KR102029803B1 - DNA Aptamer Specifically Binding to Prathyroid Hormone and Uses Thereof - Google Patents

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KR102029803B1
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김양훈
박윤신
신우리
오인환
조인호
정성철
김지연
진윤미
박세영
오세영
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a DNA aptamer specifically binding to parathyroid hormone and uses thereof. Specifically, the present invention relates to a DNA aptamer specifically binding to parathyroid hormone, the apatamer being an oligonucleotide having any one nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 14, and SEQ ID NO: 16; and a composition, kit, chip and microarray for detecting parathyroid hormone using the same. The present invention also relates to a method for producing the DNA aptamer specifically binding to parathyroid hormone, a composition for diagnosing parathyroid hormone-related diseases comprising the DNA aptamer, and a method for providing information necessary for the diagnosis of parathyroid hormone-related diseases.

Description

부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도{DNA Aptamer Specifically Binding to Prathyroid Hormone and Uses Thereof}DNA Aptamer Specific Binding to Prathyroid Hormone and Uses Thereof}

본 발명은 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to DNA aptamers and their use which specifically bind to parathyroid hormone.

부갑상선 호르몬(Parathyroid Hormone, PTH)은 주로 부갑상선에서 분비되는 호르몬으로 84개의 아미노산으로 구성된 펩타이드이다. 부갑상선 호르몬은 위장관과 콩팥에서 칼슘 흡수를 증가시키고, 인의 재흡수를 억제하여 혈중 칼슘농도를 높이는 기능을 담당하며, 인산염의 농도를 감소시킨다. 또한, 비타민 D의 전환을 증가시키는 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 칼슘은 뼈의 주요 구성성분이기도 하지만 심장을 포함한 전신의 근육을 수축시키거나 혈액응고 작용에도 중요한 역할을 하는 성분이다. 칼슘의 대부분은 뼈에 저장되어 있지만, 부갑상선호르몬은 비타민D와 함께 칼슘을 뼈에서 혈액으로 내보내는 작용을 통하여 혈액의 칼슘농도를 조절하는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 부갑상선에 존재하는 칼슘 감지 수용체(calcium-sensing receptor)는 혈청 칼슘의 미세한 변화에도 민감하게 반응하여 상호작용을 하게 되는데, 혈액의 칼슘 농도가 저하되면 부갑상선호르몬 분비가 상승하게 되고 반대로 혈액 중의 칼슘농도가 상승되면 부갑상선호르몬 분비가 저하되어 칼슘의 농도를 낮추려고 하는 작용을 통하여 체내의 혈중 칼슘농도를 일정하게 유지하는 역할을 한다.Parathyroid hormone (PTH) is a hormone secreted primarily by the parathyroid gland and is a peptide consisting of 84 amino acids. Parathyroid hormone increases calcium absorption in the gastrointestinal tract and kidneys, inhibits phosphorus reabsorption, increases blood calcium levels, and reduces phosphate levels. It is also known to function to increase the conversion of vitamin D. Calcium is also a major component of bone, but also plays an important role in constricting muscles and blood clotting, including the heart. Most of the calcium is stored in the bones, but parathyroid hormone is known to regulate the calcium concentration in the blood through the action of vitamin D and calcium from the bones to the blood. In general, calcium-sensing receptors present in the parathyroid gland react sensitively to minute changes in serum calcium. When the calcium level in the blood decreases, parathyroid hormone secretion increases and conversely, calcium in the blood When the concentration rises, the parathyroid hormone secretion is lowered through the action to lower the concentration of calcium plays a role in maintaining a constant blood calcium concentration in the body.

한편, 혈중 칼슘 농도를 조절하는 핵심 역할을 하는 부갑상선 호르몬의 분비에 이상이 생기면 다양한 질환이 유발되는데, 부갑상선 기능이 항진되어 부갑상선 호르몬이 부적절하게 과다 분비되는 경우, 뼈에서 혈액으로 이동하는 칼슘이 과도하게 많아지게 되며, 칼슘 및 인의 대사에 이상을 초래하게 되어 골다공증을 유발하게 되고 인산의 수치가 정상수치보다 높게 증가하는 경우 심혈관계 이상이나 골외성 석회화를 유발한다. 반면, 주로 수술에 의한 외적 요인에 의하여 부갑상선의 제거 및 축소가 되거나, 유전적 변이와 같은 내적인 요인으로 인하여 부갑상선기능감퇴증(hypoparathyroidism)이 유발되는 경우 분비되는 부갑상선 호르몬의 감소로 인하여 뼈에서 혈액으로 이동하는 칼슘이 감소하게 되어 저칼슘혈증과 고인산혈증이나 신경이나 근의 흥분성 증가에 의한 테타니(tetany), 골경화증, 외골증(exostosis)일어난다.On the other hand, abnormalities in the secretion of parathyroid hormone, which plays a key role in regulating blood calcium levels, cause various diseases.In case of excessive secretion of parathyroid hormone due to hyperparathyroid function, excessive calcium from the bone to the blood is excessive. It causes a lot of abnormalities in the metabolism of calcium and phosphorus, leading to osteoporosis, and when the level of phosphate is higher than the normal level, it causes cardiovascular abnormalities or extraosseous calcification. On the other hand, when the parathyroid gland is removed and shrunk mainly due to external factors caused by surgery or internal factors such as genetic mutations cause hypoparathyroidism, a decrease in the parathyroid hormone secreted by the blood in bone Calcium is reduced to hypocalcemia, hyperphosphatemia, or tetany, osteosclerosis, or exostosis due to increased excitability of nerves or muscles.

따라서 부갑상선 호르몬이 칼슘대사의 조절에 중추적인 기능을 담당하기 때문에, 칼슘대사 조절 문제로 인하여 발생되는 각종 질환의 진단에서 정확한 원인을 판단하기 위해 환자의 혈액으로부터 혈중 부갑상선 호르몬을 측정한다. Therefore, since parathyroid hormone plays a central role in the regulation of calcium metabolism, blood parathyroid hormone is measured from the blood of a patient to determine the exact cause in the diagnosis of various diseases caused by calcium metabolism control problems.

혈중 내 부갑상선 호르몬을 측정하는 방법은, 부갑상선 호르몬에 직접적으로 결합하는 항체를 활용하여 검체로부터 부갑상선 호르몬을 검출하는데, 부갑상선 호르몬의 존재 시 나타나는 발광반응의 확인방식으로 진행되고 있으며, 검사의 진행을 통해 나타나는 발광의 정도에 따라 검체내 존재하는 부갑상선 호르몬 농도로 연산하는 과정을 거치고 있다.Parathyroid hormone in the blood is measured by using an antibody that binds directly to the parathyroid hormone to detect the parathyroid hormone from the sample, and is proceeding to confirm the luminescence reaction in the presence of the parathyroid hormone. Depending on the degree of luminescence that appears, the process of calculating the concentration of parathyroid hormone present in the sample.

부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 항체는 단순히 질환의 원인을 분석하는 검체로서 활용될 뿐만 아니라, 치료제의 기능을 평가하는 하나의 지시자로서의 기능도 담당할 수 있다. 내외부적인 요인으로 인하여 부갑상선에 문제가 발생하는 경우 부갑상선 호르몬의 분비에 이상이 발생할 수 있는데, 부갑상선 호르몬의 분비가 감소하는 문제가 발생하는 경우 인위적으로 부갑상선 호르몬을 처방받는 방식으로 치료를 진행할 수 있다. 이를 위하여 부갑상선 호르몬을 과발현하는 세포 치료제가 활용될 수 있는데, 이를 평가하는 방법에는 일반적으로 항체를 사용하여 나타나는 발광을 확인하여 부갑상선 호르몬이 적합하게 생산되는지를 확인하는 방식으로 기능성 평가 지표 중 하나로 작용하고 있다. Antibodies that specifically bind to parathyroid hormone may not only be used as specimens to analyze the cause of a disease, but may also serve as an indicator to evaluate the function of a therapeutic agent. When parathyroid gland problems occur due to internal and external factors, parathyroid hormone secretion may occur. When parathyroid hormone secretion decreases, artificially prescribed parathyroid hormone may be treated. To this end, a cell therapy agent that overexpresses parathyroid hormone may be utilized.However, a method for evaluating the parathyroid hormone acts as one of the functional evaluation indexes by checking the light emission using an antibody to confirm that the parathyroid hormone is properly produced. have.

그러나 부갑상선 호르몬은 일반적으로 혈중 매우 적은 양으로 존재하며 반감기가 매우 짧고 혈중에서 여러 가지 형태로 변환되어 존재하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 칼슘조절의 이상이 의심되는 환자를 검사하는 경우에도 혈액을 채취한 후, 바로 부갑상선 호르몬에 특이적인 항체를 활용하여 검사를 진행하는 것으로 알려져 있다. 하지만, 부갑상선 호르몬의 분비량이 매우 적고 짧은 반감기를 가지고 있다는 점과 체내에서 다양한 형태로 존재한다는 특성을 감안하였을 때, 비특이적으로 결합하는 위양성 반응이 나타난다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 부갑상선 호르몬을 과발현하는 세포 치료제의 기능 평가에 있어서 항체를 활용하여 발광을 확인하는 경우 비특이적으로 결합하는 결과가 존재하여 정확한 평가가 어려운 문제점이 존재한다.However, parathyroid hormone is generally known to be present in very small amounts in the blood and has a very short half-life and is converted into various forms in the blood. Therefore, even when testing a patient suspected of abnormalities in calcium regulation, blood is collected, and it is known that the test is performed by using an antibody specific for parathyroid hormone. However, given the fact that the secretion of parathyroid hormone is very small and has a short half-life, and that it exists in various forms in the body, there is a problem in that a false positive reaction that binds nonspecifically occurs. In addition, in evaluating the function of a cell therapeutic agent that overexpresses parathyroid hormone, there is a problem in that it is difficult to accurately evaluate the result of nonspecific binding when luminescence is checked by using an antibody.

따라서, 부갑상선 호르몬의 정확한 검출 및 진단을 위한 방법으로 항체 사용이 아닌 다른 검사방법의 개발이 요구되고 있다. Therefore, development of a test method other than the use of antibodies is required as a method for accurate detection and diagnosis of parathyroid hormone.

한편, 앱타머는 안정된 삼차구조를 가지는 짧은 길이의 단일가닥 핵산으로 표적 물질과 높은 친화성과 특이성으로 결합하는 특징을 가지고 있다. 앱타머는 일반적으로 항체와 비교되는데, 항체의 경우 분자 구조가 크기 때문에 생산의 어려움과 변형의 한계가 존재하는 반면, 앱타머는 짧은 길이의 핵산으로 구성되어 있어 비교적 작은 분자 구조를 갖게 되며, 화학적 합성 기법을 이용하여 단시간 및 저비용으로 대량 생산이 가능할 뿐만 아니라 목적에 따라 다양한 변형이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 앱타머는 DNA나 RNA로 구성되어 있어 단백질로 이루어진 항체보다 pH 및 온도와 같은 주변 환경에 대한 높은 안정성을 가지므로 표적물질의 탐지, 질환 진단 센서 개발 등 환경과 의료분야를 포함하여 다양한 산업분야에서 활용 가능성이 높이 평가되고 있다.On the other hand, aptamer is a short-length single-stranded nucleic acid having a stable tertiary structure has a characteristic of binding to the target material with high affinity and specificity. Aptamers are generally compared to antibodies, which are difficult to produce due to their large molecular structure and limitations of modification, whereas aptamers are composed of short nucleic acids, resulting in relatively small molecular structures. By using the mass production in a short time and low cost as well as has the advantage that a variety of deformation is easy according to the purpose. In addition, aptamers are composed of DNA or RNA, so they have higher stability to the surrounding environment such as pH and temperature than antibodies made of proteins. Therefore, aptamers are used in various industries including the detection of target substances and the development of disease diagnosis sensors. Applicability in the field is highly appreciated.

대한민국 공개특허 제10-2016-0142446호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0142446

이에 본 발명자들은 기존에 항체를 활용하여 부갑상선 호르몬을 검출하던 방법보다 더 정확하고 신속하며 간편하게 부갑상선 호르몬을 검출할 수 있는 기술을 개발하기 위하여 연구하던 중, 부갑상선 호르몬에 특이성을 갖는 DNA 앱타머들을 합성하고 선별하는데 성공하였고, 이들 앱타머가 항체 기반의 부갑상선 호르몬 검출 방법을 대체할 수 있으며, 부갑상선 호르몬에 의해 유발되는 질환의 검사 및 진단에 활용 가능함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors synthesized DNA aptamers having specificity for parathyroid hormone during research to develop a technology that can detect parathyroid hormone more accurately, faster and more easily than the method for detecting parathyroid hormone using an antibody. The present invention was completed by confirming that these aptamers can replace antibody-based parathyroid hormone detection methods and can be used for examination and diagnosis of diseases caused by parathyroid hormone.

따라서 본 발명의 목적은 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머(aptamer)를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a DNA aptamer that specifically binds to parathyroid hormone (PTH) protein.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)를 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention to provide a composition for detecting parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH) comprising the DNA aptamer (aptamer) of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 부갑상선 호르몬 검출용 조성물을 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 키트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a parathyroid hormone (PTH) detection kit comprising the parathyroid hormone detection composition of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)가 기판 상에 고정되어 부갑상선 호르몬 단백질을 포함하는 시료에 특이적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 칩 또는 마이크로어레이를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is a chip for detecting parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH), characterized in that the DNA aptamer of the present invention is immobilized on a substrate to specifically react to a sample containing parathyroid hormone protein. It is to provide a microarray.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)를 이용한 부갑상선 호르몬 단백질의 검출 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting parathyroid hormone proteins using the DNA aptamer of the present invention.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)를 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for diagnosing parathyroid hormone-related diseases comprising the DNA aptamer of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 다른 목적은 부갑상선 호르몬에 특이적 결합하는 DNA 앱타머의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a DNA aptamer that specifically binds to parathyroid hormone.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)를 이용한 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단에 필요한 정보제공 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for providing information necessary for the diagnosis of parathyroid hormone-related diseases using the DNA aptamer of the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머(aptamer)로서, 서열번호 9, 서열번호 14 및 서열번호 16으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나의 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오티드인 것을 특징으로 하는 DNA 앱타머(aptamer)를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a DNA aptamer that specifically binds to parathyroid hormone (PTH) protein, among the group consisting of SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 16 It provides a DNA aptamer (aptamer) characterized in that the oligonucleotide having any one selected nucleotide sequence.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 DNA 앱타머는 사람 부갑상선 호르몬 단백질 또는 His 융합 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer may specifically bind to a human parathyroid hormone protein or His fusion parathyroid hormone protein.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 DNA 앱타머는 표지물질을 더 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer may be to further include a label.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 표지물질은 형광물질, 아민기, 바이오틴, 티올기 및 디곡시게닌(digoxigenin)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 표지물질이 상기 DNA 앱타머의 5' 말단 또는 3' 말단에 표지된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the labeling material is any one of a labeling material selected from the group consisting of a fluorescent material, an amine group, a biotin, a thiol group, and digoxigenin (digoxigenin) or the 5 'end of the DNA aptamer or It may be labeled at the 3 'end.

또한, 본 발명은 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)를 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for detecting parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH) comprising the DNA aptamer (aptamer) of the present invention as an active ingredient.

또한, 본 발명은 본 발명의 상기 조성물을 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for detecting parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH) comprising the composition of the present invention as an active ingredient.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)가 기판 상에 고정되어 부갑상선 호르몬 단백질을 포함하는 시료에 특이적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 칩 또는 마이크로어레이를 제공한다. In addition, the present invention is a chip for detecting parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH) characterized in that the DNA aptamer (aptamer) of the present invention is fixed on the substrate to specifically react to a sample containing parathyroid hormone protein Provide a microarray.

