IR 스펙트럼은 매우 유사하다. 따라서, 방사선 조사에 의해 유도된 스펙트럼의 변화를 명확히 설명하기가 불가능하다. 또한, 약 1646 cm-1에서 광범위한 아마이드 I 밴드는 매우 중첩된 밴드여서 단백질 이차구조의 변화에 의한 스펙트럼의 변화를 확인하기가 어렵다. 방사선 피폭 후 미세한 스펙트럼 변화를 구별하기 위하여 IR 스펙트럼의 이차 미분 스펙트럼을 분석하였다. 도 1과 같이, IR 스펙트럼의 이차 미분 스펙트럼에서는 아마이드 I 영역에 두 개의 구별되는 밴드가 있다. IR 스펙트럼의 이차 미분 스펙트럼에서는 1653 및 1631 cm-1에서 두 개의 밴드가 각각 분리되며, 이는 단백질의 α-나선과 β-시트 부분에 해당한다. IR 스펙트럼에서 방사선 피폭 전과 후 이 두 밴드의 상대적 세기 비 I1650/I1630은 각각 1.95와 2.98이었다. 마우스가 감마선에 피폭된 이후 α-나선 밴드의 세기는 β-시트 밴드의 세기보다 좀 더 증가하였다. 이러한 발견은 마우스 혈청의 단백질 이차 구조가 방사선 피폭에 의해 변화함을 말해준다. 따라서, 상대적 세기 비 I1650/I1630의 증가는 방사선 피폭 단서를 제공할 수 있고, 방사선 피폭 조기 탐지에 이용될 수 있다.Figure 1 shows the IR spectra of mouse serum before and after 10 Gy irradiation and the second derivative spectra of IR spectra. The IR spectra before and after radiation exposure are very similar. Therefore, it is impossible to clarify the change in the spectrum induced by irradiation. Also, at about 1646 cm -1 , the broad amide I band is a very overlapping band, making it difficult to identify spectral changes due to changes in protein secondary structure. Secondary differential spectra of IR spectra were analyzed to distinguish fine spectral changes after radiation exposure. As shown in Fig. 1, in the secondary differential spectrum of the IR spectrum, there are two distinct bands in the amide I region. In the secondary spectrum of the IR spectrum, two bands are separated at 1653 and 1631 cm -1 , respectively, corresponding to the α-helical and β-sheet portions of the protein. In the IR spectrum, the relative intensity ratio I 1650 / I 1630 of the two bands before and after radiation exposure was 1.95 and 2.98, respectively. After the mice were exposed to the gamma rays, the intensity of the a-helical band increased more than the intensity of the β-sheet band. This finding suggests that the protein secondary structure of mouse serum is altered by radiation exposure. Thus, an increase in the relative intensity ratio I 1650 / I 1630 can provide a radiation exposure cue and can be used for early detection of radiation exposure.

감마선에 노출된 지 24시간 이내의 마우스에서 방사선 피폭 탐지에 이용될 수 있는 다른 특성들을 확인하기 위하여 본 발명자들은 방사선 피폭 전과 후 마우스 혈청의 라만 스펙트럼을 분석하였다. 라만 스펙트럼은 도 2와 같다. 2930, 1562 및 1002 cm-1의 밴드 세기는 각각 방사선 조사 후 단백질의 CH 스트레칭 모드, 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기 즉, 트립토판 및 페닐알라닌에 해당한다. 라만 스펙트럼에서 이들 밴드의 상대적 세기 비 I2930/I2889 및 I1562/I1547은 방사선 피폭 후 증가한다. 방사선 피폭 후 단백질의 CH 스트레칭 모드는 I(비대칭 CH 스트레칭 모드)/I(대칭 CH 스트레칭 모드)가 증가한다. 뿐만 아니라, 라만 스펙트럼에서 1339 cm-1의 밴드는 단백질의 트립토판에 해당하고, 상대적 세기 비 즉, I(높은 주파수에 나타나는 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기)/I(낮은 주파수에 나타는 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기), 구체적으로는 I(1330~1340)/I(1370~1380), 좀 더 구체적으로는 I1339/I1374가 피폭 후 증가한다. 이러한 결과들은 피폭 후 마우스 혈청의 단백질 구조가 변화함을 분명히 보여주며, 피폭으로 인한 세포 손상을 말해준다.To identify other characteristics that could be used for detection of radiation exposure in mice within 24 hours of exposure to gamma rays, the present inventors analyzed the Raman spectrum of mouse serum before and after radiation exposure. The Raman spectrum is shown in FIG. The band intensities at 2930, 1562 and 1002 cm -1 correspond to the CH stretching mode of the protein after irradiation, the amino acid residues corresponding to the amide III region, that is, tryptophan and phenylalanine. The relative intensity ratios I 2930 / I 2889 and I 1562 / I 1547 of these bands in the Raman spectrum increase after radiation exposure. The CH stretching mode of protein after radiation exposure increases I (asymmetric CH stretching mode) / I (symmetric CH stretching mode). In addition, the 1339 cm -1 band in the Raman spectrum corresponds to the tryptophan of the protein, and the relative intensity ratio, I (the amino acid residue corresponding to the amide III region at high frequency) / I (Amide III at low frequency corresponding to the region of amino acid residues), and specifically, the I (1330 ~ 1340) / I (1370 ~ 1380), more specifically, increase after the I 1339 / I 1374 exposure. These results clearly show that the protein structure of the mouse serum changes after the exposure, indicating the damage caused by the exposure.

