KR102036609B1 - A method for prenatal diagnosis using digital PCR - Google Patents

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    • C12Q2563/107Nucleic acid detection characterized by the use of physical, structural and functional properties fluorescence

Abstract

본 발명은 디지털 PCR을 이용한 산전진단 방법에 관한 것이다. 기존의 산전진단을 위한 양수 천자 방법은 침습적 검사로서, 주사기에 의한 양막의 세균감염, 주사기에 의한 상처 문제, 양수가 새는 문제 등의 위험성이 있었다. 따라서 최근에는 임부의 혈액으로부터 태아 DNA를 수득하여 태아의 유전자 이상을 진단하는 방법이 도입되고 있으나, 임부의 혈액에는 임부 DNA에 비하여 매우 소량의 태아 DNA가 포함될 뿐이므로 태아의 유전정보 분석은 정확도가 매우 저하되는 실정이다. 본 발명은 상기와 같은 종래의 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 임부의 혈액을 이용한 산전진단시 태아 DNA를 농축하여 태아 유전정보 분석의 정확성을 향상시킬 수 있는 방법이다. 본 발명의 산전진단방법은 임부와 태아 모두에게 안전하고 간편하며 정확성을 신뢰할 수 있으므로, 산전진단 분야에서 크게 활용될 것으로 기대된다.The present invention relates to a prenatal diagnostic method using digital PCR. The conventional amniotic fluid puncture method for prenatal diagnosis is an invasive test, and there is a risk of bacterial infection of the amniotic membrane with a syringe, a wound problem with a syringe, and a leak of amniotic fluid. Therefore, recently, a method of diagnosing genetic abnormalities of fetuses by obtaining fetal DNA from maternal blood has been introduced. However, since fetal DNA contains only a very small amount of fetal DNA compared to maternal DNA, fetal genetic information analysis is not accurate. It is very low. The present invention has been made to solve the above conventional technical problems, it is a method that can improve the accuracy of fetal genetic information analysis by concentrating fetal DNA during prenatal diagnosis using pregnant women's blood. The antenatal diagnostic method of the present invention is safe, simple, and reliable for both pregnant and fetus, and is expected to be widely utilized in the field of antenatal diagnosis.

Description

디지털 PCR을 이용한 산전진단 방법{A method for prenatal diagnosis using digital PCR}Prenatal diagnosis using digital PCR {A method for prenatal diagnosis using digital PCR}

본 발명은 디지털 PCR을 이용한 산전진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a prenatal diagnosis method using digital PCR.

결혼 인구의 고령화 및 출산 연령대의 고령화 등의 원인으로 태아의 유전성 질병 발생 확률이 최근 10년간 빠르게 증가하고 있다. 태아의 유전적 이상을 포함하는 질환을 임신 초기에 검출할 경우, 임부와 태아에게 고통을 줄이면서도 안전에 필요한 조속한 의학적 조치가 가능하기 때문에, 태아의 유전적 이상을 조기에 진단하는 것은 매우 중요하다. 태아에게 발생할 수 있는 유전적 이상으로서는 염색체 일부의 전좌, 결실, 중복, 삽입, 및 수적 이상(예를 들어 3염색체성) 등을 들 수 있으며, 이러한 염색체 이상이 있는 경우 태아의 신체 전반에 걸쳐 구조 이상과 기능 이상이 발생한다. 특히 유전자의 수적 이상은 임부의 나이가 많을수록 높은 빈도로 발생하는 것으로 알려져 있다. Due to the aging of the married population and the aging of the childbearing age, the probability of developing fetal hereditary diseases has increased rapidly over the past 10 years. It is very important to diagnose a fetal genetic abnormality early when a disease including a fetal genetic abnormality is detected in the early pregnancy, as it enables prompt medical measures necessary for safety while reducing pain for the pregnant woman and the fetus. . Genetic abnormalities that can occur in the fetus include translocation, deletion, duplication, insertion, and number of chromosomal abnormalities (e.g., trisomy). If such chromosomal abnormalities are present, the structure throughout the fetus's body Abnormalities and functional abnormalities occur. In particular, it is known that numerical abnormalities of genes occur more frequently as the pregnant woman gets older.

통상적으로 태아의 유전적 이상을 진단하기 위해서 양수 천자 방법이 사용되고 있는데, 양수 검사는 침습적 검사로서, 주사기에 의한 양막의 세균감염, 주사기에 의한 상처 문제, 양수가 새는 문제 등의 위험성이 있으며, 심각한 경우 유산이 될 수도 있다. 따라서, 최근에는 임부의 혈액으로부터 태아 DNA를 수득하여 태아의 유전자 이상을 진단하는 방법이 도입되고 있으나, 임부의 혈액에는 임부 DNA에 비하여 매우 소량의 태아 DNA가 포함될 뿐이므로 태아의 유전정보 분석은 정확도가 매우 낮은 실정이다. 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제10-1387582호에서는 모체의 혈액 내에 극히 소량으로 존재하는 세포 유리 태아 핵산을 표적으로 리얼타임 PCR을 수행하여 모체 내 세포 유리 태아 핵산을 검출할 수 있는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 리얼타임 PCR 방법은 비침습적 방법이지만, 한번에 여러 가지 종류의 검사를 하는데 한계가 있고 정확한 태아의 유전자 수 이상을 검출하기 위해서는 표준곡선의 사용이 필요하며 소모되는 시료의 양이 일정 수준 이상 필요하다는 단점이 있다. Typically, the amniotic fluid puncture method is used to diagnose the genetic abnormality of the fetus.The amniotic fluid test is an invasive test, and there is a risk of bacterial infection of the amniotic membrane by a syringe, a wound problem by a syringe, and a problem of leaking amniotic fluid. If so, it could be a miscarriage. Therefore, in recent years, a method of diagnosing fetal genetic abnormalities by obtaining fetal DNA from pregnant women's blood has been introduced, but since the pregnant woman's blood contains only a very small amount of fetal DNA compared to the maternal DNA, the analysis of fetal genetic information is accurate. Is very low. In this regard, Korean Patent Publication No. 10-1387582 discloses a method for detecting cell-free fetal nucleic acids in the mother by performing real-time PCR targeting cell-free fetal nucleic acids present in a very small amount in the mother's blood. have. However, although the real-time PCR method is a non-invasive method, it has limitations in performing various types of tests at once, and the use of a standard curve is required to detect an abnormal number of genes in the fetus, and the amount of samples consumed needs to be over a certain level. There is a drawback of that.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 임부의 혈액을 이용한 산전진단시 태아 DNA를 농축하여 태아 유전정보 분석의 정확성을 향상시킬 수 있는 방법이다. 본 발명의 산전진단방법은 임부와 태아 모두에게 안전하고 간편하며 정확성을 신뢰할 수 있으므로, 산전진단 분야에서 크게 활용될 것으로 기대된다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and is a method capable of improving the accuracy of fetal genetic information analysis by concentrating fetal DNA during prenatal diagnosis using the blood of a pregnant woman. The prenatal diagnosis method of the present invention is safe, simple, and reliable in accuracy for both a pregnant woman and a fetus, and is expected to be widely used in the field of prenatal diagnosis.

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디지털 PCR을 이용한 산전진단 방법에 관한 것이다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art as described above, and relates to a prenatal diagnosis method using digital PCR.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

이하, 본원에 기재된 다양한 구체예가 도면을 참조로 기재된다. 하기 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 위해서, 다양한 특이적 상세사항, 예컨대, 특이적 형태, 조성물 및 공정 등이 기재되어 있다. 그러나, 특정의 구체예는 이들 특이적 상세 사항 중 하나 이상 없이, 또는 다른 공지된 방법 및 형태와 함께 실행될 수 있다. 다른 예에서, 공지된 공정 및 제조 기술은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않게 하기 위해서, 특정의 상세사항으로 기재되지 않는다. "한 가지 구체예" 또는 "구체예"에 대한 본 명세서 전체를 통한 참조는 구체예와 결부되어 기재된 특별한 특징, 형태, 조성 또는 특성이 본 발명의 하나 이상의 구체예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 위치에서 표현된 "한 가지 구체예에서" 또는 "구체예"의 상황은 반드시 본 발명의 동일한 구체예를 나타내지는 않는다. 추가로, 특별한 특징, 형태, 조성, 또는 특성은 하나 이상의 구체예에서 어떠한 적합한 방법으로 조합될 수 있다.Hereinafter, various embodiments described herein are described with reference to the drawings. In the following description, for a thorough understanding of the present invention, various specific details, such as specific forms, compositions and processes, etc. are set forth. However, certain embodiments may be practiced without one or more of these specific details, or with other known methods and forms. In other instances, well-known processes and manufacturing techniques have not been described in specific details in order not to unnecessarily obscure the present invention. Reference throughout this specification to “one embodiment” or “an embodiment” means that a particular feature, form, composition, or characteristic described in connection with the embodiment is included in one or more embodiments of the present invention. Thus, the context of “in one embodiment” or “an embodiment” expressed in various places throughout this specification does not necessarily represent the same embodiment of the invention. Additionally, particular features, forms, compositions, or properties may be combined in one or more embodiments in any suitable manner.

명세서에서 특별한 정의가 없으면 본 명세서에 사용된 모든 과학적 및 기술적인 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 당업자에 의하여 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Unless otherwise defined in the specification, all scientific and technical terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

본 발명의 일 구체예에서 “산전진단”이란, 출생 전에 선천이상을 진단하는 것으로서, 출생전진단 또는 자궁 내 진단이라고도 한다. 태아 또는 태아로부터의 탈락물질을 시료로 하여, 세포유전학, 생화학적 해석 그리고 영상을 이용한 방법으로 검사를 시행한다. 발생과 관련한 선천이상의 조기 발견 및 모성보호를 목적으로 삼는다. 기법으로는 침습적방법(양수천자, 융모채취, 태아채혈, 태아피부생검, 태아간생검)과 비침습적방법(초음파, 모체혈중태아세포채취 등)이 있다. In one embodiment of the present invention, "prenatal diagnosis" is used to diagnose congenital abnormalities before birth, and is also referred to as prenatal diagnosis or intrauterine diagnosis. Tests are performed using cytogenetics, biochemical analysis, and imaging using the fetus or the deciding material from the fetus as a sample. It aims at early detection of birth-related abnormalities and maternal protection. Techniques include invasive methods (amniocentesis, villi collection, fetal blood sampling, fetal skin biopsy, fetal liver biopsy) and non-invasive methods (ultrasound, fetal cell collection in maternal blood, etc.).

유전자 산전진단에 대한 적응은 부모 중 어느 한쪽 이상이 염색체이상 또는 중한 유전병 보인자, 이상아분만력, 고령임신, 초음파로서 중독태아 이상 인정을 확인하는 염색체이상, 단일유전자병, 선천성대사이상 등이 의심되는 경우에 실시한다. 핵형분석에 있어서는 안전성 면에서 양수천자를 해야 하는데, 임신 15~18주 사이에 채혈하는 것을 원칙으로 한다. DNA 진단으로는 융모채취도 시행하는데 임신 9~11주 사이에 경질 또는 경복적으로 채취한다. 태아 채혈은 임신 16주 이후에 제대로부터 경복적으로 채취한다. 세포 유전학적인 진단으로서는 하이브리다이제이션법(Fluorescence In Situ Hybridization, FISH) 또는 태아유래세포배양에 의한 핵형검사를 시행하며, 분자유전학적 진단으로는 서던흡입법(southern blotting), 중합효소 연쇄반응법(Polymerase Chain Reaction, PCR)에 의한 직접진단, 무한단편장다형(Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP), PCR-RFLP법 등에 의한 간접진단을 시행하고 있다.Adaptation to genetic prenatal diagnosis is suspicious of chromosomal abnormalities, single genetic diseases, congenital metabolic abnormalities, etc., confirming the recognition of abnormal childbirth, elderly pregnancy, addiction by ultrasound, etc. When it becomes possible, it is carried out. In the karyotyping analysis, amniocentesis is required for safety, but it is a rule to collect blood between 15 and 18 weeks of pregnancy. For DNA diagnosis, villi are also collected, which are collected either hard or transversely between the 9th and 11th weeks of pregnancy. Fetal blood is collected from the right after the 16th week of pregnancy. Cytogenetic diagnosis is carried out by means of fluorescence in situ hybridization (FISH) or fetal-derived cell culture. Direct diagnosis by Chain Reaction (PCR), Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), and indirect diagnosis by PCR-RFLP method are being conducted.

본 발명의 일 구체예에서 “염색체 수 이상”이란, 이수성이라고도 하며, 세포, 개체 또는 계통에서 하나의 세포당 염색체 수가 기본수의 정수배가 되지 않고, 정수배에 대하여 1 내지 여러 개가 많거나 혹은 적은 상태인 것, 즉 불완전한 구성을 한 유전체를 포함한 상태를 의미하며, 이러한 상태에 있는 세포 또는 개체를 이수체라고 한다. 일반적으로 염색체 수가 기본수의 정수배보다 많은 경우를 고수성, 적은 경우를 저수성이라 한다. 특히 2배체의 경우 1쌍의 상동염색체 2개가 결손되어 있는 경우를 0염색체성, 한쪽은 결손되고 다른 한쪽만 존재하는 경우를 1염색체성, 1쌍의 상동염색체 외에 또 다른 1개의 여분 염색체가 존재하는 경우를 3염색체성이라 한다. In one embodiment of the present invention, the term "more than the number of chromosomes" is also referred to as aneuploidy, and the number of chromosomes per cell in a cell, individual or lineage does not become an integral multiple of the base number, and there are many or fewer of 1 to several relative to the integer multiple In other words, it means a state including a genome with an incomplete configuration, and cells or individuals in this state are called aneuploids. In general, a case where the number of chromosomes is more than an integer multiple of the base number is called a high number, and a case where the number of chromosomes is small is called a low number. In particular, in the case of diploid, if one pair of homologous chromosomes is missing, there is 0 chromosome, if one is missing and only the other is present, there is one chromosome, and in addition to one pair of homologous chromosomes, another one extra chromosome exists. This case is called trisomy.

