KR102063291B1 - 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도 - Google Patents

베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR102063291B1
KR102063291B1 KR1020190016969A KR20190016969A KR102063291B1 KR 102063291 B1 KR102063291 B1 KR 102063291B1 KR 1020190016969 A KR1020190016969 A KR 1020190016969A KR 20190016969 A KR20190016969 A KR 20190016969A KR 102063291 B1 KR102063291 B1 KR 102063291B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dna
aptamer
secretase
protein
sequence
Prior art date
Application number
KR1020190016969A
Other languages
English (en)
Inventor
김양훈
신우리
오인환
이진표
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020190016969A priority Critical patent/KR102063291B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102063291B1 publication Critical patent/KR102063291B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/115Aptamers, i.e. nucleic acids binding a target molecule specifically and with high affinity without hybridising therewith ; Nucleic acids binding to non-nucleic acids, e.g. aptamers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/5308Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for analytes not provided for elsewhere, e.g. nucleic acids, uric acid, worms, mites
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/573Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for enzymes or isoenzymes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6893Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids related to diseases not provided for elsewhere
    • G01N33/6896Neurological disorders, e.g. Alzheimer's disease
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10Type of nucleic acid
    • C12N2310/16Aptamers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/435Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans
    • G01N2333/46Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans from vertebrates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/435Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans
    • G01N2333/46Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans from vertebrates
    • G01N2333/47Assays involving proteins of known structure or function as defined in the subgroups
    • G01N2333/4701Details
    • G01N2333/4709Amyloid plaque core protein
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/90Enzymes; Proenzymes
    • G01N2333/914Hydrolases (3)
    • G01N2333/948Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • G01N2333/95Proteinases, i.e. endopeptidases (3.4.21-3.4.99)
    • G01N2333/964Proteinases, i.e. endopeptidases (3.4.21-3.4.99) derived from animal tissue
    • G01N2333/96425Proteinases, i.e. endopeptidases (3.4.21-3.4.99) derived from animal tissue from mammals
    • G01N2333/96427Proteinases, i.e. endopeptidases (3.4.21-3.4.99) derived from animal tissue from mammals in general
    • G01N2333/9643Proteinases, i.e. endopeptidases (3.4.21-3.4.99) derived from animal tissue from mammals in general with EC number
    • G01N2333/96472Aspartic endopeptidases (3.4.23)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/52Predicting or monitoring the response to treatment, e.g. for selection of therapy based on assay results in personalised medicine; Prognosis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

코어 서열 및 코어 서열의 5'말단 및 3'말단에 각각 연결된 프라이머 서열로 이루어지는 DNA 앱타머로서, 코어 서열은 서열번호 1 내지 서열번호 5 로 구성된 군에서 선택되는 염기서열로 이루어지고, DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76 내지 80bp이고, 베타 세크리타제에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머가 개시된다.

Description

베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도{DNA Aptamer Specifically Binding to beta-secretase protein and Its Use}
본 발명은 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도에 관한 것이다.
퇴행성신경뇌질환(neurodegenerative disorder)은 나이가 들어감에 따라 발생하는 퇴행성 질환 중에서 뇌에 발생하는 질환을 뜻한다. 퇴행성신경뇌질환에는 알츠하이머병(Alzheimer’s disease, AD), 파킨슨병(Parkinson’s disease, PD) 등이 포함될 수 있으며, 뇌에 이상 단백질의 축적으로 인해 뇌세포가 손상되고 인지기능이 사라져 기억, 판단, 언어능력 등 지적 능력의 감퇴와 일상생활능력, 인격, 행동 양상, 운동성의 장애 등의 증상을 나타낸다. 국내에서는 2000년 이후부터 65세 이상의 인구가 총 인구의 7% 이상이 되는 고령화 사회에 진입함으로써 퇴행성신경뇌질환 등으로 인한 치매 환자의 비중도 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.
치매환자의 수는 증가하고 있지만 현재 치매의 진단은 절대적인 바이오마커가 없어 전문가의 문진과 진찰, 인지기능평가, 뇌영상검사, 혈액 혹은 뇌척수액 검사 등을 종합하여 이루어지고 있다. 이러한 치매 진단의 문제점으로 인하여 치매는 병증이 시작되고 나서 실질적 증상 발현으로 인해 최종 진단을 받기까지 최소 20년 이상 소요되고 있어 적절한 치료시기를 놓치는 경우가 많다.
현재 퇴행성신경뇌질환의 치료를 위해 신경전달물질의 분해 억제제, 신경전달물질 수용체의 활성 억제제, β-amyloid의 응집 억제제, β-secretase의 활성 억제제 등 퇴행성신경뇌질환 치료 약물들에 대한 연구가 진행되었다. 이러한 연구 결과 현재 미국식품의약국(FDA)로부터 허가를 받아 판매되는 치료제로는 대표적으로 4가지가 있지만 이 또한 증상을 완화하는 작용에 그칠 뿐 근본적인 원인을 치료할 수는 없다는 문제를 가지고 있어 새로운 차별화 전략을 바탕으로 한 치료제의 개발이 필요하다.
퇴행성신경뇌질환의 원인이 되는 물질인 β-amyloid는 아밀로이드 전구체(Amyloid precursor protein, APP)의 대사에 의하여 형성된다. 아밀로이드 전구체의 대사는 일반적으로 α-secretase, γ-secretase 두 효소에 의하여 대사가 이루어지며 β-amyloid가 형성이 되지 않는다. 그러나 아밀로이드 전구체의 효소 절단 부위에 돌연변이가 일어나면 β-secretase, γ-secretase 두 효소에 의해 대사가 이루어지며 β-amyloid가 형성된다. 따라서 퇴행성신경뇌질환의 유발물질이 되는 β-amyloid의 형성에 필수적인 역할을 하는 효소인 β-secretase를 억제하기 위하여 β-secretase 단백질을 표적으로 하는 앱타머를 개발하고자 한다.
