KR102100158B1 - Method for disease screening by relative quantification of N-Glycan chromatogram peak - Google Patents

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Abstract

과제: 종래 당사슬 조성의 차이를 이용하여 질병 유무를 확인하는 방법은 각 질병에 특이적인 당사슬 조성이 많지 않으며, 분석에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
과제해결방법: 본 발명은 당사슬 조성이 동일하더라도 정량값에 차이를 보이는 당사슬 이성질체들이 존재함을 밝혀내어 이를 특정 질병의 마커로 이용할 수 있음을 밝혔다. 본 발명은 선택적으로 유리된 체액 내 N-당사슬 중 시알산 (NeuAc)을 함유한 당사슬을 분리·농축한 다음, 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기와 다중 반응 모니터링 분석방법으로 질량분석하여 얻어진 각 당사슬 이성질체 정량 값의 비율을 확인, 비교하여 특정 질병에 걸렸는지를 확인하는 스크리닝 방법에 관한 것이다.
Task: The method of confirming the presence or absence of a disease using a difference in the composition of the conventional sugar chain does not have many specific sugar chain compositions for each disease, and has a problem in that it takes a long time to analyze.
Problem solving method: The present invention revealed that even if the oligosaccharide composition is the same, there exist oligomeric isomers showing a difference in quantitative values, and it can be used as a marker for a specific disease. The present invention selectively separates and concentrates oligosaccharides containing sialic acid (NeuAc) in N-glycosaccharides in liberated body fluids, and then performs mass analysis using a triple quadruple LC / MS analyzer and multiple reaction monitoring analysis method. It is related to a screening method to confirm and compare the ratio of isomer quantitative values to determine whether a specific disease is present.

Description

N-당사슬 크로마토그램 피크의 상대정량에 의한 질병 스크리닝 방법 {Method for disease screening by relative quantification of N-Glycan chromatogram peak}Method for disease screening by relative quantification of N-Glycan chromatogram peak}

본 발명은 선택적으로 유리된 혈장 내 N-당사슬 (N-glycan) 중 시알산 NeuAc를 함유한 N-당사슬들의 이성질체를 분리하고, 다중 반응 모니터링 (Multiple Reaction Monitoring, MRM) 질량분석 측정으로 얻어진 이성질체 각각의 정량 값의 비율을 비교하여 특정 질병을 확인하는 스크리닝 방법에 관한 것이다.The present invention selectively isolates isomers of N-glycosyls containing sialic acid NeuAc among N-glycans in free plasma, and each isomer obtained by multiple reaction monitoring (MRM) mass spectrometry It relates to a screening method to identify a specific disease by comparing the ratio of the quantitative value of.

혈액 내 단백질의 60% 이상은 표면에 당사슬이 존재하는 당단백질 (glycoprotein)이며, 이뮤노글로불린 G, 합토글로빈, 알파-1-애시드 당단백질, 혈청 아밀로이드 A 등과 같이 면역과 염증반응과 연관된 대부분의 단백질 또한 당단백질이다. 단백질 당쇄화의 위치와 구조적 다양성은 체내외 환경에 민감하게 반응하므로 당사슬을 이용한 질병관련 연구 및 질병 진단 시스템 개발이 현재 활발히 진행되고 있다.More than 60% of proteins in the blood are glycoproteins with oligosaccharides on the surface, most of which are associated with immune and inflammatory reactions, such as immunoglobulin G, haptoglobin, alpha-1-acid glycoprotein, serum amyloid A, etc. The protein of is also a glycoprotein. Since the location and structural diversity of protein glycosylation is sensitive to the environment inside and outside the body, disease-related research and disease diagnosis system development using the sugar chain are currently actively underway.

당단백질은 단백질이 합성된 후 소포체 (Endoplasmic Reticulum)에서 기본 골격이 합성된 뒤 골지체 (Golgi Apparatus)로 이동 후 다양한 당전이 효소 (글라이코실트랜스퍼레이즈, glycosyltransferase)에 의해 당이 부가된다. 하지만, 질병과 같은 생물학적 변화 상태에 따라 촉매나 전이물질로 인해 특정 당쇄화가 비정상적으로 발현되거나 비정상적인 당쇄화가 일어나 세포 변이 및 기능의 소실을 일으키게 된다. 또한, 당사슬 생합성 과정은 효소 간의 경쟁 반응으로 수많은 당사슬 및 이성질체가 존재할 수 있으며, 각 당사슬의 특징도 매우 다양하다. 따라서 질병과 당사슬의 관계를 밝히기 위해서는 이성질체 정보를 포함한 정성·정량 분석이 반드시 필요하다. 그러나 현재까지의 당사슬 기반 질병관련 연구는 인간의 체액 (혈액, 소변, 눈물, 침 등) 및 조직에서 N- 또는 O-당사슬을 유리하여 이성질체 정보를 배제한 당사슬의 전체적인 프로파일링 분석을 통한 특성 비교에 주력해 오고 있다. 이와 같은 방법은 많은 시간이 소비될 뿐만 아니라, 수많은 당사슬 중 질병 특이적인 당사슬을 찾는 것이 매우 어렵다. 따라서, 당사슬과 질병 간의 연관성을 확인하기 위해서는 당사슬 이성질체를 고려한 정성 정보와 함께 정량적 특성을 반영한 새로운 접근이 필요하다.After the protein is synthesized, the glycoprotein is synthesized from the endoplasmic reticulum to the Golgi Apparatus and then added with sugar by various glycosylases (glycosyltransferase). However, depending on the state of biological change, such as disease, a specific glycosylation is abnormally expressed or abnormal glycosylation occurs due to a catalyst or a transition material, resulting in cell mutation and loss of function. In addition, in the process of biosynthesis of oligosaccharides, numerous oligosaccharides and isomers may exist due to competitive reactions between enzymes, and the characteristics of each oligosaccharide are very diverse. Therefore, qualitative and quantitative analysis including isomer information is essential to reveal the relationship between the disease and the company. However, up to now, disease-based disease-related studies have been conducted to compare the characteristics of human chains (blood, urine, tears, saliva, etc.) and tissues by comparing the entire profiling analysis of the chains, which excludes isomer information by liberating N- or O-glycosylase. I have been focusing. This method is not only time-consuming, but it is very difficult to find disease-specific sugar chains among numerous sugar chains. Therefore, in order to confirm the association between the oligosaccharide and the disease, a new approach that reflects the quantitative characteristics and qualitative information considering the oligomeric isomer is required.

다공성 흑연화 탄소 (Porous Graphitized Carbon) 컬럼 기반 액체크로마토그래피는 기존 당사슬 분석에 많이 사용되는 역상 컬럼 (Reverse Phase; C18) 또는 친수성 상호반응 컬럼 (Hydrophilic Interaction Chromatography; HILIC)에 비해 추가 유도체화 단계 없이 전처리가 간편하며, 이성질체 분리에 탁월하다.Porous Graphitized Carbon column-based liquid chromatography is pre-treated without additional derivatization step compared to reverse phase (C18) or hydrophilic interaction column (HILIC), which is commonly used in conventional chain analysis. Is simple and excellent for isomer separation.

또한, 다중 반응 모니터링 (Multiple Reaction Monitoring, MRM) 질량분석은 삼중-사중극자 탠덤 질량분석기(Triple Quadrupole Mass Spectrometry, QQQ)를 통해 수행되는 정량이 가능한 질량분석 기법 중의 하나로 선택성과 민감도가 매우 우수하다. 질량분석기 첫 번째 사중극자 (Q1) 파트에서 타겟하는 물질의 이온 (Precursor ion, m/z) 만을 필터한 뒤, 두 번째 사중극자 (Q2)에서 비활성 기체와 전기적 에너지를 이용한 충돌을 일으켜 (Fragmentation, Tandem, MS/MS) 조각 이온 (Product ion, m/z)을 생산한다. 마지막 사중극자 (Q3) 파트에서 생성된 조각 이온들 중 타겟하는 물질의 특징적 이온을 선택하여 스캔하는 과정으로 이뤄진다. 이 분석기법은 매트릭스 등 간섭물질의 영향을 최소화할 수 있어 좀 더 고감도로 표적 물질을 분석할 수 있으며, 이온 모니터링을 통해 도출된 면적을 통하여 절대 정량분석이 가능하다.In addition, multiple reaction monitoring (MRM) mass spectrometry is one of the mass spectrometry techniques that can be quantified through a triple quadrupole mass spectrometry (QQQ), and has excellent selectivity and sensitivity. The mass spectrometer filters only the ion (m / z) of the target material in the first quadrupole (Q1) part, and then in the second quadrupole (Q2) a collision with inert gas and electrical energy is generated (Fragmentation, Tandem, MS / MS) Produces product ions (m / z). It consists of selecting and scanning the characteristic ions of the target material among the fragment ions generated in the last quadrupole (Q3) part. This analysis method can minimize the influence of interference materials such as the matrix, so that the target material can be analyzed with higher sensitivity, and absolute quantitative analysis is possible through the area derived through ion monitoring.

베체트병은 주로 중동 및 아시아 지역에서 100,000명당 10~300명 유병률이 보고되는 원인불명의 자가 면역 질환으로 구강, 성기, 안구, 피부의 염증을 유발하여 합병증으로 사망까지 이르는 특징이 있다. 현재까지 정확한 질병의 원인이나 병태생리가 밝혀져 있지 않고, 검증된 진단 가이드라인이 확립되어 있지 않으며, 특이 치료법이 없다. 따라서 베체트병을 특이적으로 정확히 진단하고, 질병활성도 측정 및 특이 치료제 개발에 활용될 수 있는 진단법이 필요한 실정이다.Behcet's disease is an unexplained autoimmune disease in which the prevalence of 10 to 300 cases per 100,000 people is reported mainly in the Middle East and Asia, which causes inflammation of the oral cavity, genitals, eyes, and skin, leading to death through complications. To date, the exact cause or pathophysiology of the disease has not been established, no established diagnostic guidelines have been established, and there is no specific treatment. Therefore, there is a need for a diagnosis method that can be used to specifically diagnose Behcet's disease specifically, to measure disease activity, and to develop specific therapeutic agents.