대표적인 성염색체 이수성은 XXY이며 정소기능부전이 주된 특징으로 나타나는 클라인펠터(Klinefelter)증후군이다. 또한 X염색체가 1개(XO)이며 난소가 발육되지 않는 터너(Turner)증후군, X염색체가 3개인 XXX 여성, XYY의 YY증후군(YY남성)이 있다. 대표적인 상염색체 이수성은 21번염색체가 3염색체성인 다운증후군, 18번염색체가 3염색체성으로 태생기의 발달장애를 일으키는 에드워드(Edward)증후군, 13번염색체가 3염색체성으로 고도의 기형을 수반하는 파타우(Patau)증후군 등이 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 고양이울음증후군은 특징적인 우는 소리를 내는 것으로 5번염색체 단완(短腕)의 부분결실이 원인이다.The representative sex chromosome aneuploidy is XXY, and it is Klinefelter syndrome, which is characterized by testicular dysfunction. In addition, there is one X chromosome (XO) and Turner's syndrome in which the ovaries do not develop, XXX women with 3 X chromosomes, and YY syndrome of XYY (YY men). Representative autosomal aneuploidy is Down syndrome, chromosome 21 is trisomy, Edward syndrome, chromosome 18 is trisomy, which causes developmental disorders in the birth period, and chromosome 13 is trisomy, which is accompanied by a high degree of malformation. Patau syndrome and the like, but are not limited thereto. Cat crying syndrome is caused by a partial deletion of the short arm of chromosome 5 with a characteristic crying sound.

본 발명의 일 구체예에서 “리얼타임 PCR(Real-time polymerase chain reaction, Real-time PCR)” 이란, 실시간 중합효소연쇄반응, 큐 PCR(quantitative real time polymerase chain reaction, qPCR)이라고도 한며, 목표 DNA분자의 증폭과 양을 동시에 측정하는 분자생물학 실험 기법이다. 일반적으로 사용되는 RT-PCR은 역전사 중합연쇄반응(reverse transcription polymerase chain reaction)을 말하며, 실시간 중합효소연쇄반응(real-time PCR)이 아니다. 그러나 모든 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자들이 이것을 명확하게 구분하여 명명하는 것은 아니다. 실시간 중합효소연쇄반응은 DNA 샘플에서 하나 또는 그 이상의 특정 서열을 위해 절대적인 유전자 복제 수 또는 상대적인 양을 검출할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the term "real-time polymerase chain reaction (PCR)" is also referred to as real-time polymerase chain reaction, qPCR (quantitative real time polymerase chain reaction, qPCR), and target DNA It is a molecular biology experimental technique that measures the amplification and quantity of molecules at the same time. The commonly used RT-PCR refers to a reverse transcription polymerase chain reaction, and is not a real-time PCR. However, not all those skilled in the art will name it clearly. Real-time polymerase chain reaction can detect the absolute number or relative amount of gene copies for one or more specific sequences in a DNA sample.

실험의 진행은 일반적인 중합효소연쇄반응을 따른다. 중요한 특징은, 증폭된 DNA가 실시간으로 측정된다는 것이다. 이 점이 마지막에서 DNA가 관측이 되는 기본적인 중합효소연쇄반응과의 차이점이다. 두가지의 일반적인 방법이 실시간 중합효소연쇄반응에서 사용된다. (1) 아무 DNA 이중나선에 끼어들어갈 수 있는 불특정한 형광염색, (2) 올리고뉴클레오티드로 이루어진 서열-특이적 DNA탐침, 형광으로 보고자가 라벨되어있고, 상보적인 DNA목표에 결합한 뒤 검출된다. 종종, 실시간 중합효소연쇄반응은 세포 또는 조직의 mRNA와 코팅되지 않은 RNA(non-coding RNA)를 수량화하기 위해 역전사 중합연쇄반응과 결합되어 행하여진다. The progress of the experiment follows a general polymerase chain reaction. An important feature is that the amplified DNA is measured in real time. This is the difference from the basic polymerase chain reaction in which DNA is observed at the end. Two general methods are used in real-time polymerase chain reactions. (1) Unspecified fluorescent staining capable of intervening in any DNA double helix, (2) Sequence-specific DNA probe consisting of oligonucleotides, labeled with fluorescence, and detected after binding to a complementary DNA target. Often, real-time polymerase chain reactions are performed in combination with reverse transcription polymerization to quantify cellular or tissue mRNA and non-coding RNA (RNA).

본 발명의 일 구체예에서 “디지털 PCR(Digital polymerase chain reaction, Digital PCR)” 이란, 핵산을 탐지하고 정량하는 새로운 접근법으로서 기존 qPCR에 비해 정확한 정량 분석과 표적 핵산 분자의 고감도 탐지가 가능하다. 기존의 qPCR의 결과 분석 방식이 아날로그 방식인 점에 반해, 결과 신호가 "0" 또는 "1"의 값을 가져 분석 방식이 디지털 방식인 디지털 PCR 방법은 대용량 시료의 분석, 한번에 다양한 시료의 검사 그리고 다양한 검사 항목을 한번에 수행할 수 있는 장점이 있다. 디지털 PCR (digital PCR) 기술은 DNA 시료를 표준 곡선이 필요 없는 단일 분자 계수법을 적용하여 절대정량이 가능한 기술로서, 하나의 웰 당 하나의 액적(droplet)에 대한 PCR 반응으로 보다 정확한 절대 정량을 수행할 수 있는 장점이 있다(Gudrun Pohl and le-Ming Shih, Principle and applications of digital PCR, Expert Rev. Mol. Diagn. 4(1), 41-47 (2004) 참조). In one embodiment of the present invention, "digital PCR (Digital Polymerase Chain Reaction, Digital PCR)" is a new approach for detecting and quantifying nucleic acids, which enables accurate quantitative analysis and high-sensitivity detection of target nucleic acid molecules compared to existing qPCR. While the conventional qPCR result analysis method is analog, the result signal has a value of "0" or "1" and the digital PCR method is a digital method. It has the advantage of being able to perform various inspection items at once. Digital PCR (digital PCR) technology is a technology that enables absolute quantification of DNA samples by applying a single molecule counting method that does not require a standard curve, and performs more accurate absolute quantification by PCR reaction for one droplet per well. There are advantages to be able to do it (see Gudrun Pohl and le-Ming Shih, Principle and applications of digital PCR, Expert Rev. Mol. Diagn. 4(1), 41-47 (2004)).

디지털 PCR은 평균 0.5개 내지 1개의 카피수로 희석되도록 준비된 시료 유전자 주형, 증폭 프라이머 및 형광 프로브를 포함하는 각 액적을 하나의 웰에 분배하고 에멀젼 PCR을 수행한 후, 형광 신호가 나타나는 웰은 1개의 유전자 카피수의 시료가 분배되어 증폭 후 신호를 나타내는 것이므로 "1"의 값으로 카운트하고 형광 신호가 없는 웰은 0개의 카피수의 시료가 분배되어 증폭이 일어나지 않아 신호가 없는 것이므로 "0"으로 카운트함으로써 절대 정량을 할 수 있다. In digital PCR, a sample gene template prepared to be diluted with an average of 0.5 to 1 copy number, each droplet including an amplification primer and a fluorescent probe, was distributed to one well, and emulsion PCR was performed, and then the well of the fluorescent signal was 1 Since the sample of the number of copies of the gene is distributed to represent the signal after amplification, it is counted as a value of "1", and the well without a fluorescent signal is set to "0" because the sample of the number of copies of 0 is not amplified and there is no signal. Absolute quantification can be achieved by counting.

디지털 PCR에서는 형광 신호가 나타나는 웰 당 유전자 카피수가 1개인 경우에만 데이터의 신뢰성이 보장된다. 즉, 디지털 PCR에서의 정량은 프아송 분포(poisson distribution)를 통해 웰 당 신호가 있거나 없는 경우 이를 디지털 값 1 또는 0으로 보고 포지티브(1의 값)와 네가티브(0의 값)의 비율을 계산하는데, 전체 포지티브와 네가티브 합에 대한 포지티브의 비율이 프아송 분포의 유전자 카피수 1개를 크게 벗어나는 경우에는 확률적으로 웰 당 유전자 카피수가 1개를 초과하는 것을 의미하는 것이므로 데이터의 신뢰성을 담보할 수 없게 된다. 이러한 이유로 디지털 PCR에서는 증폭 후 정량한 값이 프아송 분포를 만족시키지 않아 웰 당 유전자 카피수가 1개를 크게 초과하는 경우에는 유전자 시료를 희석하여 프아송 분포를 만족시키도록 하는 것이 중요하고 웰 당 유전자 카피수 1개에 근접한 경우에는 보정된 값으로 정량하는 것이 중요하다(예를 들어, Poisson 9 프로그램을 이용하여 보정가능).In digital PCR, the reliability of data is guaranteed only when the number of gene copies per well in which the fluorescent signal is displayed is one. In other words, quantification in digital PCR is based on a poisson distribution, when a signal per well is present or absent, it is viewed as a digital value of 1 or 0, and the ratio of positive (value of 1) and negative (value of 0) is calculated. If the ratio of the positive to the sum of the total positive and negative is significantly out of one gene copy number of the Poisson distribution, it means that the number of gene copies per well exceeds one probabilistically, so the reliability of the data can be guaranteed. There will be no. For this reason, in digital PCR, if the quantified value after amplification does not satisfy the Poisson distribution, so when the number of gene copies per well exceeds 1, it is important to dilute the gene sample to satisfy the Poisson distribution. If the number of copies is close to one, it is important to quantify it with a corrected value (for example, it can be corrected using the Poisson 9 program).

그러나, 디지털 PCR 방법은 정량 분석의 용이성, 대용량 분석, 다량의 시료 처리 능력 등에도 불구하고 현재까지는 디지털 PCR의 데이터 신뢰성 확보를 위한 정량 분석의 보정 기술이 요구되고 있고, 웰 당 유전자 카피수를 1개로 맞추는데 기술적인 어려움이 존재하고 있다. 특히, 전술한 바와 같이 임부의 혈액 내지 혈장으로부터 태아 유래 유전자의 수에 대한 이상에 관한 유전자 분석을 수행하는데 있어서, 유전자 수 이상에 관한 표적유전자에 대해 특이적인 프라이머 쌍과 프로브를 이용하여 디지털 PCR을 수행할 때, 다량으로 존재하는 모체 유래 유전자의 배경 신호에 의해 임부의 혈액 내지 혈장 내에 소량으로 존재하는 태아 유래 표적유전자와 관련한 유전자의 수에 대한 이상이 검출되지 않거나 불명확한 신호로서 검출되는 문제점이 있게 된다. 이러한 문제점은 태아 유래 세포 유리 유전자를 이용한 유전자형 분석 기술과 디지털 PCR 기술의 접목을 어렵게 하는 장벽이 되고 있다.However, despite the ease of quantitative analysis, large-volume analysis, and the ability to process a large amount of samples, the digital PCR method requires a correction technology for quantitative analysis to secure data reliability of digital PCR until now, and the number of gene copies per well is 1 There are technical difficulties in matching with dogs. In particular, in performing genetic analysis on the abnormality of the number of fetal genes from the blood or plasma of a pregnant woman as described above, digital PCR is performed using a primer pair and a probe specific for the target gene related to the abnormality of the number of genes. When performing, there is a problem that an abnormality in the number of genes related to the fetal target gene present in a small amount in the blood or plasma of a pregnant woman is not detected or is detected as an unclear signal due to the background signal of the maternal gene present in a large amount. There will be. This problem has become a barrier that makes it difficult to combine genotyping technology and digital PCR technology using fetal cell-free genes.

따라서, 디지털 PCR 기술을 기반으로 임부의 혈액 내지는 혈장 내에 미량으로 존재하는 태아 유래 유전자를 이용하여 태아의 유전자 수 이상을 분석할 때, 태아 유래 유전자로부터 유래한 신호만의 분리가 어려운 문제와 모체 유래 유전자 배경 신호에 의한 문제를 해결하면서도 디지털 PCR 기술에서 요구되는 프아송 분포를 만족시켜 정량 결과를 신뢰할 수 있는 기술의 제공이 요구되고 있는 실정이다. Therefore, when analyzing an abnormality in the number of fetal genes using fetal genes present in trace amounts in the blood or plasma of a pregnant woman based on digital PCR technology, it is difficult to separate only signals derived from fetal genes and maternal origin. While solving the problem caused by the genetic background signal, there is a need to provide a technology that can provide reliable quantitative results by satisfying the Poisson distribution required in digital PCR technology.