앱타머는 기존 항체를 기반으로 하는 표적 물질 검출 기법의 문제점들을 해결, 보안할 수 있다. 본 발명에서 활용하고자 하는 앱타머 (Aptamer)는 짧은 길이의 올리고머로 안정된 삼차구조를 형성하여 표적 물질과 항체 사이에 나타나는 친화도와 유사한 친화도를 나타내며, 표적물질과 특이적인 결합력을 가지는 특징을 가지고 있다. 또한 앱타머는 DNA나 RNA로 구성되어 있어 단백질로 이루어진 항체보다 안정적이며, 다양한 표적 물질 (단백질, 생균, 펩타이드, 금속, 화학물질 등)과 특이적으로 결합이 가능하다는 특징을 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.
본 특허에서는 상기한 바와 같이 각종 의료, 환경 및 산업분야에서 높은 잠재성을 보이는 앱타머를 활용하여 종래 항체를 활용한 각종 질환을 대체할 수 있는 새로운 진단 및 치료 기법을 제시하고자 하며, 특히 퇴행성신경뇌질환의 진단 및 치료에 활용하고자 한다.
대한민국 공개공보 10-2016-0018769 (2016.02.17)
본 발명의 실시 예에 따르면, 퇴행성 신경뇌질환과 관련된 단백질 중 베타 세크리타제에 특이적으로 결합하는 압타머를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 DNA 앱타머는 코어 서열; 및 상기 코어 서열의 5'말단 및 3'말단에 각각 연결된 프라이머 서열을 포함하는 DNA 앱타머로서, 상기 코어 서열은 서열번호 1 내지 서열번호 5로 구성된 군에서 선택되는 염기서열로 이루어지고, 상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76 내지 80bp이고, 베타 세크리타제에 특이적으로 결합한다.
상기 코어 서열의 5'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 6의 염기서열을 포함할 수 있고, 상기 코어 서열의 3'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 7의 염기서열을 포함할 수 있다.
상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76 내지 80bp, 76 내지 79bp, 76 내지 78bp, 76 내지 77bp, 또는 76bp 일 수 있다.
상기 코어 서열의 5'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 6의 염기서열로 이루어질 수 있고, 상기 코어 서열의 3'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 7의 염기서열로 이루어질 수 있고, 상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76bp 일 수 있다.
상기 DNA 앱타머는 베타 세크리타제와 결합 시 해리상수값(Kd)이 0.01 내지 0.5 nM일 수 있다.
상기 DNA 앱타머는 알파 시누클레인(α-synuclein), 베타 아밀로이드, 타우 단백질(Tau), TTR 단백질, 또는 BSA 단백질 중 어느 하나와 결합 시 해리상수값(Kd)이 1nM 이상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 퇴행성 신경뇌질환 진단용 조성물은 상기 DNA 앱타머를 유효성분으로 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 퇴행성 신경뇌질환 진단 키트는 상기 퇴행성 신경뇌질환 진단용 조성물을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 퇴행성 신경뇌질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 상기 진단용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 앱타머는 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 앱타머는 혈액 내 베타 세크리타제 단백질을 정확하게 검출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 앱타머는 알츠하이머의 진단 또는 예후 판단의 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 앱타머는 베타 세크리타제에 대한 항체보다 신속하고 경제적으로 대량 생산이 가능하므로 항체를 대체할 수 있다.
도 1은 랜덤 DNA 앱타머 풀을 PCR을 이용하여 증폭한 dsDNA, 증폭된 dsDNA를 PCR 정제 키트를 이용하여 정제한 결과, 비대칭 PCR 을 이용하여 증폭한 ssDNA를 아가로즈 겔을 이용한 전기영동 기법으로 크기를 확인한 결과이다.
레인 M: 100 bp DNA 마커
레인 1,2: DNA 앱타머 풀을 PCR 기법을 이용하여 증폭된 dsDNA
레인 3,4: DNA 앱타머를 PCR을 이용하여 증폭한 결과를 PCR 정제 키트를 이용하여 정제한 결과
레인 5,6: 증폭된 DNA 앱타머 풀을 비대칭 PCR로 증폭한 ssDNA
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 SELEX에서 각 라운드에서 회수된 앱타머의 양을 Nanodrop spectrophotometer를 이용하여 정량적으로 나타낸 결과이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 SELEX 과정에서 선별된 20개의 앱타머 후보군을 Post-SELEX를 진행하여 회수한 DNA 앱타머 양을 나타낸 결과이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 앱타머의 2차 구조를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 앱타머의 베타 세크리타제에 대한 특이적 결합력을 해리 상수로 측정한 실험 결과이다.
본 발명의 실시 예에 따른 DNA 앱타머는 코어 서열; 및 상기 코어 서열의 5'말단 및 3'말단에 각각 연결된 프라이머 서열을 포함하는 DNA 앱타머로서, 상기 코어 서열은 서열번호 1 내지 서열번호 5로 구성된 군에서 선택되는 염기서열로 이루어지고, 상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76 내지 80bp이고, 베타 세크리타제에 특이적으로 결합한다.
상기 코어 서열의 5'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 6의 염기서열을 포함할 수 있고, 상기 코어 서열의 3'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 7의 염기서열을 포함할 수 있다.
상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76 내지 80bp, 76 내지 79bp, 76 내지 78bp, 76 내지 77bp, 또는 76bp 일 수 있다.
상기 코어 서열의 5'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 6의 염기서열로 이루어질 수 있고, 상기 코어 서열의 3'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 7의 염기서열로 이루어질 수 있고, 상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76bp 일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "앱타머(aptamer)"는 그 자체로 안정한 삼차구조를 가지면서 표적 분자에 높은 친화성을 가지고 특이적으로 결합할 수 있는 특징을 가진 단일 가닥 핵산 분자이다. 상기 앱타머는 통상의 기술 분야에서 잘 알려진 방법으로 제조될 수 있고, 상기 방법은 필요에 따라 적절히 변형될 수 있다.