본 발명은 베체트병을 특이적으로 확인할 수 있는 당사슬 이성질체 관점의 진단방법에 대해 설명하고자 한다.The present invention is to describe a diagnostic method from the perspective of oligosaccharide isomers that can specifically identify Behcet's disease.

한국등록특허공보 10-1452730호Korean Registered Patent Publication No. 10-1452730 한국공개특허공보 10-2016-0146102호Korean Patent Publication No. 10-2016-0146102

De Leoz, Maria Lorna A., et al. "High-mannose glycans are elevated during breast cancer progression." Molecular & Cellular Proteomics (2010): mcp-M110.De Leoz, Maria Lorna A., et al. "High-mannose glycans are elevated during breast cancer progression." Molecular & Cellular Proteomics (2010): mcp-M110. Trbojevic Akmacic, Irena, et al. "Inflammatory bowel disease associates with proinflammatory potential of the immunoglobulin G glycome." Inflammatory bowel diseases 21.6 (2015): 1237-1247.Trbojevic Akmacic, Irena, et al. "Inflammatory bowel disease associates with proinflammatory potential of the immunoglobulin G glycome." Inflammatory bowel diseases 21.6 (2015): 1237-1247. Miyamoto, Suzanne, et al. "Multiple Reaction Monitoring for the quantitation of serum protein glycosylation profiles: Application to Ovarian Cancer." Journal of proteome research 17.1 (2017): 222-233.Miyamoto, Suzanne, et al. "Multiple Reaction Monitoring for the quantitation of serum protein glycosylation profiles: Application to Ovarian Cancer." Journal of proteome research 17.1 (2017): 222-233.

본 발명은 베체트병 진단을 위해 사용되었던 체외증상을 표준화한 간접적인 가이드라인의 제한점 및 한계점을 해결하고자, 혈장 시료로부터 N-당사슬을 추출한 뒤, N-당사슬 이성질체 간의 정량 비율을 확인하는 베체트병 특이적 진단법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the limitations and limitations of the indirect guidelines that standardize the in vitro symptoms used for the diagnosis of Behcet's disease, the present invention extracts N-glycosyl from a plasma sample and then confirms the quantitative ratio between N-glycomeric isomers. It aims to provide an enemy diagnostic method.

또한, 본 발명은 체액 시료로부터 특정 당단백질이 아닌 전체 당단백질의 N-당사슬을 추출한 다음, N-당사슬을 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기와 다중 반응 모니터링 분석방법으로 질량분석하여 N-당사슬 이성질체를 분리하고, 이성질체 피크 간의 정상 대조군과 환자군 간에 유의한 차이가 있는 경우, 이 피크를 바이오마커로 삼아 피검체의 질병 유무를 분석하는 방법을 제공하려는 것이다. In addition, the present invention extracts N-glycosyl of all glycoproteins rather than specific glycoproteins from a bodily fluid sample, and then uses N-glycosyl as a triple quadruple LC / MS analyzer and multiple reaction monitoring analysis It is intended to provide a method for analyzing the presence or absence of a disease in a subject by separating the N-glycoside isomer by mass spectrometry and using the peak as a biomarker when there is a significant difference between the normal control group and the patient group between the isomer peaks.

상기 과제 해결을 위하여 본 발명자들은 약 90여명의 혈장에서 산성 단당류 (시알산, sialic acid)를 함유한 N-당사슬을 분리·분석하고 정상과 환자 간의 특이적인 당사슬 이성질체 비율을 비교하여, 이를 통해 베체트병 확인을 위한 마커를 선정하였다.In order to solve the above problems, the present inventors separated and analyzed N-glycosylated chains containing acidic monosaccharides (sialic acid, sialic acid) in about 90 plasmas and compared the specific ratio of isomeric isomers between normal and patient. Markers for bottle identification were selected.

본 발명은The present invention

가) 특정 질병 환자군과 정상 대조군으로부터 체액 시료를 준비하는 단계;A) preparing a body fluid sample from a specific disease patient group and a normal control group;

나) 상기 시료에 효소를 처리하여 N-당사슬을 분리하는 단계;B) separating the N-saccharide chain by treating the sample with an enzyme;

다) 분리한 N-당사슬을 정제 또는 농축하는 단계; C) purifying or concentrating the separated N-saccharide chain;

라) 정제 또는 농축된 N-당사슬을 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기와 다중 반응 모니터링 분석방법으로 질량분석하는 단계;D) mass spectrometry of purified or concentrated N-glycosyl with a triple quadruple LC / MS analyzer and multiple reaction monitoring analysis method;

마) 상기 라) 단계에서 얻어진 N-당사슬 이성질체 각각의 정량 값 비율을 비교하는 단계; 및E) comparing the ratio of quantitative values of each of the N- sugar chain isomers obtained in step d); And

바) 환자군과 정상 대조군 간에 특정 N-당사슬 이성질체 정량 값 비율이 유의한 차이가 있는 경우 상기 특정 N-당사슬 이성질체를 상기 특정 질병의 마커로 선정하는 단계;를 포함하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.F) selecting a specific N-glycomeric isomer as a marker of the specific disease when there is a significant difference in the ratio of specific N-glycomeric isomers between the patient group and the normal control group; and disease screening using the N-glycomeric isomer Provides a method.

본 발명은 상기 가) 단계 이후 나) 단계 이전 시료의 단백질을 변성하는 단계;가 추가되는 것을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.The present invention provides a disease screening method using an N-glycoside isomer, characterized in that the step of denaturing the protein of the sample before step a) and step b) is added.

본 발명은 상기 바) 단계 이후 The present invention is after the step f) above

사) 시험 대상인의 체액 시험 시료를 채취하고, 시험 시료에서 N-당사슬을 분리하며, 분리한 N-당사슬을 정제 또는 농축하며, 정제 또는 농축된 N-당사슬을 액체 크로마토그래피 - 다중 반응 모니터링 질량분석한 후, 질량분석으로 얻어진 N-당사슬 이성질체의 정량 값 비율을 상기 마) 단계에서 얻은 정상 대조군 및 환자군의 정량 값 비율과 비교하여 정상 대조군의 비율과 유의한 차이가 있는 경우 시험 대상인이 특정 질병에 걸린 것으로 확인하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.G) Taking a test sample of body fluid of the test subject, separating the N-sugar chain from the test sample, purifying or concentrating the separated N-sugar chain, and liquid chromatography of the purified or concentrated N-sugar chain-multiple reaction monitoring mass spectrometry Then, when the ratio of the quantitative value of the N-glycomeric isomer obtained by mass spectrometry is compared with the ratio of the quantitative value of the normal control group and the patient group obtained in step E), if there is a significant difference from the ratio of the normal control group, the subject It provides a disease screening method using the N- sugar chain isomer, characterized in that it further comprises the step of confirming that the jam.

본 발명은 상기 나) 단계가In the present invention, the above step b)

a) 체액 시료에 단백질 변성 시약을 처리하여 단백질을 변성하는 단계;a) treating the body fluid sample with a protein denaturing reagent to denature the protein;

b) 시료에 PNGase F 효소를 16~24시간 처리하여 N-당사슬을 분리하는 단계;b) separating the N- sugar chain by treating the sample with PNGase F enzyme for 16 to 24 hours;

c) b) 단계를 거친 시료 내의 단백질을 침전하는 단계; 및c) b) precipitating the protein in the sample that has been subjected to step; And

d) 단백질을 침전시킨 시료를 원심분리하고 상층액을 얻는 단계;를 순차적으로 포함함을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.d) centrifuging the sample from which the protein has been precipitated and obtaining a supernatant; a disease screening method using an N-glycoside isomer is provided.

또한, 본 발명은 상기 다) 단계가In addition, the present invention is the step c)

a) 다공성 흑연화 탄소 컬럼을 정제용 용매로 세척하는 단계;a) washing the porous graphitized carbon column with a purification solvent;

b) 상기 a)의 컬럼을 트리플루오로아세트산이 든 아세토나이트릴 용액으로 세척하는 단계;b) washing the column of a) with an acetonitrile solution containing trifluoroacetic acid;

c) 상기 b) 단계를 거친 컬럼을 정제용 용매로 세척하는 단계;c) washing the column subjected to step b) with a purification solvent;

d) c) 단계를 거친 컬럼에 시료를 로딩하는 단계;d) c) loading the sample to the column that has been subjected to step;

e) 시료를 로딩한 컬럼을 정제용 용매로 세척하는 단계; 및e) washing the column loaded with the sample with a purification solvent; And

f) e) 단계를 거친 컬럼에 농도구배 용액을 흘려주어 시료를 용출하는 단계;를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.f) e) flowing a concentration gradient solution to a column that has undergone the step of eluting the sample; provides a disease screening method using N-glycosyl isomers, which comprises sequentially.