또한, 본 발명은, (1) 생체로부터 분리된 생물학적 시료를 상기 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)와 접촉시키는 단계; 및 (2) 상기 생물학적 시료와 상기 DNA 앱타머 간의 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질 특이적 결합반응을 통해 상기 생물학적 시료 내의 부갑상선 호르몬의 존부 또는 함량을 측정하는 단계;를 포함하는, 부갑상선 호르몬 단백질의 검출 방법을 제공한다.In addition, the present invention, (1) contacting the biological sample isolated from the living body with the DNA aptamer of the present invention; And (2) determining the presence or content of parathyroid hormone in the biological sample through a parathyroid hormone (PTH) protein specific binding reaction between the biological sample and the DNA aptamer. It provides a detection method of.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)를 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for diagnosing parathyroid hormone-related diseases comprising the DNA aptamer of the present invention as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 질환은 칼슘저혈증, 골감소증, 골다공증, 부갑상선기능항진증, 부갑상선기능감퇴증, 골절, 부갑상선기능항진증-관련 칼슘과혈발증, 악성 칼슘과혈증, 신부전증, 요로결석 및 고혈압증으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the disease is calcium hypotension, osteopenia, osteoporosis, hyperparathyroidism, parathyroidism, fracture, hyperparathyroidism-related calcium hyperemia, malignant calcium hyperemia, kidney failure, urolithiasis And hypertension may be selected from the group consisting of.

또한, 본 발명은 (1) PCR과 비대칭(asymmetric) PCR 기법을 이용하여 DNA 앱타머를 증폭하고, 단일가닥 DNA 앱타머를 선별하는 단계; (2) 상기 단일가닥 DNA 앱타머와 부갑상선 호르몬의 결합을 유도하는 단계; (3) 단일가닥 DNA 앱타머와 결합한 부갑상선 호르몬을 Ni-NTA 아가로오스 레진에 결합시키는 단계; (4) 부갑상선 호르몬에 결합하지 못한 DNA 앱타머를 제거하는 단계; 및 (5) SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) 기법을 통해 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 회수 및 선별하는 단계;를 포함하는, 부갑상선 호르몬에 특이적 결합하는 DNA 앱타머의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the steps of (1) amplifying DNA aptamers using PCR and asymmetric PCR techniques, and selecting single-stranded DNA aptamers; (2) inducing binding of the single-stranded DNA aptamer and parathyroid hormone; (3) binding parathyroid hormone bound to Ni-NTA agarose resin with single stranded DNA aptamer; (4) removing DNA aptamers that failed to bind parathyroid hormone; And (5) recovering and selecting DNA aptamers that specifically bind to parathyroid hormone through the SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) technique. It provides a manufacturing method.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (5) 단계는 최적 친화력(affinity)을 갖는 SELEX 라운드 선별을 위한 실시간 PCR 단계; 최적 SELEX 라운드에서 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 후보군 선별을 위한 PCR 및 클로닝 단계; 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 후보군의 부갑상선 호르몬에 대한 친화력을 측정하는 단계; 및 선별된 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열결정 단계;로 이루어지는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, step (5) comprises a real-time PCR step for SELEX round selection having an optimal affinity; PCR and cloning steps for selection of parathyroid hormone binding DNA aptamer candidates in the optimal SELEX round; Measuring affinity for parathyroid hormone of the parathyroid hormone binding DNA aptamer candidate group; And DNA sequencing of selected parathyroid hormone-binding DNA aptamer candidate groups.

또한, 본 발명은, (1) 생체로부터 분리된 생물학적 시료를 상기 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)와 접촉시키는 단계; 및 (2) 상기 생물학적 시료와 상기 DNA 앱타머 간의 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질 특이적 결합반응을 통해 상기 생물학적 시료 내의 부갑상선 호르몬의 존부 또는 함량을 측정하는 단계;를 포함하는, 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention, (1) contacting the biological sample isolated from the living body with the DNA aptamer of the present invention; And (2) determining the presence or content of parathyroid hormone in the biological sample through a parathyroid hormone (PTH) protein specific binding reaction between the biological sample and the DNA aptamer. It provides a method of providing information necessary for the diagnosis of a disease.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 질환은 칼슘저혈증, 골감소증, 골다공증, 부갑상선기능항진증, 부갑상선기능감퇴증, 골절, 부갑상선기능항진증-관련 칼슘과혈발증, 악성 칼슘과혈증, 신부전증, 요로결석 및 고혈압증으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the disease is calcium hypotension, osteopenia, osteoporosis, hyperparathyroidism, parathyroidism, fracture, hyperparathyroidism-related calcium hyperemia, malignant calcium hyperemia, kidney failure, urolithiasis And hypertension may be selected from the group consisting of.

본 발명은 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone)에 특이적으로 결합할 수 있는 DNA 앱타머와 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 DNA 앱타머는 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 특성을 가지므로, 부갑상선 호르몬 단백질의 검출용도 뿐만 아니라, 혈액 내 부갑상선 호르몬 단백질의 수준을 측정함으로써, 부갑상선 호르몬에 의해 유발되는 질환의 진단 및 예후를 검사하는데 있어서 보다 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 부갑상선 호르몬 특이적 결합능을 갖는 DNA 앱타머는 세포치료제로서 부갑상선 호르몬을 과발현하는 경우 이를 확인할 수 있는 수단으로 사용할 수 있고 이는 기존에 사용하던 항체에 비해 보다 정확하고 효과적인 검출 및 진단이 가능하여 명확한 판단의 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.The present invention relates to a DNA aptamer capable of specifically binding to parathyroid hormone and its use. Since the DNA aptamer of the present invention has a specific binding property to parathyroid hormone protein, it is used not only for detecting parathyroid hormone protein but also for measuring the level of parathyroid hormone protein in the blood to diagnose and diagnose diseases caused by parathyroid hormone. It can be used more effectively in examining prognosis. In addition, the DNA aptamer having a specific binding ability of the parathyroid hormone of the present invention can be used as a means for confirming the over-expression of the parathyroid hormone as a cell therapy, which is more accurate and effective detection and diagnosis than the existing antibody It is expected to provide a clear standard of judgment.

도 1은 랜덤 DNA 앱타머를 PCR 및 비대칭 PCR 기법을 이용하여 증폭한 후, 스트렙트아비딘 비드를 이용하여 ssDNA만을 선택적으로 회수한 결과를 나타낸 것으로, 레인 M : 100 bp DNA 마커, 레인 1 : 부갑상선 호르몬 특이결합 DNA 앱타머를 PCR을 이용하여 증폭한 후, PCR 정제 kit를 사용하여 부갑상선 호르몬 특이결합 DNA 앱타머 만을 회수한 결과. 레인 2 : 부갑상선 호르몬 특이결합 DNA 앱타머를 PCR을 이용하여 증폭한 후, PCR 정제 kit를 사용하여 부갑상선 호르몬 특이결합 DNA 앱타머 만을 회수한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 부갑상선 호르몬 특이 결합 DNA 앱타머의 제작을 위한 SELEX 과정에서 각 라운드에서 회수된 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머의 농도를 나노드랍을 이용해 정량적으로 측정한 양을 나타낸 것이다.
도 3은 부갑상선 호르몬에 최적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 확보한 앱타머 후보군의 친화도 테스트를 나노 드랍을 이용하여 정량적으로 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 부갑상선 호르몬과 특이적인 결합력을 보이는 것으로 선별된 총 3 개의 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머의 2차 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 카르복실기가 결합된 dextran으로 코팅된 CM5 칩 표면에 부갑상선 호르몬을 결합시키는 과정을 모식도로 나타낸 것이다.
도 6은 부갑상선 호르몬 결합 앱타머와 Dig 결합 앱타머를 이용한 aptamer blotting 기법을 이용하여 부갑상선 호르몬을 직접 탐지할 수 있는지를 확인한 결과로서, A: 도 6A는 부갑상선 호르몬과 결합하는 DNA 앱타머(PTH9)와 Dig 결합 DNA 앱타머를 이용하여 부갑상선 호르몬을 탐지한 결과이이며, 레인 M: western blotting 마커 (Elpis biotech, Korea), 레인 1: 재조합 부갑상선 호르몬 단백질, B: 도 6B는 부갑상선 호르몬과 결합하는 DNA 앱타머(PTH14)와 Dig 결합 DNA 앱타머를 이용하여 부갑상선 호르몬을 탐지한 결과이고, 레인 M: western blotting 마커 (Elpis biotech, Korea), 레인 1: 재조합 부갑상선 호르몬 단백질, C: 도 6C는 부갑상선 호르몬과 결합하는 DNA 앱타머(PTH16)와 Dig 결합 DNA 앱타머를 이용하여 부갑상선 호르몬을 탐지한 결과이다. 레인 M: western blotting 마커 (Elpis biotech, Korea)이고, 레인 1: 재조합 부갑상선 호르몬 단백질을 나타낸 것이다.
도 7은 부갑상선 호르몬 결합 앱타머와 Dig 결합 앱타머를 이용한 aptamer blotting 기법을 이용하여 부갑상선 호르몬 과발현 세포의 전체 세포 활성형 단백질로부터 부갑상선 호르몬을 직접 탐지할 수 있는지를 확인한 결과이며, 도 7에서 도 7A는 부갑상선 호르몬과 결합하는 DNA 앱타머(PTH9)와 Dig 결합 DNA 앱타머를 이용하여 부갑상선 호르몬 과발현 세포의 전체 세포 활성형 단백질로부터 부갑상선 호르몬을 직접 탐지할 수 있는지를 확인한 결과이며, 레인 M: western blotting 마커 (Elpis biotech, Korea), 레인 1: 부갑상선 호르몬 발현 세포의 활성형 단백질, 레인 2: 7일 배양한 부갑상선 호르몬 발현 세포의 활성형 단백질, 레인 3: 7일간 부갑상선 호르몬 과발현을 유도한 세포의 활성형 단백질을 나타낸 것이다. 도 7B는 부갑상선 호르몬과 결합하는 DNA 앱타머(PTH14)와 Dig 결합 DNA 앱타머를 이용하여 부갑상선 호르몬 과발현 세포의 전체 세포 활성형 단백질로부터 부갑상선 호르몬을 직접 탐지할 수 있는지를 확인한 결과로서, 레인 M: western blotting 마커 (Elpis biotech, Korea), 레인 1: 부갑상선 호르몬 발현 세포의 활성형 단백질, 레인 2: 7일 배양한 부갑상선 호르몬 발현 세포의 활성형 단백질, 레인 3: 7일간 부갑상선 호르몬 과발현을 유도한 세포의 활성형 단백질을 나타낸 것이다. 도 7C는 부갑상선 호르몬과 결합하는 DNA 앱타머(PTH16)와 Dig 결합 DNA 앱타머를 이용하여 부갑상선 호르몬 과발현 세포의 전체 세포 활성형 단백질로부터 부갑상선 호르몬을 직접 탐지할 수 있는지를 확인한 결과로서, 레인 M: western blotting 마커 (Elpis biotech, Korea), 레인 1: 부갑상선 호르몬 발현 세포의 활성형 단백질, 레인 2: 7일 배양한 부갑상선 호르몬 발현 세포의 활성형 단백질, 레인 3: 7일간 부갑상선 호르몬 과발현을 유도한 세포의 활성형 단백질을 나타낸 것이다.
1 shows a result of amplifying random DNA aptamers using PCR and asymmetric PCR, followed by selective recovery of ssDNA using streptavidin beads, lane M: 100 bp DNA marker, lane 1: parathyroid gland. After amplifying the hormone specific binding DNA aptamer using PCR, the result of recovering only the parathyroid hormone specific binding DNA aptamer using a PCR purification kit. Lane 2: After amplifying the parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer using PCR, the results show that only the parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer was recovered using a PCR purification kit.
Figure 2 shows the amount quantitatively measured the concentration of parathyroid hormone-binding DNA aptamer recovered in each round in the SELEX process for the production of parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer using nanodrops.
Figure 3 shows the results of a quantitative measurement of the affinity test of the aptamer candidate group secured in order to select DNA aptamers that bind optimally to parathyroid hormone using nanodrops.
Figure 4 shows the secondary structure of a total of three parathyroid hormone-binding DNA aptamers selected to have a specific binding force with parathyroid hormone.
Figure 5 schematically shows the process of binding the parathyroid hormone to the surface of the CM5 chip coated with dextran carboxyl group bound.
6 is a result of confirming that the parathyroid hormone can be detected directly by using aptamer blotting technique using parathyroid hormone binding aptamer and Dig binding aptamer, A: Figure 6A is a DNA aptamer binding to parathyroid hormone (PTH9) The result is the detection of parathyroid hormone using Dig binding DNA aptamer, lane M: western blotting marker (Elpis biotech, Korea), lane 1: recombinant parathyroid hormone protein, B: Figure 6B is a DNA app that binds to parathyroid hormone Parathyroid hormone was detected using tammer (PTH14) and Dig binding DNA aptamer. Lane M: Western blotting marker (Elpis biotech, Korea), Lane 1: Recombinant parathyroid hormone protein, C: Figure 6C shows parathyroid hormone Parathyroid hormone is detected using binding DNA aptamer (PTH16) and Dig binding DNA aptamer. Lane M: western blotting marker (Elpis biotech, Korea), lane 1: Recombinant parathyroid hormone protein.
7 is a result of confirming that the parathyroid hormone can be directly detected from the whole cell activating protein of parathyroid hormone overexpressing cells by using aptamer blotting technique using parathyroid hormone binding aptamer and Dig binding aptamer, FIG. Is the result of the detection of parathyroid hormone directly from the whole cell activating protein of parathyroid hormone overexpressing cells using DNA aptamer (PTH9) and Dig binding DNA aptamer binding to parathyroid hormone, Lane M: western blotting Marker (Elpis biotech, Korea), Lane 1: active protein of parathyroid hormone-expressing cells, lane 2: active protein of parathyroid hormone-expressing cells cultured on 7 days, lane 3: activity of cells that induce parathyroid hormone overexpression for 7 days Type protein. FIG. 7B is a result of confirming whether parathyroid hormone can be directly detected from whole cell-activated protein of parathyroid hormone overexpressing cells using DNA aptamer binding to parathyroid hormone (PTH14) and Dig binding DNA aptamer. western blotting marker (Elpis biotech, Korea), lane 1: active protein of parathyroid hormone-expressing cells, lane 2: active protein of parathyroid hormone-expressing cells cultured on 7 days, lane 3: cell inducing parathyroid hormone overexpression for 7 days It shows an active protein of. FIG. 7C shows that it is possible to detect parathyroid hormone directly from whole cell-activated protein of parathyroid hormone overexpressing cells using DNA aptamer binding to parathyroid hormone (PTH16) and Dig binding DNA aptamer. western blotting marker (Elpis biotech, Korea), lane 1: active protein of parathyroid hormone-expressing cells, lane 2: active protein of parathyroid hormone-expressing cells cultured on 7 days, lane 3: cell inducing parathyroid hormone overexpression for 7 days It shows an active protein of.

본 발명은 부갑상선 호르몬 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머(aptamer) 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to DNA aptamers and their use which specifically bind to parathyroid hormone proteins.

본 발명자들은 기존의 항체를 기반으로 하는 표적 물질 검출 기법의 문제점들을 해결하기 위한 방법으로 부갑상선 호르몬에 특이적 결합능을 갖는 앱타머를 발굴하였다.The inventors have discovered an aptamer having a specific binding ability to parathyroid hormone as a method for solving the problems of the target material detection technique based on the existing antibody.

