KR102260012B1 - 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법 - Google Patents

미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102260012B1
KR102260012B1 KR1020200127468A KR20200127468A KR102260012B1 KR 102260012 B1 KR102260012 B1 KR 102260012B1 KR 1020200127468 A KR1020200127468 A KR 1020200127468A KR 20200127468 A KR20200127468 A KR 20200127468A KR 102260012 B1 KR102260012 B1 KR 102260012B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
nucleic acid
composition
group
nucleic acids
Prior art date
Application number
KR1020200127468A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102260012B9 (ko
Inventor
김종철
Original Assignee
주식회사 에이아이더뉴트리진
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 주식회사 에이아이더뉴트리진 filed Critical 주식회사 에이아이더뉴트리진
Priority to KR1020200127468A priority Critical patent/KR102260012B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102260012B1 publication Critical patent/KR102260012B1/ko
Priority to PCT/KR2021/008541 priority patent/WO2022071648A1/ko
Publication of KR102260012B9 publication Critical patent/KR102260012B9/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
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1017Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by filtration, e.g. using filters, frits, membranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/10Separation or concentration of fermentation products
    • 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
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 미생물 또는 핵산과 복합체를 형성할 수 있는 화합물을 이용하여, 보다 효율적으로 미생물을 농축하거나 핵산을 추출할 수 있는 방법에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 농축용 조성물은 하기의 화학식 1 화합물; 화학식 2의 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 유효성분으로 포함하는 것이다.
[화학식 1]
Figure 112020104261695-pat00027

[화학식 2]
Figure 112020104261695-pat00028

여기서,
R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C10 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
상기 치환기는 서로 독립적으로, 할로겐, 시아노기, 히드록실기, 치올기, 옥소, 니트로기, C1-C3 알킬기, C1-C3 알콕시기, C3-C6 시클로알킬기, 및 C3-C6 헤테로시클로알킬기 중 선택되는 것이다.

Description

미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법{COMPOSITION FOR CONCENTRATING MICROORGANISM OR EXTRACTING NUCLEIC ACID AND METHOD FOR CONCENTRATING MICROORGANISM OR EXTRACTING NUCLEIC ACID USING THEREOF}
본 발명은 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 미생물 또는 핵산과 복합체를 형성할 수 있는 화합물을 이용하여, 보다 효율적으로 미생물을 농축하거나 핵산을 추출할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
핵산은 질병 상태를 확인하기 위한 중요한 분석 수단이며, DNA 생체표지자(biomarker) 예를 들어, 단일염기다형성(SNP), 돌연변이 또는 DNA 메틸화는 연구자가 암의 원인을 찾도록 돕고 질병의 초기 단계 동안 질병의 상태를 진단하고 관찰하는 것은 물론 예후와 감시에 대한 큰 기회를 제공하는 데 중요한 실마리를 제공한다.
DNA와 같은 핵산은 단백질과 같은 다른 성분에 비해 매우 낮은 생리적 농도로 존재하기 때문에(예를 들어, 전혈 마이크로리터당 수십 나노그람의 DNA 대 수십 마이크로그람의 단백질), 임상 시료로부터 DNA를 효과적으로 추출하고 예비 농축하는 것은 증폭 및 검출과 같은 이후의 공정에 매우 중요하다.
기존의 미생물 검출을 위한 방법들은 환자 샘플 1 내지 2 ㎖에서 전체 용액을 다 이용하지 못하고, 그 중 일부만을 이용해서 핵산을 추출하고 이를 이용한 검출을 진행해 왔다. 많은 양의 미생물의 경우에는 큰 문제가 없지만, 적은 양의 미생물의 경우, 정확한 검출이 되지 못해서 추가적 감염병에 대한 조절에 문제가 생기는데, 1 내지 2 ㎖ 샘플에서 최대한 모든 미생물을 이용하기 위한 농축 방법에 대한 연구가 필요하다.
또한, 최근 들어 생명공학을 비롯한 진단의학, 약물의학, 대사의학 등 다양한 분야에서 고순도로 정제된 핵산의 사용량이 늘어남에 따라 다양한 생물시료로부터 보다 신속하고 순수하게 핵산을 분리하고자 하는 노력이 계속되고 있다.
그러나 현재까지 핵산의 분리 방법에 있어 가장 크게 발전한 부분은 유전체 DNA, 플라스미드 DNA, 메신저 RNA, 단백질, 세포 잔해 입자등 세포 용해 용액내에 포함된 여러 종류의 물질들로부터 특이적으로 핵산만을 흡착시키는 담체에 관한 기술 등 거의 모든 연구의 초점은 핵산을 흡착시키는 물질에 관한 연구와 개발에 집중되어 있는 한계가 있었다.
이에, 보다 신속하고 순수하게 핵산을 분리하기 위하여 무엇보다 세포 잔해 입자와 단백질 변성 응집물, 기타 다양한 세포 분해 물질들로부터 신속하게 원하는 핵산만을 분리할 수 있는 기술의 개발이 절실한 실정이다.
KR 10-2016-0013613 A
본 발명의 목적은 화학식 1 화합물; 화학식 2의 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 유효성분으로 포함하는, 미생물 농축용 조성물, 이를 이용한 미생물 농축 방법 및 키트; 핵산 추출용 조성물, 이를 이용한 핵산 추출 방법 및 키트; 및 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물, 이를 이용한 미생물 농축과 동시에 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 추출하는 방법 및 키트를 제공하기 위한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112020104261695-pat00001
[화학식 2]
Figure 112020104261695-pat00002
.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 농축용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 미생물 농축 키트를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물에 미생물이 함유된 시료를 접촉시키는 단계를 포함하는 미생물 농축 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 핵산 추출용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 핵산 추출 키트를 제공한다.