상기 DNA 앱타머는 코어서열로서 서열번호 1 내지 5 중 어느 하나의 서열로 구성될 수 있다. 상기 DNA 앱타머는 베타 아밀로이드에 특이적으로 결합하는 특성을 유지하는 한, 상기 서열번호 1 내지 5 중 어느 하나의 서열과 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상 또는 99% 이상 상동성을 가질 수 있다.
상기 코어 서열, 코어 서열의 5'말단 및 3'말단에 연결된 프라이머 서열로 이루어지는 DNA 앱타머는 서열번호 8 내지 12의 서열로 이루어지는 DNA 앱타머일 수 있다.
상기 베타 세크리타제는 퇴행성 신경뇌질환(neurodegenerative disorder)의 생체 표지자일 수 있으며, 예를 들면 알츠하이머의 생체 표지자일 수 있다.
상기 베타 세크리타제는 서열목록 14의 아미노산 서열을 포함하거나 또는 서열목록 14의 아미노산 서열로 구성되거나, 서열목록 14의 아미노산 서열과 상동성을 갖는 서열일 수 있다.
상기 퇴행성 신경뇌질환은 베타 세크리타제의 발현량 측정으로 진단할 수 있는 질환들 또는 베타 아밀로이드, 베타 세크리타제, 알파 시누클레인, Tau, TTR, BSA의 발현량 차이를 측정함으로써 진단할 수 있는 질환들을 포함하며, 예를 들면 혈관성 치매, 혈관성 인지장애, 알츠하이머, 파킨슨병, 루이체 치매, 전측두엽 퇴행을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 DNA 앱타머는 표적 물질에 대한 결합성 및 안전성을 높이기 위해, 각 뉴클레오티드의 당 잔기, 구체적으로 디옥시리보스가 수식될 수 있다. 상기 수식은 당 잔기의 2'위치, 3'위치 및 4'위치로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 산소 원자를 다른 원자로 치환한 것일 수 있다. 수식의 예로는 플루오로화, O-알킬화, O-알릴화, S-알킬화, 아미노화 등이 포함될 수 있다. 상기와 같은 당 잔기의 변형은 통상적인 방법으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 DNA 앱타머는 표적 물질에 대한 결합성을 높이기 위해, 핵산 염기가 변형될 수 있다. 상기 핵산 염기의 변형은 5번 위치의 피리미딘 변형, 6번 위치의 푸린 번형, 8번 위치의 푸린 변형, 환외(環外) 아민에서의 변형, 4-티오우리딘으로의 치환, 5-브로모로의 치환 또는 5-요오드-우라실로의 치환 등을 포함할 수 있다.
상기 DNA 앱타머는 뉴클레아제 및 가수분해효소 등에 대해 내성을 갖도록 인산기가 변형될 수 있다. 예를 들면, 상기 인산기는 티오에이트, 디티오에이트, 아미데이트, 포름아셀탈, 3'-아민 등으로 치환될 수 있다. 나아가, 상기 DNA 앱타머는 3'말단 또는 5'말단의 변형을 포함할 수 있고, 상기 변형은 캡핑이나, 바이오티닐, 폴리에틸글리콜, 아미노산, 펩티드, 핵산, 뉴클레오시드,미리스토일(myristoyl), 리소콜릭-올레일(lithocolic-oleyl), 도코사닐(docosanyl), 라우로일(lauroyl), 스테아로일(stearoyl), 올레오일(oleoyl), 리놀레오일(linoleoyl), 지질, 스테로이드, 콜레스테롤, 카페인, 비타민, 색소, 형광물질, 항암제, 독소, 효소, 방사성 물질, 비오틴 등이 부가된 것일 수 있다.
상기 DNA 앱타머는 베타 세크리타제와 결합 시 해리상수값(Kd)이 0.001 내지 0.9 nM, 0.005 내지 0.9 nM, 0.01 내지 0.9 nM, 0.001 내지 0.8 nM, 0.005 내지 0.8 nM, 0.01 내지 0.8 nM, 0.001 내지 0.7 nM, 0.005 내지 0.7 nM, 0.01 내지 0.7 nM, 0.001 내지 0.6 nM, 0.005 내지 0.6 nM, 0.01 내지 0.6 nM, 0.001 내지 0.5 nM, 0.005 내지 0.5 nM, 0.01 내지 0.5 nM, 0.001 내지 0.4 nM, 0.005 내지 0.4 nM, 또는 0.01 내지 0.4 nM 일 수 있다.
상기 DNA 앱타머는 알파 시누클레인(α-synuclein), 베타 아밀로이드, 타우 단백질(Tau), TTR 단백질, 또는 BSA 단백질 중 어느 하나와 결합 시 해리상수값(Kd)이 1 nM 이상, 2 nM 이상, 3 nM 이상, 4 nM 이상, 5 nM 이상, 6 nM 이상, 7 nM 이상, 8 nM 이상, 9 nM 이상, 10nM 이상, 11 nM 이상, 또는 12 nM 이상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 DNA 앱타머는 퇴행성 신경뇌질환과 연관된 단백질들과의 결합시 해리상수 값에 있어서, 베타 세크리타제와의 해리상수값과 알파 시누클레인, 베타 아밀로이드, 타우, TTR, BSA 단백질들과의 해리상수 값이 차이가 있을 수 있고, 이로 인해 베타 아밀로이드와 특이적 결합력을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 퇴행성 신경뇌질환 진단용 조성물은 상기 DNA 앱타머를 유효성분으로 포함한다.
상기 DNA 앱타머는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 퇴행성 신경뇌질환 진단 키트는 상기 퇴행성 신경뇌질환 진단용 조성물을 포함한다.
상기 DNA 앱타머는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.