본 발명의 일 구체예에서 “대조군유전자”란, 표적유전자의 이상 유무를 결정하기 위하여 검사의 기준이 되는 정상 유전자를 의미한다. 예를 들어, 본 명세서에 있어서, 대조군유전자란 임부의 혈액 내지 혈장 내의 모체 유래 유전자 세트나 태아 유래 유전자 세트 모두에 있어서 유전자 수 이상과 관련이 없는 것으로 알려진 유전자로서, 이에 한정하는 것은 아니나, 1번 염색체 또는 2번 염색체일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the "control gene" refers to a normal gene that serves as a standard for testing in order to determine the presence or absence of an abnormality in a target gene. For example, in the present specification, the control gene is a gene known not to be related to an abnormality in the number of genes in both the maternal-derived gene set or the fetal-derived gene set in the blood or plasma of a pregnant woman, but is not limited thereto. It can be chromosome or chromosome 2.

본 발명의 일 구체예에서 “표적유전자”란, 분석대상이 되는 시료 내의 유전자들 중 유전자형 분석에 유용한 변이가 존재하는 유전자로서, 예를 들어 유전자 감식이나 개체 식별에 사용되는 마커 유전자, 특정 질환의 진단에 사용되는 마커 유전자, 염색체 수 이상 내지는 유전자 수 이상을 나타내는 유전자, 유전학적으로 의미가 있는 돌연변이를 갖는 유전자, STR (short tandem repeat)을 갖는 유전자 및 단일염기다형성을 갖는 유전자 등을 의미한다. 예를 들어, 본 명세서에 있어서, 표적유전자란 태아의 유전자 수 이상의 검사 대상이 되는 유전자로서, 이에 한정하는 것은 아니나, 21번 염색체(다운증후군), 18번 염색체(에드워드 증후군), 또는 13번 염색체(파타우 증후군)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the "target gene" is a gene in which mutations useful for genotyping among genes in a sample to be analyzed exist, for example, a marker gene used for gene recognition or individual identification, or a specific disease. It refers to a marker gene used for diagnosis, a gene representing an abnormality in the number of chromosomes or an abnormality in the number of genes, a gene having a genetically significant mutation, a gene having a short tandem repeat (STR), a gene having a single nucleotide polymorphism, and the like. For example, in the present specification, the target gene is a gene that is subject to a test greater than or equal to the number of genes in the fetus, but is not limited thereto, but is not limited to chromosome 21 (Down syndrome), chromosome 18 (Edward syndrome), or chromosome 13 It may be (patau syndrome).

본 발명의 일 구체예에서 “진단”이란, 병리 상태의 존재 또는 특징을 확인하는 것을 의미하며, 본 발명의 목적상 진단은 임부의 혈액으로부터 태아의 유전정보를 분석하여 염색체 수 이상 여부를 결정하는 것이나, 이제 한정하는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, "diagnosis" means to confirm the presence or characteristics of a pathological condition, and for the purposes of the present invention, the diagnosis is to determine whether the number of chromosomes is abnormal by analyzing the genetic information of the fetus from the blood of a pregnant woman. Thing, but no more limiting.

본 발명의 일 구체예에서, (a) 임부의 혈액으로부터 DNA를 수득하는 단계; (b) 상기 DNA를 크기별로 분류하여 1,000 bp 이하의 DNA를 수득하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 DNA로 디지털 PCR을 수행하되, 염색체 수 이상과 관련이 없는 염색체 상에 위치한 대조군유전자와 염색체 수 이상과 관련된 염색체 상에 위치한 표적유전자에 대해 디지털 PCR을 수행하는 단계; (d) 상기 대조군유전자의 디지털 PCR 정량값에 대한 상기 표적유전자의 디지털 PCR 정량값의 비율을 산출하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.70 내지 1.14 이면 태아의 염색체 수 정상으로 결정하는 단계를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하고, 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.95 내지 1.10 이면 태아의 염색체 수 정상으로 결정하는 단계를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 (b) 단계의 DNA를 크기별로 분류하는 방법은 (a) DNA에 마그네틱 비드를 일차 혼합(비드 A)하고 결합되지 않은 DNA를 수득하는 단계; 및 (b) 상기 수득된 DNA에 마그네틱 비드를 이차 혼합(비드 B)하고 비드에 결합된 DNA를 수득하는 단계를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법에 있어서, 상기 비드 A와 비드 B의 첨가 비율은 0.75 내지 1.25 : 1인 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 비드 A와 비드 B의 첨가 비율은 0.75 내지 1.0 : 1인 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, (a) obtaining DNA from the blood of a pregnant woman; (b) classifying the DNA by size to obtain a DNA of 1,000 bp or less; (c) performing digital PCR with the DNA of step (b), but performing digital PCR on a control gene located on a chromosome that is not related to an abnormality in the number of chromosomes and a target gene located on a chromosome that is related to an abnormality in the number of chromosomes. ; (d) calculating a ratio of the quantitative digital PCR value of the target gene to the quantitative digital PCR value of the control gene; And (e) determining that the fetal chromosome number is normal if the ratio calculated in step (d) is 0.70 to 1.14, and the (d) If the ratio calculated in step is 0.95 to 1.10, it provides a method of providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, including determining the fetal number of chromosomes as normal, and classifying the DNA of step (b) by size The method comprises the steps of: (a) first mixing magnetic beads with DNA (bead A) and obtaining unbound DNA; And (b) secondary mixing (bead B) a magnetic bead with the obtained DNA, and obtaining DNA bound to the bead, wherein the method for providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, the bead A The addition ratio of and bead B is 0.75 to 1.25: Provides a method of providing information on the diagnosis of chromosomal aneuploidy in the fetus, and the addition ratio of the bead A and bead B is 0.75 to 1.0: 1 chromosomal aneuploidy diagnosis Provides a way to provide information about.

본 발명의 다른 구체예에서, (a) 임부의 혈액으로부터 DNA를 수득하는 단계; (b) 상기 DNA를 크기별로 분류하여 1,000 bp 이하의 DNA를 수득하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 DNA로 디지털 PCR을 수행하되, 염색체 수 이상과 관련이 없는 염색체 상에 위치한 대조군유전자와 염색체 수 이상과 관련된 염색체 상에 위치한 표적유전자에 대해 디지털 PCR을 수행하는 단계; (d) 상기 대조군유전자의 디지털 PCR 정량값에 대한 상기 표적유전자의 디지털 PCR 정량값의 비율을 산출하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.10 내지 0.69, 또는 1.15 내지 1.80 이면 태아의 염색체 수 이상으로 결정하는 단계를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하고, 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.45 내지 0.69, 또는 1.15 내지 1.31 이면 태아의 염색체 수 이상으로 결정하는 단계를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.10 내지 0.69 이면, 태아의 염색체성을 1염색체성으로 결정하는 단계를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 1염색체성은 터너증후군인 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 1.15 내지 1.80 이면, 태아의 염색체성을 3염색체성으로 결정하는 단계를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 3염색체성은 다운증후군, 에드워드증후군 또는 파타우증후군인 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 (b) 단계의 DNA를 크기별로 분류하는 방법은 (a) DNA에 마그네틱 비드를 일차 혼합(비드 A)하고 결합되지 않은 DNA를 수득하는 단계; 및 (b) 상기 수득된 DNA에 마그네틱 비드를 이차 혼합(비드 B)하고 비드에 결합된 DNA를 수득하는 단계를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법에 있어서, 상기 비드 A와 비드 B의 첨가 비율은 0.75 내지 1.25 : 1인 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 비드 A와 비드 B의 첨가 비율은 0.75 내지 1.0 : 1인 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, (a) obtaining DNA from the blood of a pregnant woman; (b) classifying the DNA by size to obtain a DNA of 1,000 bp or less; (c) performing digital PCR with the DNA of step (b), but performing digital PCR on a control gene located on a chromosome that is not related to an abnormality in the number of chromosomes and a target gene located on a chromosome that is related to an abnormality in the number of chromosomes. ; (d) calculating a ratio of the quantitative digital PCR value of the target gene to the quantitative digital PCR value of the control gene; And (e) if the ratio calculated in step (d) is 0.10 to 0.69, or 1.15 to 1.80, it provides a method of providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy comprising the step of determining more than the number of chromosomes of the fetus, and , If the ratio calculated in step (d) is 0.45 to 0.69, or 1.15 to 1.31, it provides a method of providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy comprising the step of determining the number of chromosomes or more of the fetus, and the ( If the ratio calculated in step d) is 0.10 to 0.69, it provides a method of providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, including the step of determining the fetal chromosomality as monosomy, wherein the monosomy is Turner's syndrome. Provides a method of providing information on the diagnosis of chromosomal aneuploidy of a fetus, and if the ratio calculated in step (d) is 1.15 to 1.80, the fetal chromosome comprising the step of determining the fetal chromosomality as trisomy Provides a method of providing information on aneuploidy diagnosis, wherein the trisomy provides a method of providing information on chromosomal aneuploidy diagnosis of a fetus with Down syndrome, Edward syndrome or Patau syndrome, wherein the DNA of step (b) The method of classifying by size includes the steps of: (a) first mixing magnetic beads with DNA (bead A) and obtaining unbound DNA; And (b) secondary mixing (bead B) a magnetic bead with the obtained DNA, and obtaining DNA bound to the bead, wherein the method for providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, the bead A The addition ratio of and bead B is 0.75 to 1.25: Provides a method of providing information on the diagnosis of chromosomal aneuploidy in the fetus, and the addition ratio of the bead A and bead B is 0.75 to 1.0: 1 chromosomal aneuploidy diagnosis Provides a way to provide information about.

또한 상기 기술한 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법에 있어서, 상기 표적유전자는 서열번호 1 내지 4의 염기서열을 갖는 유전자로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 서열번호 1의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 7 및 8의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 1의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 9의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 서열번호 2의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 10 및 11의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 2의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 12의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 서열번호 3의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 13 및 14의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 3의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 15의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 서열번호 4의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 16 및 17의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 4의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 18의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는, 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In addition, in the method for providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy described above, the target gene is any one or more selected from the group consisting of genes having nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 4, characterized in that the fetal chromosomal aneuploidy Provides a method of providing information on diagnosis, and as a primer pair for amplifying a target gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, a primer pair of SEQ ID NO: 7 and 8 is used, and a target having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 Provides a method for providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, characterized in that the oligonucleotide of SEQ ID NO: 9 is used as a probe for detecting the gene amplification product, and the target gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 As a primer pair for amplifying, a primer pair of SEQ ID NO: 10 and 11 is used, and an oligonucleotide of SEQ ID NO: 12 is used as a probe for detecting a target gene amplification product having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. Provides a method of providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, and as a primer pair for amplifying the target gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, a primer pair of SEQ ID NO: 13 and 14 is used, and the base of SEQ ID NO: 3 Provides a method for providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, characterized in that the oligonucleotide of SEQ ID NO: 15 is used as a probe for detecting a target gene amplification product having a sequence, and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 As a primer pair for amplifying a target gene having a target gene, a primer pair of SEQ ID NO: 16 and 17 is used, and an oligonucleotide of SEQ ID NO: 18 is used as a probe for detecting a target gene amplification product having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 It provides a method of providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, characterized in that.

또한 상기 기술한 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법에 있어서, 상기 대조군유전자는 서열번호 5와 6의 염기서열을 갖는 유전자로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 서열번호 5의 염기서열을 갖는 대조군유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 19 및 20의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 5의 염기서열을 갖는 대조군유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 21의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공하며, 상기 서열번호 6의 염기서열을 갖는 대조군유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 22 및 23의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 6의 염기서열을 갖는 대조군유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 24의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는 태아의 염색체 이수성 진단에 대한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.In addition, in the method for providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy described above, the control gene is any one or more selected from the group consisting of genes having nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 5 and 6 Provides a method of providing information on diagnosis, and as a primer pair for amplifying the control gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, a primer pair of SEQ ID NO: 19 and 20 is used, and a control having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 Provides a method for providing information on the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy, characterized in that the oligonucleotide of SEQ ID NO: 21 is used as a probe for detecting the gene amplification product, and a control gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 As a primer pair for amplifying, a primer pair of SEQ ID NO: 22 and 23 is used, and an oligonucleotide of SEQ ID NO: 24 is used as a probe for detecting a control gene amplification product having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6. It provides a method of providing information about the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidy.

이하 상기 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail step by step.