또한, 본 발명은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 상기 개질된 대상물 상에 핵산 시료와 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 조성물을 주입하고 핵산과 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제2단계); 및 상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제3단계)를 포함하는 핵산 추출방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 미생물 농축 및 핵산 추출 키트를 제공한다.
또한, 본 발명은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 상기 개질된 대상물 상에 미생물이 함유된 시료와 상기 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물을 접촉시켜 미생물을 농축시키는 단계(제2단계); 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 분리하는 단계(제3단계); 상기 분리된 핵산과 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제4단계); 및 상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제5단계)를 포함하는 미생물 농축과 동시에 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 추출하는 방법을 제공한다.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 농축용 조성물은 하기의 화학식 1의 화합물, 화학식 2의 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 유효성분으로 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020104261695-pat00003
[화학식 2]
Figure 112020104261695-pat00004
여기서, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C10 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고, 상기 치환기는 서로 독립적으로, 할로겐, 시아노기, 히드록실기, 치올기, 옥소, 니트로기, C1-C3 알킬기, C1-C3 알콕시기, C3-C6 시클로알킬기, 및 C3-C6 헤테로시클로알킬기 중 선택되는 것이다.
상기 미생물 농축용 조성물에 있어서 R1은 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C10 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기인 것일 수 있다.
바람직하게 상기 생물 농축용 조성물은 하기의 화학식 1의 화합물 및 화학식 2의 화합물 혼합물을 유효성분으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 미생물 농축용 조성물에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기의 화학식 3으로 표시되는 화합물인 것일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020104261695-pat00005
.
상기 미생물 농축용 조성물에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물은 하기의 화학식 4로 표시되는 화합물인 것일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112020104261695-pat00006
.
상기 미생물 농축용 조성물에 있어서, 상기 미생물은 박테리아, 바이러스 또는 세포인 것을 특징으로 하는 미생물 농축용 조성물.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 미생물 농축 키트은 상기 미생물 농축용 조성물을 포함하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 미생물 농축 방법은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 및 상기 개질된 대상물 상에 미생물이 함유된 시료와 청구항 1의 조성물을 접촉시키는 단계(제2단계)를 포함하는 것일 수 있다.
상기 미생물 농축 방법에 있어서, 상기 대상물은 표면에 아민기가 포함된 실란 화합물로 개질된 것일 수 있다.
상기 미생물 농축 방법에 있어서, 상기 실란 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물인 것일 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112020104261695-pat00007
상기 식에서, R5 내지 R7은 각각 같거나 다를 수 있으며, C1-C4 알킬 또는 C1-C4의 알콕시 중 어느 하나이고, R8은 아미노(C1-C10)알킬, 3-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬 또는 3-[2-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬아미노](C1-C4)알킬 중 어느 하나이다.
상기 미생물 농축 방법에 있어서, 상기 실란 화합물은 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-aminopropyl)triethoxysilane; APTES), (3-아미노프로필)트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane), (1-아미노메틸)트리에톡시실란((1-aminomethyl)triethoxysilane), (2-아미노에틸)트리에톡시실란((2-aminoethyl)triethoxysilane), (4-아미노부틸)트리에톡시실란((4-aminobutyl)triethoxysilane), (5-아미노펜틸)트리에톡시실란((5-aminopentyl)triethoxysilane), (6-아미노헥실)트리에톡시실란((6-aminohexyl)triethoxysilane), 3-아미노프로필(디에톡시)메틸실란(3-aminopropyl(diethoxy)methylsilane; APDMS), N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]에틸렌디아민(N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine), [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트리메톡시실란([3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane; AEAPTMS) 및 3-[(트리메톡시실릴)프로필]디에틸렌트리아민(3-[(trimethoxysilyl)propyl]diethylenetriamine; TMPTA)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 핵산 추출용 조성물은 하기의 화학식 1의 화합물, 화학식 2의 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020104261695-pat00008
[화학식 2]
Figure 112020104261695-pat00009
여기서, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C10 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고, 상기 치환기는 서로 독립적으로, 할로겐, 시아노기, 히드록실기, 치올기, 옥소, 니트로기, C1-C3 알킬기, C1-C3 알콕시기, C3-C6 시클로알킬기, 및 C3-C6 헤테로시클로알킬기 중 선택되는 것이다.
바람직하게 상기 핵산 추출용 조성물은 하기의 화학식 1의 화합물 및 화학식 2의 화합물 혼합물을 유효성분으로 포함하는 것일 수 있다.
상기 핵산 추출용 조성물에 있어서, 상기 핵산은 DNA 또는 RNA인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 핵산 추출 키트는 핵산 추출용 조성물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 핵산 추출방법은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 상기 개질된 대상물 상에 핵산 시료와 청구항 11의 조성물을 주입하고 핵산과 화학식 1 및 화학식 2의 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제2단계); 및 상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제3단계)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물은 화학식 1 화합물, 화학식 2의 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 유효성분으로 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020104261695-pat00010
[화학식 2]
Figure 112020104261695-pat00011
여기서, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C10 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고, 상기 치환기는 서로 독립적으로, 할로겐, 시아노기, 히드록실기, 치올기, 옥소, 니트로기, C1-C3 알킬기, C1-C3 알콕시기, C3-C6 시클로알킬기, 및 C3-C6 헤테로시클로알킬기 중 선택되는 것이다.
바람직하게 상기 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물은 하기의 화학식 1의 화합물 및 화학식 2의 화합물 혼합물을 유효성분으로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 미생물 농축 및 핵산 추출 키트는 상기 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물을 포함하는 것일 수 있다.