본 발명의 부갑상선 호르몬 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 것을 확인하여 생물학적 시료로부터 부갑상선 호르몬 단백질을 용이하게 검출할 수 있고, 부갑상선 호르몬 단백질과 관련된 질환의 진단 및 예후를 예측하는데 사용할 수 있음을 확인하였다. DNA aptamers specifically binding to the parathyroid hormone protein of the present invention can be confirmed that the specific binding to the parathyroid hormone protein can easily detect the parathyroid hormone protein from biological samples, and to diagnose diseases related to the parathyroid hormone protein It was confirmed that it can be used to predict prognosis.

본 발명의 부갑상선 호르몬 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 목적 물질에 높은 특이성과 친화력을 가지고 결합할 수 있는 단일 가닥의 DNA를 가리키는 것으로, SELEX (Systematic Evolution of Ligand of Exponential enrichment) 기법을 통해 제작할 수 있다.The DNA aptamer specifically binding to the parathyroid hormone protein of the present invention refers to a single strand of DNA capable of binding with high specificity and affinity to a target substance, and may be manufactured through SELEX (Systematic Evolution of Ligand of Exponential enrichment) technique. Can be.

본 명세서에서 용어 "DNA 앱타머(aptamer)"는 특정 분자에 고친화성 및 특이성으로 결합할 수 있는 DNA 핵산 분자를 의미한다. 본 명세서에서 "DNA 앱타머"는 "DNA 올리고뉴클레오타이드"와 혼용하여 사용한다. 앱타머(aptamer)는 짧은 길이의 올리고머로 안정된 삼차구조를 형성하여 표적물질과 특이적인 결합력을 가지는 특징을 가지고 있다. 또한, 앱타머는 DNA나 RNA인 핵산으로 구성되어 있어 단백질로 이루어진 항체보다 안정적이며, 다양한 표적 물질(단백질, 펩타이드, 금속, 화학물질 등)과 특이적으로 결합이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 화학적 합성 기법을 이용해 제작이 가능하기 때문에 단시간, 저비용으로 대량 생산이 가능하며, 한번 제작, 생산 후 동일한 능력을 가지는 앱타머를 지속적으로 생산 가능한 탁월한 장점을 갖고 있다. 이와 더불어 주변의 pH와 온도에 매우 안정성이 높아 최근 표적 물질의 탐지 및 질환 진단 센서 개발 등 환경, 의료 등 다양한 분야에서의 활용 가능성이 높이 평가되고 있다.As used herein, the term "DNA aptamer" refers to a DNA nucleic acid molecule capable of binding to a particular molecule with high affinity and specificity. As used herein, "DNA aptamer" is used interchangeably with "DNA oligonucleotide". Aptamers are short oligomers that form stable tertiary structures and have specific binding properties with target materials. In addition, aptamers are composed of nucleic acids, such as DNA or RNA, which are more stable than antibodies made of proteins, and have the advantage of being able to specifically bind to various target substances (proteins, peptides, metals, chemicals, etc.). In addition, since it can be manufactured using chemical synthesis techniques, it can be mass-produced in a short time and at low cost, and has an excellent advantage of continuously producing aptamers having the same ability after production and production once. In addition, since it is very stable at the surrounding pH and temperature, the possibility of application in various fields such as the detection of target substance and the development of disease diagnosis sensor is widely appreciated.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 서열번호 9, 서열번호 14 및 서열번호 16의 염기서열로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 염기서열을 갖거나, 이러한 염기서열과 90% 이상의 동일성을 갖는 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드일 수 있다. 상기 DNA 앱타머는 상기 DNA 앱타머를 구성하는 하나 이상의 뉴클레오타이드의 리보스 2' 위치의 하이드록시기가 수소원자, 불소원자, -OR, -COOR 및 아미노기로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나로 치환된 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer specifically binding to the parathyroid hormone protein has a nucleotide sequence selected from the group consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 16, It may be an oligonucleotide having a nucleotide sequence having at least 90% identity with such a nucleotide sequence. The DNA aptamer may be substituted with any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, -OR, -COOR and an amino group of the ribose 2 'position of one or more nucleotides constituting the DNA aptamer.

또한, 상기 DNA 앱타머는 표지물질을 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 표지물질은 형광물질, 아민기, 바이오틴, 티올기 및 디곡시게닌(digoxigenin)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 표지물질이 상기 DNA 앱타머의 5' 말단 또는 3' 말단에 표지될 수 있다.In addition, the DNA aptamer may be configured to further include a label, wherein the label is any one selected from the group consisting of fluorescent material, amine group, biotin, thiol group and digoxigenin (digoxigenin) is It can be labeled at the 5 'end or 3' end of the DNA aptamer.

본 명세서에서 용어 "올리고뉴클레오타이드"는 일반적으로 길이가 약 200개 미만을 갖는 뉴클레오타이드 중합체를 지칭하며, DNA 및 RNA가 포함될 수 있고, 바람직하게는 DNA 핵산 분자이다. 뉴클레오타이드는 데옥시리보뉴클레오타이드, 리보뉴클레오타이드, 변형된 뉴클레오타이드 또는 염기 및/또는 이들의 유사체, 또는 DNA 또는 RNA 폴리머라제에 의해 또는 합성 반응에 의해 중합체 내로 도입될 수 있는 모든 기질일 수 있다. 뉴클레오타이드 구조에 대한 변형이 존재하는 경우, 이러한 변형은 올리고뉴클레오타이드 중합체의 합성 전에 또는 후에 추가될 수 있다. 뉴클레오타이드 서열은 비-뉴클레오타이드 성분에 의해 중단될 수 있다. 올리고뉴클레오타이드는 합성 후에, 예를 들어 표지와의 결합에 의해 추가로 변형시킬 수 있다.As used herein, the term “oligonucleotide” generally refers to a nucleotide polymer having less than about 200 in length, and may include DNA and RNA, preferably a DNA nucleic acid molecule. The nucleotides can be deoxyribonucleotides, ribonucleotides, modified nucleotides or bases and / or analogs thereof, or any substrate that can be introduced into the polymer by DNA or RNA polymerase or by a synthetic reaction. If modifications to the nucleotide structure are present, such modifications may be added before or after the synthesis of the oligonucleotide polymer. Nucleotide sequences can be interrupted by non-nucleotide components. Oligonucleotides can be further modified after synthesis, for example by binding to a label.

본 발명의 DNA 앱타머는 전형적으로는 타겟 분자의 결합에 대한 시험관내 선택법에 의해 얻을 수 있다. 타겟분자에 특이적으로 결합하는 앱타머를 선택하는 방법은 당분야에서 공지되어 있다. 예를 들어, 유기 분자, 뉴클레오타이드, 아미노산, 폴리펩타이드, 세포 표면상의 마커분자, 이온, 금속, 염, 다당류가 각 리간드에 특이적으로 결합할 수 있는 앱타머를 분리하는 적절한 타겟 분자가 될 수 있다. 앱타머의 선별은 SELEX 방법으로 공지된 생체내 또는 시험관내 선택 기술을 이용할 수 있다(Ellington et al., Nature 346, 818-22, 1990; 및Tuerk et al., Science 249, 505-10, 1990). 앱타머의 선별 및 제조에 대한 구체적인 방법은 미국특허5,582,981, WO 00/20040, 미국특허 5,270,163, Lorsch and Szostak, Biochemistry, 33:973 (1994), Mannironi et al.,Biochemistry 36:9726 (1997), Blind, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:3606-3610 (1999), Huizenganand Szostak, Biochemistry, 34:656-665 (1995), WO 99/54506, WO 99/27133, WO 97/42317 및 미국특허 5,756,291에 기재되어 있으며, 상기 문헌들은 본 명세서에 참조로서 삽입된다. DNA aptamers of the present invention are typically obtainable by in vitro selection methods for binding of target molecules. Methods of selecting aptamers that specifically bind to target molecules are known in the art. For example, organic molecules, nucleotides, amino acids, polypeptides, marker molecules on the cell surface, ions, metals, salts, polysaccharides can be suitable target molecules that separate aptamers that can specifically bind to each ligand. . The selection of aptamers can use in vivo or in vitro selection techniques known by the SELEX method (Ellington et al., Nature 346, 818-22, 1990; and Tuerk et al., Science 249, 505-10, 1990 ). Specific methods for the selection and preparation of aptamers are described in US Pat. No. 5,582,981, WO 00/20040, US Pat. No. 5,270,163, Lorsch and Szostak, Biochemistry, 33: 973 (1994), Mannironi et al., Biochemistry 36: 9726 (1997), Blind, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 3606-3610 (1999), Huizenganand Szostak, Biochemistry, 34: 656-665 (1995), WO 99/54506, WO 99/27133, WO 97/42317 and US Pat. No. 5,756,291. It is hereby incorporated by reference.

본 발명의 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 바람직하게는 서열번호 9, 14 및 16의 염기서열로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드이다. The DNA aptamer specifically binding to the parathyroid hormone protein of the present invention is preferably an oligonucleotide having any one nucleotide sequence selected from the group consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 9, 14 and 16.

본 발명에서 규명한 부갑상선 호르몬 단백질 특이적 결합능을 갖는 이러한 DNA 앱타머는 본 명세서 도 4에 도시된 3차 구조를 형성한다.Such DNA aptamers having parathyroid hormone protein specific binding ability as identified in the present invention form the tertiary structure shown in FIG. 4 herein.

또한, 본 발명의 부갑상선 호르몬단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 부갑상선 호르몬 단백질과 결합하는 특성을 유지하면서, 상기 서열번호 9, 14 및 16의 염기서열로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 염기서열과 실질적인 동일성을 나타내는 염기서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드도 포함하는 것으로 해석된다. In addition, the DNA aptamer specifically binding to the parathyroid hormone protein of the present invention and any one of the base sequence selected from the group consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 9, 14 and 16, while maintaining the properties of binding to the parathyroid hormone protein It is also interpreted to include oligonucleotides having base sequences showing substantial identity.

상기의 실질적인 동일성은, 상기한 본 발명의 뉴클레오타이드 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘 (Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482 (1981)Needleman and Wunsch, J.Mol. Bio. 48:443 (1970); Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. 24: 307-31 (1988); Higgins and Sharp, Gene 73:237-44 (1988); Higgins and Sharp, CABIOS 5:151-3 (1989); Corpet et al., Nuc. Acids Res. 16:10881-90 (1988); Huang et al., Comp. Appl. BioSci. 8:155-65 (1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24:307-31 (1994))을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 90% 이상의 동일성, 보다 바람직하게는 최소 95% 이상의 동일성, 가장 바람직하게는 최소 98% 이상의 동일성을 나타내는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다. The substantial identity above aligns the nucleotide sequence of the present invention with any other sequence to the maximum correspondence, and the algorithms commonly used in the art (Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2: 482 (1981) Needleman and Wunsch, J. Mol. Bio. 48: 443 (1970); Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. 24: 307-31 (1988); Higgins and Sharp, Gene 73: 237-44 (1988) Higgins and Sharp, CABIOS 5: 151-3 (1989); Corpet et al., Nuc.Acids Res. 16: 10881-90 (1988); Huang et al., Comp.Appl. BioSci. 8: 155-65 (1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24: 307-31 (1994)), when analyzing aligned sequences, at least 90% identity, more preferably at least 95% By nucleotide sequence exhibiting the above identity, most preferably at least 98% identity.

또한 본 발명의 DNA 앱타머가 결합할 수 있는 상기 부갑상선 호르몬 단백질은 바람직하게 인간 유래 부갑상선 호르몬 단백질 또는 His 융합 부갑상선 호르몬 단백질일 수 있고, 상기 인간 유래 부갑상선 호르몬 단백질의 아미노산 서열은 서열번호 25 에 나타내었고, His가 융합된 재조합 부갑상선 호르몬 단백질의 아미노산 서열은 서열번호 26에 나타내었다.In addition, the parathyroid hormone protein to which the DNA aptamer of the present invention can bind is preferably a human-derived parathyroid hormone protein or His fusion parathyroid hormone protein, the amino acid sequence of the human-derived parathyroid hormone protein is shown in SEQ ID NO: 25, The amino acid sequence of the recombinant parathyroid hormone protein fused with His is shown in SEQ ID NO: 26.

나아가 본 발명은 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머의 제조방법을 제공할 수 있는데, 상기 방법은 바람직하게, (1) PCR과 비대칭(asymmetric) PCR 기법을 이용하여 DNA 앱타머를 증폭하고, 단일가닥 DNA 앱타머를 선별하는 단계; (2) 상기 단일가닥 DNA 앱타머와 부갑상선 호르몬의 결합을 유도하는 단계; (3) 단일가닥 DNA 앱타머와 결합한 부갑상선 호르몬을 Ni-NTA 아가로오스 레진에 결합시키는 단계; (4) 부갑상선 호르몬에 결합하지 못한 DNA 앱타머를 제거하는 단계; 및 (5) SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) 기법을 통해 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 회수 및 선별하는 단계;를 포함한다.Furthermore, the present invention can provide a method for preparing DNA aptamers that specifically binds to parathyroid hormone, which method preferably comprises: (1) amplifying DNA aptamers using PCR and asymmetric PCR techniques; Selecting single-stranded DNA aptamers; (2) inducing binding of the single-stranded DNA aptamer and parathyroid hormone; (3) binding parathyroid hormone bound to Ni-NTA agarose resin with single stranded DNA aptamer; (4) removing DNA aptamers that failed to bind parathyroid hormone; And (5) recovering and selecting DNA aptamers specifically binding to parathyroid hormone through SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) technique.

여기서 상기 (5) 단계는 구체적으로, 최적 친화력(affinity)을 갖는 SELEX 라운드 선별을 위한 실시간 PCR 단계; 최적 SELEX 라운드에서 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 후보군 선별을 위한 PCR 및 클로닝 단계; 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 후보군의 부갑상선 호르몬에 대한 친화력을 측정하는 단계; 및 선별된 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열결정 단계;로 이루어진다. Wherein step (5) is specifically a real-time PCR step for SELEX round selection with optimal affinity; PCR and cloning steps for selection of parathyroid hormone binding DNA aptamer candidates in the optimal SELEX round; Measuring affinity for parathyroid hormone of the parathyroid hormone binding DNA aptamer candidate group; And DNA sequencing of selected parathyroid hormone-binding DNA aptamer candidate groups.

본 발명의 일실시예에서는 본 발명의 DNA 앱타머 선별을 위해, PCR을 이용하여 증폭한 dsDNA (double strand DNA) 중에서 ssDNA (single strand DNA) 만을 증폭하기 위해 비대칭(asymmetric) PCR을 수행하였고, 이때 비대칭 PCR은 정방향 프라이머와 역방향 프라이머를 10 : 2 비율, 예를 들면, 동일한 농도 (25 uM)에서 정방향 프라이머를 10 ㎕, 역방향 프라이머 2 ㎕를 이용하여 PCR을 수행함으로써 ssDNA를 수득하였다. 또한, ssDNA 앱타머의 선별 방법은, PCR 수행 시 역방향 프라이머에 바이오틴을 부착시켜 dsDNA를 증폭하고, 증폭 산물의 3’에 스트렙트아비딘을 처리하여 바이오틴-스트렙트아비딘 복합체를 형성하여 복합체를 선택적으로 제거함으로써 바이오틴이 결합되지 않은 반대쪽의 ssDNA 앱타머 만을 수득할 수 있도록 하였다. In one embodiment of the present invention, asymmetric PCR was performed to amplify only ssDNA (single strand DNA) out of dsDNA (double strand DNA) amplified by PCR, for DNA aptamer selection of the present invention. Asymmetric PCR yielded ssDNA by performing PCR using 10 μl forward primer and 2 μl reverse primer at a 10: 2 ratio, for example, at the same concentration (25 uM). In addition, the screening method of ssDNA aptamer, amplifies dsDNA by attaching biotin to the reverse primer during PCR, and treating the streptavidin at 3 'of the amplification product to form a biotin-streptavidin complex to selectively select the complex. Removal allowed only the opposite ssDNA aptamer to which biotin was not bound.