이 결과는 방사선 피폭 후 포유류에서 손상 정도를 평가하는 새로운 방법을 제공해준다. 지금까지 급성 방사선 피폭 증후군을 진단하는 방법으로서 생물학적 접근방법들이 보고된 바 있었지만, IR 및 라만 스펙트럼을 이용하여 체액으로부터 진단하는 방법은 없었다.
This result provides a new way to assess the extent of damage in mammals after radiation exposure. Up to now, biological approaches have been reported as methods for diagnosing acute radiation exposure syndrome, but there has been no method of diagnosis from body fluids using IR and Raman spectra.

본 발명은 The present invention

(가) 시험 대상 및 정상 대조군의 체액을 각각 적외선 스펙트럼으로 측정하는 단계;(A) measuring the body fluids of the test subject and the normal control by an infrared spectrum, respectively;

(나) 상기 두 개의 적외선 스펙트럼에 대해 이차 미분 스펙트럼을 생성하는 단계; 및(B) generating a second derivative spectrum for the two infrared spectra; And

(다) 상기 얻어진 두 개의 이차 미분 스펙트럼을 비교하여 α-나선에 해당하는 밴드의 세기와 β-시트에 해당하는 밴드의 세기를 비교하여 상대적 세기 비 I(α-나선)/I(β-시트)가 정상 대조군의 값보다 큰 경우 시험 대상이 감마선에 피폭된 것으로 판단하는 단계;를 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(C) The two differential spectra obtained above are compared to compare the intensities of the bands corresponding to the a-helix and the b-sheet to obtain relative intensity ratios I (a-helix) / I ) Is larger than the value of the normal control group, it is judged that the test subject is exposed to the gamma ray, and a method of judging the gamma ray exposure using the spectroscopic method.

또한, 본 발명은 상기 (가) 단계를 감마선 피폭 후 24시간 이내에 수행함을 특징으로 하는 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for determining a gamma ray exposure using the spectroscopic method, wherein the step (a) is performed within 24 hours after the gamma ray exposure.

또한, 본 발명은 상기 (가) 및 (나) 단계 외에In addition, the present invention can be applied to the above-mentioned (a) and (b)

(a) 시험 대상 및 정상 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계; 및(a) measuring Raman spectra for the body fluids of the subject and the normal control, respectively; And

(b) 상기 얻어진 두 개의 스펙트럼을 비교하여 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기의 대응 밴드의 상대적 세기 비 I(1330~1340)/I(1370~1380)이 정상 대조군의 값보다 큰 경우 시험 대상이 감마선에 피폭된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(b) comparing the two obtained spectra, when the relative intensity ratio I (1330 ~ 1340) / I ( 1370 ~ 1380) of the corresponding band of the amino acid residues corresponding to the amide III region is larger than the value of the normal control group, And judging that the subject is exposed to the gamma ray, and a method for determining the gamma ray exposure using the spectroscopic method.

또한, 상기 (a) 단계는 감마선 피폭 후 24시간 이내에 수행함을 특징으로 한다.Also, the step (a) is performed within 24 hours after the gamma ray exposure.