상기 퇴행성 신경뇌질환 진단 키트에 포함되는 상기 DNA 앱타머는 발색효소, 형광물질, 방사성 동위원소 또는 콜로이드 등의 검출체로 표지된 접합체일 수 있다. 발색효소는 퍼록시다제, 알칼라인 포스파타제 또는 산성 포스파타제일 수 있고, 형광물질은 티오우레아(FTH), 7-아세톡시쿠마린-3-일, 플루오레신-5-일, 플루오레신-6-일, 2', 7'-디클로로플루오레신-5-일, 2', 7'-디클로로플루오레신-6-일, 디하이드로 테트라메틸로사민-4-일, 테트라메틸로다민-5-일, 테트라메틸로다민-6-일, 4,4-디플루오로-5,7-디메틸-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-에틸 또는 4,4-디플루오로-5,7-디페닐-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-에틸, Cy3, Cy5, 폴리 L-라이신-플루오레세인 이소티오시아네이트(FITC), 로다민-B-이소티오시아네이트(RITC), PE(Phycoerythrin) 또는 로다민일 수 있다.
또한, 상기 DNA 앱타머는 상기 DNA 앱타머에 특이적으로 결합할 수 있는 리간드를 포함할 수 있다. 상기 리간드는 발색효소, 형광물질, 방사성 동위원소 또는 콜로이드 등의 검출체로 표지된 접합체, 및 스트렙타비딘 또는 아비딘이 처리된 리간드일 수 있다. 상기 검출용 조성물은 상기 서술한 바와 같은 시약 외에도 이들의 구조를 안정하게 유지시키는 증류수 또는 완충액을 더 포함할 수 있다.
상기 검출용 조성물을 포함하는 키트는 이에 포함되는 DNA 앱타머의 세척이나 복합체의 분리 등과 같은 이후 단계를 용이하게 하기 위해 고형 기질에 결합될 수 있다. 이때, 고형 기질로는 합성수지, 니트로셀룰로오스, 유리기판, 금속기판, 유리섬유, 미세구체 또는 미세비드가 사용될 수 있다. 또한, 합성수지로는 폴리에스터, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, PVDF 또는 나일론 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 키트는 당업자에게 알려진 종래의 제조방법에 의해 제조될 수 있으며, 버퍼, 안정화제, 불활성 단백질 등을 더 포함할 수 있다. 상기 키트는 시약의 양을 탐색하기 위해 검출체로서 부착된 형광물질의 형광을 검출함으로써 수행되는 형광법 또는 검출체로서 부착된 방사선 동위원소의 방사선을 검출함으로써 수행되는 방사선법을 통한 초고속 스크리닝(high throughput screening, HTS) 시스템, 검출체의 표지 없이 표면의 플라즈몬 공명 변화를 실시간으로 측정하는 SPR(surface plasmon resonance) 방법 또는 SPR 시스템을 영상화하여 확인하는 SPRI(surface plasmon resonance imaging) 방법을 이용할 수 있다.
나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 진단용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함하는 퇴행성 신경뇌질환에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.
상기 DNA 앱타머는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.
상기 퇴행성 신경뇌질환에 필요한 정보를 제공하는 방법은 환자의 생물학적 시료에 상기 DNA 앱타머를 반응시키는 단계; 상기 시료에서 DNA 앱타머 및 베타 아밀로이드 단백질의 결합 정도를 측정하는 단계; 상기 시료에서 앱타머 및 베타 아밀로이드 단백질의 결합 정도가 정상 시료보다 높은 경우, 상기 환자를 퇴행성 신경뇌질환 환자로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 퇴행성 신경뇌질환 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 정상인으로부터 얻은 생물학적 시료에 베타 아밀로이드 특이적 DNA 앱타머의 결합 정도를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 시료는 베타 아밀로이드를 검출하고자 하는 생체 시료라면 모든 시료를 포함할 수 있고, 예를 들면 상기 시료는 혈액을 포함할 수 있다.
이와 같이 DNA 앱타머를 이용하여 시료 내 베타 아밀로이드 단백질의 존재 여부 또는 과발현 여부를 확인하는 경우, 기존의 단일클론항체를 이용한 검출보다 현저하게 우수한 민감도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 퇴행성 신경뇌질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 상기 진단용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함한다.
상기 시료는 피검체 유래의 생물학적 시료일 수 있다. 상기 생물학적 시료는 조직, 세포, 전혈, 혈액, 타액, 뇌척수액 및 뇨를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 퇴행성 신경뇌질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 베타 세크리타제 단백질의 발현수준을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단백질 발현수준은 당업계에 알려진 통상적인 방법으로 측정할 수 있으며, 예를 들면 웨스턴 블롯팅(western blotting), 방사선면역분석 법(radioimmunoassay; RIA), 방사 면역 확산법(radioimmunodiffusion), 효소면역분석법(ELISA), 면역침강법 (immunoprecipitation), 유세포분석법(flow cytometry), 면역형광염색법(immunofluorescence), 오우크테로니 (ouchterlony), 보체 고정 분석법(complement fixation assay), 또는 단백질 칩(protein chip)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 방법을 통해 측정될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 퇴행성 신경뇌질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 베타 세크리타제 단백질의 발현수준을 정상인의 발현수준과 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이 DNA 앱타머를 이용하여 시료 내 베타 세크리타제 단백질의 존재 여부 또는 과발현 여부를 확인하는 경우, 기존의 단일클론항체를 이용한 검출보다 현저하게 우수한 민감도를 나타낼 수 있다.
이하 본 발명의 실시 예를 통하여 보다 자세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명이 하기 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
실시 예 1: DNA 앱타머 제작 과정
1-1. PCR을 이용한 DNA 랜덤 라이브러리 증폭
β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 단일 가닥의 DNA 앱타머를 제작하기 위하여 AGTC를 dA : dG : dC : dT = 1.5 : 1.15 : 1.25 : 1 비율로 포함하고, 임의로 배열된 40bp의 코어 서열을 포함하는 76 bp의 주형 DNA (5’-ATACCAGCTTATTCAATT -N40-AGATAGTAAGTGCAATCT-3', 서열목록 13)와 이를 76 bp로 증폭할 수 있는 프라이머 한 쌍을 Bioneer (Korea)에 주문 제작하였다 (정방향 프라이머 : 5‘-ATACCAGCTTATTCAATT-3’(서열목록 6), 바이오티닐화된 (biotinylated) 역방향 프라이머 : 5’-바이오틴-AGATAGTAAGTGCAATCT-3‘(서열목록 7)).