이후 선별된 ssDNA 앱타머를 대상으로 재조합된 인간 유래 부갑상선 호르몬 단백질을 이용한 SELEX 기법으로 부갑상선 호르몬 결합능을 갖는 DNA 앱타머를 선별하였는데, 본 발명의 일실시예에 의하면, 앱타머 서열을 증폭하여 확보한 후, 부갑상선 호르몬을 레진에 고정하는 단계; 고정된 부갑상선 호르몬과 DNA 앱타머를 결합시키는 단계; 부갑상선 호르몬과 반응성이 있는 부갑상선 특이 결합 DNA 앱타머만을 회수하는 단계를 한 라운드로 하여, 높은 친화성(affinity)과 특이성(specificity)을 갖는 최적의 SELEX 라운드를 선별하는 과정을 수행하였다. Thereafter, DNA aptamers having parathyroid hormone-binding ability were selected by SELEX using recombinant human-derived parathyroid hormone proteins for selected ssDNA aptamers. According to one embodiment of the present invention, the aptamer sequence is amplified and secured. Then fixing the parathyroid hormone to the resin; Binding the immobilized parathyroid hormone and DNA aptamers; A round of recovering only parathyroid-specific binding DNA aptamers reactive with parathyroid hormone was performed to select an optimal SELEX round having high affinity and specificity.

또한, 최적 SELEX 라운드의 선별과정은 나노드랍 (NanoDrop spectrophotometer, USA) 및 실시간 PCR을 이용한 정량화 분석을 통한 최적 라운드 선택 단계; 최적 SELEX 라운드에서 부갑상선 호르몬 특이 결합 DNA 앱타머 후보군의 확보를 위한 PCR 및 클로닝 단계; 및 확보된 부갑상선 호르몬 특이 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열결정 단계;를 통해 수행하였다. In addition, the screening process of the optimal SELEX round is the optimal round selection step through quantification analysis using nanodrop (NanoDrop spectrophotometer, USA) and real-time PCR; PCR and cloning steps to secure parathyroid hormone specific binding DNA aptamer candidates in the optimal SELEX round; And DNA sequencing of the acquired parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer candidate group.

본 발명에서 “SELEX 방법”이란 임의적으로 합성된 DNA의 집합에서 특정 분자에 대해 높은 결합력을 지니는 DNA를 선별하여 증폭시킴으로써 해당 분자의 DNA 결합 서열을 알아내는 방법 (Louis et al. 1992. Nature 355, 564-566)을 말한다.In the present invention, the “SELEX method” refers to a method of determining a DNA binding sequence of a molecule by selecting and amplifying a DNA having a high binding strength to a specific molecule in a collection of randomly synthesized DNA (Louis et al. 1992. Nature 355, 564-566).

본 발명은 최적 SELEX 라운드 선별을 위하여 SELEX 과정을 10회까지 마친 후 SELEX의 계속적 진행 여부 및 최적 라운드 선별을 위해 각 라운드에서 회수한 부갑상선 호르몬 특이 결합 DNA 앱타머를 나노드랍을 통하여 선별할 수 있다. 이후 선정된 최적 SELEX 라운드에서 부갑상선 호르몬 특이 결합 DNA 앱타머 후보군의 서열확보를 위하여 PCR 및 클로닝을 수행한 후, 선별된 부갑상선 호르몬 특이 결합 DNA 앱타머 후보군의 DNA 서열을 결정하였다.The present invention can select the parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer recovered in each round through the nanodrop for the continuous progress of SELEX and the optimal round selection after completing the SELEX process up to 10 times for the optimal SELEX round selection. Thereafter, PCR and cloning were performed to secure the sequence of the parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer candidate group in the selected optimal SELEX round, and the DNA sequence of the selected parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer candidate group was determined.

이상의 방법으로 통해 발굴된 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질에 특이적으로 결합하는 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)는 부갑상선 호르몬 단백질을 직접 검출하는데 사용되거나 환자의 생물학적 시료에서 부갑상선 호르몬 단백질을 검출하는데 사용될 수 있으며, 이를 활용하여 부갑상선 호르몬과 관련된 질환들을 진단하는데 사용될 수 있다. DNA aptamer of the present invention that specifically binds to parathyroid hormone (PTH) protein discovered by the above method is used to directly detect the parathyroid hormone protein or detect the parathyroid hormone protein in the biological sample of the patient It can be used to diagnose diseases related to parathyroid hormone.

본 발명의 부갑상선 호르몬 검출은 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머와 부갑상선 호르몬 단백질의 복합체를 검출하는 방법에 기초한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명의 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 복합체의 검출을 용이하게 하기 위해 형광물질(예를 들어, 플루오레세인(fulorescein), Cy3, Cy5 또는 HRP), 방사성물질, 또는 비오틴(biotin)과 같은 화학물질로 표지되거나 1차 아민으로 변형된 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. Parathyroid hormone detection of the present invention is based on a method for detecting a complex of parathyroid hormone protein and DNA aptamer specifically binding to parathyroid hormone protein. In one embodiment of the present invention, the DNA aptamer specifically binding to the parathyroid hormone protein of the present invention is a fluorescent material (e.g., fluorescein (Foreorescein, Cy3, Cy5 or HRP), radioactive materials, or nucleotides labeled with chemicals such as biotin or modified with primary amines.

또한 본 발명의 DNA 앱타머는 고정화된 기판(substrate)을 포함하는 바이오 센서, 키트 및 칩의 형태로 제작되어 부갑상선 호르몬 단백질을 검출하는데 사용될 수 있다. In addition, the DNA aptamer of the present invention may be manufactured in the form of biosensors, kits, and chips including an immobilized substrate and used to detect parathyroid hormone proteins.

본 명세서에서 용어 “센서 및 칩”은 기판의 특정 영역에 특정 물질이 고밀도로 부착된 센서 및 칩을 의미한다. 본 명세서에서 용어 바이오 센서 및 센서칩의 “기판”은 적합한 견고성 또는 반-견고성을 갖는 지지체를 의미하며, 예컨대, 유리, 막(membrane), 슬라이드, 필터, 칩, 웨이퍼, 파이버, 자기성 비드 또는 비자기성 비드, 겔, 튜빙, 플레이트, 고분자, 미소입자 및 모세관 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 DNA 앱타머는 상기 기판상에 배열되고 고정화될 수 있다. 이와 같은 고정화는 화학적 결합방법 또는 UV와 같은 공유결합적 방법에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, DNA 올리고뉴클레오타이드는 에폭시 화합물 또는 알데히드기를 포함하도록 변형된 유리 표면에 결합될 수 있고, 또한 폴리라이신 코팅 표면에서 UV에 의해 결합될 수 있다. 또한, 상기 DNA 올리고뉴클레오타이드는 링커(예를 들어, 에틸렌 글리콜 올리고머 및 디아민)를 통해 기판에 결합될 수 있다. As used herein, the term “sensors and chips” refers to sensors and chips in which a certain material is attached to a specific area of a substrate with high density. As used herein, the term "substrate" of biosensor and sensor chip means a support having suitable firmness or semi-rigidity, for example glass, membrane, slide, filter, chip, wafer, fiber, magnetic beads or Non-magnetic beads, gels, tubing, plates, polymers, microparticles, capillaries, and the like. DNA aptamers of the invention can be arranged and immobilized on the substrate. This immobilization can be accomplished by chemical bonding methods or by covalent methods such as UV. For example, DNA oligonucleotides can be bound to glass surfaces modified to include epoxy compounds or aldehyde groups, and can also be bound by UV at the polylysine coating surface. In addition, the DNA oligonucleotide may be bound to the substrate via a linker (eg, ethylene glycol oligomer and diamine).

본 발명의 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는, 예를 들어, 비오티닐화(biotinylated)화 될 수 있고, 이를 스트랩트아비딘(streptavidin)이 코팅된 기판상에 성공적으로 고정시킬 수 있다. 기판상에 고정화된 본 발명의 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머는 부갑상선 호르몬 단백질과 결합하여 이를 포획할 수 있으며, 이와 같이 포획된 부갑상선 호르몬 단백질은 다시 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 이용하여 포획 유무를 시각화 할 수 있다.DNA aptamers that specifically bind to the parathyroid hormone proteins of the present invention can be biotinylated, for example, and can be successfully immobilized on a streptavidin-coated substrate. . The DNA aptamer specifically binding to the parathyroid hormone protein of the present invention immobilized on the substrate may bind to and capture the parathyroid hormone protein, and the captured parathyroid hormone protein thus binds specifically to the parathyroid hormone protein. DNA aptamers can be used to visualize capture.

또한, 본 발명에서 부갑상선 호르몬 단백질 검출용 조성물은 키트의 형태로 제공될 수 있다. 본 발명에서 키트는 서열번호 9, 14 또는 16의 염기서열 또는 이 서열과 90% 이상의 동일성을 갖는 염기서열을 갖는 DNA 올리고뉴클레오타이드를 유효성분으로 포함한다. 본 발명에서의 키트는 시료 중의 부갑상선 호르몬 단백질 검출에 키트를 사용하기 위한 설명서 또는 라벨을 추가로 포함할 수 있다. In addition, the composition for detecting parathyroid hormone protein in the present invention may be provided in the form of a kit. In the present invention, the kit includes a DNA oligonucleotide having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 9, 14 or 16 or a nucleotide sequence having at least 90% identity with the sequence as an active ingredient. Kits in the present invention may further comprise instructions or labels for using the kit to detect parathyroid hormone proteins in a sample.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 부갑상선 호르몬 단백질의 특이적 검출을 통해 부갑상선 호르몬과 관련된 질환을 진단하거나 그 예후 판단을 위해 유용한 정보를 제공할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the present invention may provide useful information for diagnosing or prognostic diseases of parathyroid hormone through specific detection of parathyroid hormone proteins.

앞서 종래 기술에서도 기재한 바와 같이, 부갑상선 호르몬은 위장관과 콩팥에서 칼슘 흡수를 증가시키고, 인의 재흡수를 억제하여 혈중 칼슘농도를 높이는 기능을 담당하고 있고 인산염의 농도를 감소시키는 작용을 하며, 또한 비타민 D의 전환을 증가시키는 기능을 하는 것으로 알려져 있다. As described in the prior art, parathyroid hormone is responsible for increasing calcium absorption in the gastrointestinal tract and kidneys, inhibiting resorption of phosphorus to increase blood calcium concentration, and reducing the concentration of phosphate, and also vitamins. It is known to function to increase the conversion of D.

이러한 부갑상성 호르몬의 비정상적인 조절로 인해 유발될 수 있는 질환중 하나인 부갑상선 기능 항진증은 고칼슘혈증의 가장 흔한 원인으로 발병하며, 한 개 이상의 부갑상선의 기능이 항진되어 부갑상선 호르몬이 부적절하게 과다 분비됨으로써 칼슘, 인 및 골대사의 이상을 초래하는 질환이다.Hyperparathyroidism, one of the disorders caused by abnormal control of these parathyroid hormones, is the most common cause of hypercalcemia, and due to improperly excessive secretion of parathyroid hormone due to impaired function of one or more parathyroid glands It is a disease that causes abnormalities in phosphorus and bone metabolism.

또한, 부갑상선 기능 저하증은 저칼슘혈증, 고인산혈증, 혈청 부갑상선 호르몬의 감소가 원인이 되어 발병하는 내분비 결핍 질환이다.In addition, hypoparathyroidism is an endocrine deficiency disease caused by hypocalcemia, hyperphosphatemia, and reduction of serum parathyroid hormone.

본 발명에서 상기 부갑상선 호르몬 관련 질환은 부갑상선 호르몬 조절 이상에 의해 유발될 수 있는 질환이라면 모두 포함하여, 이에 제한되지는 않으나, 칼슘저혈증, 골감소증, 골다공증, 부갑상선기능항진증, 부갑상선기능감퇴증, 골절, 부갑상선기능항진증-관련 칼슘과혈발증, 악성 칼슘과혈증, 신부전증, 요로결석 및 고혈압증일 수 있다. 따라서 본 발명은 (1) 생체로부터 분리된 생물학적 시료를 상기 제1항의 DNA 앱타머(aptamer)와 접촉시키는 단계; 및 (2) 상기 생물학적 시료와 상기 DNA 앱타머 간의 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질 특이적 결합반응을 통해 상기 생물학적 시료 내의 부갑상선 호르몬의 존부 또는 함량을 측정하는 단계;를 포함하는, 부갑상선 호르몬 단백질의 검출 방법을 제공할 수 있다.In the present invention, the parathyroid hormone-related diseases include, but are not limited to, all diseases that can be caused by parathyroid hormone regulation abnormalities, calcium hypotension, osteopenia, osteoporosis, hyperthyroidism, parathyroidism, fracture, Hyperparathyroidism-related calcium hyperemia, malignant calcium hyperemia, renal failure, urolithiasis and hypertension. Therefore, the present invention comprises the steps of (1) contacting a biological sample isolated from the living body with the DNA aptamer of claim 1; And (2) determining the presence or content of parathyroid hormone in the biological sample through a parathyroid hormone (PTH) protein specific binding reaction between the biological sample and the DNA aptamer. It is possible to provide a detection method of.

나아가 본 발명은 본 발명의 DNA 앱타머(aptamer)를 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단용 조성물 및 본 발명의 DNA 앱타머를 이용한 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단에 필요한 정보 제공 방법을 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention can provide a composition for diagnosing parathyroid hormone-related diseases comprising the DNA aptamer of the present invention as an active ingredient and a method for providing information necessary for diagnosing parathyroid hormone-related diseases using the DNA aptamer of the present invention. have.

상기 본 발명의 DNA 앱타머를 이용한 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단에 필요한 정보 제공 방법은, (1) 생체로부터 분리된 생물학적 시료를 상기 제1항의 DNA 앱타머(aptamer)와 접촉시키는 단계; 및 (2) 상기 생물학적 시료와 상기 DNA 앱타머 간의 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질 특이적 결합반응을 통해 상기 생물학적 시료 내의 부갑상선 호르몬의 존부 또는 함량을 측정하는 단계;를 포함한다.The information providing method for diagnosing parathyroid hormone-related diseases using the DNA aptamer of the present invention comprises the steps of: (1) contacting a biological sample isolated from a living body with the DNA aptamer of claim 1; And (2) determining the presence or content of parathyroid hormone in the biological sample through a parathyroid hormone (PTH) protein specific binding reaction between the biological sample and the DNA aptamer.

여기서 상기 시료에 함유된 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질의 수준 또는 함량이 정상대조군(정상인의 시료)에 비해 높은 경우, 부갑상선 기능 항진증에 의한 질환이 발병된 것으로 예측 또는 진단할 수 있으며, 반면, 상기 시료에 함유된 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질의 수준 또는 함량이 정상대조군(정상인의 시료)에 비해 낮은 경우, 부갑상선 기능 저하증에 의한 질환이 발병된 것으로 예측 또는 진단할 수 있다.Here, when the level or content of parathyroid hormone (PTH) protein contained in the sample is higher than that of the normal control group (normal sample), it can be predicted or diagnosed that a disease due to hyperparathyroidism is developed, When the level or content of parathyroid hormone (PTH) protein contained in the sample is lower than that of the normal control group (normal sample), it may be predicted or diagnosed as a disease caused by hypothyroidism.