또한, 본 발명은 상기 (a) 단계의 체액이 혈청, 혈액, 혈장, 침, 땀 또는 오줌인 것을 특징으로 하는 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for determining a gamma ray exposure using the spectroscopic method, wherein the body fluid of step (a) is serum, blood, plasma, saliva, sweat or urine.

또한, 본 발명은 In addition,

(가) 시험 대상 및 정상 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계; 및(A) measuring Raman spectra for the body fluid of the test subject and the normal control, respectively; And

(나) 상기 얻어진 두 개의 스펙트럼을 비교하여 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기의 대응 밴드의 상대적 세기 비 I(1330~1340)/I(1370~1380)이 정상 대조군의 값보다 큰 경우 시험 대상이 감마선에 피폭된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(B) Comparing the two obtained spectra, when the relative intensity ratio I (1330 ~ 1340) / I ( 1370 ~ 1380) of the corresponding band of the amino acid residues corresponding to the amide III region is larger than the value of the normal control group, And judging that the subject is exposed to the gamma ray, and a method for determining the gamma ray exposure using the spectroscopic method.

또한, 본 발명은 상기 (가) 단계를 감마선 피폭 후 24시간 이내에 수행함을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the step (a) is performed within 24 hours after the gamma ray exposure.

또한, 상기 체액은 혈청, 혈액, 혈장, 침, 땀 또는 오줌인 것을 특징으로 한다.The body fluid may be serum, blood, plasma, saliva, sweat or urine.

또한, 본 발명은 In addition,

(가) 시험 대상 및 정상 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계; 및(A) measuring Raman spectra for the body fluid of the test subject and the normal control, respectively; And

(나) 상기 얻어진 두 개의 스펙트럼을 비교하여 CH 스트레칭 모드에 해당하는 밴드의 상대적 세기 비 I(비대칭 CH 스트레칭 모드)/I(대칭 CH 스트레칭 모드)가 정상 대조군의 값보다 큰 경우 시험 대상이 감마선에 피폭된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(B) Comparing the two obtained spectra, when the relative intensity ratio I (asymmetric CH stretching mode) / I (symmetric CH stretching mode) of the band corresponding to the CH stretching mode is larger than the value of the normal control group, And judging that the subject has been exposed to the radiation. The present invention also relates to a method for determining a gamma ray exposure using a spectroscopic method.

또한, 본 발명은 상기 체액이 혈청, 혈액, 혈장, 침, 땀 또는 오줌인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the body fluid is serum, blood, plasma, saliva, sweat or urine.

또한, 본 발명은 In addition,

(가) 다른 세기의 감마선을 조사한 다수의 표준시험군 및 감마선을 조사하지 않은 대조군의 체액을 각각 적외선 스펙트럼으로 측정하는 단계;(A) measuring a plurality of standard test groups irradiated with gamma rays of different intensity and a body fluid of a control group not irradiated with gamma rays, respectively, by an infrared spectrum;

(나) 상기 적외선 스펙트럼에 대해 이차 미분 스펙트럼을 생성하는 단계; (B) generating a second derivative spectrum for the infrared spectrum;

(다) 상기 얻어진 이차 미분 스펙트럼을 비교하여 α-나선에 해당하는 밴드의 세기와 β-시트에 해당하는 밴드의 세기를 비교한 상대적 세기 비 I(α-나선)/I(β-시트)와 감마선 미처리 대조군의 세기 비 값으로부터 표준 그래프를 생성하는 단계; 및(C) a relative intensity ratio I (? -Heat) / I (? -Sheet) obtained by comparing the intensity of the band corresponding to the? -Heat with the intensity of the band corresponding to the? Generating a standard graph from the intensity ratio values of the gamma-ray untreated control group; And

(라) 시험대상의 체액을 적외선 스펙트럼으로 측정하고, 측정값으로부터 이차 미분 스펙트럼을 생성하고, 얻어진 이차 미분 스펙트럼을 상기 (다)의 표준 그래프와 비교하여 피폭 정도를 판단하는 단계;를 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(D) measuring the body fluids to be tested by an infrared spectrum, generating a secondary differential spectrum from the measured values, and comparing the obtained secondary differential spectrum with the standard graph of (c) And a method for determining a gamma ray exposure using a spectroscopic method.