본 발명의 디지털 PCR을 이용한 산전진단 방법은 비침습적 시료 채취 방법을 이용함으로써 임부와 태아에게 안전하고, 모체 유래 유전자 배경 신호로부터 소량의 태아 유래 유전자 신호를 누락 및 오류 없이 안정적으로 분리 가능하여 태아 유전정보의 정확성을 향상시키므로, 태아의 유전 질병을 조기에 진단하는데 활용도가 높을 것으로 기대된다.The prenatal diagnosis method using digital PCR of the present invention is safe for pregnant women and the fetus by using a non-invasive sample collection method, and a small amount of fetal gene signals can be stably separated from the mother-derived gene background signal without omission or error, and thus fetal inheritance. Since it improves the accuracy of information, it is expected to be highly useful for early diagnosis of fetal genetic diseases.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 21번, 1번, 및 2번 염색체 상의 표적유전자 또는 대조군유전자의 유전자위를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 정상 및 다운증후군 세포에 대하여 디지털 PCR을 수행하고, 대조군유전자의 디지털 PCR 정량값에 대한 표적유전자의 정상화한 값을 산출한 결과이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 정상 및 다운증후군 태아를 임신한 임부의 양수 시료에 대하여 디지털 PCR 수행하고, 대조군유전자의 디지털 PCR 정량값에 대한 표적유전자의 정상화한 값을 산출한 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 긴 길이의 DNA(LD)와 짧은 길이의 DNA(SD)가 1:1로 혼합된 DNA 시료에 대하여 DNA의 파쇄입도별 구분을 수행하고, DNA 시료 대비 첫번째 비드(비드 A)의 첨가 양에 따라 LD가 얼마나 제거되는가를 분석한 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, APP 유전자를 이용하여 임부의 혈액 시료로부터 태아 유래 DNA와 모체 유래 DNA 비율을 정량한 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 정상 gDNA와 다운증후군 gDNA를 다양한 비율로 혼합한 gDNA 시료에 대하여 디지털 PCR 수행하고, 정상 대비 다운증후군 유전자 양의 비율값을 산출한 결과이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 정상 또는 다운증후군(T21) 태아를 임신한 임부의 혈장으로부터 cfDNA를 추출한 후, 상기 DNA를 파쇄입도별로 구분하여 디지털 PCR 수행하고, 대조군유전자의 디지털 PCR 정량값에 대한 표적유전자의 정상화한 값을 산출한 결과이다.
1 is a diagram showing the locus of a target gene or a control gene on chromosomes 21, 1, and 2 according to an embodiment of the present invention.
2 is a result of performing digital PCR on normal and Down syndrome cells according to an embodiment of the present invention, and calculating the normalized value of the target gene relative to the digital PCR quantitative value of the control gene.
3 is a result of performing digital PCR on amniotic fluid samples of pregnant women with normal and Down syndrome fetuses according to an embodiment of the present invention, and calculating the normalized value of the target gene with respect to the digital PCR quantitative value of the control gene to be.
4 is a DNA sample in which a long-length DNA (LD) and a short-length DNA (SD) are mixed at 1:1 according to an embodiment of the present invention, and a DNA sample This is the result of analyzing how much LD is removed depending on the amount of the first bead (bead A) added.
5 is a result of quantifying the ratio of fetal-derived DNA and maternal-derived DNA from a blood sample of a pregnant woman using an APP gene according to an embodiment of the present invention.
6 is a result of performing digital PCR on a gDNA sample in which normal gDNA and Down's syndrome gDNA are mixed in various ratios according to an embodiment of the present invention, and calculating the ratio value of the amount of Down's syndrome gene compared to normal.
7 is a digital PCR performed by dividing the DNA according to the degree of fragmentation after extracting cfDNA from the plasma of a pregnant woman who is pregnant with a normal or Down syndrome (T21) fetus according to an embodiment of the present invention, and digital PCR of a control gene This is the result of calculating the normalized value of the target gene for the quantitative value.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for describing the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

실시예Example 1: One: 대조군유전자Control gene 및 표적유전자의 선정과 And the selection of target genes 프라이머primer 쌍 및 Pair and 프로브의Of the probe 설계 design

태아 유래 유전자에 대한 유전자 분석, 예를 들어 3염색체성(trisomy)과 같은 유전자 수 이상 여부 분석을 수행하기 위하여 21번 염색체(3염색체시 다운증후군 발생)를 표적 염색체로 하고, 1번 염색체 및 2번 염색체를 대조군 염색체로 설정하였다. 다음으로 유전자 검출을 위해, 21번 염색체 상의 4개 구역의 유전자를 표적유전자로 설정하고, 1번 염색체 상의 1개 구역의 유전자와 2번 염색체 상의 1개 구역의 유전자를 대조군유전자로 하여, 이를 토대로 각각의 유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍과 증폭반응 결과물을 확인할 수 있는 형광표지 프로브를 설계하였다. 이들 프라이머 (주)바이오니아(대한민국 대전광역시 소재), 프로브는 Thermo Fisher Scientific(미국 소재)에 의뢰하여 합성하였다. 상기 21번, 1번, 및 2번 염색체 상의 설정된 부위를 도 1에 나타내고, 상기의 서열 및 프라이머 쌍과 프로브의 설계를 표 1과 2에 기재하였다.In order to perform genetic analysis on fetal-derived genes, such as trisomy, to perform gene number abnormality analysis, chromosome 21 (Down syndrome occurs when trisomy) is the target chromosome, and chromosomes 1 and 2 Chromosome 1 was set as a control chromosome. Next, for gene detection, the genes in four regions on chromosome 21 are set as target genes, and the genes in one region on chromosome 1 and one region on chromosome 2 are used as control genes, based on this. A primer pair to amplify each gene and a fluorescently labeled probe to confirm the result of the amplification reaction were designed. These primers, Bioneer Co., Ltd. (Daejeon, Korea), and probes were synthesized by requesting Thermo Fisher Scientific (USA). The set regions on chromosomes 21, 1, and 2 are shown in FIG. 1, and the sequences and primer pairs and designs of the probes are described in Tables 1 and 2.

서열번호Sequence number 유전자gene 염색체chromosome 유전자위Gene position 염기서열Base sequence 서열번호 1SEQ ID NO: 1 표적유전자 1Target gene 1 2121 36616417-3661658136616417-36616581 CTGCAGTTCTTTGTGAACACTCTCATTTGTTGTATCTGTAGGCTGTCTCTCTCAGTGGTAAATGCCTTCGTGTGTTTGTAATGCTGATGGTTACTTGAGGTAAATAAGAATGTACCACTTGGCTCAGTGTGCATGATGTAAGCTTGTCTTTGTTGTATGTTGGCTCTGCAGTTCTTTGTGAACACTCTCATTTGTTGTATCTGTAGGCTGTCTCTCTCAGTGGTAAATGCCTTCGTGTGTTTGTAATGCTGATGGTTACTTGAGGTAAATAAGAATGTACCACTTGGCTCAGTGTGCATGATGTAAGCTTGTCTTTGTTGTATGTTGGCT 서열번호 2SEQ ID NO: 2 표적유전자 2Target gene 2 2121 36071971-3607213136071971-36072131 TGACTATCACATGTCTTTGGTTGTAAACTGCTGTGATAGTTACCCTAAGTAATGGGACAGGAGATGAACCCACCCATTAAATAACACAGCAATTAAGCAGCCACTTTTAGAAAAATTTAAATGTGTGGCTTCGAGTTGGGTACTTGCATGTACAGCTTACTTGACTATCACATGTCTTTGGTTGTAAACTGCTGTGATAGTTACCCTAAGTAATGGGACAGGAGATGAACCCACCCATTAAATAACACAGCAATTAAGCAGCCACTTTTAGAAAAATTTAAATGTGTGGCTTCGAGTTGGGTACTTGCATGTACAGCTTACT 서열번호 3SEQ ID NO: 3 표적유전자 3Target gene 3 2121 44773359-4477347644773359-44773476 CCCAGGCTATGCTAGAAGGTATGCTTACAATTGGAAAAGTGTAGGCAGATAACATTAAATGGCAATAGCATGTGTAAACTAACTGCAAATGAGGAAAAGGACATTCTAAAGACAGGATCCCAGGCTATGCTAGAAGGTATGCTTACAATTGGAAAAGTGTAGGCAGATAACATTAAATGGCAATAGCATGTGTAAACTAACTGCAAATGAGGAAAAGGACATTCTAAAGACAGGAT 서열번호 4SEQ ID NO: 4 표적유전자 4Target gene 4 2121 36465317-3646542636465317-36465426 GGACCAGAGGTTTATTGGAGGTCTAAATATTTATGGAGAGCAATGATGGCTAATTTTAGAAACCATTAGGTTGCTATTTTTAAACGTGTGCTATAAGGATTTGCTAATTTGGACCAGAGGTTTATTGGAGGTCTAAATATTTATGGAGAGCAATGATGGCTAATTTTAGAAACCATTAGGTTGCTATTTTTAAACGTGTGCTATAAGGATTTGCTAATTT 서열번호 5SEQ ID NO: 5 대조군유전자 1Control gene 1 1One 202879715-202879841202879715-202879841 GAGGAAGCAACTAGAAAACAATGGAAGGGACTTCAGATGGTAAGGTTTCTGTTTAGTACTTATTTCAATTTTAGGCCTCCTGAATAGTAGAGGTGGTGACAGGAGGATACCTGAAACCTTGGTTATAGAGGAAGCAACTAGAAAACAATGGAAGGGACTTCAGATGGTAAGGTTTCTGTTTAGTACTTATTTCAATTTTAGGCCTCCTGAATAGTAGAGGTGGTGACAGGAGGATACCTGAAACCTTGGTTATA 서열번호 6SEQ ID NO: 6 대조군유전자 2Control gene 2 22 28398885-2839899628398885-28398996 GGGAACATCCCAGGTTCAGTAAAAATACAGAGTATTTGCGTTAAACTGGACCTCAGTGGGGATGTGATGGGAGGTATGAGACAGATTGTGCCCTTATCCTTTTCTCTTCTTGGGGAACATCCCAGGTTCAGTAAAAATACAGAGTATTTGCGTTAAACTGGACCTCAGTGGGGATGTGATGGGAGGTATGAGACAGATTGTGCCCTTATCCTTTTCTCTTCTTG

정방향 프라이머(5'→3')Forward primer (5'→3') 역방향 프라이머(5'→3')Reverse primer (5'→3') 형광 프로브(5'→3')Fluorescent probe (5'→3') 서열번호 1SEQ ID NO: 1 (서열번호 7)
CGTGTGTTTGTAATGCTGATGGT
(SEQ ID NO: 7)
CGTGTGTTTGTAATGCTGATGGT
(서열번호 8)
CATCATGCACACTGAGCCAAGT
(SEQ ID NO: 8)
CATCATGCACACTGAGCCAAGT
(서열번호 9)
ACTTGAGGTAAATAAGAATGTAC
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
(SEQ ID NO: 9)
ACTTGAGGTAAATAAGAATGTAC
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
서열번호 2SEQ ID NO: 2 (서열번호 10)
CCCTAAGTAATGGGACAGGAGATG
(SEQ ID NO: 10)
CCCTAAGTAATGGGACAGGAGATG
(서열번호 11)
AAGTGGCTGCTTAATTGCTGTGT
(SEQ ID NO: 11)
AAGTGGCTGCTTAATTGCTGTGT
(서열번호 12)
ACCCACCCATTAAAT
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
(SEQ ID NO: 12)
ACCCACCCATTAAAT
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
서열번호 3SEQ ID NO: 3 (서열번호 13)
TGCTAGAAGGTATGCTTACAATTGGA
(SEQ ID NO: 13)
TGCTAGAAGGTATGCTTACAATTGGA
(서열번호 14)
TCATTTGCAGTTAGTTTACACATGCT
(SEQ ID NO: 14)
TCATTTGCAGTTAGTTTACACATGCT
(서열번호 15)
AAGTGTAGGCAGATAAC
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
(SEQ ID NO: 15)
AAGTGTAGGCAGATAAC
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
서열번호 4SEQ ID NO: 4 (서열번호 16)
GACCAGAGGTTTATTGGAGGTCTAAAT
(SEQ ID NO: 16)
GACCAGAGGTTTATTGGAGGTCTAAAT
(서열번호 17)
CACGTTTAAAAATAGCAACCTAATGG
(SEQ ID NO: 17)
CACGTTTAAAAATAGCAACCTAATGG
(서열번호 18)
TTTATGGAGAGCAATGAT
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
(SEQ ID NO: 18)
TTTATGGAGAGCAATGAT
(5'-VIC, 3'-MGB_NFQ)
서열번호 5SEQ ID NO: 5 (서열번호 19)
CAACTAGAAAACAATGGAAGGGACTT
(SEQ ID NO: 19)
CAACTAGAAAACAATGGAAGGGACTT
(서열번호 20)
TCAGGAGGCCTAAAATTGAAATAAG
(SEQ ID NO: 20)
TCAGGAGGCCTAAAATTGAAATAAG
(서열번호 21)
AGATGGTAAGGTTTCTGTTTAG
(5'-FAM, 3'-MGB_NFQ)
(SEQ ID NO: 21)
AGATGGTAAGGTTTCTGTTTAG
(5'-FAM, 3'-MGB_NFQ)
서열번호 6SEQ ID NO: 6 (서열번호 22)
CATCCCAGGTTCAGTAAAAATACAGA
(SEQ ID NO: 22)
CATCCCAGGTTCAGTAAAAATACAGA
(서열번호 23)
CTGTCTCATACCTCCCATCACATC
(SEQ ID NO: 23)
CTGTCTCATACCTCCCATCACATC
(서열번호 24)
TATTTGCGTTAAACTGGACC
(5'-FAM, 3'-MGB_NFQ)
(SEQ ID NO: 24)
TATTTGCGTTAAACTGGACC
(5'-FAM, 3'-MGB_NFQ)

실시예Example 2. 정상 및 다운증후군 세포에 대한 디지털 2. Digital for normal and Down syndrome cells PCRPCR 수행 Perform

정상 또는 다운증후군(T21)의 gDNA에 대한 디지털 PCR 결과값을 산출하기 위해 Coriell사의 정상 또는 다운증후군(T21) gDNA를 구입하였다. In order to calculate digital PCR results for gDNA of normal or Down's syndrome (T21), Coriell's normal or Down's syndrome (T21) gDNA was purchased.