나아가 본 발명의 DNA 앱타머는 부갑상선 호르몬 분비 저하로 유발되는 질환에 대한 치료제로서 세포 치료제를 사용할 경우, 해당 세포치료제로서의 세포가 부갑상선 호르몬을 발현 및 분비하는지를 확인하기 위한 수단으로도 활용 가능하다.Furthermore, the DNA aptamer of the present invention can also be utilized as a means for confirming whether the cells expressing and secreting parathyroid hormone when the cell therapeutic agent is used as a therapeutic agent for a disease caused by hypothyroid hormone secretion.

상기 용어“생물학적 시료”는 혈액, 타액, 누액, 요액, 활액, 점액, 세포, 조직, 및 기타 다른 조직 및 체액을 포함할 수 있으며, 세포 배양 상등액, 파열된 진핵세포 및 세균 발현계 등도 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. The term “biological sample” may include blood, saliva, tear fluid, urine, synovial fluid, mucus, cells, tissues, and other tissues and body fluids, including cell culture supernatants, ruptured eukaryotic cells, and bacterial expression systems. However, the present invention is not limited thereto.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are intended to illustrate the present invention more specifically, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

<< 실시예Example 1> 1>

His 융합 인간 유래 재조합 부갑상선 호르몬 단백질 준비His Fusion Human-derived Recombinant Parathyroid Hormone Protein Preparation

인간 유래 부갑상선 호르몬에 대한 앱타머 제작을 위해 NCBI로부터 사람 유래 부갑상선 호르몬 서열정보(NP_001303281.1)를 획득하였고, 획득한 서열정보를 바탕으로 말단에 His-tag가 부착된 재조합 부갑상선 호르몬 단백질을 확보하고자 하였다. 최종적으로 말단에 His-tag가 부착된 재조합 부갑상선 호르몬(Cloud-clone corp, USA)을 선별하였으며, 이를 본 발명의 DNA 앱타머에 대한 표적물질로서 활용하였다.Human-derived parathyroid hormone sequence information (NP_001303281.1) was obtained from NCBI for the production of aptamers for human-derived parathyroid hormone, and to obtain recombinant parathyroid hormone protein with His-tag attached to the terminal based on the obtained sequence information. It was. Finally, the recombinant parathyroid hormone (Cloud-clone corp, USA) with His-tag attached to the terminal was selected and used as a target material for the DNA aptamer of the present invention.

<실시예 2><Example 2>

부갑상선 호르몬에 특이적인 DNA 앱타머 제작 DNA aptamers specific for parathyroid hormone

<2-1> PCR 기법을 이용한 DNA 랜덤 라이브러리 증폭<2-1> DNA Random Library Amplification Using PCR Technique

부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH)에 특이적으로 결합하는 단일 가닥의 DNA 앱타머를 제작하기 위해 40개의 랜덤 서열을 dA : dG : dC : dT = 1.5 : 1.15 : 1.25 : 1 비율로 포함하고 있는 76 bp의 주형 DNA (5’-ATACCAGCTTATTCAATT N40-AGATAGTAAGTGCAATCT-3')(서열번호 20)와 이를 76 bp로 증폭할 수 있는 프라이머 한 쌍을 Bioneer (Korea)에 주문 제작하였다(정방향 프라이머 : 5‘-ATACCAGCTTATTCAATT-3’(서열번호 21), 바이오티닐화된 (biotinylated) 역방향 프라이머 : 5’-바이오틴-AGATAGTAAGTGCAA TCT-3‘(서열번호 22).) 임의의 DNA 라이브러리는 PCR (Bioneer, Korea)을 이용하여 증폭하였다. PCR에 의한 76 bp DNA 라이브러리의 증폭을 위한 반응 조성은 주형 DNA 1 ㎕, 10X PCR 완충용액 5 ㎕, 각 2.5 mM dNTP 혼합물 4 ㎕, 25 uM 정방향 프라이머 2 ㎕, 25 uM 바이오티닐화된 역방향 프라이머 2 ㎕, Ex Taq 중합효소 (TaKaRa, Japan) 0.25 ㎕ (1 unit/㎕)와 35.75 ㎕의 증류수로 이루어져 있다. PCR 반응 조건은 먼저 95℃에서 5분간 변성시키고, 95℃에서 30초, 55℃에서 30초, 그리고 72℃에서 30초간 반응을 20 주기 반복한 후, 72℃에서 7분간 추가로 신장시키는 반응을 이용하였다.76 random sequences containing 40 random sequences in dA: dG: dC: dT = 1.5: 1.15: 1.25: 1 ratios to produce single-stranded DNA aptamers that specifically bind to parathyroid hormone (PTH) bp template DNA (5'-ATACCAGCTTATTCAATT N40-AGATAGTAAGTGCAATCT-3 ') (SEQ ID NO: 20) and a pair of primers capable of amplifying it to 76 bp were customized to Bioneer (Korea) (forward primer: 5'-ATACCAGCTTATTCAATT). -3 '(SEQ ID NO: 21), biotinylated reverse primer: 5'-Biotin-AGATAGTAAGTGCAA TCT-3' (SEQ ID NO: 22).) Any DNA library was prepared using PCR (Bioneer, Korea). Amplified. The reaction composition for amplification of 76 bp DNA library by PCR was 1 μl template DNA, 5 μl 10X PCR buffer, 4 μl of each 2.5 mM dNTP mixture, 2 μl 25 uM forward primer, 25 uM biotinylated reverse primer 2 ㎕, 0.25 μl of Ex Taq polymerase (TaKaRa, Japan) (1 unit / μl) and 35.75 μl of distilled water. PCR reaction conditions were first denatured at 95 ° C. for 5 minutes, repeated 20 cycles for 30 seconds at 95 ° C., 30 seconds at 55 ° C., and 30 seconds at 72 ° C., and then further extended at 72 ° C. for 7 minutes. Was used.

PCR 반응 후 4 ㎕를 취하여, 2% 아가로스 겔 전기영동을 통하여 증폭 산물을 확인하였으며(도 1 참조), PCR을 통하여 확보된 DNA 라이브러리는 PCR 정제 키트(Qiagen, USA)를 이용하여 정제한 후 증류수 50 ㎕를 이용하여 회수하였다.After the PCR reaction, 4 μl was taken and the amplification product was confirmed by 2% agarose gel electrophoresis (see FIG. 1). The DNA library obtained through PCR was purified using a PCR purification kit (Qiagen, USA). 50 µl of distilled water was used for recovery.

<2-2> 비대칭(Asymmetric) PCR 기법을 활용한 ssDNA 증폭<2-2> ssDNA Amplification Using Asymmetric PCR Technique

PCR 기법을 이용하여 증폭한 dsDNA 중 ssDNA만을 증폭하기 위하여 비대칭 PCR를 수행하였다. 비대칭 PCR 반응 조성은 상기<2-1>을 통하여 획득한 주형 DNA 7 ㎕, 10X PCR 완충용액 10 ㎕, 2.5 mM dNTP 혼합물 8 ㎕, 25 uM 정방향 프라이머 10 ㎕, 25 uM 바이오티닐화된 역방향 프라이머 2 ㎕, Ex Taq 중합효소 (Takara, Japan) 0.5 ㎕ (1 unit/㎕)와 62.5 ㎕의 증류수로 이루어져 있다. 비대칭 PCR 반응 조건은 먼저 95℃에서 5분간 변성시키고, 95℃에서 30초, 55℃에서 30초, 그리고 72℃에서 30초간 반응을 15 주기 반복한 후, 72℃에서 7분간 추가 신장시키는 반응을 수행하였다. PCR 반응 후 4 ㎕를 취하여, 2% 아가로스 겔을 이용하여 정확한 크기의 밴드가 나타나는지 확인하였고, 나머지 DNA는 순수한 DNA 앱타머 풀을 회수하기 위하여 통상적으로 사용하는 PCI 추출 및 에탄올 침전법을 활용하였다. 반응액을 동일 부피의 PCI (Phenol : Chloroform : Isoamylalcohol = 25 : 24 : 1) 용액을 처리하고 강하게 교반한 뒤, 4℃에서 13,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 상층액 만을 회수하였고, 상층액에 1/100 부피의 tRNA (sigma aldrich, USA), 3배 부피의 100% 에탄올을 첨가하여 -70℃에서 1시간 이상 반응시켰다. 반응 후에는 4℃에서 13,000 rpm으로 20분간 원심 분리하여 DNA만을 회수하였다. 회수한 DNA는 65℃에서 건조시킨 후, 50 ㎕의 증류수에 녹였다. 회수한 DNA 중 4 ㎕를 취하여 2% 아가로스 겔 전기영동을 통하여 정확한 크기의 밴드가 나타나는지 확인하였다.Asymmetric PCR was performed to amplify only ssDNA out of the amplified dsDNA using the PCR technique. The asymmetric PCR reaction composition consisted of 7 μl of template DNA obtained through <2-1>, 10 μl of 10X PCR buffer, 8 μl of 2.5 mM dNTP mixture, 10 μl of 25 uM forward primer, 25 uM biotinylated reverse primer 2 Μl, Ex Taq polymerase (Takara, Japan) 0.5 μl (1 unit / μl) and 62.5 μl of distilled water. The asymmetric PCR reaction conditions were first denatured at 95 ° C. for 5 minutes, repeated 15 cycles for 30 seconds at 95 ° C., 30 seconds at 55 ° C., and 30 seconds at 72 ° C., and then further extended at 72 ° C. for 7 minutes. Was performed. After the PCR reaction, 4 µl was taken to confirm that the band of the correct size appeared by using a 2% agarose gel, and the rest of the DNA was used for the usual PCI extraction and ethanol precipitation to recover the pure DNA aptamer pool. . The reaction solution was treated with the same volume of PCI (Phenol: Chloroform: Isoamylalcohol = 25: 24: 1) solution, stirred vigorously, and centrifuged at 13,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C to recover only the supernatant. / 100 volumes of tRNA (sigma aldrich, USA), 3 volumes of 100% ethanol was added and reacted for more than 1 hour at -70 ℃. After the reaction, only DNA was recovered by centrifugation at 13,000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. The recovered DNA was dried at 65 ° C. and then dissolved in 50 μl of distilled water. 4 μl of the recovered DNA was taken to confirm that a band of the correct size appeared through 2% agarose gel electrophoresis.

<2-3> 가열-냉각(heating-cooling) 기법을 활용한 ssDNA 제작 및 회수<2-3> ssDNA Fabrication and Recovery Using Heating-Cooling Technique

비대칭 PCR을 이용하여 증폭한 PCR 산물 중 바이오틴이 붙어 있는 dsDNA 및 ssDNA를 제거하고 순수한 정방향의 ssDNA만을 확보하기 위하여, <2-2> 에서 획득한 DNA 50 ㎕에 증류수 50 ㎕를 첨가 후, 가열-냉각 (heating-cooling) 기법을 이용하여 dsDNA를 ssDNA로 변성(Denaturation) 하였다. dsDNA를 85℃에서 5분 동안 반응하여 ssDNA로 변성시킨 후, 반응 종료 후 즉시 반응액을 4℃로 냉각시켜 ssDNA를 수득하였다.In order to remove dsDNA and ssDNA with biotin from the PCR product amplified by asymmetric PCR and to secure only pure forward ssDNA, 50 μl of distilled water was added to 50 μl of DNA obtained in <2-2>, followed by heating- The dsDNA was denatured to ssDNA using a heating-cooling technique. After dsDNA was reacted at 85 ° C. for 5 minutes to denature to ssDNA, immediately after completion of the reaction, the reaction solution was cooled to 4 ° C. to obtain ssDNA.

이후, 스트렙트아비딘(Pierce, USA) 50 ㎕를 첨가하여 상온에서 1시간 동안 반응하였다. 반응이 끝난 후, 반응액은 4℃, 13,000 rpm의 원심분리기를 이용하여 10 분간 원심분리한 후, 상층액 만을 회수하여 ssDNA를 확보하였다. 반응액에서 순수한 ssDNA를 확보하기 위하여 PCI 추출 및 에탄올 침전법을 수행하였는데, 즉, 반응액을 동일 부피의 PCI (Phenol : Chloroform : Isoamylalcohol = 25 : 24 : 1) 용액을 처리하고 강하게 교반한 뒤, 4℃에서 13,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 상층액 만을 회수하였다. 상층액에 1/100 부피의 tRNA (sigma aldrich, USA), 3배 부피의 100% 에탄올을 첨가하여 -70℃에서 1시간 이상 반응시켰다. 반응 후에는 4℃에서 13,000 rpm으로 20분간 원심 분리하여 ssDNA만을 회수하였다. 회수한 ssDNA는 65℃에서 건조시킨 후, 50 ㎕의 증류수에 녹였다. 회수한 ssDNA 중 10 ㎕를 취하여 10% 아크릴아마이드 겔 전기영동을 통하여 정확한 크기의 밴드가 나타나는지 확인하였다.Subsequently, 50 μl of streptavidin (Pierce, USA) was added thereto and reacted at room temperature for 1 hour. After the reaction, the reaction solution was centrifuged for 10 minutes using a centrifugal separator at 4 ° C and 13,000 rpm, and only the supernatant was recovered to secure ssDNA. In order to secure pure ssDNA in the reaction solution, PCI extraction and ethanol precipitation were performed. That is, the reaction solution was treated with the same volume of PCI (Phenol: Chloroform: Isoamylalcohol = 25: 24: 1) solution, and stirred vigorously. Only the supernatant was recovered by centrifugation at 13,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C. 1/100 volume of tRNA (sigma aldrich, USA) and 3 volumes of 100% ethanol were added to the supernatant and reacted at -70 ° C for at least 1 hour. After the reaction, centrifuged at 13,000 rpm for 20 minutes at 4 ° C to recover only ssDNA. The recovered ssDNA was dried at 65 ° C. and then dissolved in 50 μl of distilled water. 10 μl of the recovered ssDNA was taken and 10% acrylamide gel electrophoresis confirmed that the band of the correct size appeared.

<실시예 3><Example 3>

SELEX 기법을 활용한 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 ssDNA 앱타머의 선별Screening of ssDNA Aptamers Specific for Parathyroid Hormone Using SELEX Technique

<3-1> SELEX에 이용되는 각 용액의 조성<3-1> Composition of each solution used in SELEX

SELEX에 사용되는 용액의 조성은 다음과 같다. The composition of the solution used in SELEX is as follows.

1X his binding buffer : 5 mM imidazole, 500 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl(pH 7.9)1X his binding buffer: 5 mM imidazole, 500 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl (pH 7.9)

1X his washing buffer : 60 mM imidazole, 500 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl(pH 7.9)1X his washing buffer: 60 mM imidazole, 500 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl (pH 7.9)

1X 앱타머 선별 용액: 10 mM PBS (pH 7.4)1X Aptamer Screening Solution: 10 mM PBS (pH 7.4)

2X 앱타머 선별 용액: 20 mM PBS (pH 7.4) 2X Aptamer Screening Solution: 20 mM PBS (pH 7.4)

<3-2> SELEX에 이용될 ssDNA의 앱타머 구조 제작 및 부갑상선 호르몬과 ssDNA 앱타머의 결합유도<3-2> Preparation of aptamer structure of ssDNA for SELEX and induction of binding of parathyroid hormone and ssDNA aptamer

부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여, 상기 실시예어서 확보한 ssDNA 40 ㎕에 증류수 60 ㎕를 첨가하고, 2X DNA 앱타머 선별 용액 100 ㎕을 첨가한 후 85℃에서 5분간 끓여 변성(Denaturation) 시켰다가 상온에서 서서히 식혀 ssDNA 앱타머의 안정한 3차원 구조를 형성시켰다.In order to select DNA aptamers that specifically bind to parathyroid hormone, 60 μl of distilled water was added to 40 μl of ssDNA obtained in the above example, 100 μl of 2X DNA aptamer selection solution was added, and then 5 minutes at 85 ° C. After boiling, denaturation was performed and cooled slowly at room temperature to form a stable three-dimensional structure of ssDNA aptamer.