또한, 본 발명은 상기 (가) 내지 (라) 단계 외에In addition, the present invention can be applied to the above-mentioned steps (a) to (d)

(a) 다른 세기의 감마선을 조사한 다수의 표준시험군 및 감마선을 조사하지 않은 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계;(a) measuring Raman spectra for a plurality of standard test groups irradiated with different intensity gamma rays and a body fluid of a control group not irradiated with gamma rays, respectively;

(b) 상기 얻어진 스펙트럼을 비교하여 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기의 대응 밴드의 상대적 세기 비 I(1330~1340)/I(1370~1380) 값으로부터 라만 스펙트럼 표준 그래프를 생성하는 단계; 및 (b) comparing the obtained spectra to generate a Raman spectrum standard graph from the relative intensity ratio I (1330 to 1340) / I ( 1370 to 1380) of the corresponding band of amino acid residues corresponding to the amide III region; And

(c) 시험대상의 체액을 라만 스펙트럼으로 측정하고, 얻어진 스펙트럼을 상기 (b)의 라만 스펙트럼 표준 그래프와 비교하여 피폭 정도를 판단하는 단계;를 더 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(c) measuring the body fluids to be tested by Raman spectroscopy, and comparing the obtained spectrum with the Raman spectrum standard graph of (b) to determine the degree of exposure. will be.

또한, 본 발명은 In addition,

(a) 다른 세기의 감마선을 조사한 다수의 표준시험군 및 감마선을 조사하지 않은 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계;(a) measuring Raman spectra for a plurality of standard test groups irradiated with different intensity gamma rays and a body fluid of a control group not irradiated with gamma rays, respectively;

(b) 상기 얻어진 스펙트럼을 비교하여 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기의 대응 밴드의 상대적 세기 비 I(1330~1340)/I(1370~1380) 값으로부터 라만 스펙트럼 표준 그래프를 생성하는 단계; 및(b) comparing the obtained spectra to generate a Raman spectrum standard graph from the relative intensity ratio I (1330 to 1340) / I ( 1370 to 1380) of the corresponding band of amino acid residues corresponding to the amide III region; And

(c) 시험대상의 체액을 라만 스펙트럼으로 측정하고, 얻어진 스펙트럼을 상기 (b)의 라만 스펙트럼 표준 그래프와 비교하여 피폭 정도를 판단하는 단계;를 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(c) measuring the body fluids to be tested by Raman spectroscopy, and comparing the obtained spectrum with the Raman spectrum standard graph of (b) to determine the extent of the exposure, and a method of determining a gamma ray exposure using the spectroscopic method .

뿐만 아니라, 본 발명은 In addition, the present invention

(a) 다른 세기의 감마선을 조사한 다수의 표준시험군 및 감마선을 조사하지 않은 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계;(a) measuring Raman spectra for a plurality of standard test groups irradiated with different intensity gamma rays and a body fluid of a control group not irradiated with gamma rays, respectively;

(b) 상기 얻어진 스펙트럼을 비교하여 CH 스트레칭 모드에 해당하는 밴드의 상대적 세기 비 I(비대칭 CH 스트레칭 모드)/I(대칭 CH 스트레칭 모드) 값으로부터 라만 스펙트럼 표준 그래프를 생성하는 단계; 및(b) comparing the obtained spectrum to generate a Raman spectrum standard graph from the relative intensity ratio I (asymmetric CH stretching mode) / I (symmetric CH stretching mode) value of the band corresponding to the CH stretching mode; And

(c) 시험대상의 체액을 라만 스펙트럼으로 측정하고, 얻어진 스펙트럼을 상기 (b)의 라만 스펙트럼 표준 그래프와 비교하여 피폭 정도를 판단하는 단계;를 더 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법에 관한 것이다.(c) measuring the body fluids to be tested by Raman spectroscopy, and comparing the obtained spectrum with the Raman spectrum standard graph of (b) to determine the degree of exposure. will be.

즉, 적외선 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법 및 라만 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법은 서로 독립적으로 이용할 수도 있고, 보완적으로 두 개의 방법을 실시하여 감마선 피폭 판단에 이용할 수도 있다.
That is, the method for determining the gamma ray exposure using the infrared spectroscopy and the method for determining the gamma ray exposure using the Raman spectroscopy may be used independently of each other, or two methods may be used to determine the gamma ray exposure.