상기 gDNA를 주형으로 QX200 (Bio-Rad, 미국) 디지털 PCR 장비를 이용하여 PCR을 수행하였다. 디지털 PCR을 위한 샘플의 적정 농도 설정을 위하여, 실험시 gDNA 샘플은 1 내지 5000배의 범위에서 단계적으로 희석하였다. 디지털 PCR을 위한 마스터믹스는 총 반응액 20 ㎕ 기준으로 0.5 내지 1.0 μM의 프라이머, 0.1 내지 0.25 μM의 프로브 조건에서 샘플의 주입 농도를 2 내지 10 ng으로 맞추어 반응용액을 준비하고(하기 표 3 참조), 각 PCR 튜브에 분배하였다. 상기 용액이 담긴 PCR 튜브를 DG8 액적 발생기 카트리지(DG8 droplet generator catridges) 고정체에 장착한 후 20 ㎕ 의 샘플을 샘플 웰에, 70 ㎕의 액적 발생 오일을 오일 웰에 분주하였다. 그 후, 개스킷(Gasket)을 카트리지에 장착한 후 QX200 액적 발생기를 이용하여 액적 생성 반응을 진행하고, 생성된 액적을 96-웰 PCR 플레이트에 분주한 후 표 4의 온도조건에 맞추어 PCR을 진행하였다.PCR was performed using the gDNA as a template using a QX200 (Bio-Rad, USA) digital PCR equipment. In order to set an appropriate concentration of the sample for digital PCR, the gDNA sample was diluted stepwise in the range of 1 to 5000 times during the experiment. The master mix for digital PCR was prepared by adjusting the injection concentration of the sample to 2 to 10 ng under the conditions of 0.5 to 1.0 μM primer and 0.1 to 0.25 μM probe based on the total reaction solution 20 μM (see Table 3 below). ), was distributed to each PCR tube. After the PCR tube containing the solution was mounted on the fixture of DG8 droplet generator catridges, 20 µl of the sample was dispensed into the sample well, and 70 µl of the droplet generating oil was dispensed into the oil well. After that, after mounting a gasket on the cartridge, a droplet generation reaction was performed using a QX200 droplet generator, and the generated droplets were dispensed into a 96-well PCR plate and PCR was performed according to the temperature conditions in Table 4. .

No.No. PCR 증폭 조성PCR amplification composition 부피 (㎕)Volume (µl) 1One DNA 주형을 갖는 샘플 Sample with DNA template 1One 22 프라이머/프로브 세트 Primer/Probe Set 99 33 ddPCR Supermix for ProbesddPCR Supermix for Probes 1010 합계Sum 2020

No.No. 단계step 온도Temperature 시간time 사이클cycle 1One 전처리Pretreatment 95℃95 10분10 minutes 22 변성denaturalization 94℃94℃ 30초30 seconds 40 사이클40 cycles 33 어닐링Annealing 60℃60℃ 60초60 seconds 44 유지(Hold)Hold 98℃98 10분10 minutes

상기의 반응이 완료된 웰을 QX200 액적 리더기(QX200 droplet reader)에 장착하여 각 프로브에 대한 카피수(copies/㎕) 값을 분석하고, 각 프로브에 대한 카피수(copies/㎕)값을 이용하여 각각의 대조군유전자(서열번호 5 또는 6)의 디지털 PCR 정량값에 대한 표적유전자(서열번호 1 내지 4)의 정상화한 값을 산출하였다. 그 결과를 도 2에 기재하였다.The wells in which the above reaction has been completed are mounted on a QX200 droplet reader to analyze the number of copies (copies/µl) for each probe, and the number of copies (copies/µl) for each probe is used, The normalized values of the target genes (SEQ ID NOs: 1 to 4) with respect to the digital PCR quantitative values of the control gene (SEQ ID NO: 5 or 6) were calculated. The results are shown in FIG. 2.

실험 결과, 정상 체세포 시료(n=4)에 대한 산출비 값은 각각 1.1714, 1.0256, 1.0821, 및 1.0255로, 평균값은 1.08로 나타났으며, 다운증후군(T21) 체세포 시료(n=4)에 대한 산출비 값은 각각 2.1000, 1.4388, 1.3611, 및 1.1387로, 평균값은 1.51인 것으로 나타났다. 이로써, 다운증후군 시료의 산출비는 정상 시료 대비 약 1.5배의 값을 갖는 것을 알 수 있었다.As a result of the experiment, the output ratio values for the normal somatic cell sample (n=4) were 1.1714, 1.0256, 1.0821, and 1.0255, respectively, and the average value was 1.08. The calculation ratio values were 2.1000, 1.4388, 1.3611, and 1.1387, respectively, and the average value was 1.51. As a result, it was found that the calculation ratio of the sample with Down syndrome has a value of about 1.5 times that of the normal sample.

실시예Example 3. 정상 및 다운증후군 태아를 임신한 임부의 양수 시료에 대한 디지털 PCR 수행 3. Digital PCR on amniotic fluid samples of pregnant women with normal and Down syndrome fetuses

정상 또는 다운증후군(T21) 태아를 임신한 임부의 양수 시료로부터 태아의 cfDNA를 수득하여, 이를 주형 샘플로 디지털 PCR을 수행하였다.The cfDNA of the fetus was obtained from amniotic fluid samples of pregnant women with normal or Down syndrome (T21) fetuses, and digital PCR was performed as a template sample.

먼저, 독일 퀴아젠사 (QIAGEN)의 QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit (Qiagen Cat #55114)를 사용하여 세포로부터 gDNA를 추출하였다. gDNA 추출 과정은 제조사에서 제공하는 매뉴얼에 따라 수행하였다. 구체적으로, 세포를 단백질 용해액(lysate buffer)로 용해하고, 단백질 성분을 제거하여 시료의 순도를 높이기 위하여, 50 ㎖ 원심분리 튜브에 100 ㎕의 프로테이나아제 K(proteinase K)를 첨가하였다. 그리고, 프로테이나아제 K가 첨가된 50 ㎖ 원심분리 튜브에 1.0 ㎍ 캐리어 RNA(carrier RNA)가 포함된 ACL 버퍼를 첨가한 후, 볼텍싱(vortexing)을 실시하여 세포 용해액과 ACL 버퍼를 혼합하였다. 상기 혼합액을 60℃에서 30분 동안 반응시킨 후, 3.6 ㎖의 ACB 버퍼(lysate buffer)를 상기 원심분리 튜브에 첨가하고 볼텍싱(vortexing)을 실시하여 ACB 버퍼 혼합물을 수득하고 나서 얼음에 5분간 반응시켰다.First, gDNA was extracted from the cells using QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit (Qiagen Cat #55114) of QIAGEN, Germany. The gDNA extraction process was performed according to the manual provided by the manufacturer. Specifically, in order to increase the purity of the sample by lysing cells with a protein lysate buffer and removing protein components, 100 µl of proteinase K was added to a 50 ㎖ centrifuge tube. In addition, after adding an ACL buffer containing 1.0 μg carrier RNA to a 50 ml centrifuge tube to which proteinase K was added, vortexing was performed to mix the cell lysate and the ACL buffer. I did. After reacting the mixed solution at 60° C. for 30 minutes, 3.6 ml of ACB buffer (lysate buffer) was added to the centrifuge tube and vortexed to obtain an ACB buffer mixture, and then reacted on ice for 5 minutes. Made it.

QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit의 컬럼 상에 존재하는 멤브레인의 흡착성을 좋게 함으로써 추출되는 gDNA의 수율을 높이기 위하여 진공 펌프 시스템(vacuum pump system)을 사용하였다. 진공 펌프 시스템을 이용하여 QIAamp 미니 컬럼(QIAamp Mini column)과 20 ㎖ 튜브 익스텐더(tube extender)를 장착하여 ACB 버퍼 혼합물을 QIAamp 미니 컬럼에 흘려 보낼 수 있도록 하였다. 진공 펌프 시스템을 작동시키고 ACB 버퍼 혼합물을 흘려보낸 후, 진공 펌프 시스템의 수치가 0이 되도록 조정하고 튜브 익스텐더를 제거하였다. 이러한 과정을 통하여 QIAamp 미니 컬럼의 멤브레인에 최대한 많은 양의 반응 물질이 결합되도록 한다. 그리고 나서, QIAamp 미니 컬럼에 결합된 반응 물질을 첫번째로 세척할 완충 용액인 ACW1 버퍼 600 ㎕를 진공 펌프 시스템을 작동시켜 QIAamp 미니 컬럼으로 흘려보낸 후, 진공 펌프 시스템의 수치가 0이 되도록 조정하고 튜브 익스텐더를 제거하였다. 이러한 과정을 통하여 QIAamp 미니 컬럼 멤브레인에 결합하고 있는 DNA를 세척하게 된다. 또한, 순도 높은 DNA를 수득하기 위하여 2차의 세척 작업이 수행된다. 두번째 세척 용액인 ACW2 버퍼 750 ㎕를 진공 펌프 시스템을 작동시켜 QIAamp 미니 컬럼으로 흘려보낸 후, 진공 펌프 시스템의 수치가 0이 되도록 조정하고 튜브 익스텐더를 제거하였다. 이러한 과정을 통하여 QIAamp 미니 컬럼 멤브레인에 결합하고 있는 DNA를 추가로 세척하게 되고, 순도 높은 DNA를 수득할 수 있다.A vacuum pump system was used to increase the yield of extracted gDNA by improving the adsorption of the membrane present on the column of the QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit. A QIAamp Mini column and a 20 ml tube extender were mounted using a vacuum pump system to allow the ACB buffer mixture to flow through the QIAamp mini column. After the vacuum pump system was turned on and the ACB buffer mixture flowed, the value of the vacuum pump system was adjusted to zero and the tube extender was removed. Through this process, the maximum amount of reactants is bound to the membrane of the QIAamp mini-column. Then, 600 µl of ACW1 buffer, which is the first buffer solution to wash the reactants bound to the QIAamp mini-column, is flown into the QIAamp mini-column by operating the vacuum pump system, and then the vacuum pump system is adjusted to zero, and the tube The extender was removed. Through this process, the DNA bound to the QIAamp mini-column membrane is washed. In addition, a second washing operation is performed in order to obtain high-purity DNA. After 750 µl of the second washing solution, ACW2 buffer, was flown to the QIAamp mini column by operating the vacuum pump system, the value of the vacuum pump system was adjusted to 0, and the tube extender was removed. Through this process, the DNA bound to the QIAamp mini-column membrane is further washed, and high-purity DNA can be obtained.

마지막 세척 용액인 에탄올 (96% 내지 100%) 750 ㎕를 진공 펌프 시스템을 작동시켜 QIAamp 미니 컬럼으로 흘려보낸 후, 진공 펌프 시스템의 수치가 0이 되도록 조정하고 튜브 익스텐더를 제거하였다. 그리고, 에탄올 성분을 최대한 말려 제거함으로써 추출된 DNA의 순도를 높인 후, QIAamp 미니 컬럼의 뚜껑을 닫고 20,000g 및 14,000 rpm 조건으로 3분 동안 원심분리를 하였다. QIAamp 미니 컬럼의 뚜껑을 열고 56℃에서 10분간 건조하였다. 그 후, QIAamp 미니 컬럼에 대해 AVE 버퍼 20 ㎕를 첨가하고 상온에서 3분 동안 반응시킨 후, QIAamp 미니 컬럼의 뚜껑을 닫고 20,000g 및 14,000 rpm 조건으로 1분 동안 원심분리를 하였다. 이로써, 정상 또는 다운증후군(T21) 체세포로부터 각각 대응하는 gDNA 샘플을 최종적으로 수득하였다.750 [mu]l of ethanol (96% to 100%), the final washing solution, was flowed into the QIAamp mini column by operating the vacuum pump system, and the value of the vacuum pump system was adjusted to zero, and the tube extender was removed. In addition, after increasing the purity of the extracted DNA by drying and removing the ethanol component as much as possible, the lid of the QIAamp mini-column was closed and centrifuged at 20,000 g and 14,000 rpm for 3 minutes. The lid of the QIAamp mini column was opened and dried at 56° C. for 10 minutes. Thereafter, 20 µl of AVE buffer was added to the QIAamp mini column and reacted at room temperature for 3 minutes, and then the cap of the QIAamp mini column was closed and centrifuged for 1 minute at 20,000 g and 14,000 rpm. Thus, each corresponding gDNA sample was finally obtained from normal or Down's syndrome (T21) somatic cells.

시료로부터의 디지털 PCR은 실시예 2와 동일한 방법 및 조건으로 실시하였다. 그 결과를 도 3에 기재하였다.Digital PCR from the sample was performed in the same manner and conditions as in Example 2. The results are shown in FIG. 3.