안정적으로 3차원 구조가 완성된 ssDNA 앱타머에 상기 실시예 1에서 준비한 부갑상선 호르몬 10 ㎕를 첨가하여 4℃에서 12시간 동안 ssDNA 앱타머와 부갑상선 호르몬 간의 결합을 유도하였다.10 μl of the parathyroid hormone prepared in Example 1 was added to the ssDNA aptamer stably completed three-dimensional structure to induce binding between the ssDNA aptamer and parathyroid hormone for 12 hours at 4 ℃.

<3-3> 부갑상선 호르몬에 결합하는 DNA DNA binding to parathyroid hormone 앱타머Aptamers 선별을 위한 부갑상선 호르몬 결합  Parathyroid hormone binding for screening NiNi -- NTANTA 아가로즈Agarose 레진(agarose resin) 활성화 및 SELEX 방법을 이용한 ssDNA 앱타머의 선별 Screening of ssDNA Aptamers Using Agarose Resin Activation and SELEX Method

부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 재조합 단백질의 his-tag와 특이적으로 결합하는 Ni-NTA agaroes resin(QIAGEN, German)을 사용하였다. 우선, Ni-NTA agarose resin 200 ㎕에 1X his binding buffer 500 ㎕를 첨가한 후, 교반을 실시하였다. 이후, 원심분리 (4℃, 13,000 rpm, 10 분)를 통하여 상층액을 제거한 후, 활성화된 Ni-NTA agarose resin에 상기 <3-2>에서 준비한 ssDNA 앱타머와 결합된 부갑상선 호르몬을 첨가하여 Ni-NTA agarose resin의 결합을 4℃에서 1시간 동안 유도하였다. Ni-NTA agarose resin과 결합하지 않은 재조합 부갑상선 호르몬을 제거하기 위하여 원심분리 (4℃, 13,000 rpm, 10 분)를 통하여 상층액을 제거하였다. 이후, 1X his washing buffer를 이용하여 3회 세척함으로써 부갑상선 호르몬에 비특이적으로 결합한 ssDNA 앱타머를 모두 제거하였다. 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합한 ssDNA 앱타머는 1X DNA 앱타머 용출 용액 200 ㎕를 첨가하여 85℃에서 5분간 반응시켜 변성시킨 뒤, 원심분리(4℃, 13,000 rpm, 10 분)를 통해 회수하였다. 회수과정은 총 2회 실시되었으며, 부갑상선 호르몬 특이 결합 DNA 앱타머 용출 용액으로부터 순수한 DNA 앱타머 풀을 회수하기 위하여 PCI 추출 및 에탄올 침전법을 수행한 뒤, 50 ㎕의 증류수에 회수하였다.In order to select DNA aptamers that specifically bind to parathyroid hormone, Ni-NTA agaroes resin (QIAGEN, German) that specifically binds to his-tag of recombinant protein was used. First, 500 µl of 1X his binding buffer was added to 200 µl of Ni-NTA agarose resin, followed by stirring. Then, after removing the supernatant by centrifugation (4 ℃, 13,000 rpm, 10 minutes), the parathyroid hormone coupled with the ssDNA aptamer prepared in the above <3-2> to the activated Ni-NTA agarose resin Ni The binding of -NTA agarose resin was induced at 4 ° C. for 1 hour. The supernatant was removed by centrifugation (4 ° C, 13,000 rpm, 10 minutes) to remove recombinant parathyroid hormone that did not bind to Ni-NTA agarose resin. Then, by washing three times with 1X his washing buffer to remove all of the ssDNA aptamer non-specifically bound to parathyroid hormone. SsDNA aptamers specifically bound to parathyroid hormone were denatured by adding 200 μl of 1X DNA aptamer elution solution at 85 ° C. for 5 minutes, and then recovered by centrifugation (4 ° C., 13,000 rpm, 10 minutes). The recovery process was performed twice, and the PCI extraction and ethanol precipitation were performed to recover the pure DNA aptamer pool from the parathyroid hormone-specific binding DNA aptamer elution solution, and then recovered in 50 μl of distilled water.

<3-4> Negative SELEX을 통한 비특이적 ssDNA 앱타머 제거<3-4> Nonspecific ssDNA Aptamer Removal Through Negative SELEX

부갑상선 호르몬에 결합하지 않고 Ni-NTA agarose resin에 비특이적으로 흡착하는 ssDNA 앱타머를 제거하기 위하여 SELEX 6회와 7회 사이에는 부갑상선 호르몬이 고정되어 있지 않은 Ni-NTA resin을 활용하여 negative SELEX을 수행하였다. 1X PBS 버퍼를 이용하여 활성화된 Ni-NTA resin 컬럼에 상온에서 식힌 ssDNA 앱타머를 1시간 동안 반응시킨 후 컬럼에 결합하지 않고 나온 ssDNA 앱타머 용액을 7회 SELEX에 이용하였다. 이후, SELEX는 10회까지 진행하였으며, SELEX의 결합 조건은 횟수가 증가할수록 ssDNA 앱타머 양과 반응 시간을 줄였으며, 횟수가 거듭될수록 반응 조건을 거칠게 하여 목표 물질인 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 앱타머만을 수득하였다.To remove ssDNA aptamers that do not bind to parathyroid hormone but adsorb specifically to Ni-NTA agarose resin, negative SELEX was performed using Ni-NTA resin with no parathyroid hormone fixed between 6 and 7 times of SELEX. . After reacting the ssDNA aptamer cooled at room temperature to the activated Ni-NTA resin column using 1X PBS buffer for 1 hour, the ssDNA aptamer solution without binding to the column was used for 7 times SELEX. Since then, SELEX has been performed up to 10 times, and the binding condition of SELEX decreases the amount of ssDNA aptamer and reaction time as the number of times increases, and as the number of times increases, the reaction condition roughens the reaction condition to specifically bind to parathyroid hormone, a target substance. Only tamers were obtained.

<실시예 4><Example 4>

부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 최적 SELEX 라운드 선별을 위한 친화성 테스트Affinity test for optimal SELEX round selection specifically binding to parathyroid hormone

SELEX를 10 라운드까지 마친 후 SELEX 진행 여부 및 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머에 대한 부갑상선 호르몬 친화성을 정량적으로 확인하기 위해, 각 라운드에서 회수된 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합한 ssDNA의 농도를 나노드랍(Nano-drop)을 이용하여 측정하였다. Nanodrop the concentration of ssDNA specifically bound to parathyroid hormone recovered in each round to quantitatively confirm the progress of SELEX and the thyroid hormone affinity for ssDNA aptamers eluted in each round after SELEX completion. It was measured using (Nano-drop).

나노드랍(Nano-drop)을 활용하여 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머 농도를 측정한 결과, 9 라운드의 농도는 802.3 ng/㎕ 이고, 10 라운드의 농도는 706.3 ng/㎕인 것으로 나타나, 9 라운드의 결과 보다 농도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 결과를 통해 부갑상선 호르몬에 가장 특이적으로 결합하는 최적 앱타머 풀은 9 라운드 풀임을 확인할 수 있었다(도 2 참조).As a result of measuring the concentration of ssDNA aptamer eluted in each round using a nano-drop, the concentration of 9 rounds was 802.3 ng / μl and the concentration of 10 rounds was 706.3 ng / μl. It was confirmed that the concentration was lower than the results. Therefore, these results confirmed that the optimal aptamer pool that binds most specifically to the parathyroid hormone is a 9-round pool (see FIG. 2).

<실시예 5>Example 5

부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 후보군 선별 및 클로닝Selection and cloning of DNA aptamer candidates that specifically bind to parathyroid hormone

나노드랍(Nano-drop)을 통하여 부갑상선 호르몬과 결합 효율이 가장 높은 것으로 판단되는 9 라운드의 ssDNA 앱타머에 대해 정방향 프라이머 : 5‘-ATACCAGCTTATTCAATT-3’(서열번호 23), 역방향 프라이머 : 5’-AGATAGTAAGTGCAATCT-3’(서열번호 24)를 이용한 PCR 수행으로 dsDNA를 획득하였다. 이렇게 획득한 dsDNA는 Solgent의 T-블런트 클로닝 키트를 이용하여 클로닝을 수행하였다. 클로닝은 T-벡터 (10 ng/㎕) 1㎕와 PCR 산물 (20 ng/㎕) 4㎕, 6× T-블런트 버퍼 1 ㎕를 섞어서 25℃에서 5 분 동안 반응시키는 조건을 이용하였다. T-블런트 클로닝 반응액 6 ㎕는 100 ㎕의 DH5α와 섞은 후 42℃에서 30초 동안 열충격(heat shock)을 가하여 형질 전환시킨 후, 2분 동안 얼음에서 반응시켰다. 이후 여기에 900 ㎕의 SOC 배지 (2% tryptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl2, 10 mM MgSO4, 20 mM glucose)를 첨가한 후, 37℃에서 40 분 동안 배양한다. 배양 후, 200㎕의 용액을 취하여 앰피실린(ampicillin, 50㎍/㎖), 카나마이신(kanamycin, 50㎍/㎖), X-gal(50㎍/㎖), IPTG (5㎍/㎖)이 포함되어 있는 LB 배양 플레이트 (LB plate)에 스프레딩하고 37℃에서 15시간 동안 배양시킨 후 흰색 콜로니만을 선별하여 솔젠트 (Solgent, Korea)에 의뢰하여 앱타머의 염기서열을 결정하였다. 서열 분석을 통하여 중복되지 않은 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 서열 19개를 확보할 수 있었고, 하기 표 1에 부갑상선 호르몬의 결합 DNA 앱타머 19개의 서열을 나타내었다.Forward primer: 5'-ATACCAGCTTATTCAATT-3 '(SEQ ID NO: 23), reverse primer: 5'- DsDNA was obtained by PCR using AGATAGTAAGTGCAATCT-3 ′ (SEQ ID NO: 24). The dsDNA thus obtained was cloned using Solgent's T-Blunt Cloning Kit. Cloning was carried out by mixing 1 μl of T-vector (10 ng / μl), 4 μl of PCR product (20 ng / μl), and 1 μl of 6 × T-blont buffer and reacting at 25 ° C. for 5 minutes. 6 μl of the T-blunt cloning reaction solution was mixed with 100 μl of DH5α, transformed by applying a heat shock at 42 ° C. for 30 seconds, and then reacted on ice for 2 minutes. Then 900 μl of SOC medium (2% tryptone, 0.5% yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl 2, 10 mM MgSO 4, 20 mM glucose) was added thereto, followed by incubation at 37 ° C. for 40 minutes. do. After incubation, 200 μl of solution was taken to contain ampicillin (ampicillin, 50 μg / ml), kanamycin (kanamycin, 50 μg / ml), X-gal (50 μg / ml), and IPTG (5 μg / ml). Spreading in an LB culture plate (LB plate) and incubated at 37 ℃ for 15 hours, only white colonies were selected and asked to Solgent (Solgent, Korea) to determine the sequence of the aptamer. Through sequencing analysis, 19 non-overlapping parathyroid hormone-binding DNA aptamer sequences could be obtained, and Table 1 shows 19 sequences of parathyroid hormone-binding DNA aptamers.

Figure 112018039185076-pat00001
Figure 112018039185076-pat00001

<< 실시예Example 6> 6>

나노드랍을Nanodrops 이용한 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 DNA  DNA that specifically binds to parathyroid hormone 앱타머Aptamers 후보군의 친화도 테스트 및 구조 결정  Affinity testing and structure determination of candidates

부갑상선 호르몬에 최적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 상기 실시예 5를 통해 확보한 앱타머 서열을 가지는 클론을 이용하여 ssDNA 앱타머를 제작하였다. 각각의 서열을 가지는 앱타머는 동일한 농도로 제작하여 SELEX를 재진행하여 회수된 앱타머의 농도를 나노드랍을 이용하여 측정하였다.In order to select DNA aptamers that bind optimally to parathyroid hormone, ssDNA aptamers were prepared using a clone having an aptamer sequence obtained in Example 5. The aptamers having the respective sequences were prepared in the same concentration, and the concentration of the recovered aptamer was measured by reproducing SELEX using nanodrops.

그 결과, 서열번호 9, 14 및 16의 DNA 앱타머들이 다른 DNA 앱타머에 비해 더 높은 농도인 것을 확인할 수 있었고(도 3 참조), 이들 선택된 앱타머들에 대한 구조를 Rensselear polytechnic institute에서 제공하는 DNA mfold 프로그램을 활용하여 이미지화 함으로써 구조를 확인하였다(도 4 참조).  As a result, DNA aptamers of SEQ ID NOs: 9, 14, and 16 were found to have higher concentrations than other DNA aptamers (see FIG. 3), and the structure for these selected aptamers was provided by Rensselear polytechnic institute. The structure was confirmed by imaging using the DNA mfold program (see FIG. 4).

<실시예 7><Example 7>

SPR을 통한 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머의 검출능 테스트Detection of Parathyroid Hormone Binding DNA Aptamers by SPR

<7-1> 부갑상선 호르몬과 결합하는 DNA DNA binding to parathyroid hormone 앱타머Aptamers 후보군의 각 친화도 테스트를 위한 부갑상선 호르몬 단백질 코팅 센서 칩 CM5 제작 실험 Fabrication Experiment of Parathyroid Hormone Protein Coated Sensor Chip CM5 for Each Affinity Test of Candidates

부갑상선 호르몬과 상기 실시예 6에서 확인한 3개의 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군과의 친화도를 정량하기 위하여, 본 발명자들은 SPR 검출 시스템 기기인 BIAcore X100(BIACORE)을 이용하여 표면 플라즈몬 공명 (Surface Plasmon Resonance, SPR) 실험을 실시하였다. In order to quantify the affinity between the parathyroid hormone and the three parathyroid hormone protein-binding DNA aptamer candidate groups identified in Example 6, the present inventors have used surface plasma resonance using SIA detection system BIAcore X100 (BIACORE). Resonance (SPR) experiment was performed.

부갑상선 호르몬 단백질과 3개의 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군과의 친화도 확인은, 표면이 카르복실기로 코팅된 센서 칩 CM5 (GE Healthcare)을 이용하였다. 센서 칩 CM5는 0.1M N-hydroxysuccinimide(NHS)와 0.4M N-ethyl-N'-(dimethyl aminopropyl)carbodiimide(EDC) 혼합액을 5 ㎕/min의 속도로 10분 동안 칩에 흘려 활성화시켜 카르복실기를 반응성이 더 좋은 N-hydroxysuccinimide ester로 전환하였으며, NHS-ester로 활성화된 센서 칩 CM5의 표면에 부갑상선 호르몬 단백질로 코팅하기 위하여 10 mM NaOAc (pH4.0)에 녹아있는 0.5 ㎍/㎕ 농도의 부갑상선 호르몬 단백질을 35 ㎕/min의 속도로 7분 동안 처리하여 칩 표면에 부갑상선 호르몬 단백질을 고정하였다. 부갑상선 호르몬 단백질이 고정되어 있는 센서 칩은 1 M 에탄올아민 하이드로클로라이드(pH 8.5)로 불활성화시켜 다른 시약 및 ssDNA 앱타머가 칩에 직접 붙는 것을 방지하였으며, 속도 변수는 BIA 평가프로그램 (BIACORE)으로 수득하였다. 부갑상선 호르몬 단백질로 코팅된 센서 칩 CM5 모식도는 도 5에 나타내었다.The affinity confirmation of the parathyroid hormone protein and three parathyroid hormone protein binding DNA aptamer candidate groups was carried out using the sensor chip CM5 (GE Healthcare) whose surface was coated with a carboxyl group. The sensor chip CM5 is activated by flowing 0.1M N-hydroxysuccinimide (NHS) and 0.4M N-ethyl-N '-(dimethyl aminopropyl) carbodiimide (EDC) mixture into the chip for 10 minutes at a rate of 5 μl / min to activate the carboxyl group. This better N-hydroxysuccinimide ester was converted to parathyroid hormone protein dissolved in 10 mM NaOAc (pH4.0) to coat the parathyroid hormone protein on the surface of the sensor chip CM5 activated with NHS-ester. Was treated for 7 minutes at a rate of 35 μl / min to fix parathyroid hormone protein on the chip surface. The sensor chip to which the parathyroid hormone protein was immobilized was inactivated with 1 M ethanolamine hydrochloride (pH 8.5) to prevent other reagents and ssDNA aptamers from sticking directly to the chip, and the rate variable was obtained by the BIA evaluation program (BIACORE). . A sensor chip CM5 schematic coated with parathyroid hormone protein is shown in FIG. 5.