본 발명에 의하면 방사선 피폭 진단을 위한 시스템을 구축하여 의료인이나 방사선 종사자와 같은 방사선 피폭 위험군의 일상적인 검진 및 사고나 테러 시에 야기될 수 있는 급성 방사선 피폭 등의 위험에 대한 신속, 정확한 진단 시스템을 구축하여 방사선 피폭에 대한 예방 및 치료 효과를 증진시킬 수 있다.According to the present invention, a system for diagnosis of radiation exposure can be constructed to quickly and accurately diagnose a risk of acute radiation exposure, which may be caused by routine examination of a radiation risk group such as medical personnel or radiation workers, It is possible to improve the preventive and therapeutic effect on radiation exposure.

또한, 본 발명에 의하면 항암방사선 치료 시 수반되는 정상 조직의 방사선 피폭 정도를 계측하여 부작용 경감을 위한 초기 대응을 통해 항암방사선 치료 효율을 높일 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to measure the degree of radiation exposure of the normal tissues accompanied with the chemotherapy radiation therapy, and to improve the efficiency of the chemotherapy treatment through the initial response to the side effect reduction.

도 1은 10 Gy의 방사선 피폭 이전과 이후 마우스 혈청의 IR 스펙트럼 및 IR 스펙트럼의 이차 미분 스펙트럼이다.
도 2는 10 Gy의 방사선 피폭 이전과 이후 마우스 혈청의 라만 스펙트럼이다.
Figure 1 is the IR spectra of the mouse serum before and after radiation exposure of 10 Gy and the secondary differential spectra of the IR spectra.
Figure 2 is a Raman spectrum of mouse serum before and after radiation exposure of 10 Gy.

아래에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 실시예의 기재범위 내로 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to specific embodiments. However, it is apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to the scope of the embodiments.

6-8주령 웅성 C57BL/6 마우스를 나라 바이오텍 (Pyeong-Taek, Korea)에서 구입하였다. 모든 마우스는 강원대학교 실험동물 관리 및 이용 위원회에서 승인한 가이드라인에 따라 처리하였다. 마우스는 세슘-137 감마셀 유닛 (Gamma cell 3000 Elan; Best Theratronics Ltd, Kanata, ON, Canada)을 이용하여 전신에 방사선을 조사하였다 (10 Gy; dose rate of 0.6 Gy/min). 30분 내지 한 시간 동안 조사한 후, 마우스는 마취하여 혈액은 심장천자 (cardiac puncture)로 뽑아내었다. 튜브에 총 혈액시료를 넣고 12,000 rpm으로 15분 동안 원심분리한 후 혈장을 분리하였다. FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) 스펙트럼은 액체 질소로 냉각하는 MCT 탐지기 (mercury cadmium telluride detector)를 장착한 Nicolet 6700 FT-IR 분광기 (Marietta, OH, USA)로 측정하였다. 각 스펙트럼에서 4 cm-1의 스펙트럼 해상도로 얻은 1024 스캔을 모았다. ATR (Attenuated total reflection) 측정을 위해, 한 방울의 단백질 용액 또는 물을 다이아몬드 결정체 플레이트 (face angle: 45°; Pike Technologies, Inc., Fitchburg, WI, USA) 표면 위에 놓았다. 스캔하는 동안 시료 온도는 25 ℃로 유지하였다. IR 스펙트럼에서는 분석 부분에서 일차 함수에 의한 바탕선 보정 (baseline correction) 및 constant total area에 대한 규격화를 수행하였다.6-8 week old male C57BL / 6 mice were purchased from Pyeong-Taek, Korea. All mice were treated according to guidelines approved by Kangwon National University Experimental Animal Care and Use Committee. Mice were irradiated (10 Gy; dose rate of 0.6 Gy / min) to the whole body using a cesium-137 gamma cell unit (Gamma cell 3000 Elan; Best Theratronics Ltd, Kanata, ON, Canada). After irradiation for 30 minutes to one hour, the mice were anesthetized and blood was drawn with a cardiac puncture. Total blood samples were placed in tubes and centrifuged at 12,000 rpm for 15 minutes to separate plasma. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra were measured on a Nicolet 6700 FT-IR spectrometer (Marietta, OH, USA) equipped with a mercury cadmium telluride detector cooled with liquid nitrogen. We collected 1024 scans from each spectrum with a spectral resolution of 4 cm -1 . A drop of protein solution or water was placed on the surface of a diamond crystal plate (face angle: 45 °; Pike Technologies, Inc., Fitchburg, Wis., USA) for attenuated total reflection (ATR) measurements. The sample temperature was maintained at 25 ° C during the scan. In IR spectra, baseline correction by linear function and normalization of constant total area were performed in the analysis part.