또한, 본 발명은 상기 라) 정제 또는 농축된 N-당사슬을 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기와 다중 반응 모니터링 분석방법으로 질량분석하는 단계가In addition, the present invention has the step of mass-analyzing the purified or concentrated N- sugar chain by a triple quadruple LC / MS analyzer and a multiple reaction monitoring analysis method.

a) 농도구배 용리(Gradient Elution)를 이용하여 다공성 흑연화 탄소 충전 컬럼으로 시알산을 함유한 N-당사슬 이성질체를 분리하는 단계;a) separating the N-glycomeric isomer containing sialic acid with a porous graphitized carbon packed column using a gradient elution;

b) 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기의 첫 번째 4중극 (quadrupole)에서 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc1인 단일 시알산화 복합형 N-당사슬, 당사슬 조성 Hex5HexNAc4Fuc1NeuAc1인 단일 시알산화 단일 퓨코실화 복합형 N-당사슬, 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc2인 이중 시알산화 복합형 N-당사슬에 해당하는 이온을 선택하여 통과시키는 단계;b) Single sialic acid complex N- sugar chain with Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 in the first quadrupole of the triple quadruple LC / MS analyzer, single sial with Hex 5 HexNAc 4 Fuc 1 NeuAc 1 Oxidizing single fucosylated complex N-sugar chain, oligosaccharide composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 Double sialic acid complex N-sugar chain ions selected and passed through;

c) 첫 번째 4중극을 통과한 이온을 두 번째 4중극인 충돌 셀에서 특정 에너지를 가하여 단편화하여 단편 이온 (fragment ion)을 생성하는 단계;c) generating a fragment ion by fragmenting the ions that have passed through the first quadrupole by applying specific energy in a collision cell that is the second quadrupole;

d) 상기 충돌 셀에서 생성된 단편 이온 중 표적 물질에 특이적인 단편 이온만 세 번째 4중극을 통과시켜 검출하는 단계;d) detecting only fragment ions specific to the target substance among the fragment ions generated in the collision cell by passing through a third quadrupole;

e) 상기 d) 단계에서 검출된 단편 이온의 이성질체 간 크로마토그램 면적 비율을 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.e) comparing the chromatogram area ratio between isomers of the fragment ions detected in step d); provides a disease screening method using N-glycosyl isomers.

또한, 본 발명은 상기 특정 질병이 자가면역질환임을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a disease screening method using the N- sugar chain isomer, characterized in that the specific disease is an autoimmune disease.

또한, 본 발명은 상기 자가면역질환이 베체트병임을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a disease screening method using the N- sugar chain isomer, characterized in that the autoimmune disease is Behcet's disease.

또한, 본 발명은 상기 d) 단계의 표적 물질에 특이적인 단편 이온이 이론적 분자량 203.0794 Da이며 당사슬 조성 HexNAc1인 단편 이온 및 이론적 분자량 365.1322 Da이며 당사슬 조성 Hex1HexNAc1인 단편 이온 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a fragment ion specific to the target material of the step d) has a theoretical molecular weight of 203.0794 Da, a fragment ion having a oligosaccharide composition of HexNAc 1 and a theoretical ion molecular weight of 365.1322 Da, and at least one selected from a fragment ion of a oligosaccharide composition of Hex 1 HexNAc 1 It provides a disease screening method using the N- sugar chain isomer, characterized in that.

또한, 본 발명은 상기 e) 단계가 Hex5HexNAc4NeuAc1에 해당하는 6개의 이성질체 피크, Hex5HexNAc4Fuc1NeuAc1에 해당하는 3개의 이성질체 피크 또는 Hex5HexNAc4NeuAc2에 해당하는 2개의 이성질체 피크 각각의 크로마토그램 면적의 비율을 도출하는 단계; 및 상기 단계에서 도출된 각 당사슬 이성질체 피크의 정량 값 비율을 비교하여 정상인 대조군에 비하여 환자군에서 발현량 2배 이상의 차이를 나타내는 경우 질병에 걸린 것으로 확인하는 단계;를 포함하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.In addition, in the present invention, step e) includes 6 isomer peaks corresponding to Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 , 3 isomer peaks corresponding to Hex 5 HexNAc 4 Fuc 1 NeuAc 1 , or 2 corresponding to Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 Deriving the ratio of the chromatogram area of each of the four isomer peaks; And Comparing the ratio of the quantitative value of each oligomeric peak derived in the above step compared to the normal control group, when the difference in expression level more than 2 times in the patient group is confirmed to be diseased; disease using the N-glycan isomer comprising a Provides a screening method.

나아가, 본 발명은 상기 특정 질병이 베체트병인 경우, 상기 바) 단계의 마커는 N-당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc1에서 말단 시알산이 말단 갈락토오즈 중 한 개와 (α 2, 3) 결합으로 연결된 이성질체 중 단당류의 헤미아세탈형 고리구조의 형성으로 인해 생기는 아노머 이성질체 두 개 및 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc2인 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 (Di-sialylated complex-type N-glycan) 이성질체 중 말단 시알산 두 개가 말단 갈락토오즈 두 개와 각각 (α 2, 3) 결합과 (α 2, 6) 결합으로 연결된 이성질체 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법을 제공한다.Furthermore, in the present invention, when the specific disease is Behcet's disease, the marker of step f) is linked to (α 2, 3) binding of one of the terminal galactoses to the terminal sialic acid in the N- sugar chain composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 Among the isomers, the two anomer isomers resulting from the formation of the hemiacetal ring structure of monosaccharides and the oligosaccharide composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 is a double sialic acid complex N-glycan (Di-sialylated complex-type N-glycan) isomer Provided is a disease screening method using N-glycosyl isomers, characterized in that the two terminal sialic acids are at least one selected from isomers linked by two (α 2, 3) and (α 2, 6) bonds with two terminal galactose do.

본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명은 When explaining the configuration of the present invention in more detail, the present invention

가) 체액, 바람직하게는 혈장 또는 혈청 50㎕에 PNGase F 효소를 처리하여 시료 내의 N-당사슬을 분리하는 단계;A) separating the N-glycoline in the sample by treating the enzyme with PNGase F in 50 μl of body fluid, preferably plasma or serum;

나) 다공성 흑연화 탄소 고체상 추출로 상기 가) 단계를 거친 시료를 탈염하고 시알산 (NeuAc, NeuGc)을 함유한 N-당사슬을 분리, 정제 및 농축하는 단계;B) desalting the sample subjected to step a) by porous graphitized carbon solid phase extraction, separating, purifying and concentrating the N-sugar chain containing sialic acid (NeuAc, NeuGc);

다) 농축된 시알산 함유 N-당사슬을 다공성 흑연화 탄소 기반 액체크로마토그래피 - 다중 반응 모니터링 질량분석 (PGC-LC/MRM-MS)으로 정량분석하는 단계;C) Quantitative analysis of concentrated sialic acid-containing N-saccharide chain by porous graphitized carbon-based liquid chromatography-multiple reaction monitoring mass spectrometry (PGC-LC / MRM-MS);

라) 질량분석으로 얻어진 시알산 함유 N-당사슬 이성질체 각각의 정량 값 비율을 비교하는 단계;를 포함하는 베체트병 여부 확인방법에 관한 것이다.D) comparing the ratio of the quantitative values of each of the sialic acid-containing N-sugar chain isomers obtained by mass spectrometry; relates to a method for determining whether or not Behcet's disease.

또한, 본 발명은 상기 가) 단계의 효소 처리방법이 In addition, the present invention is the method of processing the enzyme of step a)

a) 50㎕의 체액 시료를 취하는 단계;a) taking a sample of 50 μl of body fluid;

b) 시료에 단백질 변성 시약을 가하고 90~110℃로 1~3분간 처리하여 단백질을 변성하는 단계;b) adding a protein denaturing reagent to the sample and treating it at 90 to 110 ° C. for 1-3 minutes to denature the protein;

c) 시료에 PNGase F 효소 2㎕를 16 - 24시간 처리하여 N-당사슬을 분리하는 단계;c) separating the N- sugar chain by treating 2 μl of PNGase F enzyme with the sample for 16 to 24 hours;

d) 시료 내의 단백질을 침전하는 단계; 및d) precipitating the protein in the sample; And

e) 단백질을 침전시킨 시료를 원심분리하고 상층액을 얻는 단계;를 순차적으로 포함함을 특징으로 한다.e) centrifuging the sample from which the protein has been precipitated and obtaining a supernatant;

또한, 본 발명은 상기 나) 단계의 다공성 흑연화 탄소 고체상 추출이 In addition, the present invention is the porous graphitized carbon solid phase extraction of step b) above

a) 다공성 흑연화 탄소 컬럼을 정제수 2.5 ~ 3.5㎖로 2회 이상 세척하는 단계;a) washing the porous graphitized carbon column with purified water 2.5 to 3.5 ml twice or more;

b) 상기 a)의 컬럼을 0.1% 트리플루오로아세트산이 든 80% 아세토나이트릴 용액 3㎖로 2회 이상 세척하는 단계;b) washing the column of a) twice or more with 3 ml of 80% acetonitrile solution with 0.1% trifluoroacetic acid;

c) 상기 b) 단계를 거친 컬럼을 정제수 2.5 ~ 3.5㎖로 2회 이상 세척하는 단계;c) washing the column subjected to step b) with purified water 2.5 to 3.5 ml twice or more;

d) 시료를 로딩하는 단계;d) loading the sample;

e) 정제수 2.5~3.5㎖로 2회 이상 세척하는 단계;e) washing two or more times with 2.5 to 3.5 ml of purified water;

f) 10% 아세토나이트릴 용액 2.5~3.5㎖로 2회 이상 세척하는 단계; 및f) washing with 10% acetonitrile solution 2.5 to 3.5 ml twice or more; And

g) 20% 아세토나이트릴 용액 2.5~3.5㎖로 2회 이상 세척하는 단계; 및g) washing two or more times with 2.5-3.5 ml of 20% acetonitrile solution; And

h) 0.05% 트리플루오로아세트산이 든 40% 아세토나이트릴 용액 2.5~3.5㎖로 2회 이상 시료를 용출하는 단계;를 순차적으로 포함하는 시알산을 함유한 N-당사슬 당사슬 분리·정제 방법에 관한 것이다.h) eluting the sample two or more times with 2.5-3.5 ml of a 40% acetonitrile solution containing 0.05% trifluoroacetic acid; a method for separating and purifying N- sugar chains containing sialic acid sequentially will be.