실험 결과, 정상 태아를 임신한 임부의 양수 시료(n=4)에 대한 산출비 값은 각각 1.1991, 1.0574, 1.0006, 및 0.9560으로, 평균값은 1.05로 나타났으며, 다운증후군(T21) 태아를 임신한 임부의 양수 시료(n=4)에 대한 산출비 값은 각각 1.6584, 1.6954, 1.4886, 및 1.5062로, 평균값은 1.59인 것으로 나타났다. 이로써, 다운증후군 시료의 산출비는 정상 시료 대비 약 1.5배의 값을 갖으며, 이는 정상 또는 다운증후군 세포를 시료로 한 실험의 결과값과 비슷한 수치를 나타낸다는 것을 알 수 있었다.As a result of the experiment, the calculation ratio values for the amniotic fluid samples (n=4) of pregnant women with normal fetuses were 1.1991, 1.0574, 1.0006, and 0.9560, respectively, and the average value was 1.05, and Down syndrome (T21) fetuses were pregnant. The calculation ratio values for the amniotic fluid samples (n=4) of a pregnant woman were 1.6584, 1.6954, 1.4886, and 1.5062, respectively, and the average value was 1.59. As a result, it can be seen that the calculation ratio of the Down syndrome sample is about 1.5 times that of the normal sample, which represents a value similar to the result of an experiment using normal or Down syndrome cells as a sample.

실시예Example 4. 4. SPRIselsectSPRIselsect 마그네틱 Magnetic 비드Bead 비율에 따른 Proportional DNA의DNA 파쇄입도별By shredding particle size 구분 확인 Classification check

태아 유래 DNA는 모체 유래 DNA보다 크기가 작으므로, 짧은 길이(bp)를 나타내는 태아 cfDNA의 정보 반영률을 높이기 위하여 cfDNA 추출 시 DNA 길이를 구분하여 추출하는 방법을 모색하였다. 서로 다른 크기의 DNA 제작을 위해 Thermo Fisher Scientific사의 Ion ShearTM Plus Reagents Kit (Cat #4471252)의 매뉴얼에 따라 gDNA를 2가지 조건(긴 길이, 짧은 길이; 5분, 15분)으로 파쇄하였다. gDNA의 파쇄입도별 구분은 독일 벡크만쿨터사 (Beckman Coulter)의 SPRIselsect Kit를 사용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 수행하였다. 이를 구체적으로 설명하면 하기와 같다.Since fetal DNA is smaller in size than maternal DNA, in order to increase the information reflection rate of fetal cfDNA having a short length (bp), a method of dividing and extracting DNA length during cfDNA extraction was sought. In order to produce DNA of different sizes, gDNA was crushed under two conditions (long length, short length; 5 minutes, 15 minutes) according to the manual of Thermo Fisher Scientific's Ion ShearTM Plus Reagents Kit (Cat #4471252). The classification of gDNA by shredding particle size was performed using the SPRIselsect Kit of Beckman Coulter, Germany, according to the manufacturer's manual. This will be described in detail as follows.

먼저 gDNA가 포함된 시료와 마그네틱 비드(비드 A로 명명)를 혼합하여 긴 길이의 DNA(LD: long DNA)가 우선적으로 비드에 흡착하도록 하였다. 이 후, 자석을 이용하여 비드를 분리한 후, 비드에 흡착되지 않고 상등액에 남아있는 DNA를 새로운 튜브로 옮기고, 다시 한번 새로운 비드(비드 B로 명명)를 첨가하여 나머지 DNA(짧은 길이의 DNA, SD: short DNA)를 추출하였다. 각각의 튜브에서 비드 A와 비드 B로부터 흡착된 DNA를 추출하였다.First, a sample containing gDNA and a magnetic bead (named bead A) were mixed so that long DNA (LD: long DNA) was preferentially adsorbed to the bead. Thereafter, after separating the beads using a magnet, the DNA remaining in the supernatant without being adsorbed on the beads is transferred to a new tube, and a new bead (named bead B) is added again to the remaining DNA (short-length DNA, SD: short DNA) was extracted. Adsorbed DNA was extracted from beads A and B in each tube.

상기의 방법으로 LD와 SD가 1:1로 혼합된 DNA 시료를 대상으로 하여, DNA 시료 대비 비드 A의 첨가 양에 따라 LD가 얼마나 제거되는가를 분석하였다. 그 결과를 도 4에 기재하였다.In the above method, a DNA sample in which LD and SD were mixed at 1:1 was analyzed, and how much LD was removed according to the amount of beads A compared to the DNA sample was analyzed. The results are shown in FIG. 4.

실험 결과, DNA 시료 대비 비드 A가 0.5배의 비율로 첨가되었을 경우에는 비드 A와 비드 B 모두 DNA의 크기 감별 효과가 없는 것으로 나타났다. 그러나 0.75배 비율인 경우에는 비드 A는 400bp 이상, 비드 B는 500bp 이하의 DNA를 흡착하고, 1.0배 비율인 경우에는 비드 A는 200bp 이상, 비드 B는 300bp 이하의 DNA를 흡착하며, 1.25배 비율인 경우에는 비드 A는 150bp 이상, 비드 B는 200bp 이하의 DNA를 흡착하여, 비드 A 첨가량이 증가할수록 제거되는 LD의 양 또한 증가하는 것을 알 수 있었다. 태아 cfDNA의 길이가 약 150bp 이하인 것을 고려할 때, 태아의 cfDNA를 농축하기 위한 가장 바람직한 범위의 DNA 시료 대비 비드 A의 첨가 비율은 0.75 내지 1.25이며, 더욱 바람직한 첨가 비율은 0.75 내지 1.0인 것으로 분석되었다.As a result of the experiment, when bead A was added at a ratio of 0.5 times compared to the DNA sample, it was found that both beads A and B did not have a DNA size discrimination effect. However, in the case of 0.75 times ratio, bead A adsorbs DNA of 400 bp or more and bead B 500 bp or less, and in the case of 1.0 times ratio, bead A adsorbs DNA of 200 bp or more, and bead B is 300 bp or less, and 1.25 times ratio In the case of, it was found that the amount of LD to be removed also increased as the amount of bead A added increased, adsorbing DNA of 150 bp or more and 200 bp or less for bead A and 200 bp or less. Considering that the length of fetal cfDNA is about 150 bp or less, the ratio of the bead A to the DNA sample in the most preferable range for concentrating fetal cfDNA was 0.75 to 1.25, and a more preferable addition ratio was analyzed to be 0.75 to 1.0.

실시예Example 5. 임부의 혈액 시료로부터 태아 유래 5. Fetal origin from pregnant woman's blood sample DNA와DNA and 모체 유래 Maternal origin DNADNA 비율 정량 Ratio quantification

임부의 혈액 내지 혈장 내의 태아 유래 DNA는 모체 유래 DNA보다 크기가 작은 것이 알려져 있다. 따라서, 특정 유전자와 관련하여 크기가 작은 태아 유래 DNA와 이보다 크기가 큰 모체 유래 DNA를 리얼타임 PCR로 증폭하면 특정 유전자와 관련하여 임부의 혈액 내지 혈장 내에 존재하는 태아 유래 DNA와 모체 유래 DNA를 정량할 수 있고, 이로부터 이들의 유전자 양의 비율을 구할 수 있다.It is known that fetal DNA in the blood or plasma of a pregnant woman is smaller in size than DNA derived from the mother. Therefore, by amplifying small fetal DNA and maternal DNA with a larger size related to a specific gene by real-time PCR, fetal DNA and maternal DNA present in the blood or plasma of a pregnant woman are quantified in relation to a specific gene. You can do it, and from this you can find the ratio of the amount of their genes.

따라서, 본 실시예에서는 임부의 혈액 내지 혈장 샘플 내의 태아 유래 DNA와 모체 유래 DNA에 공통적으로 존재하는 특정 유전자로서 APP(Amyloid Precursor protein) 유전자 (GenBank accession No. NM_000484)와 β-액틴 유전자를 선정하였고, 상기 APP 유전자 및 β-액틴 유전자와 관련한 태아 유래 DNA와 모체 유래 DNA를 증폭할 수 있는 프라이머 쌍과, 증폭반응 결과물을 확인할 수 있는 형광표지가 된 프로브를 설계하였다(하기 표 5 참조). Therefore, in this example, as specific genes commonly present in fetal DNA and maternal DNA in a pregnant woman's blood or plasma sample, an amyloid precursor protein (APP) gene (GenBank accession No. NM_000484) and a β-actin gene were selected. , A primer pair capable of amplifying fetal DNA and maternal DNA related to the APP gene and β-actin gene, and a fluorescently labeled probe capable of confirming the result of the amplification reaction were designed (see Table 5 below).

표적
유전자
Target
gene
앰플리콘 길이Amplicon length 정방향 프라이머Forward primer 역방향 프라이머Reverse primer 형광 프로브Fluorescent probe
(5'→3')(5'→3') (5'→3')(5'→3') (5'-FAM, 3'-TAMRA)(5'-FAM, 3'-TAMRA) APPAPP 67 bp67 bp TCAGGTTGACGCCGCTGT
(서열번호 25)
TCAGGTTGACGCCGCTGT
(SEQ ID NO: 25)
TTCGTAGCCGTTCTGCTGC
(서열번호 26)
TTCGTAGCCGTTCTGCTGC
(SEQ ID NO: 26)
ACCCCAGAGGAGCGCCACCTG
(서열번호 28)
ACCCCAGAGGAGCGCCACCTG
(SEQ ID NO: 28)
180 bp180 bp TCTATAAATGGACACCGATGGGTAGT
(서열번호 27)
TCTATAAATGGACACCGATGGGTAGT
(SEQ ID NO: 27)
β-액틴β-actin 83 bp83 bp TACAGGAAGTCCCTTGCCAT
(서열번호 29)
TACAGGAAGTCCCTTGCCAT
(SEQ ID NO: 29)
CCTGTGTGGACTTGGGAGAG
(서열번호 30)
CCTGTGTGGACTTGGGAGAG
(SEQ ID NO: 30)
CCCACTTCTCTCTAAGGAGAATGGCCC
(서열번호 32)
CCCACTTCTCTCTAAGGAGAATGGCCC
(SEQ ID NO: 32)
170 bp170 bp CACGAAGGCTCATCATTCAA
(서열번호 31)
CACGAAGGCTCATCATTCAA
(SEQ ID NO: 31)
67 bp67 bp AGAGCTACGAGCTGCCTGAC
(서열번호 33)
AGAGCTACGAGCTGCCTGAC
(SEQ ID NO: 33)
CCATCTCTTGCTCGAAGTCC
(서열번호 34)
CCATCTCTTGCTCGAAGTCC
(SEQ ID NO: 34)
TTCCGCTGCCCTGAGGCACT
(서열번호 36)
TTCCGCTGCCCTGAGGCACT
(SEQ ID NO: 36)
169 bp169 bp GGCAGGACTTAGCTTCCACA
(서열번호 35)
GGCAGGACTTAGCTTCCACA
(SEQ ID NO: 35)

참고로, 상기 표 5에서는 리얼타임 PCR을 이용한 태아 유래 DNA와 모체 유래 DNA의 정량 비교를 통한 이들 유전자 양의 비율을 평가하기 위하여, 태아 유래 DNA의 크기가 모체 유래 DNA의 크기 보다 작은 점을 고려하여 프라이머 쌍을 설계하였다. 특히, 상기 표 5에 도시된 바와 같이, 모체 유래 유전자 양과 태아 유래 유전자 양을 정확히 평가하고 정량 평가시 분석 조건을 통일시키기 위하여, 태아 유래 DNA 및 모체 유래 DNA로부터의 짧은 앰플리콘과 모체 유래 DNA로부터의 긴 앰플리콘의 세트에 대한 검출 프로브와 정방향 프라이머는 공통으로 하고 역방향 프라이머만 다르도록 설계하였다. 그리고, 각 검출 프로브는 리얼 타임 PCR 증폭 반응결과물을 확인하고 이를 정량적으로 분석하기 위해 형광물질 및 소광물질로 이중 표지된다. 본 실시예에서는 각 검출 프로브의 5'말단에 형광물질인 FAM으로 표지하였고, 3'말단에는 소광물질인 TAMRA를 표지하였다.For reference, in Table 5 above, in order to evaluate the ratio of the amount of these genes through quantitative comparison between fetal DNA and maternal DNA using real-time PCR, it is considered that the size of the fetal DNA is smaller than the size of the maternal DNA. Thus, a primer pair was designed. In particular, as shown in Table 5, in order to accurately evaluate the amount of maternal-derived genes and the amount of fetal-derived genes and to unify the analysis conditions during quantitative evaluation, short amplicons from fetal DNA and maternal DNA and maternal DNA were used. The detection probe and the forward primer for a set of long amplicons were designed to be common and only the reverse primer was different. In addition, each detection probe is double-labeled with a fluorescent substance and a quenching substance to confirm the real-time PCR amplification reaction result and quantitatively analyze it. In this example, the 5'end of each detection probe was labeled with a fluorescent material, FAM, and the 3'end, was labeled with a quenching material, TAMRA.

상기 표 5에 도시된 바와 같이 APP 표적 유전자의 경우, 서열번호 25 및 26의 프라이머 쌍으로부터는 태아 유래 DNA 및 모체 유래 DNA로부터의 짧은 앰플리콘(길이 67bp)이 수득되고, 서열번호 25 및 27의 프라이머 쌍으로부터는 모체 유래 DNA로부터의 긴 앰플리콘(길이 180bp)이 수득된다.As shown in Table 5 above, in the case of the APP target gene, short amplicons (length 67 bp) from fetal DNA and maternal DNA were obtained from the primer pairs of SEQ ID NOs: 25 and 26, and From the primer pair, long amplicons (180 bp in length) from parental DNA are obtained.