라만 스펙트럼은 Jobin Yvon/HORIBA LabRam ARAMIS Raman spectrometer (Villeneuve-d'Ascq, France)를 이용하여 측정하였다. 다이오드 펌프 고체상 레이저 (diode pumped solid state laser) (532 nm)를 조사하여 여기에너지원으로 이용하였다. 라만 산란 (Raman scattering)은 180° 기하구조 검출 및 다중채널 공냉식 (-70 ℃) CCD (charge-coupled device) 카메라 (1024 X 256 pixels)를 이용하여 탐지하였다. 본 실시예에서 각 라만 측정에 대한 전형적 노출시간은 한 번 측정할 때마다 20 초였다. 모든 라만 스펙트럼 또한 25 ℃에서 측정하였다. 라만 스펙트럼에 대해 일차 함수에 의한 바탕선 보정 및 674 cm-1에서의 표준 밴드를 이용한 규격화를 수행하였다.Raman spectra were measured using a Jobin Yvon / HORIBA LabRam ARAMIS Raman spectrometer (Villeneuve-d'Ascq, France). A diode pumped solid state laser (532 nm) was used as the excitation energy source. Raman scattering was detected using 180 ° geometry detection and multi-channel air-cooled (-70 ° C) charge-coupled device (CCD) cameras (1024 × 256 pixels). Typical exposure times for each Raman measurement in this example were 20 seconds per measurement. All Raman spectra were also measured at 25 占 폚. Baseline correction by linear function and standardization using standard band at 674 cm -1 were performed for Raman spectra.

Claims (14)