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. PCR 반응 후 4 ㎕를 취하여, 2% 아가로스 겔 전기영동을 통하여 증폭 산물을 확인하였다 (도 1 참고). PCR을 통하여 확보된 DNA 라이브러리는 PCR 정제 키트(Qiagen, USA)를 이용하여 정제한 후 증류수 50 ㎕를 이용하여 회수하였다.
1-2. 비대칭 (Asymmetric) PCR 기법을 활용한 ssDNA 증폭
PCR 기법을 이용하여 증폭한 dsDNA 중 ssDNA만을 증폭하기 위하여 비대칭 PCR를 수행하였다. 비대칭 PCR 반응 조성은 1-1. 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 이용하였다.
PCR 반응 후 4 ㎕를 취하여, 2% 아가로스 겔을 이용하여 정확한 크기의 밴드가 나타나는지 확인하였으며, 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 회수하였다. 상층액에 1/100 부피의 tRNA (sigma aldrich, USA), 3 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.
1-3. 가열-냉각 (heating-cooling) 기법을 활용한 ssDNA 제작 및 회수
비대칭 PCR을 이용하여 증폭한 PCR 산물 중 바이오틴이 붙어 있는 dsDNA 및 ssDNA를 제거하고 순수한 정방향의 ssDNA만을 확보하기 위하여, 1-2. 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 제작하였다.
그 이후, 스트렙트아비딘(Pierce, USA) 50 ㎕를 첨가 하여 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 활용하였다. 반응액을 동일 부피의 PCI (Phenol : Chloroform : Isoamylalcohol = 25 : 24 : 1) 용액을 처리하고 강하게 교반한 뒤, 4℃에서 13,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 상층액을 회수하였다. 상층액에 1/100 부피의 tRNA (sigma aldrich, USA), 3 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.
실시예 2: β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 ssDNA 앱타머의 선별
2-1. SELEX에 이용되는 각 용액 조성 및 단백질 준비
2X 앱타머 선별 용액: 20 mM PBS (pH 7.2)
1X 앱타머 선별 용액: 10 mM PBS (pH 7.2).
Coupling buffer: 100 mM NaHCO3, 500 mM NaCl
β-secretase 단백질: abcam사에서 구입한 Recombinant human BACE1 protein (ab168695) 단백질을 50 pmol로 1X 앱타머 선별용액에 준비
2-2. Epoxy-activated sepharose 6B의 활성화를 통한 β-secretase 고정 복합체 제작
β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 1 ㎖의 증류수에 아민기(-NH), 티올기(-SH), 하이드록시기(-OH)를 함유하는 리간드와 공유 결합을 형성하는 epoxy-activated sepharose 6B(GE Healthcare, USA) powder 0.01 g을 첨가하고 강하게 교반한 뒤, 4℃에서 13,000 rpm으로 10분간 원심 분리하여 상층액을 제거하였다. 이후, 기 제작한 Coupling buffer 500 ㎕와 표적 β-secretase 단백질을 100 pmol 첨가하여 10분 동안 반응을 진행하였다. 반응을 통해 β-secretase 단백질을 epoxy-activated sepharose 6B resin에 고정을 진행한 후, 4℃에서 13,000 rpm으로 10분간 원심 분리하여 resin에 결합하지 않은 β-secretase 단백질을 제거하였다.
2-3. SELEX에 이용될 ssDNA의 앱타머 구조 제작 및 β-secretase 고정 복합체와 ssDNA 앱타머의 결합
β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 기 제작 확보한 ssDNA 40 ㎕에 증류수 60 ㎕를 첨가하고, 2X 앱타머 선별 용액을 100 ㎕를 첨가한 후 85℃에서 5분간 끓여 변성(Denaturation) 시켰다가 상온에서 서서히 식혀 ssDNA 앱타머의 안정한 3차원 구조를 형성시켰다.
안정적으로 3차원 구조가 완성된 ssDNA 앱타머 200 ㎕를 2-2에서 표적물질과 결합한 resin에 첨가하여 1시간 동안 결합을 유도하였다.
2-4. SELEX 방법을 통한 β-secretase 단백질에 결합하는 ssDNA 앱타머의 선별
Epoxy-activated sepharose 6B에 고정된 β-secretase 단백질과 결합하지 않은 ssDNA 앱타머를 제거하기 위하여 1X 앱타머 선별용액을 이용하여 3회 세척하여 모두 제거하였다. β-secretase 단백질에 특이적으로 결합한 ssDNA 앱타머는 1X 앱타머 선별용액 200 ㎕를 첨가하여 85℃에서 5분간 반응시켜 변성시킨 뒤, 원심분리(4℃, 13,000 rpm, 10 분)를 통해 회수하였다. 회수과정은 총 2회 실시되었으며, 순수한 DNA 앱타머 풀을 회수하기 위하여 PCI 추출 및 에탄올 침전법을 수행한 뒤, 50 ㎕의 증류수에 현탁하는 것으로 회수하였다.
2-5. Negative SELEX을 통한 비특이적 ssDNA 앱타머 제거
β-secretase 단백질이 아닌 Epoxy-activated sepharose 6B에 비특이적으로 흡착하는 ssDNA 앱타머를 제거하기 위하여 SELEX 6회와 7회 사이에는 β-secretase 단백질이 고정되어 있지 않은 Epoxy-activated sepharose 6B를 활용하여 negative SELEX을 진행하였다. 1X 앱타머 선별용액을 첨가한 epoxy-activated sepharose 6B에 상온에서 식힌 ssDNA 앱타머를 1시간 동안 반응시킨 후 epoxy-activated sepharose 6B에 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 β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 앱타머를 얻고자 하였다.