제15항의 조성물을 포함하는 미생물 농축 및 핵산 추출 키트.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 미생물 농축과 동시에 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 추출하는 방법은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 상기 개질된 대상물 상에 미생물이 함유된 시료와 제15항의 조성물을 접촉시켜 미생물을 농축시키는 단계(제2단계); 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 분리하는 단계(제3단계); 상기 분리된 핵산과 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제4단계); 및 상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제5단계)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법에 관한 것으로서, 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물을 이용해서 미생물 농축이 가능한 기술을 제공한다.
또한 본 발명에 의하는 경우 농축된 미생물에서 바로 핵산 추출할 수 있는 방법으로 활용될 수 있다. 특히 미생물 농축과 핵산 추출 기술을 하나의 튜브(tube) 또는 칩(chip)에서 가능하게 함으로써, 외부로 오는 오염이나, 비용, 시간, 복잡성 등을 확연히 줄어들게 할 수 있다.
도 1은 본 발명을 이용한 Thin film sample (박막시료) 분석의 개략적 모식도를 나타낸 도면이다.(MIX: 화합물 A 및 화합물 B의 혼합물)
도 2는 박막 장치의 구성을 나타낸 분해도이다.
도 3은 화합물에 따른 DNA 추출 효율을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명을 이용한 병원균 농축과 동시에 핵산 추출 분석을 수행한 결과를 나타낸다.
본 발명은 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 농축용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112020104261695-pat00012
[화학식 2]
Figure 112020104261695-pat00013
여기서,
R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C10 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
상기 치환기는 서로 독립적으로, 할로겐, 시아노기, 히드록실기, 치올기, 옥소, 니트로기, C1-C3 알킬기, C1-C3 알콕시기, C3-C6 시클로알킬기, 및 C3-C6 헤테로시클로알킬기 중 선택되는 것이다.
일 구체예에서, 화학식 1 및 화학식 2의 상기 R1은 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C6-C10 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기일 수 있다.
상기 할로겐기는 F, Cl, Br, 또는 I일 수 있다.
상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄 일 수 있고, 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, sec-부틸, 1-메틸부틸, 1-에틸부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, t-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, t-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸프로필, 1,1-디메틸프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 시클로알킬기는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-t-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 헤테로시클로알킬기는 O, S, Se, N, P 또는 Si 등의 헤테로 원자를 포함하는 것으로서, 단환 또는 다환인 것으로 포함한다.
상기 아릴기는 단환 또는 다환의 탄소수 6 내지 10의 불포화 방향족 고리화합물을 의미하고, 예를 들어, 페닐, 나프틸, 톨릴, 크실린 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 화학식 1의 화합물은 하기의 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020104261695-pat00014
.
상기 화학식 2의 화합물은 하기의 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 4]
Figure 112020104261695-pat00015
.
상기 미생물은 박테리아, 바이러스 또는 세포 등 음전하를 띄는 모든 미생물일 수 있다.
상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물은 혼합물로서 사용될 수 있다. 두 화합물의 비율은 예를 들어, 화학식 2에 대한 화학식 1의 중량비(화학식 1 : 화학식 2)로 0.1 내지 10:1, 0.5 내지 5:1, 또는 0.8 내지 2:1일 수 있다. 상기 화합물은 단일 물질인 경우에 비해 혼합물인 경우에 현저히 우수한 미생물 농축 효과 및 핵산 추출능을 나타내고, 상기 비율을 초과하는 경우 단일 물질에 가까워져 다시 효율이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 미생물 농축 키트를 제공한다. 상기 키트에는 효과적인 미생물 농축에 필요한 pH 조절 등을 위한 완충액 등이 추가적으로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 및 상기 개질된 대상물 상에 미생물이 함유된 시료와 상기 미생물 농축용 조성물을 접촉시키는 단계(제2단계)를 포함하는 미생물 농축 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 대상물은 표면에 실란 화합물로 개질된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 실란 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 5]
Figure 112020104261695-pat00016
상기 식에서, R5 내지 R7은 각각 같거나 다를 수 있으며, C1-C4 알킬 또는 C1-C4의 알콕시 중 어느 하나이고, R8은 아미노(C1-C10)알킬, 3-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬 또는 3-[2-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬아미노](C1-C4)알킬 중 어느 하나이다.
보다 바람직하게는 상기 실란 화합물은 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-aminopropyl)triethoxysilane; APTES), (3-아미노프로필)트리메톡시실란((3-aminopropyl)trimethoxysilane), (1-아미노메틸)트리에톡시실란((1-aminomethyl)triethoxysilane), (2-아미노에틸)트리에톡시실란((2-aminoethyl)triethoxysilane), (4-아미노부틸)트리에톡시실란((4-aminobutyl)triethoxysilane), (5-아미노펜틸)트리에톡시실란((5-aminopentyl)triethoxysilane), (6-아미노헥실)트리에톡시실란((6-aminohexyl)triethoxysilane), 3-아미노프로필(디에톡시)메틸실란(3-aminopropyl(diethoxy)methylsilane; APDMS), N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]에틸렌디아민(N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine), [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트리메톡시실란([3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane; AEAPTMS) 또는 3-[(트리메톡시실릴)프로필]디에틸렌트리아민(3-[(trimethoxysilyl)propyl]diethylenetriamine; TMPTA)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 더 바람직하게는 상기 실란 화합물은 본 발명의 실시예에서 기재한 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES) 또는 3-아미노프로필(디에톡시)메틸실란(APDMS)이 가장 적합하다.