또한, 본 발명은 상기 다) 단계의 다공성 흑연화 탄소 기반 액체크로마토그래피 - 다중 반응 모니터링 질량분석이In addition, the present invention is a porous graphitized carbon-based liquid chromatography in step c)-multiple reaction monitoring mass spectrometry

a) 용매 A (0.1% 포름산이 든 3% 아세토나이트릴) 와 용매 B (0.1% 포름산이 든 90% 아세토나이트릴)의 농도구배 용리(Gradient Elution)를 이용하여 다공성 흑연화 탄소 충전 컬럼으로 시알산을 함유한 N-당사슬 이성질체를 액체크로마토그래피로 분리하는 단계;a) Using a gradient gradient elution of solvent A (3% acetonitrile with 0.1% formic acid) and solvent B (90% acetonitrile with 0.1% formic acid) Separating the acid-containing N- sugar chain isomer by liquid chromatography;

b) 사중극자 질량분석기 (QqQ-MS) 의 첫 번째 4중극 (quadrupole; Q1)에서 단일 시알산화 복합형 N-당사슬 (이론적 분자량 1931.6876 Da, 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc1), 단일 시알산화 단일 퓨코실화 복합형 N-당사슬 (이론적 분자량 2077.7455 Da, 당사슬 조성 Hex5HexNAc4Fuc1NeuAc1), 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 (이론적 분자량 2222.7830 Da, 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc2) 에 해당하는 이온을 선택, 통과시키는 단계;b) Single sialic acid complex N- sugar chain (theoretical molecular weight 1931.6876 Da, oligosaccharide composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 ), single sialoxidation single in the first quadrupole (Q1) of the quadrupole mass spectrometer (QqQ-MS) Corresponds to fucosylated complex N- sugar chains (theoretical molecular weight 2077.7455 Da, oligosaccharide composition Hex 5 HexNAc 4 Fuc 1 NeuAc 1 ), dual sialic acid complex N-glycosyl (theoretical molecular weight 2222.7830 Da, oligosaccharide composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 ) Selecting and passing ions to pass;

c) 충돌 셀 (collision cell 즉, 두 번째 4중극; q2)에서 선택된 분자에 특정한 에너지를 가하여 단편화 (fragmentation)하여 단편 이온 (fragment ion)을 생성하는 단계;c) generating a fragment ion by fragmenting by applying specific energy to a molecule selected from a collision cell (ie, a second quadrupole; q2);

d) 세 번째 4중극 (Q3)에서는 충돌 셀에서 생성된 단편 이온 중 표적 물질에 특이적인 단편 이온 (이론적 분자량 203.0794 Da, 당사슬조성 HexNAc1 / 이론적 분자량 365.1322 Da, 당사슬 조성 Hex1HexNAc1)들만 통과시켜 검출하는 단계;d) In the third quadrupole (Q3), only fragment ions specific to the target material (theoretical molecular weight 203.0794 Da, oligosaccharide composition HexNAc 1 / theoretical molecular weight 365.1322 Da, oligosaccharide composition Hex 1 HexNAc 1 ) among the fragment ions generated in the collision cell pass through To detect;

e) 상기 d) 단계에서 얻어진 단편 이온의 이성질체 간 크로마토그램 면적 비율을 비교하는 단계;를 포함하는 시알산을 함유한 N-당사슬 정량분석 방법에 관한 것이다. e) comparing the area ratio of chromatograms between isomers of the fragment ions obtained in step d); and relates to a method for quantitative analysis of N-saccharides containing sialic acid.

또한, 본 발명은 상기 e) 상기 d) 단계에서 얻어진 단편 이온의 이성질체 간 크로마토그램 면적의 비율을 비교하는 단계가 Hex5HexNAc4NeuAc1에 해당하는 6개의 이성질체 피크, Hex5HexNAc4Fuc1NeuAc1에 해당하는 3개의 이성질체 피크 또는 Hex5HexNAc4NeuAc2에 해당하는 2개의 이성질체 피크 각각의 크로마토그램 면적의 비율을 도출하는 단계; 및 도출된 각 표적 당사슬 이성질체 피크의 면적 비율에서 베체트병 환자의 마커인 Hex5HexNAc4NeuAc1의 첫 번째 이성질체, 두 번째 이성질체, Hex5HexNAc4NeuAc2의 첫 번째 이성질체 중 하나 이상에 대하여 베체트병 환자군 시료와 베체트병이 아닌 정상인 대조군 시료의 차이를 비교 확인하는 결과 해석 단계;In addition, in the present invention, the step of comparing the ratio of the chromatogram area between the isomers of the fragment ions obtained in step e) in step d) is a peak of six isomers corresponding to Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 , Hex 5 HexNAc 4 Fuc 1 NeuAc two isomers for the three isomers peak or Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 corresponding to the first peak deriving the ratio of each area of the chromatogram; And at least one of the first isomer of Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 , the second isomer, and the first isomer of Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 , which is a marker of Behcet's disease patients in the area ratio of each target oligomeric peak derived A result interpretation step of comparing and comparing the difference between the patient group sample and the normal control sample other than Behcet's disease;

f) 정상인 대조군에 비하여 환자군에서 발현량 5배 이상의 차이를 나타내는 경우 베체트병으로 확인하는 단계;를 포함하는 특이적 베체트병 스크리닝 분석방법에 관한 것이다.f) when compared to the normal control group, when the patient group shows a difference of 5 times or more of the expression level, identifying with Behcet's disease; relates to a specific Behcet's disease screening analysis method.

참고로, 상기 "첫 번째" 이성질체, "두 번째" 이성질체는 컬럼에서 용출되는 순서를 기준으로 하는 표현으로서, 이하 발명의 설명 및 청구범위에서 동일한 의미로 사용하였다.For reference, the " first " isomer and the " second " isomer are expressions based on the order in which they are eluted from the column, and are used in the same meaning in the following description and claims.

종래 베체트병 진단법은 기존 임상환자들의 증상 및 치료 예후의 결과를 표준화한 분류표를 사용하기에 부정확한 결과를 도출할 가능성이 있다. 본 발명은 상대적으로 적은 양의 체액, 바람직하게는 혈장 50 마이크로리터 (㎕)를 사용하여, 시알산을 함유한 N-당사슬 이성질체의 정량 값의 비율을 확인하여 베체트병을 특이적으로 정확히 진단하는 방법으로, 질병 활성도 측정 및 특이 치료제 개발에 활용할 수 있다.In the conventional Behcet's disease diagnosis method, it is possible to draw an inaccurate result using a standardized classification table that standardizes the symptoms and prognosis results of existing clinical patients. The present invention specifically diagnoses Behcet's disease by using a relatively small amount of body fluid, preferably 50 microliters (μl) of plasma, to determine the ratio of quantitative values of N-glycomeric isomers containing sialic acid. As a method, it can be used to measure disease activity and develop specific therapeutic agents.

본 발명은 혈장 시료에서 표적으로 하는 시알산을 포함하는 N-당사슬만을 분리한 후 정제 및 농축단계를 거치므로 다른 방해 물질 없이 고감도로 정확하게 정량분석할 수 있다.In the present invention, since only N-sugar chains containing sialic acid as a target in a plasma sample are separated and subjected to purification and concentration steps, it can be accurately quantitatively analyzed with high sensitivity without other interfering substances.

또한, 본 발명은 다공성 흑연화 탄소 기반 액체크로마토그래피를 통해 당사슬의 구조 이성질체를 분리한 후 다중 반응 모니터링 질량분석 기반으로 정량분석하므로 각각의 당사슬 이성질체를 특이적으로 정량할 수 있다.In addition, since the present invention separates structural isomers of oligosaccharides through porous graphitized carbon-based liquid chromatography, it is quantitatively analyzed based on multiple reaction monitoring mass spectrometry, so that each oligomeric isomer can be specifically quantified.

또한, 본 발명은 종래 표준품의 정량 곡선을 통해 절대 정량하는 분석법이 아니라 도출된 이성질체의 면적 값을 비율로 환산하여 이성질체 간의 빈도 및 발현량을 비교하는 분석법으로서, 표준품이 극히 제한적인 글라이코믹스 (Glycomics) 분야의 한계를 극복할 수 있는 새로운 데이터 해석방법이다.In addition, the present invention is an analysis method for comparing the frequency and expression level between isomers by converting the area values of the isomers to ratios rather than the absolute quantification method through the quantitative curve of the standard product. ) It is a new data interpretation method that can overcome the limitations of the field.

본 발명의 특이적 진단방법은 정량을 위해 필요한 표준품 구매에 소요되는 비용 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 정확한 비율로 환산하는 방법이기 때문에 추후 병원 및 의료기관에서 베체트병 진단에 활용하는 경우 누구나 사용할 수 있는 유용한 방법이다.The specific diagnostic method of the present invention can not only solve the cost problem of purchasing a standard product necessary for quantification, but also can be used by anyone in hospitals and medical institutions to diagnose Behcet's disease in the future because it is a method to convert at an accurate rate. This is a useful method.