실시예 3: β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 최적 SELEX 라운드 선별을 위한 친화성 테스트
SELEX를 10 라운드까지 마친 후 SELEX 진행 여부 및 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머의 친화성을 정량적으로 확인하기 위하여 각 라운드에서 회수된 β-secretase 단백질에 특이적으로 결합한 ssDNA의 농도를 나노드랍(Nano-drop)을 이용하여 측정하였다. 나노드랍(Nano-drop)을 활용하여 각 라운드에서 용리된 ssDNA 앱타머 농도를 측정한 결과, 8 라운드의 농도가 930.5 ng/㎕ 이고, 9 라운드의 농도는 856.4 ng/㎕로 8 라운드의 결과 보다 농도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통하여 β-secretase 단백질에 가장 특이적으로 결합하는 최적 앱타머 풀은 8 라운드 풀임을 확인할 수 있었다 (도 2 참고).
실시예 4: β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 후보군 클로닝
나노드랍(Nano-drop)을 통하여 β-secretase 단백질과 결합 효율이 가장 높은 것으로 판단되는 8 라운드의 ssDNA 앱타머에 대해 정방향 프라이머 : 5‘-ATACCAGCTTATTCAATT-3’, 역방향 프라이머 : 5’-AGATAGTAAGTGCAATCT-3‘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 buffer 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 β-secretase 단백질 결합 DNA 앱타머 서열 18개를 확보할 수 있었다. (도 3 참조)
실시예 5: 나노드랍을 이용한 β-secretase 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 후보군의 친화도 테스트
β-secretase 단백질에 최적으로 결합하는 DNA 앱타머를 선별하기 위하여 상기 실시예 4를 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 (도 3 참고). 하기 표 1은 상기 post SELEX 및 나노 드랍을 진행한 결과 선별된 5개의 앱타머 서열을 나타낸 것이다.
명칭 서열번호 선별된 서열 서열크기(bp)
βs-1 서열번호 1 TCGACTATTGACTAAGAACGGCCGTTCCGGCTGGTAGTTC 40
βs-2 서열번호 2 TCGGAAACTAACTAGTGAGGGGATACCGTTGGAGCAATTT 40
βs-3 서열번호 3 CCAGTGACATTATAAGGAGAACGTTCTGTATCTATAGGCA 40
βs-4 서열번호 4 CGGTCATTCGGTAGGAATTATGACGCTTATCTCGTCTTTC 40
βs-5 서열번호 5 ACATTCGACAGTGTAAATTTACATCAGGGGTCTTTAGATG 40
상기 표 1의 서열은 도 3의 18개 서열 중에서 선별된 것으로, βs-1 (도 3의 4번), βs-2 (도 3의 8번), βs-3 (도 3의 10번), βs-4 (도 3의 13번), βs-5 (도 3의 17번) 이다.
실시예 6: β-secretase 단백질 결합 DNA 앱타머의 구조 결정
β-secretase 결합 DNA 앱타머 후보군들의 구조는 Rensselear polytechnic institute에서 제공하는 DNA mfold 프로그램을 활용하여 이미지화 할 수 있었다 (도 4 내지 도 8 참조).
실시예 7: SPR을 통한 β-secretase 단백질 결합 DNA 앱타머의 검출능 테스트
7-1. β-secretase 단백질과 결합하는 DNA 앱타머 후보군의 친화도 테스트를 위한 앱타머 고정칩 제작 실험
상기 실시 예 5 에서 β-secretase 단백질에 대한 친화도가 높은 것으로 확인된 앱타머에 대하여 β-secretase 단백질 검출능을 확인하기 위하여, 본 발명자들은 SPR 검출 시스템 기기인 BIAcore X100(BIACORE)을 이용하여 표면 플라즈몬 공명 (Surface Plasmon Resonance, SPR) 실험을 실시하였다. SPR 실험을 위하여 표면이 스트렙트아비딘으로 코팅된 센서 칩 SA (GE Healthcare)를 이용하였다. 우선 스트렙트아비딘이 고정된 센서칩에 앱타머를 고정시키기 위하여 βs-1, βs-2, βs-3, βs-4, βs-5 앱타머의 5′에 바이오틴을 표지하여 ssDNA를 제작하였다. 센서칩 SA의 표면은 HBS-EP buffer (GE Healthcare)를 10 ㎕/min으로 흘려주어 표면을 활성화시킨 후에 기제작한 바이오틴이 표지된 앱타머를 스트렙트아비딘으로 코팅된 센서 칩 SA 채널 2에 10 ㎕/min으로 6분 동안 3회 흘려줌으로써 센서 칩 SA에 스트렙트아비딘-바이오틴 결합을 통해 앱타머를 고정시켰다.
7-2. 최적 β-secretase 단백질 결합 DNA 앱타머의 표적 β-secretase 단백질과의 친화력 평가
β-secretase 단백질 특이결합 앱타머의 정략적 친화도 평가를 위하여 β-secretase 단백질을 1X PBS buffer에 농도별로 희석하여 준비하였다. 제작한 β-secretase 단백질은 아무것도 결합시키지 않은 센서칩 (채널 1), β-secretase 단백질 결합 DNA 앱타머가 고정된 센서칩 (채널 2)에 농도별로 희석한 β-secretase 단백질 용액을 5 ㎕/min의 속도로 10분 동안 처리하여 β-secretase 단백질과 DNA 앱타머 후보군간의 친화도를 정량화 할 수 있었다. 표적 β-secretase 단백질과 DNA 앱타머 후보군의 해리상수 (KD, dissociation) 수득 결과는 아래의 표 2에 나타내었다.