바람직하게는, 상기 미생물이 함유된 시료는 미생물에 감염된 것으로 의심되는 객체의 분변, 소변, 눈물, 타액, 피부의 외부 분비물, 호흡관의 외부 분비물, 장관의 외부 분비물, 소화관의 외부 분비물, 혈장, 혈청, 혈액, 척수액, 림프액, 체액 및 조직일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 핵산 추출용 조성물을 제공한다. 바람직하게는, 상기 핵산은 DNA 또는 RNA일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 핵산 추출 키트를 제공한다. 상기 키트에는 시료 내 세포를 용해시켜 세포 내부로부터 핵산을 방출시키기 위한, 용해 완충액(lysis buffer) 또는 프로테아제(protease) 등이 추가로 포함될 수 있으며, 효과적인 핵산 추출에 필요한 pH 조절 등을 위한 완충액 등이 추가적으로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 상기 개질된 대상물 상에 핵산 시료와 상기 핵산 추출용 조성물을 주입하고 핵산과 상기 조성물 내의 화학식 1 및 화학식 2의 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제2단계); 및 상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제3단계)를 포함하는 핵산 추출방법을 제공한다.
바람직하게는 상기 대상물은 표면에 실란 화합물로 개질된 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 실란 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 5]
Figure 112020104261695-pat00017
상기 식에서, R5 내지 R7은 각각 같거나 다를 수 있으며, C1-C4 알킬 또는 C1-C4의 알콕시 중 어느 하나이고, R8은 아미노(C1-C10)알킬, 3-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬 또는 3-[2-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬아미노](C1-C4)알킬 중 어느 하나이다.
보다 더 바람직하게는 상기 실란 화합물은 본 발명의 실시예에서 기재한 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES) 또는 3-아미노프로필(디에톡시)메틸실란(APDMS)이 가장 적합하다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 동시에 미생물 농축 및 핵산 추출하기 위한 조성물을 제공한다.
바람직하게는 상기 미생물은 박테리아, 바이러스 또는 세포 등 음전하를 띄는 모든 미생물일 수 있다.
바람직하게는, 상기 핵산은 DNA 또는 RNA일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 미생물 농축 및 핵산 추출 키트를 제공한다. 상기 키트에는 효과적인 미생물 농축 및 핵산 추출에 필요한 pH 조절 등을 위한 완충액 등이 추가적으로 포함될 수 있으며, 시료 내 세포를 용해시켜 세포 내부로부터 핵산을 방출시키기 위한, 용해 완충액(lysis buffer) 또는 프로테아제(protease) 등이 추가로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 상기 개질된 대상물 상에 미생물이 함유된 시료와 상기 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물을 접촉시켜 미생물을 농축시키는 단계(제2단계); 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 분리하는 단계(제3단계); 상기 분리된 핵산과 화학식 1 및 화학식 2의 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제4단계); 및 상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제5단계)를 포함하는 미생물 농축과 동시에 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 추출하는 방법을 제공한다.
바람직하게는 상기 대상물은 표면에 실란 화합물로 개질된 것일 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 실란 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 5]
Figure 112020104261695-pat00018
상기 식에서, R5 내지 R7은 각각 같거나 다를 수 있으며, C1-C4 알킬 또는 C1-C4의 알콕시 중 어느 하나이고, R8은 아미노(C1-C10)알킬, 3-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬 또는 3-[2-(2-아미노(C1-C4)알킬아미노)(C1-C4)알킬아미노](C1-C4)알킬 중 어느 하나이다.
보다 더 바람직하게는 상기 실란 화합물은 본 발명의 실시예에서 기재한 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES) 또는 3-아미노프로필(디에톡시)메틸실란(APDMS)이 가장 적합하다.
바람직하게는, 상기 미생물이 함유된 시료는 미생물에 감염된 것으로 의심되는 객체의 분변, 소변, 눈물, 타액, 피부의 외부 분비물, 호흡관의 외부 분비물, 장관의 외부 분비물, 소화관의 외부 분비물, 혈장, 혈청, 혈액, 척수액, 림프액, 체액 및 조직일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, "대상물"은 박막장치, 자성 비드(magnetic bead), 링 공진기(ring resonator) 또는 나노입자(nanoparticle) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는 상기 대상물은 본 발명의 실시예서 기재한 입구홀과 출구홀이 각각 관통 형성된 상부박막; 상기 상부박막으로부터 이격 배치된 하부박막; 그 입구단 및 출구단이 상기 상부박막의 입구홀 및 출구홀에 각각 대응하여 연통하는 마이크로 채널이 내측에 패턴 형성되고, 상기 마이크로 채널의 입구부와 연통하는 주입로가 상기 입구단에 인접하도록 형성되며, 상기 상부박막과 하부박막 사이에 배치되는 마이크로 채널챔버; 및 상기 상부박막 및 하부박막의 각 측부를 밀봉하여 상기 마이크로 채널챔버를 밀봉시키는 밀봉수단을 포함하는 박막장치일 수 있다.
이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 핵산 분석은 박막 장치 내에서 본 발명의 조성물의 유효성분인 화합물을 이용한 박막 분석으로서, 시료 용출/배양, 세척 및 용출의 세 단계를 포함하고 있으며, 원심분리하지 않고 수행한다. 예를 들어, 실란 화합물로서 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES)을 통해 박막 장치를 개질하고, 이러한 개질로 인하여 소수성인 박막 장치를 친수성으로 전환시킨다.
상기 개질된 박막 장치 상에 핵산시료, 및 용출 완충액과 본 발명의 조성물을 주입한다. 상기 핵산의 아미노기와 화학식 1 및 화학식 2의 화합물 구조 내 이-기능성 아민 반응기와의 상호작용에 의해 핵산과 상기 화합물 사이에 가교 반응이 일어나고, 이를 이용하여 핵산과 상기 화합물 간의 복합체를 형성시키고 시료에서 DNA를 추출할 수 있다.
본 발명의 조성물 내 유효성분인 화합물은 이-기능성 이미도에스터(imidoesters) 및 이황화(disulfide) 또는 에터(ehter) 결합을 포함하고 있기 때문에, 가역적인 가교 구조를 형성할 수 있으므로, 세포, 단백질 및 핵산의 아미노 반응성 가교제로 사용될 수 있다.