(a) 시험 대상 및 정상 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계; 및
(b) 상기 얻어진 두 개의 스펙트럼을 비교하여 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기의 대응 밴드의 상대적 세기 비 I(1330~1340)/I(1370~1380)이 정상 대조군의 값보다 큰 경우 시험 대상이 감마선에 피폭된 것으로 판단하는 단계;를 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법.
(a) measuring Raman spectra for the body fluids of the subject and the normal control, respectively; And
(b) comparing the two obtained spectra, when the relative intensity ratio I (1330 ~ 1340) / I ( 1370 ~ 1380) of the corresponding band of the amino acid residues corresponding to the amide III region is larger than the value of the normal control group, And judging that the sample is exposed to the gamma ray.
청구항 1에 있어서,
상기 (a) 및 (b) 단계 외에
(가) 시험 대상 및 정상 대조군의 체액을 각각 적외선 스펙트럼으로 측정하는 단계;
(나) 상기 두 개의 적외선 스펙트럼에 대해 이차 미분 스펙트럼을 생성하는 단계; 및
(다) 상기 얻어진 두 개의 이차 미분 스펙트럼을 비교하여 α-나선에 해당하는 밴드의 세기와 β-시트에 해당하는 밴드의 세기를 비교하여 상대적 세기 비 I(α-나선)/I(β-시트)가 정상 대조군의 값보다 큰 경우 시험 대상이 감마선에 피폭된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법.
The method according to claim 1,
In addition to steps (a) and (b)
(A) measuring the body fluids of the test subject and the normal control by an infrared spectrum, respectively;
(B) generating a second derivative spectrum for the two infrared spectra; And
(C) The two differential spectra obtained above are compared to compare the intensities of the bands corresponding to the a-helix and the b-sheet to obtain relative intensity ratios I (a-helix) / I ) Is greater than the value of the normal control group, determining that the test subject is exposed to the gamma ray, and determining the gamma ray exposure using the spectroscopic method.
청구항 1에 있어서,
상기 (a) 단계는 감마선 피폭 후 24시간 이내에 수행함을 특징으로 하는 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (a) is performed within 24 hours after the exposure to the gamma ray.
청구항 2에 있어서,
상기 (가) 단계는 감마선 피폭 후 24시간 이내에 수행함을 특징으로 하는 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법.
The method of claim 2,
Wherein the step (a) is performed within 24 hours after the exposure to the gamma ray.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 체액은 혈청, 혈액, 혈장, 침, 땀 또는 오줌인 것을 특징으로 하는 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the body fluid is serum, blood, plasma, saliva, sweat or urine.
(가) 다른 세기의 감마선을 조사한 다수의 표준시험군 및 감마선을 조사하지 않은 대조군의 체액을 각각 적외선 스펙트럼으로 측정하는 단계;
(나) 상기 적외선 스펙트럼에 대해 이차 미분 스펙트럼을 생성하는 단계;
(다) 상기 얻어진 이차 미분 스펙트럼을 비교하여 α-나선에 해당하는 밴드의 세기와 β-시트에 해당하는 밴드의 세기를 비교한 상대적 세기 비 I(α-나선)/I(β-시트)와 감마선 미처리 대조군의 세기 비 값으로부터 표준 그래프를 생성하는 단계; 및
(라) 시험대상의 체액을 적외선 스펙트럼으로 측정하고, 측정값으로부터 이차 미분 스펙트럼을 생성하고, 얻어진 이차 미분 스펙트럼을 상기 (다)의 표준 그래프와 비교하여 피폭 정도를 판단하는 단계;
그리고, 상기 (가) 내지 (라) 단계 외에
(a) 다른 세기의 감마선을 조사한 다수의 표준시험군 및 감마선을 조사하지 않은 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계;
(b) 상기 얻어진 스펙트럼을 비교하여 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기의 대응 밴드의 상대적 세기 비 I(1330~1340)/I(1370~1380) 값으로부터 라만 스펙트럼 표준 그래프를 생성하는 단계; 및
(c) 시험대상의 체액을 라만 스펙트럼으로 측정하고, 얻어진 스펙트럼을 상기 (b)의 라만 스펙트럼 표준 그래프와 비교하여 피폭 정도를 판단하는 단계;를 더 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법.
(A) measuring a plurality of standard test groups irradiated with gamma rays of different intensity and a body fluid of a control group not irradiated with gamma rays, respectively, by an infrared spectrum;
(B) generating a second derivative spectrum for the infrared spectrum;
(C) a relative intensity ratio I (? -Heat) / I (? -Sheet) obtained by comparing the intensity of the band corresponding to the? -Heat with the intensity of the band corresponding to the? Generating a standard graph from the intensity ratio values of the gamma-ray untreated control group; And
(D) measuring the body fluids to be tested with an infrared spectrum, generating a second differential spectrum from the measured values, comparing the obtained second differential spectrum with the standard graph of (c), and determining the degree of exposure;
In addition to the above (A) to (D)
(a) measuring Raman spectra for a plurality of standard test groups irradiated with different intensity gamma rays and a body fluid of a control group not irradiated with gamma rays, respectively;
(b) comparing the obtained spectra to generate a Raman spectrum standard graph from the relative intensity ratio I (1330 to 1340) / I ( 1370 to 1380) of the corresponding band of amino acid residues corresponding to the amide III region; And
(c) measuring the body fluids to be tested by Raman spectroscopy, and comparing the obtained spectrum with the Raman spectrum standard graph of (b) to determine the extent of the exposure; and determining the gamma ray exposure using the spectroscopic method.
(a) 다른 세기의 감마선을 조사한 다수의 표준시험군 및 감마선을 조사하지 않은 대조군의 체액에 대해 각각 라만 스펙트럼을 측정하는 단계;
(b) 상기 얻어진 스펙트럼을 비교하여 아마이드 Ⅲ 영역에 해당하는 아미노산 잔기의 대응 밴드의 상대적 세기 비 I(1330~1340)/I(1370~1380) 값으로부터 라만 스펙트럼 표준 그래프를 생성하는 단계; 및
(c) 시험대상의 체액을 라만 스펙트럼으로 측정하고, 얻어진 스펙트럼을 상기 (b)의 라만 스펙트럼 표준 그래프와 비교하여 피폭 정도를 판단하는 단계;를 포함하는, 분광법을 이용한 감마선 피폭 판단 방법.
(a) measuring Raman spectra for a plurality of standard test groups irradiated with different intensity gamma rays and a body fluid of a control group not irradiated with gamma rays, respectively;
(b) comparing the obtained spectra to generate a Raman spectrum standard graph from the relative intensity ratio I (1330 to 1340) / I ( 1370 to 1380) of the corresponding band of amino acid residues corresponding to the amide III region; And
(c) measuring the body fluids to be tested by Raman spectroscopy, and comparing the obtained spectrum with the Raman spectrum standard graph of (b) to determine the degree of exposure.
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