본 실시예에서 실행한 짧은 길이의 DNA 농축법을 이용하여 정상 태아를 임신한 임산부의 cfDNA를 얻어내었고, LD에 대한 SD의 비율 측정을 위해 리얼 타임 PCR을 수행하였다. 본 실시예에서 리얼 타임 PCR은 7900HT Fast Real Time PCR System (Life Technologies, 미국)을 이용하여 수행하였다. Using the short-length DNA enrichment method performed in this example, cfDNA of a pregnant woman with a normal fetus was obtained, and real-time PCR was performed to measure the ratio of SD to LD. In this example, real-time PCR was performed using a 7900HT Fast Real Time PCR System (Life Technologies, USA).

APP 유전자에 대한 각 프라이머 쌍 및 검출 프로브와, 전술한 바와 같이 준비된 DNA 주형과, 리얼타임 PCR 마스터 믹스(real-time PCR master mixture) 등의 리얼 타임 PCR 조성을 아래의 표 6와 같이 준비하고, 하기 표 7의 리얼 타임 PCR 증폭 조건 하에서 리얼 타임 PCR을 수행하였다. 한편, PCR 증폭 조성 중 PCR 증폭용 마스터 믹스는 예를 들어, PCR 버퍼, dNTP, DNA 폴리머라아제 등으로 이루어진 것으로서, 본 실시예에서는 리얼타임 PCR 마스터 믹스로 TaqMan Universal Master Mix Ⅱ, no UNG (Life Technologies, Cat. 4440040)를 사용하였다. 리얼타임 PCR 증폭반응이 한번씩 반복될 때마다 FAM 파장에서 형광값을 측정하였으며, 반응 사이클에 대한 형광세기는 SDS 소프트웨어(SDS software)를 이용하여 분석하였다. 이중 APP 유전자에 대한 리얼타임 PCR 정량 결과를 각 샘플 별로 정리하고, 그 결과를 짧은 앰플리콘(길이 67bp)에 대한 결과와 긴 앰플리콘(길이 180bp)에 대한 결과로 나누어 도 5에 도시하였다.Each primer pair and detection probe for the APP gene, a DNA template prepared as described above, and a real-time PCR composition such as a real-time PCR master mixture were prepared as shown in Table 6 below, and the following Real-time PCR was performed under the real-time PCR amplification conditions of Table 7. On the other hand, the PCR amplification master mix of the PCR amplification composition is composed of, for example, a PCR buffer, dNTP, DNA polymerase, etc., and in this example, TaqMan   Universal Master Mix II, no UNG (Life Technologies, Cat. 4440040) was used. Whenever the real-time PCR amplification reaction was repeated once, the fluorescence value was measured at the FAM wavelength, and the fluorescence intensity for the reaction cycle was analyzed using SDS software. The results of real-time PCR quantification for the APP gene were summarized for each sample, and the results were divided into the results for the short amplicon (67 bp in length) and the long amplicon (180 bp in length), and shown in FIG. 5.

No.No. PCR 증폭 조성PCR amplification composition 부피 (㎕)Volume (µl) 1One DNA 주형을 갖는 샘플 Sample with DNA template 1One 22 프라이머 세트 (정방향 + 역방향)(10 ?M)Primer set (forward + reverse) (10 ?M) 1One 33 검출 프로브 (5 ?M)Detection probe (5 ?M) 0.50.5 44 증류수Distilled water 2.52.5 55 TaqMan Universal Master Mix II, no UNGTaqMan Universal Master Mix II, no UNG 55 합계Sum 1010

No.No. 단계step 온도Temperature 시간time 사이클cycle 1One 사전변성Prior denaturation 95℃95 10분10 minutes 22 변성denaturalization 95℃95℃ 15초15 seconds 50 사이클50 cycles 33 어닐링Annealing 60℃60℃ 60초60 seconds 44 연장extension 72℃72℃ 60초60 seconds

실시예Example 6. 정상 및 다운증후군 6. Normal and Down syndrome gDNAgDNA 혼합 시료에 대한 디지털 Digital for mixed samples PCRPCR 수행 Perform

정상 gDNA와 다운증후군 gDNA를 다양한 비율로 혼합하여 혼합 gDNA를 제조하고, 이를 주형으로 표 2의 프라이머 및 프로브를 이용하여 디지털 PCR을 수행하고, 정상 대비 다운증후군 유전자 양의 비율값을 산출하였다. 그 결과를 도 6에 기재하였다.Mixed gDNA was prepared by mixing normal gDNA and Down's syndrome gDNA in various ratios, and digital PCR was performed using the primers and probes in Table 2 as a template, and the ratio value of the amount of Down's syndrome genes compared to normal was calculated. The results are shown in FIG. 6.

실험결과, 다운증후군 gDNA의 혼합 비율이 낮을수록 정상 대비 다운증후군 유전자 양의 비율값이 1에 근접하여 나타나는 것으로 나타났다. 특히, 다운증후군 유전 정보의 반영율이 10% 미만으로 적을 경우에 비율값은 정상수치(1.1이내)와 가깝게 나타나는 것을 확인하였다. 통상적으로 임부의 혈액 내에 존재하는 cfDNA의 약 3 내지 13%만이 태아 유래의 cfDNA임을 고려할 때, 임부의 혈액에서 추출한 cfDNA를 그대로 이용하여 태아의 산전진단을 하는 것은 정확도가 매우 떨어지는 것임을 알 수 있었다.As a result of the experiment, it was found that the lower the mixing ratio of Down syndrome gDNA was, the closer to 1 the ratio of the amount of Down syndrome genes compared to normal. In particular, it was confirmed that the ratio value appears close to the normal value (within 1.1) when the reflection rate of Down syndrome genetic information is less than 10%. Considering that only about 3 to 13% of the cfDNA present in the pregnant woman's blood is fetal-derived cfDNA, it was found that the accuracy of prenatal diagnosis of the fetus using the cfDNA extracted from the pregnant woman's blood as it was is very poor.

실시예Example 7. 임부의 혈액으로부터 수득한 7. Obtained from pregnant woman's blood cfDNA의cfDNA 파쇄입도별By shredding particle size 구분 및 이에 대한 디지털 PCR 수행 Classification and digital PCR for it

정상 또는 다운증후군(T21) 태아를 임신한 임부의 혈장으로부터 다음과 같은 방법으로 cfDNA를 추출하였다.CfDNA was extracted from plasma of pregnant women with normal or Down syndrome (T21) fetuses in the following manner.

먼저, Thermo Fisher Scientific사의 MagMAXTM Cell-Free DNA Isolation Kit (Cat #A29319)를 사용하여 혈장으로부터 cfDNA를 추출하였다. cfDNA 추출과정은 제조사의 매뉴얼에 따라 2 mL의 혈장을 대상으로 수행하였다.First, cfDNA was extracted from plasma using Thermo Fisher Scientific's MagMAXTM Cell-Free DNA Isolation Kit (Cat #A29319). The cfDNA extraction process was performed on 2 mL of plasma according to the manufacturer's manual.

추출된 cfDNA를 실시예 4의 방법으로 DNA를 파쇄입도별로 구분하고, 수득된 SD 구획의 시료를 주형으로 디지털 PCR을 수행하였다. 각 시료의 결과값으로부터 대조군유전자 대비 타겟유전자의 산출비를 구하였다. 그 결과를 도 7에 기재하였다.The extracted cfDNA was divided into DNA according to the crush particle size by the method of Example 4, and digital PCR was performed using the sample of the obtained SD compartment as a template. From the results of each sample, the ratio of the target gene to the control gene was calculated. The results are shown in FIG. 7.

실험 결과, 정상 시료(n=3에)의 산출비는 각각 1.04, 1.08, 및 0.98로 나타났으나, 다운증후군 시료(n=3)의 산출비는 각각 1.31, 및 1.15(2건 동일)인 것으로 나타났다. 이로써 상기의 DNA를 파쇄입도별로 구분하여 수득된 SD 구획으로 디지털 PCR을 수행하는 경우에, 대조군유전자 대비 타겟유전자의 산출비가 0.70 내지 1.14 이면 태아의 염색체 수 정상으로 판정할 수 있고, 더욱 바람직하게는 산출비가 0.95 내지 1.10 이면 태아의 염색체 수 정상으로 판정할 수 있으며, 산출비가 0.10 내지 0.69, 또는 1.15 내지 1.80 이면 태아의 염색체 수 이상으로 결정할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 산출비가 0.45 내지 0.69, 또는 1.15 내지 1.31 이면 태아의 염색체 수 이상으로 결정할 수 있다는 것을 알 수 있었다.As a result of the experiment, the calculation ratio of the normal sample (n=3) was 1.04, 1.08, and 0.98, respectively, but the calculation ratio of the Down syndrome sample (n=3) was 1.31, and 1.15 (2 cases are the same), respectively. Appeared. Accordingly, in the case of performing digital PCR with the SD compartment obtained by dividing the above DNA by breaking particle size, if the calculation ratio of the target gene to the control gene is 0.70 to 1.14, the fetal number of chromosomes can be determined as normal, and more preferably If the output ratio is 0.95 to 1.10, the fetal number of chromosomes can be determined as normal, and if the output ratio is 0.10 to 0.69, or 1.15 to 1.80, the number of chromosomes of the fetus can be determined or more, and more preferably, the output ratio is 0.45 to 0.69, or 1.15. To 1.31, it was found that the number of chromosomes in the fetus could be determined.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, and for those of ordinary skill in the art, it is clear that these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Therefore, it will be said that the practical scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

<110> BIOCORE <120> A method for prenatal diagnosis using digital PCR <130> DPB155593k01 <150> KR 15/0151313 <151> 2015-10-29 <160> 36 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 165 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 ctgcagttct ttgtgaacac tctcatttgt tgtatctgta ggctgtctct ctcagtggta 60 aatgccttcg tgtgtttgta atgctgatgg ttacttgagg taaataagaa tgtaccactt 120 ggctcagtgt gcatgatgta agcttgtctt tgttgtatgt tggct 165 <210> 2 <211> 161 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 tgactatcac atgtctttgg ttgtaaactg ctgtgatagt taccctaagt aatgggacag 60 gagatgaacc cacccattaa ataacacagc aattaagcag ccacttttag aaaaatttaa 120 atgtgtggct tcgagttggg tacttgcatg tacagcttac t 161 <210> 3 <211> 118 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 3 cccaggctat gctagaaggt atgcttacaa ttggaaaagt gtaggcagat aacattaaat 60 ggcaatagca tgtgtaaact aactgcaaat gaggaaaagg acattctaaa gacaggat 118 <210> 4 <211> 110 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 4 ggaccagagg tttattggag gtctaaatat ttatggagag caatgatggc taattttaga 60 aaccattagg ttgctatttt taaacgtgtg ctataaggat ttgctaattt 110 <210> 5 <211> 127 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 5 gaggaagcaa ctagaaaaca atggaaggga cttcagatgg taaggtttct gtttagtact 60 tatttcaatt ttaggcctcc tgaatagtag aggtggtgac aggaggatac ctgaaacctt 120 ggttata 127 <210> 6 <211> 112 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 6 gggaacatcc caggttcagt aaaaatacag agtatttgcg ttaaactgga cctcagtggg 60 gatgtgatgg gaggtatgag acagattgtg cccttatcct tttctcttct tg 112 <210> 7 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 7 cgtgtgtttg taatgctgat ggt 23 <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 8 catcatgcac actgagccaa gt 22 <210> 9 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 9 acttgaggta aataagaatg tac 23 <210> 10 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 10 ccctaagtaa tgggacagga gatg 24 <210> 11 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 11 aagtggctgc ttaattgctg tgt 23 <210> 12 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 12 acccacccat taaat 15 <210> 13 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 13 tgctagaagg tatgcttaca attgga 26 <210> 14 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 14 tcatttgcag ttagtttaca catgct 26 <210> 15 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 15 aagtgtaggc agataac 17 <210> 16 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 16 gaccagaggt ttattggagg tctaaat 27 <210> 17 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 17 cacgtttaaa aatagcaacc taatgg 26 <210> 18 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 18 tttatggaga gcaatgat 18 <210> 19 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 19 caactagaaa acaatggaag ggactt 26 <210> 20 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 20 tcaggaggcc taaaattgaa ataag 25 <210> 21 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 21 agatggtaag gtttctgttt ag 22 <210> 22 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 22 catcccaggt tcagtaaaaa tacaga 26 <210> 23 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 23 ctgtctcata cctcccatca catc 24 <210> 24 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 24 tatttgcgtt aaactggacc 20 <210> 25 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 25 tcaggttgac gccgctgt 18 <210> 26 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 26 ttcgtagccg ttctgctgc 19 <210> 27 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 27 tctataaatg gacaccgatg ggtagt 26 <210> 28 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 28 accccagagg agcgccacct g 21 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 29 tacaggaagt cccttgccat 20 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 30 cctgtgtgga cttgggagag 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 31 cacgaaggct catcattcaa 20 <210> 32 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 32 cccacttctc tctaaggaga atggccc 27 <210> 33 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 33 agagctacga gctgcctgac 20 <210> 34 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 34 ccatctcttg ctcgaagtcc 20 <210> 35 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 35 ggcaggactt agcttccaca 20 <210> 36 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 36 ttccgctgcc ctgaggcact 20 <110> BIOCORE <120> A method for prenatal diagnosis using digital PCR <130> DPB155593k01 <150> KR 15/0151313 <151> 2015-10-29 <160> 36 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 165 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 ctgcagttct ttgtgaacac tctcatttgt tgtatctgta ggctgtctct ctcagtggta 60 aatgccttcg tgtgtttgta atgctgatgg ttacttgagg taaataagaa tgtaccactt 120 ggctcagtgt gcatgatgta agcttgtctt tgttgtatgt tggct 165 <210> 2 <211> 161 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 tgactatcac atgtctttgg ttgtaaactg ctgtgatagt taccctaagt aatgggacag 60 gagatgaacc cacccattaa ataacacagc aattaagcag ccacttttag aaaaatttaa 120 atgtgtggct tcgagttggg tacttgcatg tacagcttac t 161 <210> 3 <211> 118 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 3 cccaggctat gctagaaggt atgcttacaa ttggaaaagt gtaggcagat aacattaaat 60 ggcaatagca tgtgtaaact aactgcaaat gaggaaaagg acattctaaa gacaggat 118 <210> 4 <211> 110 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 4 ggaccagagg tttattggag gtctaaatat ttatggagag caatgatggc taattttaga 60 aaccattagg ttgctatttt taaacgtgtg ctataaggat ttgctaattt 110 <210> 5 <211> 127 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 5 gaggaagcaa ctagaaaaca atggaaggga cttcagatgg taaggtttct gtttagtact 60 tatttcaatt ttaggcctcc tgaatagtag aggtggtgac aggaggatac ctgaaacctt 120 ggttata 127 <210> 6 <211> 112 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 6 gggaacatcc caggttcagt aaaaatacag agtatttgcg ttaaactgga cctcagtggg 60 gatgtgatgg gaggtatgag acagattgtg cccttatcct tttctcttct tg 112 <210> 7 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 7 cgtgtgtttg taatgctgat ggt 23 <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 8 catcatgcac actgagccaa gt 22 <210> 9 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 9 acttgaggta aataagaatg tac 23 <210> 10 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 10 ccctaagtaa tgggacagga gatg 24 <210> 11 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 11 aagtggctgc ttaattgctg tgt 23 <210> 12 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 12 acccacccat taaat 15 <210> 13 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 13 tgctagaagg tatgcttaca attgga 26 <210> 14 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 14 tcatttgcag ttagtttaca 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<212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 33 agagctacga gctgcctgac 20 <210> 34 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 34 ccatctcttg ctcgaagtcc 20 <210> 35 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Primer <400> 35 ggcaggactt agcttccaca 20 <210> 36 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Probe <400> 36 ttccgctgcc ctgaggcact 20