[시험예 1: 핵산과의 결합력 시험]
1. 박막 장치 제작
레이저 컷팅 기기(Universal Laser Systems, Scottsdale, USA)를 이용하여 본 발명의 박막 장치를 제작하였다[도 2 참조]. 먼저, 상기 박막 장치는 상부 박막과 하부 박막, 그리고 상부 박막과 하부 박막 사이에 삽입된 마이크로 유체 챔버로 구성되며, 상기 마이크로 유체 챔버는 핵산 공급원으로부터 DNA를 추출하기 위해 챔버 내의 유로에 의해 서로 연결된 다수의 슬롯-형 마이크로 웰로 이루어져 있다.
상기 마이크로 유체 챔버를 제작하기 위해, 300 ㎛ 두께의 양면테이프(100 ㎛ 두께의 양면테이프 사이에 끼워진 100 ㎛ 두께의 폴리에스터 막)에 마이크로 유체 챔버 디자인을 레이저 컷팅 기기로 절단하여 마이크로 유체 챔버를 제작하였다. 박막(상부 및 하부)은 레이저 컷팅 기기를 이용하여 마이크로 유체 챔버와 동일한 치수로 절단하였다.
상기 상부 박막에 관통 구멍인 입구(inlet)와 출구(outlet)를 제작하였다. 레이저 컷팅 마이크로 유체 챔버의 상부 및 하부의 표면에 영구 접착제를 이용하여 각각 레이저 컷팅 박막(상부 및 하부)을 접착시켰다. 상기 마이크로 유체 챔버의 높이는 약 300 ㎛이며, 총 부피는 300 ㎕이었다(300 ㎕ 양, 8.4 cm × 3.7 cm).
핵산 공급원을 주입하기 위한 튜빙 어댑터는 3 mm 두께를 갖는 캐스트 아크릴 시트(MARGA CIPTA, Indonesia)를 양면테이프 한쪽 면에 부착하였고, 레이저 컷팅 기기로 절단 및 천공하여 제조하였다. 상기 제조된 튜빙 어댑터는 마이크로 유체 챔버의 유입구와 배출구에 각각 부착하였다. 이 후 미리 절단된 타이곤 튜빙(AAC02548; Cole-Parmer, Vernon Hills, USA)을 어댑터의 구멍에 위치시킨 후 에폭시를 사용하여 밀봉하였다.
이렇게 제작된 박막 장치는 다양한 용량의 핵산 시료들(100 ㎕, 300 ㎕, 및 500 ㎕)을 처리할 수 있는 장점이 있다.
2. 박막 장치 전처리
상기 박막 장치를 이용한 DNA 분석을 위하여, 박막 장치 내부를 10분 동안 산소 플라즈마로 처리한 후 상기 플라즈마 처리된 박막 장치를 65℃에서 10 내지 60분 동안 2% 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES)을 함유한 수용액에 침지시킨 후 탈이온수로 완전히 세정하였다. 세정 후, 박막 장치를 경화(cure)시키기 위해, 상기 세정된 박막 장치를 신속하게 질소 기류 하에서 건조시켜 박막 장치를 아민으로 개질하였다.
Drop Shape Analyzer(DSA100, KRUSS, Germany)을 이용한 아민-개질된 박막 장치의 물 접촉각 측정을 통해 온도 및 배양시간에 따라 박막 장치의 친수성이 상당히 변화하였음을 알 수 있었다. 65 ℃에서 10분 동안 상기 박막 장치를 APTES로 실란화(silanization)한 후, 상기 박막 표면 친수성은 증가하였다(약 30 내지 40℃).
3. 체액으로부터 박막 시료 분석
본 발명에서는 앞서 제작된 박막 장치에 본 발명의 조성물을 적용하여 핵산과의 결합력을 시험하였다.
즉, 앞서 아민으로 개질된 박막 장치(300 ㎕ 양, 8.4 cm × 3.7 cm)를 이용하여 DNA를 추출하기 위해 먼저 최적화된 분석 용액을 준비하였다. 상기 최적화된 분석 용액은 100 mM 트리스-염산 (pH 8.0)을 함유하는 용출 완충액, 10 mM의 EDTA, 1% SDS, 10%의 트리톤 X-100을 하기의 표 1의 T1 내지 T3가 같은 농도가 되도록 혼합하여 준비한 후, 핵산 분석 시료로서 혈액 또는 소변 유래 각 시료 100 ㎕를 상기 분석 용액 200 ㎕와 혼합하였다. 상기 혼합물은 게놈성 DNA를 추출하기 위해 단백질 분해효소인 프로테이나제K를 처리하였다.
한편, 상기 화학식 3로 표시되는 화합물(하기에서 화합물 A), 상기 화학식 4로 표시되는 화합물(하기에서 화합물 B)에 대한 합성을 의뢰하여 입수하였다.
(mg/㎖) 화합물 A 화합물 B
T 1 50 50
T 2 100 0
T 3 0 100
상기 혼합된 핵산 분석 시료와 분석 용액이 혼합된 혼합액을 아민으로 개질된 박막 장치의 상부 기판 입구로 유입시키고, 마이크로 유체 챔버 내로 상기 혼합액이 이동하면서 상기 화합물의 2개의 아민기와 DNA가 결합하며 또한 박막 장치 내 개질된 아민기와 DNA가 결합하여 복합체를 형성하여 DNA를 분리할 수 있었다. 이때, 박막 장치는 핵산 분석 시료로부터 DNA를 충분히 추출하기 위하여 20분 동안 항온(56℃)을 유지한 배양기 또는 컨트롤러(Alpha Omega Instruments)를 포함한 열전냉각기(thermoelectric cooler; TEC) 중 어느 하나에 놓아 두었다.