본 발명은 소량의 혈청을 사용하여 베체트병을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 현재 베체트병을 특이적으로 진단할 수 있는 방법이 없는 상황에서 매우 유용하다. The present invention relates to a method for diagnosing Behcet's disease using a small amount of serum, and is very useful in a situation in which there is currently no method for specifically diagnosing Behcet's disease.

본 발명의 방법은 채액으로부터 특정 단백질의 당사슬이 아닌 총 N-당사슬을 분리하고, 이를 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기와 다중 반응 모니터링 분석방법으로 N-당사슬 이성질체 피크를 분리하고 피크 간 비율을 비교하여 질병 유무를 분석는 것으로서, 현재까지의 질병 진단방법에서 찾아볼 수 없는 새로운 방식이다. 또한, 본 발명의 방법은 장기 및 조직 등을 채취하는 생검검사 등의 불편함이 없으며, 정량분석에서 반드시 필요한 표준품 준비에 대한 불편함과 부담감이 없는 편리한 방법이다.The method of the present invention separates the total N-sugar chain of the specific protein from the extract, and separates the N-sugar chain isomer peak using a triple quadruple LC / MS analyzer and a multiple reaction monitoring analysis method and compares the ratio between peaks. Therefore, it is an analysis of the presence or absence of a disease, and it is a new method that cannot be found in disease diagnosis methods to date. In addition, the method of the present invention is a convenient method that does not have any inconvenience such as biopsy tests for collecting organs and tissues, and does not have the inconvenience and burden of preparing a standard that is absolutely necessary in quantitative analysis.

도 1은 본 발명의 N-당사슬 이성질체의 상대정량을 이용한 베체트병 진단방법의 실시예를 도식화한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 방법으로 정상인과 베체트병 환자의 혈장을 시료로 하여 시알산을 함유한 당사슬 이성질체를 분리·분석한 대표적인 크로마토그램 결과이다.
도 3은 본 발명의 방법으로 정상과 베체트병 환자의 시알산을 함유한 당사슬 이성질체의 정량 값의 비율을 비교한 결과이다.
도 4는 정상인과 베체트병 환자 90여명 시료에서 확인된 단일 시알산화 복합형 N-당사슬 (Mono-sialylated complex-type N-glycan) Hex5HexNAc4NeuAc1의 첫 번째와 두 번째 이성질체, 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 (Di-sialylated complex-type N-glycan) Hex5HexNAc4NeuAc2의 첫 번째 이성질체 비율에 대한 박스 위스커스 (box whiskers) 플롯이다.
도 5는 베체트병 특이적 당사슬의 이성질체 구조를 확인한 크로마토그램 결과이다.
도 6은 베체트병 환자의 표시인자인 Mono-sialylated complex-type N-glycan (Hex5HexNAc4NeuAc1) 의 첫 번째 두 번째 이성질체, Di-sialylated complex-type N-glycan (Hex5HexNAc4NeuAc2) 의 첫 번째 이성질체의 베체트병 환자의 혈장과 베체트병이 아닌 사람의 차이를 비교를 나타내는 Receiver Operating Characteristic (ROC) Curve 분석 결과이다.
도 7은 본 발명의 스크리닝 방법을 도식화한 것이다.
도 8은 본 발명의 방법을 통하여 베체트병의 마커로 선정된 N-당사슬 이성질체 3종을 도식화한 것이다.
도 2,4,5,7,8 등에 나타난 도형 중 녹색 원은 만노스 (Man), 노란색 원은 갈락토오즈 (Gal), "OAc"는 O-아세틸화를 의미하며, 청색 네모는 N-아세틸글루코사민 (GlcNAc), 빨간색 삼각형은 퓨코스 (Fuc), 보라색 마름모는 N-아세틸뉴라민산 (NeuAc)(또는 시알산이라고도 함)을 나타낸다.
1 is a flow chart schematically illustrating an embodiment of a method for diagnosing Behcet's disease using a relative quantitation of the N-glycomeric isomer of the present invention.
2 is a representative chromatogram result of isolating and analyzing oligomeric isomers containing sialic acid using the plasma of normal subjects and Behcet's disease patients as a sample by the method of the present invention.
Figure 3 is a result of comparing the ratio of quantitative values of oligomeric isomers containing sialic acid in normal and Behcet's disease patients with the method of the present invention.
Figure 4 is a single sialic acid complex N-glycan (Mono-sialylated complex-type N-glycan) Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 of the first and second isomers, double sial oxidation confirmed in the sample of 90 people with normal and Behcet's disease Box whiskers plot for the first isomer ratio of a di-sialylated complex-type N-glycan Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 .
5 is a chromatogram result confirming the isomer structure of the specific sugar chain of Behcet's disease.
Figure 6 is the first isomer of Mono-sialylated complex-type N-glycan (Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 ), an indicator of Behcet's disease patients, Di-sialylated complex-type N-glycan (Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 ) Is the result of Receiver Operating Characteristic (ROC) Curve analysis showing the comparison of the difference between the plasma of the first isomer of Behcet's disease patient and the person who is not Behcet's disease.
7 schematically illustrates the screening method of the present invention.
Figure 8 is a schematic diagram showing the three N- sugar chain isomers selected as markers of Behcet's disease through the method of the present invention.
2,4,5,7,8, etc., the green circle represents mannose (Man), the yellow circle represents galactose (Gal), and "OAc" means O-acetylation, and the blue square is N-acetyl Glucosamine (GlcNAc), the red triangle represents fucose (Fuc), and the purple rhombus represents N-acetylneuraminic acid (NeuAc) (also called sialic acid).

아래에서는 본 발명의 구성을 구체적인 실시예를 들어 좀 더 자세히 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 실시예의 기재에만 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the examples are merely illustrative of the present invention, it is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains that the scope of the present invention is not limited only to the description of the examples.

1. 시료 전처리1. Sample preparation

1) 인간 혈장 50㎕에 단백질 변성 시약을 가하고 90 ~ 110℃로 1~3분간 처리하여 단백질을 변성시켰다.1) Protein denaturation reagent was added to 50 μl of human plasma, and the protein was denatured by treatment at 90 to 110 ° C. for 1 to 3 minutes.

2) 1) 단계를 수행한 시료에 PNGase F 2㎕ (1000 units)를 넣고 항온수조에서 37℃로 16시간 효소반응을 진행하였다.2) 2 μl (1000 units) of PNGase F was added to the sample subjected to step 1), and the enzyme reaction was performed at 37 ° C. for 16 hours in a constant temperature water bath.

3) 2) 단계를 수행한 시료에 차가운 에탄올 (-42℃) 800㎕를 가하고, -20 ~ -80℃에 1시간 방치 후 원심분리 (14,000 rpm, 4℃, 10 ~ 30분)하여 당사슬이 분리된 단백질을 제거하였다.3) 800 µl of cold ethanol (-42 ° C) was added to the sample that was subjected to step 2), and then left at -20 to -80 ° C for 1 hour, followed by centrifugation (14,000 rpm, 4 ° C, 10 to 30 minutes), The isolated protein was removed.

4) 다공성 흑연화 탄소 (porous graphitic carbon, "PGC") 카트리지를 이용한 고체상 추출법을 통해 0.05% 트리플루오로아세트산이 든 40% 아세토나이트릴 용액 2.5~3.5㎖로 2회 이상 시료를 용출하여 시알산을 함유한 당사슬을 분리·농축하였다.4) Sialic acid by eluting the sample more than 2 times with 2.5 ~ 3.5ml of 40% acetonitrile solution containing 0.05% trifluoroacetic acid through a solid phase extraction method using a porous graphitic carbon ("PGC") cartridge The sugar chain containing was separated and concentrated.

2. 분석방법2. Analysis method

1) 위 전처리에서 얻은 시알산을 함유한 당사슬 시료에 대하여 LC/QqQ MS (Triple Quadrupole MS)의 다중 반응 모니터링 (Multiple Reaction Monitoring; MRM)을 이용하여 정량분석을 수행하였다. 더 자세히는 희석된 시알산을 함유한 당사슬을 오토샘플러 (4℃로 유지됨), 초고압 펌프 및 컬럼 오븐으로 구성된 UPLC-MS/MS 시스템을 이용하여 분석하였다. PGC 컬럼 (100× 2.1mm, 3㎛)을 사용하였고, 크로마토그래피 방법에 의한 분리는 최적화된 분리 조건에 따라 수행하였다. 간단히 설명하면, 시료를 로딩한 후 시알산을 포함한 당사슬 용출 농도구배 용액을 분당 0.3ml씩 흘려주었다. 농도구배 용액은 (A) 0.1% 포름산 (v/v)을 포함한 3.0% 아세토나이트릴 용매 및 (B) 0.1% 포름산 (v/v)을 포함한 90% 아세토나이트릴 용매를 사용 각각 아래 시각에 아래 농도로 사용하였다: 0 ~ 0.25 min; 7% B, 0.25 ~ 10 min; 7 ~ 15% B, 25 ~ 30 min; 15 ~ 40% B, 30 ~ 35 min; 40 ~ 100% B. 최종적으로 분석 컬럼은 7% B로 10분간 재평형화하였다. 컬럼 온도는 다음과 같이 유지하였다: 30~60℃. 농도구배의 일례를 표 1에 나타내었다.1) Quantitative analysis was performed using a multiple reaction monitoring (MRM) of LC / QqQ MS (Triple Quadrupole MS) for a oligosaccharide sample containing sialic acid obtained in the above pretreatment. More specifically, oligosaccharides containing diluted sialic acid were analyzed using an UPLC-MS / MS system consisting of an autosampler (maintained at 4 ° C.), an ultra high pressure pump and a column oven. A PGC column (100 × 2.1 mm, 3 μm) was used, and separation by chromatography was performed according to optimized separation conditions. Briefly, after loading the sample, 0.3 ml per minute of a gradient gradient solution of oligosaccharides containing sialic acid was flowed. For the concentration gradient solution, (A) 3.0% acetonitrile solvent containing 0.1% formic acid (v / v) and (B) 90% acetonitrile solvent containing 0.1% formic acid (v / v) were used. Used in concentration: 0 to 0.25 min; 7% B, 0.25-10 min; 7-15% B, 25-30 min; 15-40% B, 30-35 min; 40-100% B. Finally, the analytical column was re-equilibrated with 7% B for 10 minutes. The column temperature was maintained as follows: 30-60 ° C. Table 1 shows an example of the concentration gradient.