클론 명칭 서열번호 KD value(M)
βs-1 서열번호 1 9.83 x 10-11
βs-2 서열번호 2 1.12 x 10-10
βs-3 서열번호 3 4.58 x 10-11
βs-4 서열번호 4 3.11 x 10-10
βs-5 서열번호 5 7.82 x 10-11
7-3. β-secretase 결합 DNA 앱타머의 특이성 평가를 위한 결합력 평가
β-secretase 단백질 결합 앱타머인 βs-3과 표적 β-secretase 단백질이 아닌 다른 단백질과의 정략적 친화도 평가를 위하여 알츠하이머 질병과 관련된 단백질(BSA, Tau, β-amyloid, TTR, α-synuclein)을 동일한 농도별로 1X PBS buffer에 희석하여 준비하였다. 제작한 대조군 단백질은 아무것도 결합시키지 않은 센서칩 (채널 1), β-secretase 단백질결합 DNA 앱타머가 고정된 센서칩 (채널 2)에 준비한 β-secretase 단백질과 대조군 단백질들을 5 ㎕/min의 속도로 10 분 동안 처리하여 표적 β-secretase 단백질이 아닌 다른 단백질과의 DNA 앱타머 후보군간의 친화도를 정량화 할 수 있었다 (도 9 참고). β-secretase 단백질 결합 DNA 앱타머 후보군의 해리상수 (KD, dissociation) 수득 결과, 표적 β-secretase 단백질은 낮은 해리상수가 관찰되었으나 표적 단백질이 아닌 대조군 단백질에서는 높은 값의 해리상수가 관찰 되었다.
<110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> DNA Aptamer Specifically Binding to beta-secretase protein and Its Use <130> DP2019-0027 <160> 14 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> core sequence <400> 1 tcgactattg actaagaacg gccgttccgg ctggtagttc 40 <210> 2 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> core sequence <400> 2 tcggaaacta actagtgagg ggataccgtt ggagcaattt 40 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> core sequence <400> 3 ccagtgacat tataaggaga acgttctgta tctataggca 40 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> core sequence <400> 4 cggtcattcg gtaggaatta tgacgcttat ctcgtctttc 40 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> core sequence <400> 5 acattcgaca gtgtaaattt acatcagggg tctttagatg 40 <210> 6 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> foward primer <400> 6 ataccagctt attcaatt 18 <210> 7 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> backward primer <400> 7 agatagtaag tgcaatct 18 <210> 8 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer <400> 8 ataccagctt attcaatttc gactattgac taagaacggc cgttccggct ggtagttcag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 9 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer <400> 9 ataccagctt attcaatttc ggaaactaac tagtgagggg ataccgttgg agcaatttag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 10 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer <400> 10 ataccagctt attcaattcc agtgacatta taaggagaac gttctgtatc tataggcaag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 11 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer <400> 11 ataccagctt attcaattcg gtcattcggt aggaattatg acgcttatct cgtctttcag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 12 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aptamer <400> 12 ataccagctt attcaattac attcgacagt gtaaatttac atcaggggtc tttagatgag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 13 <211> 76 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> template <400> 13 ataccagctt attcaattnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnag 60 atagtaagtg caatct 76 <210> 14 <211> 436 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 14 Thr Gln His Gly Ile Arg Leu Pro Leu Arg Ser Gly Leu Gly Gly Ala 1 5 10 15 Pro Leu Gly Leu Arg Leu Pro Arg Glu Thr Asp Glu Glu Pro Glu Glu 20 25 30 Pro Gly Arg Arg Gly Ser Phe Val Glu Met Val Asp Asn Leu Arg Gly 35 40 45 Lys Ser Gly Gln Gly Tyr Tyr Val Glu Met Thr Val Gly Ser Pro Pro 50 55 60 Gln Thr Leu Asn Ile Leu Val Asp Thr Gly Ser Ser Asn Phe Ala Val 65 70 75 80 Gly Ala Ala Pro His Pro Phe Leu His Arg Tyr Tyr Gln Arg Gln Leu 85 90 95 Ser Ser Thr Tyr Arg Asp Leu Arg Lys Gly Val Tyr Val Pro Tyr Thr 100 105 110 Gln Gly Lys Trp Glu Gly Glu Leu Gly Thr Asp Leu Val Ser Ile Pro 115 120 125 His Gly Pro Asn Val Thr Val Arg Ala Asn Ile Ala Ala Ile Thr Glu 130 135 140 Ser Asp Lys Phe Phe Ile Asn Gly Ser Asn Trp Glu Gly Ile Leu Gly 145 150 155 160 Leu Ala Tyr Ala Glu Ile Ala Arg Pro Asp Asp Ser Leu Glu Pro Phe 165 170 175 Phe Asp Ser Leu Val Lys Gln Thr His Val Pro Asn Leu Phe Ser Leu 180 185 190 Gln Leu Cys Gly Ala Gly Phe Pro Leu Asn Gln Ser Glu Val Leu Ala 195 200 205 Ser Val Gly Gly Ser Met Ile Ile Gly Gly Ile Asp His Ser Leu Tyr 210 215 220 Thr Gly Ser Leu Trp Tyr Thr Pro Ile Arg Arg Glu Trp Tyr Tyr Glu 225 230 235 240 Val Ile Ile Val Arg Val Glu Ile Asn Gly Gln Asp Leu Lys Met Asp 245 250 255 Cys Lys Glu Tyr Asn Tyr Asp Lys Ser Ile Val Asp Ser Gly Thr Thr 260 265 270 Asn Leu Arg Leu Pro Lys Lys Val Phe Glu Ala Ala Val Lys Ser Ile 275 280 285 Lys Ala Ala Ser Ser Thr Glu Lys Phe Pro Asp Gly Phe Trp Leu Gly 290 295 300 Glu Gln Leu Val Cys Trp Gln Ala Gly Thr Thr Pro Trp Asn Ile Phe 305 310 315 320 Pro Val Ile Ser Leu Tyr Leu Met Gly Glu Val Thr Asn Gln Ser Phe 325 330 335 Arg Ile Thr Ile Leu Pro Gln Gln Tyr Leu Arg Pro Val Glu Asp Val 340 345 350 Ala Thr Ser Gln Asp Asp Cys Tyr Lys Phe Ala Ile Ser Gln Ser Ser 355 360 365 Thr Gly Thr Val Met Gly Ala Val Ile Met Glu Gly Phe Tyr Val Val 370 375 380 Phe Asp Arg Ala Arg Lys Arg Ile Gly Phe Ala Val Ser Ala Cys His 385 390 395 400 Val His Asp Glu Phe Arg Thr Ala Ala Val Glu Gly Pro Phe Val Thr 405 410 415 Leu Asp Met Glu Asp Cys Gly Tyr Asn Ile Pro Gln Thr Asp Glu Ser 420 425 430 Thr Leu Met Thr 435