생성된 복합체 외에 이물질을 제거하기 위해 PBS 완충액으로 세척한 후, 용출 완충액(10 mM의 중탄산나트륨, pH 10.6)을 사용하여 DNA를 추출하였다. 추출된 DNA의 양과 순도를 측정한 후 Enspire Multimode Plate Reader(PerkinElmer)를 이용하여 260 nm (DNA) 및 280 nm (단백질)에서의 시료의 광학 밀도 비율을 결정하였다. 종래 DNA 추출법과 본 발명의 조성물을 이용한 분석 결과를 비교하기 위해, 알려진 방법(Qiagen, Hilden, Germany)에 따라 QIAamp DNA mini kit를 사용하여 분석하였다.
그 결과, 도 3과 같이, 혈액 및 소변에서 모두 성공적으로 핵산이 추출되었고, 그 중 T1의 경우 단일 화합물을 이용한 T2 및 T3에 비해 현저히 DNA 추출 효율이 높음을 확인하였다.
[시험예 2: 진핵세로포부터의 DNA 추출 시험]
5% CO2 분위기, 37 ℃ 습한 배양기에서 10 % 태아우아혈청(fetal calf serum; 이하 'FCS')을 보충한 고 글루코오스 둘베코 변형 이글 배지(Dulbecco's modified eagle medium; DMEM, DMEM Life Technology)의 플라스틱 배양 플레이트에서 두개의 진핵 세포인 HCT116 및 MCF를 각각 배양한 후, 시험예 1과 동일한 방법으로 분석 용액을 준비하여 진핵세로포부터 DNA를 추출하였다. 그리고, 비교를 위하여, 대조군으로서 QIAamp DNA 미니 키트를 이용하여 진핵세포로부터 DNA를 추출하였다. 본 실시예에서 사용한 HCT116 및 MCF는 미국 ATCC(https://www.atcc.org)에서 구입하여 사용하였다.
DNA의 양과 순도를 확인하기 위해 End-point PCR 및 실시간 PCR(real time-PCR)을 수행하였다. 일부 유전자(Actin)의 정방향 및 역방향 프라이머를 약 24 염기쌍의 정상 길이로 합성하였다. End-point PCR은 15분 동안 95℃에서 초기 변성 단계; 95℃에서 45초, 59℃에서 45초(Actin), 및 72℃에서 45초를 1사이클로하여 총 45 사이클; 및 72℃, 10분 동안 최종 연장 단계로 이루어져 있다. 5 내지 10 ㎕의 DNA를 1 × PCR 완충액(Qiagen), 2.5 mM 염화마그네슘(MgCl2), 0.25 mM 데옥시뉴클레오티드 트리포스페이트(deoxynucleotide triphosphate), 25 pmol의 각 프라이머, 및 Taq DNA 중합효소 1 유닛을 포함하는 총 부피 25 ㎕에서 증폭하였다.
실시간 PCR(real time-PCR) 분석을 위해, 다음 단계가 LightCycler 2.0(로슈 다이어그노스틱스)에서 제공된 방법을 하기와 같이 변형하였다. 5 내지 10 ㎕의 DNA를 4 ㎕의 LightCycler FastStart DNA Master 믹스, 25 pmol의 각 프라이머, 1 × PCR 완충액 2 ㎕(큐아젠, 힐덴, 독일), 2.5 mM 염화마그네슘(MgCl2), 0.25 mM 데옥시뉴클레오티드 트리포스페이트(deoxynucleotide triphosphate), 및 증류수를 포함하는 총 부피 20 ㎕에서 증폭하였다. 95℃에서 10분 동안 처음 예비 처리한 후 95℃에서 10초, 59℃에서 30초(Actin), 및 72℃에서 10초를 1사이클로하여 총 50 사이클을 수행하고, 30초 동안 40℃에서 냉각 단계를 거쳤다. SYBR 녹색 신호를 가진 증폭된 생성물은 LightCycler 2.0 (Roche Diagnostics)에서 수행하였다.
그 결과, 하기의 표 2와 같이 진핵세포에서도 성공적으로 핵산이 추출되었고, 추출된 핵산을 정량하여 비교한 결과, T1의 경우 단일 화합물을 이용한 T2 및 T3에 비해 현저히 DNA 추출 효율이 높음을 확인하였다.
(ng/㎕) 대조군 T1 T2 T3
HCT116 90.2 153.0 110.2 50.8
MCF7 59.5 180.5 155.8 90.3
[시험예 3: 박테리아 세포로부터의 DNA 추출 시험]
박테리아 세포에서도 DNA 추출 효율을 확인하였다.
최적화 반응을 위해, 100 mM 트리스-염산 (pH 8.0)을 함유하는 용출 완충액, 10mM의 EDTA, 1%의 SDS, 10%의 트리톤 X-100 및 리소자임 20 mg/㎖을 T1과 혼합하였다. 유효성을 검증하기 위해 일반적인 PCR을 수행하였다. 대장균(E. coli) XL1 블루 균주(한국미생물자원센터로부터 구입; https://kctc.kribb.re.kr)를 50 ㎍/㎖의 테트라사이클린(tetracycline)과 Luria-Bertani(LB) 배지에 접종하고, 쉐이킹 상태(shaking condition)로 37℃에서 하루 동안 배양하였고, 103∼107의 콜로니 형성 단위(colony forming unit; CFU)의 시료를 시험을 위해 사용하였다. 본 시험에 사용하기 위해 배양시킨 대장균(Escherichia coli), 마이코박테리움 압세수스(Mycobacterium abscessus), 마이코박테리움 고르도니에(Mycobacterium gordonae) 및 살모넬라 균주(Salmonella Strains), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella Typhimurium), 살모넬라 뉴폴트(Salmonella Newport), 살모넬라 세인트폴(Salmonella Saintpaul)) 및 브루셀라 오비스(Brucella Ovis)에서 박테리아 DNA를 추출하였다. 본 시험예에서 사용한 균주는 한국미생물자원센터(https://kctc.kribb.re.kr)로부터 구입하여 사용하였고, 모든 프라이머는 각 균주에서의 상용 프라이머를 사용하였다. 본 실시예에서 사용한 해당 균주의 상용 프라이머는 미국 IDT(https://www.idtdna.com)에서 구입하여 사용하였다.