Time (min)Time (min) Solvent B (%)Solvent B (%) Flow rate (㎖/min)Flow rate (ml / min) 00 77 0.30.3 0.250.25 77 0.30.3 1010 1515 0.30.3 2525 4040 0.30.3 3030 100100 0.30.3 3535 100100 0.30.3 35.135.1 77 0.30.3 4545 77 0.30.3

2) 다중 반응 모니터링 (MRM)은 QqQ MS에서 사용할 수 있는 선택적인 분석법 중 하나로, 첫 번째 4중극 (quadrupole)에서는 분석하고자 하는 물질의 분자만을 통과시켜 충돌 셀 (collision cell)(즉, 두 번째 4중극)에 보내고, 충돌 셀에서 특정한 에너지를 가하여 선택된 분자를 단편화 (fragmentation)하여 단편 이온 (fragment ion)을 생성한다. 세 번째 4중극에서는 충돌 셀에서 생성된 단편 이온 중 표적 물질에 특이적인 단편 이온만 통과시켜 검출한다. 다중 반응 모니터링을 사용할 경우 매트릭스의 간섭물질에 영향을 최소화할 수 있어 좀 더 고감도로 표적 물질을 분석할 수 있으며, 복수의 단편 이온을 모니터링할 경우 이들의 면적비를 통하여 물질의 정량에도 활용할 수 있다. 본 당사슬 이성질체 정량분석을 위한 MRM 전이 조건은 표 2와 같다.2) Multi-reaction monitoring (MRM) is one of the selective methods available in QqQ MS. In the first quadrupole, only molecules of the substance to be analyzed are passed through, resulting in collision cells (ie, second 4). Medium electrode) and applying specific energy in the collision cell to fragment selected molecules to generate fragment ions. In the third quadrupole, only fragment ions specific to the target substance are detected from the fragment ions generated in the collision cell. When using multi-reaction monitoring, it is possible to minimize the influence on the interfering substances in the matrix, so that the target substances can be analyzed with higher sensitivity, and when monitoring a plurality of fragment ions, it can also be used to quantify substances through their area ratio. Table 2 shows the MRM transition conditions for quantitative analysis of the present isomers.

Target (Hex_HexNAc_Fuc_NeuAc)Target (Hex_HexNAc_Fuc_NeuAc) Quantitative ionQuantitative ion Qualitative ionQualitative ion 5_4_0_15_4_0_1 644.9 -> 366.1644.9-> 366.1 644.9 -> 274.1644.9-> 274.1 5_4_1_15_4_1_1 1039.9 -> 366.11039.9-> 366.1 1039.9 -> 274.11039.9-> 274.1 5_4_0_25_4_0_2 741.9 -> 366.1741.9-> 366.1 741.9 -> 274.1741.9-> 274.1

3) 분석된 데이터는 Masshunter 소프트웨어 버전 7을 이용하여 처리하였다.3) The analyzed data were processed using Masshunter software version 7.

4) 대조군과 환자군 간의 차이와 강도를 조사하기 위하여 Student's t-test 분석법을 이용하여 수행하였다. 또한, P-값<10-20인 경우에 의미가 있는 것으로 판별하였다.4) To investigate the difference and intensity between the control group and the patient group, it was performed using the Student's t-test analysis method. In addition, it was determined that it is meaningful when the P-value <10 -20 .

아래에서는 위와 같은 시료 전처리 및 분석방법을 통해 얻어진 결과를 나타내는 도 2 내지 도 3에 대하여 설명한다.Hereinafter, FIGS. 2 to 3 showing the results obtained through the above sample preparation and analysis method will be described.

도 1: 혈청 내 산성 N-Figure 1: Acid N- in serum 당사슬의Our own 정제·분석 단계 Purification and analysis steps

도 1은 본 발명의 산성 N-당사슬 분리·분석에 해당하는 전 과정의 흐름도 이다. 본 방법에서는 인간 혈청에 함유된 당단백질의 N-당사슬을 N-글라이코시데이즈 (PNGase F)라는 효소에 의해 분리하는 단계를 일차적으로 진행한다. 효소에 의해 단백질로부터 분리된 N-당사슬들은 PGC가 충진된 카트리지를 기반으로 극성이 다른 용매에 의해 당사슬의 크기 및 극성의 차이로 분획되며, 바람직한 일 실시예에서는 0.05% TFA를 포함하는 40% 아세토나이트릴 수용액에 의해 산성 당사슬만을 선택적으로 용출시켜 분석한다. 분리·농축된 산성 당사슬의 이성질체를 PGC-LC로 분리하고, MRM 질량분석하여 표적 당사슬의 면적 값을 통해 상대 정량을 수행한다.1 is a flow chart of the entire process corresponding to the acidic N- sugar chain separation and analysis of the present invention. In this method, the step of isolating the N-glycoside of the glycoprotein contained in human serum by an enzyme called N-glycosidase (PNGase F) is primarily carried out. N- sugar chains separated from proteins by enzymes are fractionated by the difference in size and polarity of oligosaccharides by solvents of different polarity based on cartridges filled with PGC, and in one preferred embodiment, 40% aceto containing 0.05% TFA It is analyzed by selectively eluting only acidic sugar chains with nitrile aqueous solution. The isomers of the separated and concentrated acidic sugar chains are separated by PGC-LC and subjected to relative quantification through the area value of the target sugar chains by MRM mass spectrometry.

도 2: 베체트병 환자와 정상인의 혈청 산성 N-Figure 2: serum acid N- of Behcet's disease patients and normal people 당사슬Our chain 프로파일링 Profiling

47개의 베체트병 환자 혈청 (남: 26명; 여: 21명), 47개의 건강한 대조군 혈청 (남: 26명; 여: 21명) 시료를 당사슬 기반 베체트병 진단 연구에 사용하였다.Serum from 47 patients with Behcet's disease (26 males; 21 females) and 47 healthy control serums (26 males; 21 females) were used for our chain-based Behcet's disease diagnosis study.

본 발명의 실시예에 따라 정상과 베체트병 환자의 혈청에서 분리된 산성 당사슬의 PGC-LC/MRM-MS 분석 대표 크로마토그램은 도 2와 같다.A representative chromatogram of PGC-LC / MRM-MS analysis of acidic sugar chains isolated from serum of normal and Behcet's disease patients according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 2.

혈청에 함유되어 있는 주요 산성 N-당사슬 3종인 단일 시알산화 복합형 N-당사슬 (Mono-sialylated complex-type N-glycan) Hex5HexNAc4NeuAc1, 단일 시알산화 단일 퓨코실화 복합형 N-당사슬 (Mono-sialylated mono-fucosylated complex-type N-glycan) Hex5HexNAc4Fuc1NeuAc1, 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 (Di-sialylated complex-type N-glycan) Hex5HexNAc4NeuAc2 의 이성질체를 모두 포함하는 11개의 크로마토그래피 피크 (Peak)를 확인하였다. 환자군과 정상 대조군에 존재하는 당사슬 이성질체의 수는 유사하였으나, Hex5HexNAc4NeuAc1의 첫 번째와 두 번째 이성질체, Hex5HexNAc4NeuAc2의 첫 번째 이성질체에 해당하는 총 세 개의 피크에서 이온 강도 즉, 면적 값의 차이를 확인하여 환자와 정상을 구별할 수 있는 마커로서의 가능성을 확인하였다.Mono-sialylated complex-type N-glycan Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 , a single sialoxidation single fucosylated complex N-glycosyl ( Mono-sialylated mono-fucosylated complex-type N-glycan) Hex 5 HexNAc 4 Fuc 1 NeuAc 1 , double sialicated complex-type N-glycan Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 isomers Eleven chromatographic peaks (Peaks) were identified. The number of oligomeric isomers in the patient group and the normal control group was similar, but the ionic strength, i.e., the ionic strength at the three peaks corresponding to the first and second isomers of Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 and the first isomer of Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 , The difference between the area values was confirmed to confirm the possibility as a marker to distinguish the patient from the normal.

도 3: 각 이성질체 면적의 비율을 통한 베체트병 환자와 정상 간의 비교Figure 3: Comparison between Behcet's disease patients and normal through ratio of each isomer area

베체트병 환자와 정상인 대조군 간의 직접적인 비교를 위해 관찰된 이성질체 각각의 면적 값은 각 구조 이성질체의 총 면적 값에 의해 표준화되었다. 이성질체 정보를 배제한 N-글라이칸 구조별로 환자와 대조군을 비교할 경우 뚜렷한 차이가 발생하지 않았으며, 각 구조 이성질체의 면적 값을 직접적으로 비교한 경우 환자와 대조군의 차이를 확인하는 통계분석 (t-test)에서 결과 값이 본 발명의 데이터 해석보다 낮은 차별성을 나타내었다. 그러나, 본 발명의 방법을 통해 얻은 결과는 정상과 환자의 차이를 보여주는 이성질체의 P-값이 10-20 이하로서 의미가 있음을 확인할 수 있다.For direct comparison between Behcet's disease patients and normal controls, the area values of each isomer observed were normalized by the total area value of each structural isomer. No statistically significant difference occurred when comparing patients and controls for each N-glycan structure excluding isomer information, and statistical analysis confirming the difference between patients and controls when the area values of each structural isomer were directly compared (t-test ), The result value was lower than the data interpretation of the present invention. However, the result obtained through the method of the present invention can be confirmed that the P-value of the isomer showing a difference between normal and patient is 10 -20 or less.