<7-2> 최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머의 표적 단백질과의 친화력 평가<7-2> Evaluation of Affinity with Target Protein of Optimal Parathyroid Hormone Protein Binding DNA Aptamer

부갑상선 호르몬 결합 앱타머인 PTH9(서열번호 9), PTH14(서열번호 14), PTH16(서열번호 16)과의 정략적 친화도 평가를 위하여, 각 후보군의 ssDNA 앱타머를 HBS-EP 버퍼(GE Healthcare)에 녹여 다양한 농도(300nM, 200nM, 100nM, 50nM, 10nM, 0nM)로 기 제작하여 확보한 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머군을 부갑상선 호르몬 단백질을 붙이지 않은 센서 칩 (채널 1)과 부갑상선 호르몬 단백질이 고정된 (채널 2) 센서 칩에 순차적으로 주입함으로써, 본 발명자들은 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군과 부갑상선 호르몬 단백질 간의 해리상수 (K D, dissociation), 즉 친화도를 분석하였다. 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군의 해리상수 (K D, dissociation) 분석 결과는 하기 표 2에 나타내었다.For quantitative evaluation of the parathyroid hormone binding aptamers PTH9 (SEQ ID NO: 9), PTH14 (SEQ ID NO: 14), and PTH16 (SEQ ID NO: 16), the ssDNA aptamer of each candidate group was HBS-EP buffer (GE Healthcare). Parathyroid hormone protein-binding DNA aptamer group prepared by dissolving at various concentrations (300nM, 200nM, 100nM, 50nM, 10nM, 0nM), and the sensor chip (channel 1) and parathyroid hormone protein are fixed. by injecting in sequence a (CH 2) a sensor chip, the present inventors have analyzed a PTH protein binding DNA aptamer candidates and parathyroid hormone dissociation constant (K D, dissociation) between the protein, i.e. affinity. Dissociation constant ( KD , dissociation) analysis of the parathyroid hormone protein binding DNA aptamer candidate group is shown in Table 2 below.

DNA 앱타머DNA Aptamer 해리상수(KD)MDissociation Constant (K D ) M PTH9PTH9 1.435 × 10-9 1.435 × 10 -9 PTH14PTH14 3.622 × 10-11 3.622 × 10 -11 PTH16PTH16 8.895 × 10-10 8.895 × 10 -10

<실시예 8><Example 8>

최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA Optimal Parathyroid Hormone Protein Binding DNA 앱타머의Aptamer digoxigenindigoxigenin 변형(dig modification) 및  Dig modification and HRPHRP (Horseradish peroxidase)가 부착된 digoxigenin 결합 DNA 앱타머의 제작(Horseradish peroxidase) Attached Digoxigenin Binding DNA Aptamer

<8-1> 최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머의 digoxigenin modification<8-1> digoxigenin modification of optimal parathyroid hormone protein-binding DNA aptamers

상기 실시예 7에서 선별한 3개의 최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머의 부갑상선 호르몬 단백질 탐지능을 확인하기 위하여, IDT(Integrated DNA Technologies, America)에 합성 의뢰하여 최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머의 5‘ 말단에 digoxigenin (Dig)을 부착하였다. 합성된 최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA 앱타머는 1X PBS (pH 7.2) buffer를 이용하여 현탁시켜 동일한 농도(190 ng/㎕)로 맞춰주었다.In order to confirm the parathyroid hormone protein detection ability of the three optimal parathyroid hormone protein-binding DNA aptamers selected in Example 7, it was synthesized by IDT (Integrated DNA Technologies, America) and 5 of the optimal parathyroid hormone protein-binding DNA aptamers. 'Digoxigenin (Dig) attached to the end. The synthesized optimal parathyroid hormone protein-binding DNA aptamers were suspended in 1 × PBS (pH 7.2) buffer and adjusted to the same concentration (190 ng / μl).

동일한 농도로 준비된 dig가 부착된 최적 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머를 50 ㎕씩 분주한 후, 이를 85℃에서 5분간 끓여 변성(Denaturation) 시켰다가 상온에서 서서히 식혀 ssDNA 앱타머의 안정한 3차원 구조를 형성시켰다. Dispense 50 µl of optimal parathyroid hormone-binding DNA aptamer prepared at the same concentration, boil it at 85 ° C for 5 minutes, denature it, and cool it slowly at room temperature to form a stable three-dimensional structure of ssDNA aptamer. I was.

<8-2> Dig 결합 Dig-1 앱타머의 HRP 부착 실험<8-2> HRP Attachment Experiment of Dig-bound Dig-1 Aptamer

Dig가 결합된 Dig-1 앱타머의 HRP 부착을 진행하기 위하여, IDT(Integrated DNA Technologies, America)에 합성을 의뢰하여 Dig 결합 Dig-1 앱타머를 확보하였다. 이후, Dig가 결합된 Dig-1 앱타머의 HRP 변형은 Alpha diagnostic (USA)에서 판매하고 있는 Horseradish peroxidase (HRP) conjugation kit (Micro)를 이용하여 진행하였다. Dig-1 앱타머는 1X conjugation buffer (0.1M NaHCO3, pH 9.5)를 이용하여 앱타머를 HRP로 변형하기 위한 환경을 조성하였으며, 이후 preactivate된 HRP solution을 첨가한 후 4℃에서 3시간 반응하였다. 이후 반응이 끝난 샘플에는 blocking buffer를 샘플 1ml당 200 ul를 첨가한 후, 실온에서 1시간 이상 반응 시켜, HRP 변형 과정을 마무리 하였다. 이후 4℃에서 PBS로 투석하고, stabilizing buffer를 샘플 500 ul 당 1 ml를 첨가하여 샘플 안정성을 확보하였다. In order to proceed with HRP attachment of Dig-1 aptamer with Dig, Dig binding Dig-1 aptamer was obtained by requesting synthesis to IDT (Integrated DNA Technologies, America). Afterwards, HRP modification of Dig-1 aptamer conjugated with Dig was performed using a Horseradish peroxidase (HRP) conjugation kit (Micro) sold by Alpha diagnostics (USA). Dig-1 aptamer was used to create an environment for transforming aptamer to HRP using 1X conjugation buffer (0.1M NaHCO3, pH 9.5), and then reacted for 3 hours at 4 ° C. after adding a preactivated HRP solution. After the reaction was completed, the blocking buffer was added 200 ul per 1ml of the sample, and then reacted at room temperature for 1 hour or more to complete the HRP transformation process. After dialysis with PBS at 4 ℃, stabilizing buffer was added to 1 ml per 500 ul of sample to ensure sample stability.

<실시예 9>Example 9

부갑상선 호르몬 특이적 결합 DNA Parathyroid hormone specific binding DNA 앱타머Aptamers 및 Dig 결합  And Dig binding 앱타머를Aptamer 활용한 재조합 부갑상선 호르몬 및 부갑상선 호르몬 과발현 세포에서의 탐지 실험 Detection Experiments on Recombinant Parathyroid Hormone and Parathyroid Hormone Overexpressing Cells

<9-1> Dig가 부착된 최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA <9-1> Optimal Parathyroid Hormone Protein Binding DNA Attached with Dig 앱타머와Aptamers and HRP가HRP 부착된 Dig 결합 DNA  Attached Dig Binding DNA 앱타머를Aptamer 활용한 부갑상선 호르몬 검출 Detection of parathyroid hormone

실시예 1에서 준비한 부갑상선 호르몬 단백질을 SDS-PAGE (15%)에 3개로 나누어 로딩한 후, Bio rad (USA)의 Mini Trans Blot Cell을 이용하여 니트로셀룰로스 멤브레인(GE Healthcare, Sweden)으로 옮겼다. 부갑상선 호르몬 단백질이 결합된 멤브레인을 1X TBS-T buffer(50 mM Tris-HCl (pH7.4), 150 mM NaCl, 0.1%(v/v) Tween 20)를 이용하여 10분씩 3회에 걸쳐 세척하였으며, 이후 멤브레인은 블록킹 버퍼 (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T(pH 7.2))를 이용하여 4℃에서 1시간 동안 반응을 진행하여 비특이적인 단백질과의 반응을 차단하였다. 이후, TBS-T buffer를 이용하여 10분씩 3회에 걸쳐 세척하였고, 실시예 <8-1>에서 안정한 3차 구조를 형성한 dig가 부착된 최적 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 26 ㎕를 4 ㎖의 blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T(pH 7.2))에 첨가한 후, 부갑상선 호르몬이 결합된 멤브레인과 4℃에서 3시간 동안 반응을 진행하여 Dig가 부착된 최적 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머와 멤브레인에 부착된 부갑상선 호르몬의 결합을 유도하였다. 이후, TBS-T buffer를 이용하여 20분씩 6회에 걸쳐 세척을 진행하였으며, 실시예 <8-2>에서 제작된 HRP가 부착된 Dig결합 dig-1 앱타머를 4 ㎖의 blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T(pH 7.2))에 첨가한 후, 4℃에서 12시간 동안 반응을 진행하여 최적 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 말단의 dig와 HRP가 부착된 dig결합 dig-1 앱타머의 결합을 유도하였다. 마지막으로 TBS-T buffer를 이용하여 20분씩 12회에 걸쳐 세척을 진행하였고 각 반응에 대한 시그널을 확인하기 위하여 Western blotting detection kit (Advansta, USA)을 사용하였다. 확인을 통하여 부갑상선 호르몬의 표적 size에서 신호를 확보할 수 있음을 알 수 있었다(도 6 참조).The parathyroid hormone protein prepared in Example 1 was loaded into SDS-PAGE (15%) in three portions, and then transferred to nitrocellulose membrane (GE Healthcare, Sweden) using Mini Trans Blot Cell of Bio rad (USA). Parathyroid hormone-bound membranes were washed three times for 10 minutes using 1X TBS-T buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 0.1% (v / v) Tween 20). Then, the membrane was blocked using a blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T (pH 7.2)) at 4 ℃ for 1 hour to block the reaction with nonspecific proteins. Thereafter, the plate was washed three times for 10 minutes using TBS-T buffer. In Example <8-1>, 4 µl of 26 μl of an optimal parathyroid hormone-binding DNA aptamer having a stable tertiary structure was attached. After adding to blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T (pH 7.2)), reaction was performed with parathyroid hormone-bound membrane for 3 hours at 4 ℃ for optimal parathyroid hormone-binding DNA app. Induced binding of the parathyroid hormone attached to the tammer and the membrane. Thereafter, washing was performed six times for 20 minutes using TBS-T buffer, and 4 mL of blocking buffer (5%) of the HRP-attached Dig binding dig-1 aptamer prepared in Example <8-2> was used. bovine serum albumin, 1X TBS-T (pH 7.2)), followed by reaction at 4 ° C. for 12 hours, where the dig- and RP-linked dig-1 aptamers at the ends of the optimal parathyroid hormone-binding DNA aptamers were attached. Of binding was induced. Finally, washing was performed 12 times for 20 minutes using TBS-T buffer, and Western blotting detection kit (Advansta, USA) was used to confirm the signal for each reaction. It was confirmed that the signal can be obtained at the target size of the parathyroid hormone (see FIG. 6).

<9-2> Dig가 부착된 최적 부갑상선 호르몬 단백질 결합 DNA <9-2> Optimal Parathyroid Hormone Protein Binding DNA Attached with Dig 앱타머와Aptamers and HRP가HRP 부착된 Dig 결합 DNA  Attached Dig Binding DNA 앱타머를Aptamer 활용한 부갑상선 호르몬 검출 Detection of parathyroid hormone

DNA 앱타머 및 HRP 변형 Dig 결합 앱타머를 이용하여 부갑상선 호르몬 과발현 세포로부터 부갑상선 호르몬 확인 실험을 진행하기 위하여 전체 세포 활성형 단백질을 획득하였다. 이때 전체 세포 활성형 단백질은 부갑상선 호르몬 과발현 세포를 용해버퍼를 이용하여 용해시킨 세포 용해물에 함유된 전체 세포의 단백질을 의미한다. 상기에서 획득한 부갑상선 호르몬 과발현 세포의 전체 세포 활성형 단백질을 SDS-PAGE (15%)를 통하여 확인하였고, SDS-PAGE를 통하여 확인된 단백질은 Bio rad (USA)의 Mini Trans Blot Cell을 이용하여 니트로셀룰로스 멤브레인(nitrocellulose membrane; GE Healthcare, Sweden)으로 옮겼다. 부갑상선 호르몬 단백질이 결합된 멤브레인을 1X TBS-T buffer(50 mM Tris-HCl (pH7.4), 150 mM NaCl, 0.1%(v/v) Tween 20)를 이용하여 10분씩 3회에 걸쳐 세척하였으며, 이후 멤브레인은 블록킹 버퍼 (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T(pH 7.2))를 이용하여 4℃에서 1시간 동안 반응을 진행하여 비특이적인 단백질과의 반응을 차단하였다. 이후, TBS-T buffer를 이용하여 10분씩 3회에 걸쳐 세척을 진행하였으며, 실시예 <8-1>에서 안정한 3차 구조를 형성한 dig가 부착된 최적 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 26 ㎕를 4 ㎖의 blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T(pH 7.2))에 첨가한 후, 부갑상선 호르몬이 결합된 멤브레인과 4℃에서 3시간 동안 반응을 진행하여 Dig가 부착된 최적 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머와 멤브레인에 부착된 부갑상선 호르몬의 결합을 유도하였다. 이후, TBS-T buffer를 이용하여 20분씩 6회에 걸쳐 세척을 진행하였으며, 실시예<8-2>에서 제작된 HRP가 부착된 Dig결합 dig-1 앱타머를 4 ㎖의 blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T(pH 7.2))에 첨가한 후, 4℃에서 12시간 동안 반응을 진행하여 최적 부갑상선 호르몬 결합 DNA 앱타머 말단의 dig와 HRP가 부착된 dig결합 dig-1 앱타머의 결합을 유도하였다. 마지막으로 TBS-T buffer를 이용하여 20분씩 12회에 걸쳐 세척을 진행하였고 이후 각 Western blotting detection kit (Advansta, USA)을 사용하여 시각화하였다. Whole cell activated protein was obtained to perform parathyroid hormone identification experiments from parathyroid hormone overexpressing cells using DNA aptamers and HRP modified Dig binding aptamers. In this case, the whole cell active protein means a protein of the whole cells contained in the cell lysate in which the parathyroid hormone overexpressing cells are lysed using the lysis buffer. The whole cell-activated protein of the parathyroid hormone-overexpressed cells obtained above was confirmed by SDS-PAGE (15%), and the protein identified through SDS-PAGE was determined by using Nitro Mini Blot Cell of Bio rad (USA). Transfer to nitrocellulose membrane (GE Healthcare, Sweden). Parathyroid hormone-bound membranes were washed three times for 10 minutes using 1X TBS-T buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 0.1% (v / v) Tween 20). Then, the membrane was blocked using a blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T (pH 7.2)) at 4 ℃ for 1 hour to block the reaction with nonspecific proteins. Thereafter, washing was performed three times for 10 minutes using TBS-T buffer. In Example <8-1>, 26 μl of an optimal parathyroid hormone-binding DNA aptamer with 4 digs forming a stable tertiary structure was added. After adding to ㎖ blocking buffer (5% bovine serum albumin, 1X TBS-T (pH 7.2)), reacted with parathyroid hormone-bound membrane for 3 hours at 4 ℃ for optimal parathyroid hormone binding. The binding of DNA aptamers and parathyroid hormones attached to the membrane was induced. Thereafter, washing was performed six times for 20 minutes using TBS-T buffer, and 4 mL of blocking buffer (5%) was applied to the HRP-attached Dig-bonded dig-1 aptamer prepared in Example <8-2>. bovine serum albumin, 1X TBS-T (pH 7.2)), followed by reaction at 4 ° C. for 12 hours, where the dig- and RP-linked dig-1 aptamers at the ends of the optimal parathyroid hormone-binding DNA aptamers were attached. Of binding was induced. Finally, washing was performed 12 times for 20 minutes using TBS-T buffer, and then visualized using each Western blotting detection kit (Advansta, USA).