Claims (20)

(a) 임부의 혈액으로부터 DNA를 수득하는 시료부;
(b) 상기 DNA를 크기별로 분류하여 1,000 bp 이하의 DNA를 수득하는 분리부;
(c) 상기 (b) 단계의 DNA로 PCR을 수행하되, 염색체 수 이상과 관련이 없는 염색체 상에 위치한 대조군유전자와 염색체 수 이상과 관련된 염색체 상에 위치한 표적유전자에 대해 PCR을 수행하는 증폭부;
(d) 상기 대조군유전자의 PCR 정량값에 대한 상기 표적유전자의 PCR 정량값의 비율을 산출하는 비교부; 및
(e) 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.70 내지 1.14 이면 태아의 염색체 수 정상으로 결정하는 판별부를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단 장치로서,
상기 PCR은 디지털 PCR인 것을 특징으로 하고,
상기 표적유전자의 PCR 정량값은 표적유전자로 서열번호 1 내지 4의 염기서열을 이용한 것의 평균값이며,
상기 대조군유전자의 PCR 정량값은 대조군유전자로 서열번호 5와 6의 염기서열을 이용한 것의 평균값인, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
(a) a sample portion for obtaining DNA from maternal blood;
(b) a separation unit for classifying the DNA by size to obtain DNA of 1,000 bp or less;
(c) performing PCR with the DNA of step (b), wherein the amplification unit performs PCR on a target gene located on a chromosome associated with a control gene and a chromosome not related to a chromosome not related to the chromosome or more;
(d) a comparing unit calculating a ratio of the PCR quantitative value of the target gene to the PCR quantitative value of the control gene; And
(e) a fetal chromosome aberration diagnosing apparatus comprising a determination unit determining that the fetal chromosome number is normal when the ratio calculated in step (d) is 0.70 to 1.14,
The PCR is characterized in that the digital PCR,
PCR quantitative value of the target gene is the average value of using the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to 4 as the target gene,
The PCR quantitative value of the control gene is an average value of those using the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 5 and 6 as the control gene, chromosome aneumolecular diagnostic apparatus.
제 1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.95 내지 1.10 이면 태아의 염색체 수 정상으로 결정하는 판별부를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 1,
When the ratio calculated in step (d) is 0.95 to 1.10 comprises a determination unit for determining the normal number of chromosomes of the fetus, fetal chromosome adifferent diagnostic device.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계의 DNA를 크기별로 분류하는 방법은
(가) DNA에 마그네틱 비드를 일차 혼합(비드 A)하고 결합되지 않은 DNA를 수득하는 비드 A 혼합부; 및,
(나) 상기 수득된 DNA에 마그네틱 비드를 이차 혼합(비드 B)하고 비드에 결합된 DNA를 수득하는 비드 B 혼합부를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 1,
Method of classifying the DNA of step (b) by size
(A) bead A mixing portion for first mixing magnetic beads with DNA (bead A) to obtain unbound DNA; And,
(B) A fetal chromosome aberration diagnosing apparatus comprising a bead B mixing unit for secondary mixing (bead B) the magnetic beads to the obtained DNA and obtaining DNA bound to the beads.
제 3 항에 있어서,
상기 DNA에 대한 비드 A, 또는 비드 B의 첨가 비율은 1 : 0.75 내지 1.25 인, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 3, wherein
The addition ratio of bead A or bead B to the DNA is 1: 0.75 to 1.25, fetal chromosome aberration diagnostic device.
(a) 임부의 혈액으로부터 DNA를 수득하는 시료부;
(b) 상기 DNA를 크기별로 분류하여 1,000 bp 이하의 DNA를 수득하는 분리부;
(c) 상기 (b) 단계의 DNA로 PCR을 수행하되, 염색체 수 이상과 관련이 없는 염색체 상에 위치한 대조군유전자와 염색체 수 이상과 관련된 염색체 상에 위치한 표적유전자에 대해 PCR을 수행하는 증폭부;
(d) 상기 대조군유전자의 PCR 정량값에 대한 상기 표적유전자의 PCR 정량값의 비율을 산출하는 비교부; 및
(e) 상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.10 내지 0.69, 또는 1.15 내지 1.80 이면 태아의 염색체 수 이상으로 결정하는 판별부를 포함하는 태아의 염색체 이수성 진단 장치로서,
상기 PCR은 디지털 PCR인 것을 특징으로 하고,
상기 표적유전자의 PCR 정량값은 표적유전자로 서열번호 1 내지 4의 염기서열을 이용한 것의 평균값이며,
상기 대조군유전자의 PCR 정량값은 대조군유전자로 서열번호 5와 6의 염기서열을 이용한 것의 평균값인, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
(a) a sample portion for obtaining DNA from maternal blood;
(b) a separation unit for classifying the DNA by size to obtain DNA of 1,000 bp or less;
(c) performing PCR with the DNA of step (b), wherein the amplification unit performs PCR on a target gene located on a chromosome associated with a control gene and a chromosome associated with a chromosome not related to the chromosome or more;
(d) a comparing unit calculating a ratio of the PCR quantitative value of the target gene to the PCR quantitative value of the control gene; And
(e) a fetal chromosome aberration diagnosing apparatus comprising a determining unit for determining the number of chromosomes of the fetus if the ratio calculated in step (d) is 0.10 to 0.69, or 1.15 to 1.80,
The PCR is characterized in that the digital PCR,
PCR quantitative value of the target gene is the average value of using the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to 4 as the target gene,
The PCR quantitative value of the control gene is an average value of those using the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 5 and 6 as the control gene, chromosome aneumolecular diagnostic apparatus.
제 5항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.45 내지 0.69, 또는 1.15 내지 1.31 이면 태아의 염색체 수 이상으로 결정하는 판별부를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
When the ratio calculated in step (d) is 0.45 to 0.69, or 1.15 to 1.31, comprising a determination unit for determining the number of chromosomes of the fetus, fetal chromosome adifferent diagnostic device.
제 5항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 0.10 내지 0.69 이면, 태아의 염색체성을 1염색체성으로 결정하는 판별부를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
When the ratio calculated in step (d) is 0.10 to 0.69, comprising a determination unit for determining the chromosome of the fetus as chromosomal monochromatic, fetal chromosome aneumolecular diagnostic device.
제 7항에 있어서,
상기 1염색체성은 터너증후군인, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 7, wherein
The monosomy is Turner syndrome, chromosome aneumo-diagnostic apparatus of the fetus.
제 5항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 산출된 비율이 1.15 내지 1.80 이면, 태아의 염색체성을 3염색체성으로 결정하는 판별부를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
When the ratio calculated in step (d) is 1.15 to 1.80, comprising a determination unit for determining the chromosome of the fetus as trisomy, fetal chromosome aneumolecular diagnostic device.
제 9항에 있어서,
상기 3염색체성은 다운증후군, 에드워드증후군 또는 파타우증후군인, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 9,
The trisomy is Down syndrome, Edward syndrome or Fatau syndrome, fetal chromosome aberration diagnostic device.
제 5 항에 있어서,
상기 (b) 단계의 DNA를 크기별로 분류하는 방법은
(가) DNA에 마그네틱 비드를 일차 혼합(비드 A)하고 결합되지 않은 DNA를 수득하는 비드 A 혼합부; 및,
(나) 상기 수득된 DNA에 마그네틱 비드를 이차 혼합(비드 B)하고 비드에 결합된 DNA를 수득하는 비드 B 혼합부를 포함하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
Method of classifying the DNA of step (b) by size
(A) bead A mixing portion for first mixing magnetic beads with DNA (bead A) to obtain unbound DNA; And,
(B) A fetal chromosome aberration diagnosing apparatus comprising a bead B mixing unit for secondary mixing (bead B) the magnetic beads to the obtained DNA and obtaining DNA bound to the beads.
제 11 항에 있어서,
상기 DNA에 대한 비드 A, 또는 비드 B의 첨가 비율은 1 : 0.75 내지 1.25인, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 11,
The addition ratio of bead A or bead B to the DNA is 1: 0.75 to 1.25, fetal chromosome aberration diagnostic device.
삭제delete 제 5항에 있어서,
상기 서열번호 1의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 7 및 8의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 1의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 9의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
As primer pairs for amplifying the target gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 primer pairs of SEQ ID NO: 7 and 8 are used, and a probe for detecting a target gene amplification product having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 SEQ ID NO: An oligonucleotide of 9 is used. The fetal chromosome aberration diagnostic apparatus.
제 5항에 있어서,
상기 서열번호 2의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 10 및 11의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 2의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 12의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
As a primer pair for amplifying a target gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, primer pairs of SEQ ID NOs: 10 and 11 are used, and as a probe for detecting a target gene amplification product having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: A fetal chromosomal aneumolecular diagnostic apparatus, characterized in that 12 oligonucleotides are used.
제 5항에 있어서,
상기 서열번호 3의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 13 및 14의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 3의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 15의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
As a primer pair for amplifying the target gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, primer pairs of SEQ ID NO: 13 and 14 are used, and as a probe for detecting a target gene amplification product having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: The fetal chromosome aneumodiagnostic apparatus, characterized in that 15 oligonucleotides are used.
제 5항에 있어서,
상기 서열번호 4의 염기서열을 갖는 표적유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 16 및 17의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 4의 염기서열을 갖는 표적유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 18의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
As a primer pair for amplifying a target gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4, primer pairs of SEQ ID NO: 16 and 17 are used, and as a probe for detecting a target gene amplification product having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 18 fetal chromosome aneumolecular diagnostic apparatus, characterized in that oligonucleotides are used.
삭제delete 제 5항에 있어서,
상기 서열번호 5의 염기서열을 갖는 대조군유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 19 및 20의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 5의 염기서열을 갖는 대조군유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 21의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
As a primer pair for amplifying a control gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, primer pairs of SEQ ID NOs: 19 and 20 are used, and as a probe for detecting a control gene amplification product having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: A fetal chromosome aberration diagnostic apparatus, characterized in that 21 oligonucleotides are used.
제 5항에 있어서,
상기 서열번호 6의 염기서열을 갖는 대조군유전자를 증폭하기 위한 프라이머 쌍으로서는 서열번호 22 및 23의 프라이머 쌍이 사용되고, 상기 서열번호 6의 염기서열을 갖는 대조군유전자 증폭 산물을 검출하기 위한 프로브로는 서열번호 24의 올리고뉴클레오티드가 사용되는 것을 특징으로 하는, 태아의 염색체 이수성 진단 장치.
The method of claim 5,
As a primer pair for amplifying a control gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6, primer pairs of SEQ ID NOs: 22 and 23 are used, and as a probe for detecting a control gene amplification product having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: The fetus's chromosomal aneumolecular diagnostic apparatus, characterized in that 24 oligonucleotides are used.
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