도 4: 베체트병 환자에서 Figure 4: In Behcet's disease patients 마커Marker 이성질체의 변화 Isomer changes

도 5는 총 94명 시료에서 확인된 Hex5HexNAc4NeuAc1의 첫 번째와 두 번째 이성질체, Hex5HexNAc4NeuAc2의 첫 번째 이성질체 비율에 대한 박스 위스커스 (box whiskers) 플롯으로 환자와 대조군 간의 극명한 차이를 나타낸다. 이들은 Hex5HexNAc4NeuAc1~2로 이루어진 당사슬의 이성질체로서 정상의 경우보다 환자의 경우 4-5배 증가하였다. 흥미롭게도 이러한 차이는 여성군보다 남성군에서 확실히 나타났다. 위 세 가지 이성질체의 베체트병 환자와 대조군을 차이를 나타내는 P-값은 10-20 이상으로 나타났고, 이 세 가지 이성질체를 베체트병 진단 마커로 결정하였다.Figure 5 is between the patient and the control group with the first and second isomers, Box Lewis coarse plots (box whiskers) for the first isomer ratio of Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 of Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 make a total of 94 people Sample It shows a dramatic difference. These are isomers of oligosaccharides composed of Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 ~ 2 , which increased 4-5 times in patients than in normal cases. Interestingly, this difference was more apparent in the male group than in the female group. The P-values representing the difference between the three isomers of Behcet's disease and the control group were found to be 10 -20 or more, and these three isomers were determined as diagnostic markers of Behcet's disease.

도 5: 베체트병 특이적 Figure 5: Behcet's disease specific 당사슬Our chain 구조 확인 Structure check

혈청에 존재하는 주요 N-당사슬의 시알산은 말단의 갈락토오즈와 α-2,3 또는 α-2,6 결합을 하고 있다. 본 발명에서 확인한 베체트병 특이적 당사슬의 구조를 밝히기 위해 시알산을 함유한 N-당사슬 시료에 시알산 분해 효소 (Neuraminidase 또는 Sialidase) 처리를 수행하였다. 도 5는 α-2,3 구조 특이적 분해 효소를 처리하기 전과 후를 비교한 크로마토그램이다. 효소 처리 전 (위)과 비교하여 효소 처리 후 (아래) Hex5HexNAc4NeuAc1의 구조를 가진 1번과 2번 피크, 그리고 Hex5HexNAc4NeuAc2의 구조를 가진 1번 피크가 감소하였음을 볼 수 있다. 이 결과를 통해 베체트병 진단 마커의 당사슬 이성질체는 α-2,3로 결합되어 있는 시알산을 함유하고 있음을 알 수 있다.The sialic acid of the main N-glycoside present in serum has α-2,3 or α-2,6 binding to the terminal galactose. In order to reveal the structure of the specific chain of Behcet's disease identified in the present invention, a sialic acid degrading enzyme (Neuraminidase or Sialidase) treatment was performed on an N- sugar chain sample containing sialic acid. 5 is a chromatogram comparing before and after treatment with α-2,3 structure-specific degrading enzyme. Enzyme hayeoteum-treated (upper) enzyme treatment after (bottom) Hex 5 HexNAc 4 1 peak reduction times has a structure of NeuAc structure 1 and 2 times the peak, and Hex 5 HexNAc with a 1 4 NeuAc 2 as compared to can see. From these results, it can be seen that the oligomeric isomer of the Behcet's disease diagnostic marker contains sialic acid bound to α-2,3.

도 6: 베체트병 진단 방법의 평가Figure 6: Evaluation of Behcet's disease diagnosis method

질병 탐지를 위한 바이오마커의 성능을 평가하는 도구는 ROC (Receiver Operating Characteristic) 커브이다. 도출된 AUC 결과 값이 0.6 이상인 ROC 커브는 정상과 환자를 구별하는 타당성을 가진 것으로 판단한다. 본 발명에서 베체트병 환자의 바이오마커로 선정된 단일 시알산화 복합형 N-당사슬 Hex5HexNAc4NeuAc1의 첫 번째와 두 번째 이성질체, 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 Hex5HexNAc4NeuAc2의 첫 번째 이성질체 비율에 대하여 각각 ROC 커브를 통해 AUC를 계산하였다. 그 결과, 본 발명에서 선정한 당사슬 마커 세 종류 모두 0.98 이상의 뛰어난 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 본 발명의 베체트병 진단 방법과 마커가 베체트병을 판정하는데 유용함을 말해준다.A tool for evaluating the performance of biomarkers for disease detection is the ROC (Receiver Operating Characteristic) curve. The ROC curve with the derived AUC result value of 0.6 or more is judged to have validity to distinguish between normal and patient. The first and second isomers of the single sialic acid complex N- sugar chain Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 selected as the biomarker of Behcet's disease patients in the present invention, the first of the double sialic acid complex N- sugar chain Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 The AUC was calculated through the ROC curve for the ratio of the second isomer. As a result, all three types of oligosaccharide markers selected from the present invention showed excellent results of 0.98 or more. These results indicate that the method and marker for diagnosis of Behcet's disease of the present invention are useful in determining Behcet's disease.

도 7: Figure 7: 당사슬Our chain 이성질체 프로파일링을 통한 베체트병 진단방법 Behcet's disease diagnosis method by isomer profiling

본 발명의 방법은 먼저 인간의 체액, 바람직하게는 혈장이나 혈청을 소량 취하여, 효소 처리 등으로 N-당사슬을 농축한 다음, 당사슬 이성질체를 분리하고, 분리된 당사슬 이성질체에 대하여 MRM 질량분석을 실시하여 이성질체의 비율을 정량함으로써 질병에 걸렸는지의 여부를 진단하는 것이다.In the method of the present invention, first, a small amount of human body fluid, preferably plasma or serum, is concentrated by N-glycosylation by enzymatic treatment, etc., and then the isomer isomers are separated and MRM mass spectrometry is performed on the separated isomers. By quantifying the ratio of isomers, it is to diagnose whether a person has a disease.

도 8: 베체트병의 Figure 8: Behcet's disease 마커로With marker 선정된 N- Selected N- 당사슬Our chain 이성질체 3종 3 isomers

질량분석으로 확인된 이성질체의 질량 값을 통해 당사슬을 이루고 있는 당의 구성요소를 확인할 수 있다. 또한, PGC 컬럼을 이용하여 N-당사슬을 분리·분석한 기존 논문을 참고하고 특정 구조의 시알산을 분리하는 효소 처리를 통하여 추가로 확인한 결과, 본 발명에서 선택한 질병 특이적 당사슬의 이성질체를 도 8과 같이 설명할 수 있다. 이때, 5401-1과 5401-2는 단당류의 헤미아세탈형 고리구조의 형성으로 인해 생기는 아노머 이성질체 관계이다. Through the mass values of the isomers confirmed by mass spectrometry, it is possible to confirm the constituents of sugars constituting the sugar chain. In addition, as a result of further confirming through an enzyme treatment for separating sialic acid having a specific structure, referring to an existing paper in which N- sugar chains were separated and analyzed using a PGC column, FIG. 8 It can be described as At this time, 5401-1 and 5401-2 are anomer isomer relations due to the formation of hemiacetal ring structures of monosaccharides.

즉, 본 발명의 N-당사슬 이성질체를 이용한 질병 스크리닝 방법에서 구체적인 예로서 베체트병 스크리닝에 이용할 수 있는 N-당사슬 이성질체 마커는 도 8과 같이, N-당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc1에서 말단 시알산이 말단 갈락토오즈와 (α 2, 3) 결합으로 연결된 이성질체 중 단당류의 헤미아세탈형 고리구조의 형성으로 인해 생기는 아노머 이성질체 두 개 및 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc2인 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 (Di-sialylated complex-type N-glycan) 이성질체 중 말단 시알산 두 개가 두 개의 말단 갈락토오즈와 각각 (α 2, 3) 결합과 (α 2, 6) 결합으로 연결된 이성질체 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 한다.That is, as a specific example in the disease screening method using the N-glycomeric isomer of the present invention, the N-glycomeric isomer marker that can be used for Behcet's disease screening, as shown in FIG. 8, the terminal sialic acid in the N-glycomeric composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 Of the isomers linked by (α 2, 3) bonds with the terminal galactose, two anomer isomers resulting from the formation of a hemiacetal ring structure of monosaccharides and oligosaccharide composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 double sialic acid complex N- Of the di-sialylated complex-type N-glycan isomers, two or more terminal sialic acids are selected from isomers linked by two (α 2, 3) and (α 2, 6) bonds with two terminal galactose. It is characterized by.