분석 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, 앱타머를 기반으로 하는 앱타머 블롯팅 기법을 이용하여 10~15 kDa에서 부갑상선 호르몬의 시그널을 검출할 수 있는 것을 알 수 있었다. As a result, as shown in Figure 7, it was found that the signal of the parathyroid hormone can be detected at 10 ~ 15 kDa by using the aptamer-based aptamer blotting technique.

따라서 본 발명자들은 본 발명에서 제작한 부갑상선 호르몬 특이적 겹합능을 갖는 DNA 앱타머를 이용할 경우, 부갑상선 호르몬 단백질을 용이하고 정확하게 검출할 수 있는 용도 뿐만 아니라, 혈액 내 부갑상선 호르몬 단백질의 정량을 정확하게 측정하여 부갑상선 호르몬에 의해 유발되는 질환을 진단 및 검사하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 알 수 있었다. Therefore, the present inventors can easily and accurately detect the parathyroid hormone protein when using the DNA aptamer having the parathyroid hormone-specific overlap ability prepared in the present invention, and accurately measure the quantification of the parathyroid hormone protein in the blood. It can be seen that it can be effectively used to diagnose and test diseases caused by parathyroid hormone.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

<110> Industry Academic Cooperation Foundation of Chungbuk National University and Ewha Womans University <120> DNA Aptamer Specifically Binding to Prathyroid Hormone and Uses Thereof <130> NPDC68492 <160> 26 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH1 DNA aptamer sequence <400> 1 cactcgtcga agctttactt tccatagcac tcggtttatg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH2 DNA aptamer sequence <400> 2 ccctgcctta tccattaata aacctatatt acatctacgg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH3 DNA aptamer sequence <400> 3 cgaagtgagc atgttggctg tattttacgc gttttacccg 40 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH4 DNA aptamer sequence <400> 4 ccgttaaatc tacatgttca ttatcctgtt aagagcgtgg 40 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH5 DNA aptamer sequence <400> 5 gcccgtcact attaacttga tatttattaa ccgccctacg 40 <210> 6 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH6 DNA aptamer sequence <400> 6 ccaccacgtc tacttattac tagtccgttt cgctcttgta 40 <210> 7 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH7 DNA aptamer sequence <400> 7 cactctagtg tattattcat tacttcctca atatgtgtcg 40 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH8 DNA aptamer sequence <400> 8 ccctgttaat acacgccatt ataatccatc acttattttg 40 <210> 9 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH9 DNA aptamer sequence <400> 9 ccactataac tagcttctat tattaactag agtagtatgg 40 <210> 10 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH10 DNA aptamer sequence <400> 10 ccacacggct caattatcct ttatttactt gattttacgg 40 <210> 11 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH11 DNA aptamer sequence <400> 11 ccacgatcat atcaacgatt acttgccagc agatttatgg 40 <210> 12 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH12 DNA aptamer sequence <400> 12 ccacgtccca ttggtgccag ttaattcaat acgtttttgg 40 <210> 13 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH13 DNA aptamer sequence <400> 13 ccacttatac gtcttattat cacgcttatg tttattatgg 40 <210> 14 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH14 DNA aptamer sequence <400> 14 cacgaaagat caattacatg cttatcattt tattcattgg 40 <210> 15 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH15 DNA aptamer sequence <400> 15 gcacattcct gactctattt agttatatcc cttgttgaca 40 <210> 16 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH16 DNA aptamer sequence <400> 16 ccgtgatcac gttttaatct tccactcgct agctgcctcg 40 <210> 17 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH17 DNA aptamer sequence <400> 17 ccaatactac tcttacttgt tctaccgtgt tagcttcgtg 40 <210> 18 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH18 DNA aptamer sequence <400> 18 ccacagagct catattactt gattctcgac ttcctgcttg 40 <210> 19 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH19 DNA aptamer sequence <400> 19 acctgagtag aggataacat taccccgaat ttacatggta 40 <210> 20 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> template DNA sequence(N40) <400> 20 ataccagctt attcaattna gatagtaagt gcaatct 37 <210> 21 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F primer <400> 21 ataccagctt attcaatt 18 <210> 22 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R primer(5' biotinylation) <400> 22 agatagtaag tgcaatct 18 <210> 23 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 9 round ssDNA aptamer F primer <400> 23 ataccagctt attcaatt 18 <210> 24 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 9 round ssDNA aptamer R primer <400> 24 agatagtaag tgcaatct 18 <210> 25 <211> 84 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH amino acid sequence <400> 25 Ser Val Ser Glu Ile Gln Leu Met His Asn Leu Gly Lys His Leu Asn 1 5 10 15 Ser Met Glu Arg Val Glu Trp Leu Arg Lys Lys Leu Gln Asp Val His 20 25 30 Asn Phe Val Ala Leu Gly Ala Pro Leu Ala Pro Arg Asp Ala Gly Ser 35 40 45 Gln Arg Pro Arg Lys Lys Glu Asp Asn Val Leu Val Glu Ser His Glu 50 55 60 Lys Ser Leu Gly Glu Ala Asp Lys Ala Asp Val Asn Val Leu Thr Lys 65 70 75 80 Ala Lys Ser Gln <210> 26 <211> 98 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> His-tagged PTH amino acid sequence <400> 26 Met Gly His His His His His His Ser Gly Ser Glu Phe Arg Ser Val 1 5 10 15 Ser Glu Ile Gln Leu Met His Asn Leu Gly Lys His Leu Asn Ser Met 20 25 30 Glu Arg Val Glu Trp Leu Arg Lys Lys Leu Gln Asp Val His Asn Phe 35 40 45 Val Ala Leu Gly Ala Pro Leu Ala Pro Arg Asp Ala Gly Ser Gln Arg 50 55 60 Pro Arg Lys Lys Glu Asp Asn Val Leu Val Glu Ser His Glu Lys Ser 65 70 75 80 Leu Gly Glu Ala Asp Lys Ala Asp Val Asn Val Leu Thr Lys Ala Lys 85 90 95 Ser Gln <110> Industry Academic Cooperation Foundation of Chungbuk National University and Ewha Womans University <120> DNA Aptamer Specific Binding to Prathyroid Hormone and Uses          Thereof <130> NPDC68492 <160> 26 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH1 DNA aptamer sequence <400> 1 cactcgtcga agctttactt tccatagcac tcggtttatg 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH2 DNA aptamer sequence <400> 2 ccctgcctta tccattaata aacctatatt acatctacgg 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH3 DNA aptamer sequence <400> 3 cgaagtgagc atgttggctg tattttacgc gttttacccg 40 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH4 DNA aptamer sequence <400> 4 ccgttaaatc tacatgttca ttatcctgtt aagagcgtgg 40 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH5 DNA aptamer sequence <400> 5 gcccgtcact attaacttga tatttattaa ccgccctacg 40 <210> 6 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH6 DNA aptamer sequence <400> 6 ccaccacgtc tacttattac tagtccgttt cgctcttgta 40 <210> 7 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH7 DNA aptamer sequence <400> 7 cactctagtg tattattcat tacttcctca atatgtgtcg 40 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH8 DNA aptamer sequence <400> 8 ccctgttaat acacgccatt ataatccatc acttattttg 40 <210> 9 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH9 DNA aptamer sequence <400> 9 ccactataac tagcttctat tattaactag agtagtatgg 40 <210> 10 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH10 DNA aptamer sequence <400> 10 ccacacggct caattatcct ttatttactt gattttacgg 40 <210> 11 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH11 DNA aptamer sequence <400> 11 ccacgatcat atcaacgatt acttgccagc agatttatgg 40 <210> 12 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH12 DNA aptamer sequence <400> 12 ccacgtccca ttggtgccag ttaattcaat acgtttttgg 40 <210> 13 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH13 DNA aptamer sequence <400> 13 ccacttatac gtcttattat cacgcttatg tttattatgg 40 <210> 14 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PTH14 DNA aptamer sequence <400> 14 cacgaaagat 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<220> <223> His-tagged PTH amino acid sequence <400> 26 Met Gly His His His His His His Ser Gly Ser Glu Phe Arg Ser Val   1 5 10 15 Ser Glu Ile Gln Leu Met His Asn Leu Gly Lys His Leu Asn Ser Met              20 25 30 Glu Arg Val Glu Trp Leu Arg Lys Lys Leu Gln Asp Val His Asn Phe          35 40 45 Val Ala Leu Gly Ala Pro Leu Ala Pro Arg Asp Ala Gly Ser Gln Arg      50 55 60 Pro Arg Lys Lys Glu Asp Asn Val Leu Val Glu Ser His Glu Lys Ser  65 70 75 80 Leu Gly Glu Ala Asp Lys Ala Asp Val Asn Val Leu Thr Lys Ala Lys                  85 90 95 Ser gln        

Claims (15)

부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질에 특이적으로 결합하는, 서열번호 14의 염기서열로 이루어진 DNA 앱타머(aptamer).DNA aptamer consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14 that specifically binds to parathyroid hormone (PTH) protein. 제1항에 있어서,
상기 DNA 앱타머는 사람 부갑상선 호르몬 단백질 또는 His 융합 부갑상선 호르몬 단백질과 특이적으로 결합하는 것을 특징으로 하는, DNA 앱타머(aptamer).
The method of claim 1,
The DNA aptamer is characterized in that specifically binding to the human parathyroid hormone protein or His fusion parathyroid hormone protein, DNA aptamer (aptamer).
제1항에 있어서,
상기 DNA 앱타머는 표지물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, DNA 앱타머(aptamer).
The method of claim 1,
The DNA aptamer is characterized in that it further comprises a label, DNA aptamer (aptamer).
제3항에 있어서,
상기 표지물질은 형광물질, 아민기, 바이오틴, 티올기 및 디곡시게닌(digoxigenin)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 표지물질이 상기 DNA 앱타머의 5' 말단 또는 3' 말단에 표지된 것을 특징으로 하는, DNA 앱타머(aptamer).
The method of claim 3, wherein
The labeling material may be any one labeling material selected from the group consisting of a fluorescent material, an amine group, a biotin, a thiol group, and digoxigenin, labeled at the 5 'end or 3' end of the DNA aptamer. DNA aptamers.
제1항의 DNA 앱타머(aptamer)를 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 조성물.Claim 1 composition for detecting parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH) comprising the DNA aptamer (aptamer) as an active ingredient. 제5항의 조성물을 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 키트.Parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH) detection kit comprising the composition of claim 5 as an active ingredient. 제1항의 DNA 앱타머(aptamer)가 기판 상에 고정되어 부갑상선 호르몬 단백질을 포함하는 시료에 특이적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 칩.The chip for detecting parathyroid hormone (parathyroid hormone, PTH), characterized in that the DNA aptamer of claim 1 is immobilized on a substrate to specifically react to a sample containing parathyroid hormone protein. (1) 생체로부터 분리된 생물학적 시료를 상기 제1항의 DNA 앱타머(aptamer)와 접촉시키는 단계; 및
(2) 상기 생물학적 시료와 상기 DNA 앱타머 간의 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질 특이적 결합반응을 통해 상기 생물학적 시료 내의 부갑상선 호르몬의 존부 또는 함량을 측정하는 단계;를 포함하는,
부갑상선 호르몬 단백질의 검출 방법.
(1) contacting the biological sample isolated from the living body with the DNA aptamer of claim 1; And
(2) measuring the presence or content of parathyroid hormone in the biological sample through a parathyroid hormone (PTH) protein specific binding reaction between the biological sample and the DNA aptamer;
Method for detecting parathyroid hormone proteins.
제1항의 DNA 앱타머(aptamer)를 유효성분으로 포함하는 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단용 조성물.Claim 1 diagnostic composition for parathyroid hormone-related diseases comprising the DNA aptamer (aptamer) as an active ingredient. 제9항에 있어서,
상기 질환은 칼슘저혈증, 부갑상선기능항진증, 부갑상선기능감퇴증, 부갑상선기능항진증-관련 칼슘과혈발증, 악성 칼슘과혈증, 신부전증, 요로결석 및 고혈압증으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단용 조성물.
The method of claim 9,
The disease is characterized in that selected from the group consisting of hypocalcemia, hyperparathyroidism, parathyroidism, parathyroidism-related calcium hyperemia, malignant calcium hyperemia, renal failure, urolithiasis and hypertension, parathyroid hormone A composition for diagnosing related diseases.
삭제delete 삭제delete (1) 생체로부터 분리된 생물학적 시료를 상기 제1항의 DNA 앱타머(aptamer)와 접촉시키는 단계; 및
(2) 상기 생물학적 시료와 상기 DNA 앱타머 간의 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 단백질 특이적 결합반응을 통해 상기 생물학적 시료 내의 부갑상선 호르몬의 존부 또는 함량을 측정하는 단계;를 포함하는,
부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
(1) contacting the biological sample isolated from the living body with the DNA aptamer of claim 1; And
(2) measuring the presence or content of parathyroid hormone in the biological sample through a parathyroid hormone (PTH) protein specific binding reaction between the biological sample and the DNA aptamer;
Method of providing information necessary for the diagnosis of parathyroid hormone-related diseases.
제13항에 있어서,
상기 질환은 칼슘저혈증, 부갑상선기능항진증, 부갑상선기능감퇴증, 부갑상선기능항진증-관련 칼슘과혈발증, 악성 칼슘과혈증, 신부전증, 요로결석 및 고혈압증으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 부갑상선 호르몬 관련 질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 13,
The disease is characterized in that selected from the group consisting of hypocalcemia, hyperparathyroidism, parathyroidism, parathyroidism-related calcium hyperemia, malignant calcium hyperemia, renal failure, urolithiasis and hypertension, parathyroid hormone Method of providing information necessary for the diagnosis of related diseases.
제1항의 DNA 앱타머(aptamer)가 기판 상에 고정되어 부갑상선 호르몬 단백질을 포함하는 시료에 특이적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH) 검출용 마이크로어레이.The microarray for detecting parathyroid hormone (PTH), characterized in that the DNA aptamer of claim 1 is immobilized on a substrate to specifically react to a sample containing parathyroid hormone protein.
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