박테리아 유전자의 유전학적 분석을 위해, 시험예 1과 같은 박막 분석을 이용하여 추출된 DNA와 Qiagen kit를 이용하여 추출된 DNA 각각 2 ㎕를 시험예 2와 같이 PCR을 수행하여 추출된 핵산을 정량하였다.
그 결과, 표 3과 같이 브루셀라 오비스(Brucella Ovis)로부터 추출된 DNA로 PCR 분석을 수행한 결과에서 T1을 이용하는 박막 분석의 경우 Qiagen 제품보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
(ng/㎕) 대조군 T1 T2 T3
Brucella Ovi 유래 DNA 80.2 133.3 92.5 60.3
[시험예 4: RNA 추출능 확인]
시험예 1과 동일한 방법으로 RNA를 추출하였고, 이를 이용하여 cDNA 합성 후 18S rRNA의 증폭을 통해 시험예 2와 같이 합성된 DNA양을 정량하였다.
그 결과, 표 4와 같이 대조군(Q)과 유사한 수준으로 T1(1)에 의해 RNA 추출이 잘 되었음을 확인하였다. 그리고, RNA 추출과 cDNA 합성을 하나의 박막 장치 상에서 진행할 수 있었고, 추후 18S rRNA의 증폭을 통해 이러한 방법이 잘 개발된 것을 확인하였다.
(ng/㎕) 대조군 T1 T2 T3
cDNA 45.5 102.5 62.3 40.1
[시험예 5: 병원균(대장균) 농축 및 핵산 추출]
앞서 제작한 박막 장치를 65℃에서 1시간 동안 3-아미노프로필(디에톡시)메틸실란(APDMS)로 표면 처리하였다. 병원균을 농축시키기 위해서, T1과 함께 병원균 시료를 1∼2 ㎖ 주입하였으며 100 ㎕/min의 유속으로 상온에서 농축시켰다. 농축된 시료는 100 ㎕에 현탁하였다. 본 실시예에서는 병원균 시료로 대장균(E. coli)을 사용하였다. 한편, Qiagen DNA Kit으로 DNA를 추출하여 비교하였다.
그 결과, 도 4와 같이 T1으로 균체의 농축을 진행하면, 기존 Qiagen 방법으로 농축 단계 없이 핵산 추출을 하는 경우보다 RT-PCR Ct 값이 절대값(absolute)에 근접하게 단축되는 것을 확인하였다.
[시험예 6: 병원균(PIV3-RNA 바이러스) 농축]
본 발명에 따른 방법의 병원균(바이러스) 검출 효율을 확인하기 위하여 PIV3-RNA 바이러스 감염이 의심되는 4개의 샘플에 대하여 기존에 널리 사용되는 방법인 Qiagen 키트와의 비교 실험을 수행하였다.
즉, 각 샘플을 1 ㎖씩 취하여 Qiagen 키트로 추출하여 PIV3-RNA 바이러스 검출을 테스트한 경우와 본 발명에 따라 DTBP로 농축하여 추출 후 PIV3-RNA 바이러스 검출을 테스트한 경우를 비교하였다.
그 결과, 1 ㎖의 시료에서 PIV3-RNA 바이러스를 농축했을 때, 기존의 방식은 음성이거나 밴드 세기가 약하게 나타나고, T1을 이용한 본 발명의 분석 방식의 경우 기존 방식으로는 음성이던 샘플도 양성으로 보이거나 양성이던 샘플은 밴드 세기(intensity)를 확연히 증가시킨 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 농축용 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112021010363910-pat00033

    [화학식 4]
    Figure 112021010363910-pat00034
  2. 삭제
  3. 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계); 및
    상기 개질된 대상물 상에 미생물이 함유된 시료와 청구항 1의 조성물을 접촉시키는 단계(제2단계)를 포함하는 미생물 농축 방법.
  4. 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 핵산 추출용 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112021010363910-pat00035

    [화학식 4]
    Figure 112021010363910-pat00036
  5. 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계);
    상기 개질된 대상물 상에 핵산 시료 및 제4항에 따른 조성물을 주입하고 핵산과 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제2단계); 및
    상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제3단계)를 포함하는 핵산 추출방법:
    [화학식 3]
    Figure 112021010363910-pat00037

    [화학식 4]
    Figure 112021010363910-pat00038
  6. 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 농축 및 핵산 추출용 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112021010363910-pat00039

    [화학식 4]
    Figure 112021010363910-pat00040
  7. 대상물에 아민기를 도입하여 개질하는 단계(제1단계);
    상기 개질된 대상물 상에 미생물이 함유된 시료와 제6항에 따른 조성물을 접촉시켜 미생물을 농축시키는 단계(제2단계);
    상기 농축된 미생물로부터 핵산을 분리하는 단계(제3단계);
    상기 분리된 핵산과 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 간의 복합체를 형성시키는 단계(제4단계); 및
    상기 복합체가 형성된 대상물에 용출 완충액을 처리하여 핵산을 추출하는 단계(제5단계)를 포함하는, 미생물 농축과 동시에 상기 농축된 미생물로부터 핵산을 추출하는 방법:
    [화학식 3]
    Figure 112021010363910-pat00041

    [화학식 4]
    Figure 112021010363910-pat00042
KR1020200127468A 2020-09-29 2020-09-29 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법 KR102260012B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200127468A KR102260012B1 (ko) 2020-09-29 2020-09-29 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
PCT/KR2021/008541 WO2022071648A1 (ko) 2020-09-29 2021-07-06 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200127468A KR102260012B1 (ko) 2020-09-29 2020-09-29 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR102260012B1 true KR102260012B1 (ko) 2021-06-03
KR102260012B9 KR102260012B9 (ko) 2024-03-15

Family

ID=76396397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200127468A KR102260012B1 (ko) 2020-09-29 2020-09-29 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102260012B1 (ko)
WO (1) WO2022071648A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240013937A (ko) 2022-07-21 2024-01-31 경희대학교 산학협력단 세균 특이 펩타이드를 이용한 병원성 세균 분리 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160013613A (ko) 2014-07-28 2016-02-05 (주) 알파젠 혈액으로부터의 양질의 핵산을 다량으로 단리하기 위한 방법 및 이에 사용되는 단리 키트
KR20180022615A (ko) * 2016-08-24 2018-03-06 울산대학교 산학협력단 Dtbp를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
KR20190108211A (ko) * 2017-03-15 2019-09-24 울산대학교 산학협력단 규조토를 이용한 미생물 농축 방법 및 핵산 추출 방법
KR20190117358A (ko) * 2017-10-30 2019-10-16 울산대학교 산학협력단 산화아연 나노스타를 이용한 병원체 용균 및 핵산 추출 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005059315A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Qiagen Gmbh Verfahren zur Anreicherung von kurzkettigen Nukleinsäuren
CN104968803B (zh) * 2012-12-13 2019-07-26 第一生物医学私人有限公司 在固相设备上分离和分析核酸分子的非标记方法
KR101913208B1 (ko) * 2016-05-17 2018-10-30 울산대학교 산학협력단 고형상 대상물을 이용한 핵산 추출방법
KR102136696B1 (ko) * 2017-10-18 2020-07-22 주식회사 인퓨전텍 동형2기능성 이미도에스터를 이용한 병원체 농축 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160013613A (ko) 2014-07-28 2016-02-05 (주) 알파젠 혈액으로부터의 양질의 핵산을 다량으로 단리하기 위한 방법 및 이에 사용되는 단리 키트
KR20180022615A (ko) * 2016-08-24 2018-03-06 울산대학교 산학협력단 Dtbp를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
KR102026683B1 (ko) * 2016-08-24 2019-09-30 울산대학교 산학협력단 Dtbp를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
KR20190108211A (ko) * 2017-03-15 2019-09-24 울산대학교 산학협력단 규조토를 이용한 미생물 농축 방법 및 핵산 추출 방법
KR20190117358A (ko) * 2017-10-30 2019-10-16 울산대학교 산학협력단 산화아연 나노스타를 이용한 병원체 용균 및 핵산 추출 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240013937A (ko) 2022-07-21 2024-01-31 경희대학교 산학협력단 세균 특이 펩타이드를 이용한 병원성 세균 분리 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102260012B9 (ko) 2024-03-15
WO2022071648A1 (ko) 2022-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102026683B1 (ko) Dtbp를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
AU2019204844A1 (en) Methods and kits for detecting cell-free pathogen-specific nucleic acids
US10907146B2 (en) Nucleic acid extraction method using solid subject
KR102260012B1 (ko) 미생물 농축 또는 핵산 추출용 조성물 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
US20240068050A1 (en) Methods and devices for identifying microbial infections
KR20190108211A (ko) 규조토를 이용한 미생물 농축 방법 및 핵산 추출 방법
KR102249506B1 (ko) 동형2기능성 이미도에스터를 이용한 액체생검 유래 생체물질의 추출 방법
KR102260014B1 (ko) 미생물 농축 또는 핵산 추출용 개질된 실리카 및 이를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
KR102136696B1 (ko) 동형2기능성 이미도에스터를 이용한 병원체 농축 방법
Uehara et al. A rapid and automated device for purifying nucleic acids
EP3521447B1 (en) Nucleic acid extraction method and kit using same
WO2018038549A1 (ko) Dtbp를 이용한 미생물 농축 또는 핵산 추출 방법
Navolotskii et al. Microchip analytic system for multiplex analysis by real-time polymerase chain reaction with reagents immobilized in microreactors
JP2009247250A (ja) 血液検体からの微生物核酸の抽出方法
KR20200144848A (ko) 비스설포숙신이미딜 수베르산 또는 이의 유도체를 이용한 대상체 농축 및 핵산 추출 방법
JP5662161B2 (ja) 生物材料中の細菌のインビトロ検出及び/又は定量及び/又は同定の方法
EP1719815B1 (en) Method of detecting bifidobacterium infantis
RU2630673C1 (ru) Способ определения бактериальной контаминации биоматериалов
Také et al. Impact of liver fibrosis on the relative abundance of a urease‐positive Streptococcus salivarius group from saliva in patients with chronic liver disease
US20200222901A1 (en) Lamp component distribution in a microfluid cell
진충은 Development of Low-cost and High Sensitive Platform for Rapid Disease Diagnosis
KR20230153706A (ko) 핵산의 검출 또는 분리용 조성물 및 이를 이용한 핵산의 검출 또는 분리 방법
Intorasoot et al. Genomic DNA isolation from dried blood using gelatin-coated magnetic particles
KR20210081807A (ko) 신규한 Clostridium novyi type B 및 이의 분리방법
WO2019147812A1 (en) Apparatus and method for detecting pathogenic bacteria

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]