Claims (9)

가) 특정 질병 환자군과 정상 대조군으로부터 각각 체액을 얻고, 체액 내 단백질을 변성하여 시료를 준비하는 단계;
나) 상기 시료에 효소를 처리하여 시료로부터 N-당사슬을 분리하는 단계;
다) 분리한 N-당사슬을 정제 또는 농축하는 단계;
라) 정제 또는 농축된 N-당사슬을 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기와 다중 반응 모니터링 분석방법으로 아래 a) 내지 d) 단계를 거쳐 질량분석하는 단계;
a) 농도구배 용리를 이용하여 다공성 흑연화 탄소 충전 컬럼으로 시알산 함유 N-당사슬을 동일한 당 조성 및 동일한 분자량을 갖는 시알산 함유 N-당사슬 별로 각각 분리하는 단계;
b) 트리플 쿼드러플 LC/MS 분석기기의 첫 번째 4중극 (quadrupole)에서 상기 a) 단계에서 분리한 각 시알산 함유 N-당사슬에 해당하는 이온 중 하나를 선택하여 통과시키는 단계;
c) 첫 번째 4중극을 통과한 시알산 함유 N-당사슬에 해당하는 이온을 두 번째 4중극인 충돌 셀에서 특정 에너지를 가하여 단편화하여 단편 이온 (fragment ion)을 생성하는 단계; 및
d) 상기 충돌 셀에서 생성된 단편 이온 중 표적 물질에 특이적인 단편 이온만 세 번째 4중극을 통과시켜 검출하여 시알산 함유 N-당사슬의 질량분석 크로마토그램을 얻는 단계;
마) 상기 라)의 d) 단계에서 얻은 시알산 함유 N-당사슬 질량분석 크로마토그램에서 피크로 나타나는 이성질체 중 환자군과 정상 대조군 간 차이를 보이는 이성질체의 피크 면적 비율을 비교하는 단계; 및
바) 비교 결과 환자군과 정상 대조군 간에 특정 N-당사슬 크로마토그램 피크 정량 값이 유의한 차이가 있는 경우 상기 특정 N-당사슬 크로마토그램 피크를 상기 특정 질병의 마커로 선정하는 단계;를 포함하며,
상기 b) 단계의 시알산 함유 N-당사슬은 당사슬 조성이 Hex5HexNAc4NeuAc1인 단일 시알산화 복합형 N-당사슬, 당사슬 조성이 Hex5HexNAc4Fuc1NeuAc1인 단일 시알산화 단일 퓨코실화 복합형 N-당사슬 및 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc2인 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 중 하나인 것을 특징으로 하는 시알산 함유 N-당사슬 크로마토그램 피크를 이용한 질병 스크리닝 방법.
A) obtaining a body fluid from a specific disease patient group and a normal control group, and denaturing the protein in the body fluid to prepare a sample;
B) separating the N-saccharide chain from the sample by treating the sample with an enzyme;
C) purifying or concentrating the separated N-saccharide chain;
D) mass spectrometry of the purified or concentrated N-glycosyl through the steps of a) to d) below with a triple quadruple LC / MS analyzer and multiple reaction monitoring analysis method;
a) separating sialic acid-containing N-sugar chains into sialic acid-containing N-sugar chains having the same sugar composition and the same molecular weight with a porous graphitized carbon packed column using a concentration gradient elution;
b) selecting and passing one of the ions corresponding to each sialic acid-containing N- sugar chain separated in step a) in the first quadrupole of the triple quadruple LC / MS analyzer;
c) generating a fragment ion by fragmenting ions corresponding to the sialic acid-containing N- sugar chain that has passed through the first quadrupole by applying specific energy in a collision cell that is a second quadrupole; And
d) obtaining a mass spectrometry chromatogram of sialic acid-containing N-glycosyl by detecting only fragment ions specific to the target substance among the fragment ions generated in the collision cell by passing through a third quadrupole;
E) comparing the peak area ratios of isomers showing differences between the patient group and the normal control group among the isomers which are peaks in the sialic acid-containing N- sugar chain mass spectrometry chromatogram obtained in step d) above; And
F) comparing the patient group and the normal control group with a specific N-glycan chain chromatogram peak quantitative value, selecting the specific N-glycan chain chromatogram peak as a marker of the specific disease.
Wherein b) a sialic acid-containing sugar chain of N- phase, the composition of the oligosaccharide Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 is a single sialic oxide complex type N- linked sugar chains, the sugar chain composition of Hex 5 HexNAc 4 Fuc 1 NeuAc 1 is a single sialic oxide single pyuko acylated compound Type N- sugar chain and sugar chain composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 Double sialic acid complex N- sugar chain containing sialic acid N- sugar chain chromatogram peak characterized in that the disease screening method.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 바) 단계 이후
사) 시험 대상인의 체액 시험 시료를 채취하여 상기 가) 내지 라) 단계를 수행하고, 질량분석으로 얻은크로마토그램 피크 중 상기 바) 단계에서 특정 질병의 마커로 선정된 크로마토그램 피크의 면적 비율을 정상 대조군의 값과 비교하여 유의한 차이가 있는 경우 시험 대상인이 특정 질병에 걸린 것으로 확인하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시알산 함유 N-당사슬 크로마토그램 피크를 이용한 질병 스크리닝 방법.
The method according to claim 1,
After step f) above
G) Performing steps a) to d) by taking a test sample of the body fluid of the test subject, and normal to the area ratio of the chromatogram peak selected as a marker for a specific disease in step f) among the chromatogram peaks obtained by mass spectrometry. Disease screening method using a sialic acid-containing N- sugar chain chromatogram peak further comprising the step of confirming that the test subject has a specific disease when there is a significant difference compared to the control value.
청구항 1에 있어서,
상기 나) 단계는
a) 시료에 PNGase F 효소를 16~24시간 처리하여 N-당사슬을 분리하는 단계;
b) a) 단계를 거친 시료 내의 단백질을 침전하는 단계; 및
c) 단백질을 침전시킨 시료를 원심분리하고 상층액을 얻는 단계;를 순차적으로 포함함을 특징으로 하는 시알산 함유 N-당사슬 크로마토그램 피크를 이용한 질병 스크리닝 방법.
The method according to claim 1,
Step b) above
a) treating the sample with the enzyme PNGase F for 16 to 24 hours to separate the N-saccharide chain;
b) a) precipitating the protein in the sample that has been subjected to step a); And
c) centrifuging the sample in which the protein is precipitated and obtaining a supernatant; disease screening method using a sialic acid-containing N- sugar chain chromatogram peak, which comprises sequentially.
청구항 1에 있어서,
상기 특정 질병은 자가면역질환임을 특징으로 하는 시알산 함유 N-당사슬 크로마토그램 피크를 이용한 질병 스크리닝 방법.
The method according to claim 1,
The specific disease is an autoimmune disease, the disease screening method using a sialic acid-containing N- sugar chain chromatogram peak.
청구항 5에 있어서,
상기 자가면역질환은 베체트병임을 특징으로 하는 시알산 함유 N-당사슬 크로마토그램 피크를 이용한 질병 스크리닝 방법.
The method according to claim 5,
The autoimmune disease is a disease screening method using a sialic acid-containing N- sugar chain chromatogram peak, characterized in that Behcet's disease.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 마) 단계의 시알산 함유 N-당사슬 질량분석 크로마토그램에서 피크로 나타나는 이성질체는 Hex5HexNAc4NeuAc1에 해당하는 6개의 이성질체, Hex5HexNAc4Fuc1NeuAc1에 해당하는 3개의 이성질체 및 Hex5HexNAc4NeuAc2에 해당하는 2개의 이성질체 중 선택된 하나 이상의 이성질체인 것을 특징으로 하는 시알산 함유 N-당사슬 크로마토그램 피크를 이용한 질병 스크리닝 방법.
The method according to claim 1,
The isomers appearing as peaks in the sialic acid-containing N- sugar chain mass spectrometry chromatogram of step E) are six isomers corresponding to Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 , three isomers corresponding to Hex 5 HexNAc 4 Fuc 1 NeuAc 1 and Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 A screening method for disease using a sialic acid-containing N- sugar chain chromatogram peak, characterized in that it is at least one isomer selected from two isomers.
청구항 1에 있어서,
상기 특정 질병이 베체트병인 경우,
상기 바) 단계의 마커는 N-당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc1에서 말단 시알산이 말단 갈락토오즈와 (α 2, 3) 결합으로 연결된 이성질체 중 단당류의 헤미아세탈형 고리구조의 형성으로 인해 생기는 아노머 이성질체 두 개 및 당사슬 조성 Hex5HexNAc4NeuAc2인 이중 시알산화 복합형 N-당사슬 (Di-sialylated complex-type N-glycan) 이성질체 중 말단 시알산 두 개가 두 개의 말단 갈락토오즈와 각각 (α 2, 3) 결합과 (α 2, 6) 결합으로 연결된 이성질체 중 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 시알산 함유 N-당사슬 크로마토그램 피크를 이용한 질병 스크리닝 방법.
The method according to claim 1,
When the specific disease is Behcet's disease,
The marker of step f) is an anomaly due to the formation of a hemiacetal type ring structure of a monosaccharide among isomers in which terminal sialic acid is linked to (α 2, 3) by terminal sialic acid in the N- sugar chain composition Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 1 Two isomers and two oligosaccharides Hex 5 HexNAc 4 NeuAc 2 of the two sialic acid complex N-glycan isomers of two terminal sialic acids with two terminal galactose and (α 2, 3) A disease screening method using a sialic acid-containing N- sugar chain chromatogram peak, characterized in that it is at least one selected from isomers linked by (α 2, 6) bonds.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101452730B1 (en) 2014-02-19 2014-10-23 한국과학기술원 Novel diagnostic method for gastric cancer
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535304A (en) 2012-09-10 2015-12-10 ザ・ジョンズ・ホプキンス・ユニバーシティ Microfluidic chip for solid-phase glycan and glycopeptide analysis, and glycomic extraction, analysis and methods for using the same
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