Claims (7)

  1. 코어 서열; 및
    상기 코어 서열의 5'말단 및 3'말단에 각각 연결된 프라이머 서열로 이루어지는 DNA 앱타머로서,
    상기 코어 서열은 서열번호 1 내지 서열번호 5 로 구성된 군에서 선택되는 염기서열로 이루어지고,
    상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76 내지 80bp이고,
    베타 세크리타제에 특이적으로 결합하는,
    DNA 앱타머.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어 서열의 5'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 6의 염기서열로 이루어지고,
    상기 코어 서열의 3'말단에 연결된 프라이머 서열은 서열번호 7의 염기서열로 이루어지고,
    상기 DNA 앱타머의 전체 서열의 길이는 76bp인,
    DNA 앱타머.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 DNA 앱타머는
    베타 세크리타제와 결합 시 해리상수값(Kd)이 0.01 내지 0.5 nM인,
    DNA 앱타머.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 DNA 앱타머는
    알파 시누클레인(α-synuclein), 베타 아밀로이드(β-amyloid), 타우 단백질(Tau), TTR 단백질, 또는 BSA 단백질 중 어느 하나와 결합 시 해리상수값(Kd)이 1nM 이상인,
    DNA 앱타머.
  5. 제 1 항의 DNA 앱타머를 유효성분으로 포함하는 퇴행성 신경뇌질환 진단용 조성물.
  6. 제 5 항의 퇴행성 신경뇌질환 진단용 조성물을 포함하는 퇴행성 신경뇌질환 진단 키트.
  7. 제 5 항의 진단용 조성물을 시료와 반응시키는 단계를 포함하는 퇴행성 신경뇌질환의 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
KR1020190016969A 2019-02-14 2019-02-14 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도 KR102063291B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190016969A KR102063291B1 (ko) 2019-02-14 2019-02-14 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190016969A KR102063291B1 (ko) 2019-02-14 2019-02-14 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102063291B1 true KR102063291B1 (ko) 2020-01-07

Family

ID=69153615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190016969A KR102063291B1 (ko) 2019-02-14 2019-02-14 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102063291B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160018769A (ko) 2013-09-09 2016-02-17 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 스크린 캡처 방법, 장치, 그리고 단말 기기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160018769A (ko) 2013-09-09 2016-02-17 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 스크린 캡처 방법, 장치, 그리고 단말 기기

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
de Franciscis, Vittorio, et al. "Aptamers as innovative diagnostic and therapeutic agents in the central nervous system." CNS & Neurological Disorders-Drug Targets (Formerly Current Drug Targets-CNS & *
Liang, Huiyu, et al. "Inhibition of BACE1 activity by a DNA aptamer in an Alzheimer’s disease cell model." PloS one 10.10 (2015): e0140733. *
Rentmeister, Andrea, et al. "RNA aptamers selectively modulate protein recruitment to the cytoplasmic domain of β-secretase BACE1 in vitro." Rna 12.9 (2006): 1650-1660. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102054857B1 (ko) 질환의 진단용 조성물
CN106573030A (zh) Lpa相关蛋白和rna表达
US20230220467A1 (en) Normal-pressure hydrocephalus diagnosis composition and diagnosis marker detection method, using level of expression of chi3l1 in blood
US10584340B2 (en) Tau protein-binding DNA aptamers with capture/detection and therapeutic utilities in tauopathy-related neurodegenerative disorders
CN111212911B (zh) 与tb7.7特异性结合的dna适体及其用途
US11619633B2 (en) DNA aptamer specifically binding to ESAT6, and use thereof
KR102536314B1 (ko) 질환의 진단용 조성물
KR101939368B1 (ko) 알츠하이머성 치매 진단용 바이오마커 및 이의 용도
KR102063291B1 (ko) 베타 세크리타제 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도
KR101670135B1 (ko) 리포칼린 2 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도
KR102063290B1 (ko) 베타 아밀로이드 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도
KR102066726B1 (ko) 타우 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도
KR102063292B1 (ko) α-시누클레인 단백질에 특이적으로 결합하는 DNA 앱타머 및 이의 용도
US11028396B2 (en) DNA aptamer specifically binding to CFP10, and use thereof
KR101547307B1 (ko) 뇌전증 진단용 바이오마커
KR102135130B1 (ko) 트랜스타이레틴 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도
KR102307291B1 (ko) 인터루킨-2 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 기반의 질병 조기진단용 스마트렌즈
KR102073312B1 (ko) 당뇨망막병증 진단용 마커 및 이의 용도
KR102029803B1 (ko) 부갑상선 호르몬에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도
KR102410544B1 (ko) 콧물 시료를 이용한 경도 인지 장애의 진단용 바이오마커 조성물 및 이를 이용한 경도 인지 장애의 진단 방법
KR20220112204A (ko) 뇌의 레닌-안지오텐신 시스템 인자를 이용한 알츠하이머병의 진단 방법
Zeng et al. Highly sensitive and specific graphene oxide-based FRET aptasensor for quantitative detection of human soluble growth stimulating gene protein 2
KR101716054B1 (ko) 시스타틴 b 단백질에 특이적으로 결합하는 dna 앱타머 및 이의 용도

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant