KR102474286B1 - A dna aptamer specifically biding to severe fever with thrombocytopenia syndrome virus and immunoassay using the aptamer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중증열성혈소판감소증후군 바이러스에 특이적으로 결합하는 DNA 압타머 및 이의 용도에 관한 것으로서, 본 발명의 변형된 SELEX(Systematic evolution of ligands by exponential enrichment) 방법에 의해 선별된 압타머는 중증열성혈소판감소증후군 (Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스 핵 단백질에 항체가 결합되는 부분과 다른 부위에 결합되기 때문에, 샌드위치 형태의 바이오센서와 같은 다양한 분야에 적용 가능하다. 나아가, 이와 같은 압타머는 기존의 항체를 포함하는 제제와 비교하여 안정성 및 민감도가 매우 우수할 뿐만 아니라, 화학적 합성 방법으로 단시간에 적은 비용으로 대량 생산이 가능하고, 결합력을 높이기 위해 다양한 변형이 용이하다는 장점이 존재한다.The present invention relates to a DNA aptamer that specifically binds to severe fever with thrombocytopenia syndrome virus and its use, wherein the aptamer selected by the modified Systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX) method of the present invention is Server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) Since the antibody binds to a different site from the viral nuclear protein, it can be applied to various fields such as a sandwich-type biosensor. Furthermore, such aptamers are not only very excellent in stability and sensitivity compared to preparations containing conventional antibodies, but also can be mass-produced in a short time and at low cost by chemical synthesis, and various modifications are easy to increase binding force. Advantages do exist.

Description

중증열성혈소판감소증후군 바이러스에 특이적으로 결합하는 DNA 압타머 및 압타머를 이용한 면역 분석 방법{A DNA APTAMER SPECIFICALLY BIDING TO SEVERE FEVER WITH THROMBOCYTOPENIA SYNDROME VIRUS AND IMMUNOASSAY USING THE APTAMER}Immunoassay method using DNA aptamer and aptamer specifically binding to severe fever with thrombocytopenia syndrome virus

본 발명은 중증열성혈소판감소증후군 바이러스에 특이적으로 결합하는 DNA 압타머 및 압타머를 이용한 면역 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DNA aptamer that specifically binds to severe fever with thrombocytopenia syndrome virus and an immunoassay method using the aptamer.

중증열성혈소판감소증후군(severe fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS)은 신종 진드기에 의해 매개되는 감염병 질환으로서, 주로 한국에도 널리 퍼져 있는 것으로 알려진 작은소참진드기(Haemaphysalis longicornis)나, 또는 참진드기류(Amblyomma testudinarium)에 의해 매개되는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스(Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome Virus, SFTSV)의 감염에 의해 발생된다.Severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) is an infectious disease mediated by a new type of tick, Haemaphysalis longicornis, or Amblyomma testudinarium, which is known to be widespread in Korea. It is caused by infection with Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome Virus (SFTSV), which is mediated by

SFTS는 2009년에 중국에서 최초로 보고되었고, 2012년에는 일본과 한국에서도 질환 및 바이러스가 보고된 바 있다. SFTS의 주요 증상은 발열, 복통, 구역, 구토 혈소판 감소증 또는 백혈구 감소증 등이며, 중증인 경우 다발성 장기부전이 발생하여 사망에 이를 수도 있다. SFTS는 매년 중국, 일본 또는 한국에서 꾸준하게 발생하고 있으며, 이에 의한 치사율이 6 ~ 30%에 달하는 매우 높은 질환으로서, 진드기가 활동하는 시기인 봄에서 여름 사이의 기간에 주로 발생한다.SFTS was first reported in China in 2009, and the disease and virus were also reported in Japan and Korea in 2012. The main symptoms of SFTS are fever, abdominal pain, nausea, vomiting, thrombocytopenia or leukopenia, etc. In severe cases, multiple organ failure may occur and death may occur. SFTS occurs steadily every year in China, Japan, or Korea, and it is a very high disease with a mortality rate of 6 to 30%, and mainly occurs between spring and summer when mites are active.

중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 야생 숙주는 등줄 쥐가 유력하고, 중국의 주요 발병지에서는 염소, 소, 개 또는 닭 등의 가축에서 혈청 항체가 높은 비율로 발견되어, 가축이 숙주 역할을 할 수도 있는 것으로 추정되고 있으나, 현재까지 상기 바이러스에 대한 학문적인 근거 자료가 부족하여 명확한 숙주를 찾기 어려운 실정이다. 또한, 감염자의 체액을 매개로 하여 사람간 감염이 일어난 것이 보고된 바 있으나, 현재까지 SFTS를 효과적으로 치료할 수 있는 것으로 증명된 치료제 또는 예방법은 없기 때문에, 조기 진단이 매우 중요한 실정이다.The wild host of the severe fever with thrombocytopenia syndrome virus is the rat rat, and in China's major outbreaks, high rates of serum antibodies were found in livestock such as goats, cows, dogs, or chickens, so livestock may act as hosts. However, until now, it is difficult to find a clear host due to the lack of academic evidence for the virus. In addition, although it has been reported that human-to-human infection occurred through bodily fluids of an infected person, early diagnosis is very important because there is no treatment or prevention method that has been proven to effectively treat SFTS to date.

SFTS 감염 여부를 확인하기 위해 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 RNA 서열을 인체 유래 검체에서 검출하는 방법은 높은 정확도를 보인다고 알려져 있지만, 검체로부터 양질의 바이러스 RNA를 분리하는데 어려움이 있다. SFTS를 진단하는 또 다른 방법으로, 혈액 내에 존재하는 항 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 항체 역가를 측정하는 방법이 있다. 이때 상기 항 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 항체의 역가는 주로 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 핵 단백질에 대한 항체로 측정하게 된다. 그러나 이와 같은 항체의 경우 그 제작 과정이 매우 길고 어려우며, 안정성이 낮다는 한계점이 존재한다.The method of detecting the RNA sequence of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus in a human specimen to confirm SFTS infection is known to show high accuracy, but there is difficulty in isolating high-quality viral RNA from the specimen. As another method of diagnosing SFTS, there is a method of measuring the anti-severe fever with thrombocytopenia syndrome virus antibody titer present in the blood. At this time, the titer of the anti-severe fever with thrombocytopenia syndrome virus antibody is mainly measured with an antibody against the nuclear protein of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus. However, in the case of such an antibody, the manufacturing process is very long and difficult, and there are limitations in that stability is low.

이에, 안정성이 높으며 다양한 변형이 가능할 뿐만 아니라, 항체와 병용하여 진단하는데 사용될 수 있는 샌드위치 형태의 바이오센서에 적용하기 위한 새로운 진단 분자에 대한 연구가 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for research on new diagnostic molecules for application to sandwich-type biosensors that are highly stable and capable of various modifications and can be used for diagnosis in combination with antibodies.

면역-PCR(Immuno-PCR)로 알려진 감염성 질환의 진단을 위한 새로운 유형의 면역 분석 방법은 단백질의 고감도 검출을 위해 DNA 프로브와 접합된 항체와 PCR을 통합한다. 단백질 표적 및 항체 쌍의 결합이 샌드위치-형 면역 복합체를 형성한 후, 검출 항체에 연결된 DNA 프로브가 증폭되어, 종래의 면역 분석으로 달성되는 것보다 더 높은 감도의 검출을 초래한다.A new type of immunoassay method for the diagnosis of infectious diseases, known as Immuno-PCR, incorporates PCR with antibodies conjugated to DNA probes for highly sensitive detection of proteins. After binding of the protein target and antibody pair forms a sandwich-type immune complex, the DNA probe linked to the detection antibody is amplified, resulting in higher sensitivity detection than is achieved with conventional immunoassays.

그러나 이 면역 분석법은 여전히 쌍을 이룬 항체의 사용과 관련된 여러 단점을 가지고 있다. 첫째, 항체 생산 공정에는 두 항체 간의 상호 작용을 줄이기 위한 추가 선택 단계가 포함되어 있지 않다. 따라서, 낮은 신호대 노이즈 비는 프로브 증폭에 의해 촉진되는 감도 향상을 제한할 수 있다. 또한, 이 방법은 여전히 최적의 짝지어진 항체를 선택하기 위해 항체 스크리닝이 필요하며, 이는 새로운 면역 분석의 발달을 늦춘다. 마지막으로, DNA 프로브와 접합된 검출 항체의 합성은 많은 화학 시약을 사용하기 때문에 항체 분해를 유도할 수 있으며 DNA 프로브에 대한 아미노 변형을 포함하는 복잡한 단계를 필요로 한다.However, this immunoassay still has several drawbacks associated with the use of paired antibodies. First, the antibody production process does not include an additional selection step to reduce the interaction between the two antibodies. Thus, a low signal-to-noise ratio can limit the sensitivity enhancement promoted by probe amplification. In addition, this method still requires antibody screening to select optimally paired antibodies, which slows down the development of new immunoassays. Finally, the synthesis of detection antibodies conjugated with DNA probes requires complex steps including amino modifications to the DNA probes, which can lead to antibody degradation because many chemical reagents are used.

Fischer, Nicholas O et al. "Protein detection via direct enzymatic amplification of short DNA aptamers." Analytical biochemistry vol. 373,1 (2008): 121-8. Fischer, Nicholas O et al. "Protein detection via direct enzymatic amplification of short DNA aptamers." Analytical biochemistry vol. 373,1 (2008): 121-8.

본 발명의 일 목적은 중증열성혈소판감소증후군(Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스의 핵 단백질에 특이적으로 결합하는 압타머를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an aptamer that specifically binds to a nuclear protein of a server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 압타머를 포함하는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 검출용 조성물을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a composition for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus comprising the aptamer according to the present invention.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 상기 검출용 조성물을 포함하는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 검출용 키트를 제공한다.Another object of the present invention is to provide a kit for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus comprising the composition for detection of the present invention.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 검출용 조성물을 이용하는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스를 검출하는 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus using the composition for detection.

본 발명의 또 다른 목적은 압타머 및 핵산 증폭기술을 이용한 이종 샌드위치 형태의 면역 분석 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a heterogeneous sandwich-type immunoassay method using aptamer and nucleic acid amplification technology.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 해석될 수 있다.Other objects and advantages of the present invention can be more clearly interpreted by the following description, claims and drawings.

본 발명의 일 실시예에서는 압타머의 선별 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for screening aptamers.

본 발명의 상기 선별 방법은 표적 물질에 특이적인 항체를 지지체에 고정시키는 항체 고정화 단계; 상기 항체가 고정화된 지지체에 표적 물질을 넣고 반응시키는 제1 반응 단계; 제1 반응 단계가 완료된 지지체에 압타머 라이브러리를 넣고 반응시키는 제2 반응 단계; 및 상기 제2 반응 단계에서 표적 물질과 결합된 압타머를 용출시키는 제1 용출 단계;를 포함한다.The screening method of the present invention includes an antibody immobilization step of immobilizing an antibody specific to a target substance to a support; A first reaction step of adding a target material to the support on which the antibody is immobilized and reacting; A second reaction step in which the aptamer library is added to the support after the first reaction step and reacted; and a first elution step of eluting the aptamer bound to the target material in the second reaction step.

본 발명의 상기 선별 방법은 상기 제1 용출 단계에서 용출된 압타머의 핵산을 증폭시키는 증폭 단계; 상기 증폭된 압타머의 핵산을 상기 제1 반응 단계가 완료된 지지체에 넣고 반응시키는 제2-1 반응 단계; 및 상기 제2-1 반응 단계에서 표적 물질과 결합된 압타머를 용출시키는 제2 용출 단계;를 더 포함할 수 있다.The screening method of the present invention includes an amplification step of amplifying the nucleic acid of the aptamer eluted in the first elution step; a 2-1 reaction step in which the nucleic acid of the amplified aptamer is added to the support where the first reaction step is completed and reacted; and a second elution step of eluting the aptamer bound to the target material in the 2-1 reaction step.

본 발명의 상기 "압타머"란, 종래의 왓슨-크릭(Watson-Crick) 염기 짝짓기 이외의 상호작용을 통해, 단일 클론 항체와 필적하는, 높은 특이성 및 친화도를 가지는 분자 표적에 결합하게 하는, 특이적 3차 구조를 채택한 단일 가닥 핵산 사슬을 의미한다. 상기 압타머는 핵산인 DNA 또는 RNA일 수 있고, 바람직하게는 단일 가닥 DNA일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The "aptamer" of the present invention is a molecule that binds to a molecular target with high specificity and affinity comparable to monoclonal antibodies through interactions other than conventional Watson-Crick base pairing, Refers to a single-stranded nucleic acid chain that adopts a specific tertiary structure. The aptamer may be nucleic acid DNA or RNA, preferably single-stranded DNA, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 압타머가 RNA인 경우에는, T7 RNA 중합효소 또는 변형된 T7 RNA 중합효소를 이용하여 DNA 라이브러리를 시험관 내(In vitro)에서 전사시킴으로써 생산할 수 있다.When the aptamer of the present invention is RNA, it can be produced by in vitro transcription of a DNA library using T7 RNA polymerase or a modified T7 RNA polymerase.

본 발명의 "핵산"이란, 임의의 유형의 핵산, 예컨대 DNA 및 RNA, 및 이의 변이체, 예컨대 펩타이드 핵산(peptide nucleic acid: PNA), 잠긴 핵산(locked nucleic acid: LNA), 및 이들의 조합, 이들의 변형, 예컨대 변형 뉴클레오타이드 등을 의미한다. 용어 "핵산" 및 "올리고뉴클레오타이드" 및 "폴리뉴클레오타이드"는 상호교환되어 사용된다. 상기 핵산은 재조합 발현 시스템을 사용하여 제조되고, 임의로, 정제된, 화학적으로 합성된 기타 등등의 천연 소스로부터 정제될 수 있다. 화학적으로 합성된 분자의 경우에, 핵산은 뉴클레오사이드 유사체, 예컨대 화학적으로 변형된 염기 또는 당, 골격의 변형 등을 가지는 유사체를 포함할 수 있다. 핵산의 염기서열은 달리 표시되지 않은 한 5'-3' 방향으로 표시된다."Nucleic acid" as used herein refers to any type of nucleic acid, such as DNA and RNA, and variants thereof, such as peptide nucleic acid (PNA), locked nucleic acid (LNA), and combinations thereof, Modifications of, such as modified nucleotides and the like. The terms "nucleic acid" and "oligonucleotide" and "polynucleotide" are used interchangeably. The nucleic acids can be prepared using recombinant expression systems and optionally purified from natural sources, such as purified, chemically synthesized, or the like. In the case of chemically synthesized molecules, nucleic acids may include nucleoside analogs, such as chemically modified bases or sugars, analogs with backbone modifications, and the like. Base sequences of nucleic acids are shown in the 5'-3' direction unless otherwise indicated.

본 발명의 상기 "압타머 라이브러리"란, 표적 물질과 결합할 수 있는 능력을 갖는 다수개의 단일 가닥 DNA(single strand DNA; ssDNA) 또는 RNA가 포함된 것으로서, 상기 압타머 라이브러리는 서로 다른 염기 서열로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 단일 가닥 DNA 염기 서열 또는 RNA 염기 서열을 포함할 수 있다.The "aptamer library" of the present invention includes a plurality of single strand DNA (ssDNA) or RNA having the ability to bind to a target substance, and the aptamer library is composed of different nucleotide sequences. It may include at least one single-stranded DNA base sequence or RNA base sequence selected from the group consisting of:

본 발명의 상기 압타머는 화학적으로 변형된 형태를 포함할 수 있다. 일반적으로, 화학적 변형을 가지고 있지 않은 야생형 핵산 분자들은 핵산 분해효소에 의한 분해(degradation)에 취약하다. 따라서, 본 발명의 핵산 압타머는 당업계에 공지된 다양한 핵산 분해효소 저항성을 부여하는 어떠한 형태의 화학적 변형을 도입할 수 있다. 예를 들면, 상기 화학적 변형에는 2'-아미노 피리미딘, 2'-플루오르 피리미딘, 2'-O-메틸 리보오스 퓨린 및 피리미딘 등이 있으며, 백본(backbone)의 포스포디에스테르 결합을 포스포로티오에이트 결합으로 변형하는 방법을 수행할 수 있다. 또한, 3'-말단을 3'-3' 연결시킴으로써 3'-말단을 캡핑(capping)하여 핵산 분해효소에 대한 저항성을 증가시킬 수 있으며, 고분자로서 PEG(polyethyleneglycol)을 부착하여 신장 여과(renal filtration) 속도를 감소시킬 수 있다.The aptamer of the present invention may include a chemically modified form. In general, wild-type nucleic acid molecules that do not have chemical modifications are susceptible to degradation by nucleases. Thus, the nucleic acid aptamer of the present invention can introduce any type of chemical modification that imparts resistance to various nucleases known in the art. For example, the chemical modification includes 2'-amino pyrimidine, 2'-fluoro pyrimidine, 2'-O-methyl ribose purine and pyrimidine, and the phosphodiester bond of the backbone is converted to phosphorothio A method of transformation with an ate bond can be performed. In addition, resistance to nucleases can be increased by capping the 3'-end by linking the 3'-end to 3'-3', and renal filtration by attaching PEG (polyethyleneglycol) as a polymer. ) speed can be reduced.

본 발명의 상기 단일 가닥 핵산 염기 서열은 양 말단에 증폭을 위한 정방향 또는 역방향 프라이머 염기 서열로 이루어지고, 상기 프라이머 염기 서열의 중앙에는 30개 내지 50개의 염기 서열로 이루어진 것일 수 있고, 바람직하게는 35개 내지 45개의 염기 서열, 더욱 바람직하게는 40개의 염기 서열로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 중앙의 염기 서열이 30개 미만 및 50개 초과인 경우에는 표적 물질과 특이적으로 결합하는 능력을 가질 수 없거나, 단일 가닥 핵산이 2차 또는 3차 구조를 충분하게 형성할 수 없다.The single-stranded nucleic acid nucleotide sequence of the present invention consists of forward or reverse primer sequences for amplification at both ends, and may consist of 30 to 50 nucleotide sequences in the center of the primer sequence, preferably 35 It may consist of one to 45 base sequences, more preferably 40 base sequences, but is not limited thereto. If the central nucleotide sequence is less than 30 or more than 50, it cannot have the ability to specifically bind to a target substance, or the single-stranded nucleic acid cannot sufficiently form a secondary or tertiary structure.

이하, 도 2를 참고하여, 각 단계에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, each step will be described in detail.

항체 고정화 단계;antibody immobilization step;

본 발명의 상기 항체 고정화 단계는 표적 물질에 특이적인 항체를 지지체에 고정시킨다.In the antibody immobilization step of the present invention, an antibody specific to a target material is immobilized on a support.

본 발명의 항체 고정화 단계는 표적 물질에 특이적인 항체를 지지체에 고정시키기 위한 것으로서, 이와 같은 과정을 통해 표적 물질의 항체 특이적 결합 부위 이외의 부위에 결합할 수 있는 압타머를 특이적으로 선별해낼 수 있다.The antibody immobilization step of the present invention is to immobilize an antibody specific to a target material on a support, and through this process, aptamers capable of binding to sites other than the antibody-specific binding site of the target material can be specifically selected. can

본 발명의 상기 항체 고정화 단계는 표적 물질과 결합할 수 있는 항체의 항원 결합 부위를 제외한 부분이 상기 지지체의 표면에 균일하고 안정하게 결합시키는 것으로서, 통상의 방법에 따라 그 지지체의 종류에 적합하도록 이온 결합, 공유 결합, 반데르발스 결합 또는 플라즈마 그라프팅 방법이나, 이들의 결합이 사용될 수 있다.The antibody immobilization step of the present invention is to bind uniformly and stably to the surface of the support, except for the antigen-binding site of the antibody capable of binding to the target substance, to be suitable for the type of the support according to a conventional method. Bonding, covalent bonding, van der Waals bonding or plasma grafting methods, or combinations thereof may be used.

본 발명의 상기 "표적 물질에 특이적인 항체"는 표적 물질과 특이적으로 결합하여 항원-항체 반응을 일으키는 물질로서, 본 발명의 대상이 되는 표적 물질과 항원-항체 반응을 일으킬 수 있는 것이라면 IgG(Immunoglobulin G), IgA, IgM, IgD 및 IgE 계열의 항체는 모두 포함될 수 있다. 상기 항체의 기본 구조는 Y자형의 단백질이며, Y자의 위쪽 두 가지에 항원과 결합할 수 있는 특이적인 아미노산 서열을 갖는 가변 부위를 포함하고, 구조적 안정성 등을 담당하는 불변 부위를 포함한다.The "antibody specific to a target substance" of the present invention is a substance that specifically binds to a target substance to cause an antigen-antibody reaction, and if it can cause an antigen-antibody reaction with the target substance of the present invention, IgG ( Immunoglobulin G), IgA, IgM, IgD and IgE antibodies may all be included. The basic structure of the antibody is a Y-shaped protein, and includes a variable region having a specific amino acid sequence capable of binding to an antigen at the upper two portions of the Y, and a constant region responsible for structural stability and the like.

본 발명의 상기 "지지체"는 항체가 고정화될 수 있는 기반이 되는 것으로서, 항체의 가변 부위를 제외한 아미노산 부위에 결합될 수 있는 것이라면 모두 포함될 수 있고, 예를 들면 나이트로셀룰로오스즈 막; PVDF(Polyvinilidenflouride) 막; 폴리비닐 수지 또는 폴리스티렌 수지로 합성된 웰 플레이트; 및 슬라이드 글라스로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것일 수 있고, 바람직하게는 웰 플레이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The "support" of the present invention is a base on which an antibody can be immobilized, and may include anything that can be bound to an amino acid region other than a variable region of an antibody, for example, a nitrocellulose membrane; polyvinilidenflouride (PVDF) membrane; well plates made of polyvinyl resin or polystyrene resin; And it may be at least one selected from the group consisting of slide glass, preferably a well plate, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 웰 플레이트는 6웰, 12웰, 24웰, 48웰 또는 96웰의 웰로 구성된 것일 수 있고, 바람직하게는 96웰 플레이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The well plate of the present invention may be composed of 6-well, 12-well, 24-well, 48-well or 96-well wells, preferably a 96-well plate, but is not limited thereto.

제1 반응 단계;first reaction step;

본 발명의 상기 제1 반응 단계는 상기 항체가 고정화된 지지체에 표적 물질을 넣고 반응시킨다. In the first reaction step of the present invention, the target material is put into the support on which the antibody is immobilized and reacted.

본 발명의 상기 제1 반응 단계는 항원-항체 반응을 통해 표적 물질이 상기 항체에 결합되도록 하는 단계로서, 이와 같은 과정을 통해 표적 물질의 항체 특이적 결합 부위 이외의 부위에 결합할 수 있는 압타머를 특이적으로 선별해낼 수 있다.The first reaction step of the present invention is a step of binding the target material to the antibody through an antigen-antibody reaction, and through this process, an aptamer capable of binding to a site other than the antibody-specific binding site of the target material can be specifically selected.

본 발명의 상기 "표적 물질"이란, 압타머가 특이적으로 결합하는 대상이 되는 물질로서, 항원-항체 반응이 일어날 수 있는 대상이 되는 것이라면 모두 포함될 수 있고, 예를 들면, 금속 이온, 화합물, 핵산, 단백질, 펩티드 및 세포로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것일 수 있으며, 바람직하게는 단백질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The "target substance" of the present invention is a target substance to which an aptamer specifically binds, and may include any target to which an antigen-antibody reaction may occur, for example, a metal ion, a compound, and a nucleic acid. , It may be at least one selected from the group consisting of proteins, peptides and cells, preferably proteins, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 제1 반응 단계에서, 상기 표적 물질과 상기 항체를 반응시키는 과정 이전에, 차단 완충액을 넣고 반응시키는 단계를 더 수행할 수 있다. 이와 같이, 차단 완충액과 추가적인 반응을 수행하는 경우에는 항체와는 결합하지 않으면서 표적 물질에만 특이적으로 결합하는 압타머를 선별하는 효율을 현저하게 높일 수 있다.In the first reaction step of the present invention, before the process of reacting the target material and the antibody, a step of reacting with a blocking buffer may be further performed. As such, when the additional reaction is performed with the blocking buffer, the efficiency of selecting an aptamer that specifically binds only to the target substance without binding to the antibody can be remarkably increased.

본 발명의 상기 "차단 완충액"이란, 압타머가 항체와 결합함으로써 발생하는 비 특이적 반응을 방지하기 위한 차단 물질이 포함되어 있는 완충액으로서, 상기 차단 물질은 압타머와 항체가 결합하는 비 특이적 반응을 방지하기 위한 것이라면 모두 포함될 수 있고, 예를 들면 무지방 우유(non-fat-milk) 또는 BSA(Bovine Serum albumin)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The "blocking buffer" of the present invention is a buffer containing a blocking material for preventing a non-specific reaction caused by binding of an aptamer to an antibody, wherein the blocking material is a non-specific reaction in which the aptamer and the antibody bind Anything to prevent this may be included, and for example, it may be non-fat-milk or BSA (Bovine Serum albumin), but is not limited thereto.

회수 단계;recovery step;

본 발명의 제1 반응 단계 이후에, 상기 항체가 고정화된 지지체에 압타머 라이브러리를 넣고 반응시키는 단계; 및 상기 항체와 반응하지 않은 압타머 라이브러리가 포함된 상등액을 회수하는 회수 단계;를 더 포함할 수 있다.After the first reaction step of the present invention, adding the aptamer library to the antibody-immobilized support and reacting; and a recovery step of recovering the supernatant containing the aptamer library that did not react with the antibody.

본 발명의 상기 회수 단계를 추가적으로 수행하는 경우, 표적 물질이 아닌 항체와 상호작용하는 압타머를 선별적으로 제거함으로써 압타머의 선별 과정에서 발생될 수 있는 노이즈를 매우 효과적으로 제거할 수 있다는 장점이 존재한다.When the recovery step of the present invention is additionally performed, there is an advantage in that noise that may occur in the selection process of aptamers can be very effectively removed by selectively removing aptamers that interact with antibodies other than the target substance. do.

제2 반응 단계Second reaction step

본 발명의 상기 제2 반응 단계는 상기 제1 반응 단계가 완료된 지지체에 압타머 라이브러리를 넣고 반응시킨다.In the second reaction step of the present invention, the aptamer library is added to the support after the first reaction step is completed and reacted.

본 발명의 상기 제2 반응 단계는 압타머가 표적 물질에 결합되도록 하는 단계로서, 이와 같은 과정을 통해 표적 물질과 특이적으로 결합하는 압타머를 선별해낼 수 있다.The second reaction step of the present invention is a step of allowing the aptamer to bind to the target material, and through this process, it is possible to select an aptamer that specifically binds to the target material.

본 발명의 상기 “특이적으로 결합”이란, 본 발명의 상기 압타머와 그 표적 물질의 핵 단백질 간의 비공유 물리적 결합을 의미한다. 본 발명의 상기 압타머와 상기 표적 물질 간의 결합 시에, 해리상수(Kd) 값이 0.3 μM 내지 5 μM일 수 있고, 바람직하게는 0.5 μM 내지 4 μM일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 0.5 μM 미만 또는 5 μM 초과의 해리상수를 갖는 경우에는 표적 물질의 검출하기에 용이하지 않을 수 있다. The "specific binding" of the present invention means a non-covalent physical bond between the aptamer of the present invention and the nuclear protein of its target substance. When binding between the aptamer of the present invention and the target substance, the dissociation constant (K d ) value may be 0.3 μM to 5 μM, preferably 0.5 μM to 4 μM, but is not limited thereto. In the case of having a dissociation constant of less than 0.5 μM or greater than 5 μM, it may not be easy to detect the target substance.

제1 용출 단계First elution step

본 발명의 상기 제2 반응 단계에서 표적 물질과 특이적으로 결합된 압타머를 용출시킨다.In the second reaction step of the present invention, the aptamer specifically bound to the target material is eluted.

본 발명의 상기 제1 용출 단계는 상기 압타머 라이브러리 중에서 표적 물질과 결합되어 있는 압타머만을 수득하기 위해, 표적 물질과 압타머의 결합을 분리해내는 단계에 해당한다.The first elution step of the present invention corresponds to a step of separating the binding between the target material and the aptamer in order to obtain only the aptamer bound to the target material from the aptamer library.

본 발명의 상기 용출 단계는 표적 물질과 압타머의 결합을 분리하기 위한 통상의 방법이라면 모두 사용될 수 있고, 예를 들면 원심분리 방법, 산 또는 염기 용액과 반응시키는 방법 등의 방법을 통해 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The elution step of the present invention may be any conventional method for separating the binding between the target material and the aptamer, and may be performed by, for example, a centrifugation method, a method of reacting with an acid or base solution, and the like. However, it is not limited thereto.

증폭 단계; 제2-1 반응 단계; 및 제2 용출 단계;amplification step; 2-1st reaction step; and a second elution step;

본 발명의 상기 압타머의 선별 방법은 상기 제1 용출 단계에서 용출된 압타머의 핵산을 증폭시키는 증폭 단계; 상기 증폭된 압타머의 핵산을 상기 제1 반응 단계가 완료된 지지체에 넣고 반응시키는 제2-1 반응 단계; 및 상기 제2-1 반응 단계에서 표적 물질과 특이적으로 결합된 압타머를 용출시키는 제2 용출 단계;를 더 포함할 수 있다.The aptamer selection method of the present invention includes an amplification step of amplifying the nucleic acid of the aptamer eluted in the first elution step; a 2-1 reaction step in which the nucleic acid of the amplified aptamer is added to the support where the first reaction step is completed and reacted; and a second elution step of eluting the aptamer specifically bound to the target material in the 2-1 reaction step.

본 발명의 상기 증폭 단계; 제2-1 반응 단계; 및 제2 용출 단계는 표적 물질과 압타머가 특이적인 반응을 다수 회 수행되도록 하는 단계로서, 최종적으로 선별된 압타머의 특이성을 증가시킬 수 있다.The amplification step of the present invention; 2-1st reaction step; And the second elution step is a step in which a specific reaction between the target material and the aptamer is performed multiple times, and finally, the specificity of the selected aptamer can be increased.

본 발명의 상기 "증폭 단계"는 압타머를 핵산을 증폭시키기 위한 방법이라면 모두 사용될 수 있고, 예를 들면 중합효소연쇄반응을 통해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The "amplification step" of the present invention may be used in any method for amplifying nucleic acids using aptamers, and may be performed through, for example, polymerase chain reaction, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 증폭 단계; 제2-1 반응 단계; 및 제2 용출 단계는 차례로 2회 내지 30회 반복 실시될 수 있고, 바람직하게는 5회 내지 15회 반복 실시될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10회 반복 실시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반복 단계가 2회 미만인 경우에는 목적하고자 하는 압타머의 특이성을 충분히 증가시킬 수 없으며, 30회 초과인 경우에는 과도한 비용과 시간이 소요될 수 있다.The amplification step of the present invention; 2-1st reaction step; And the second elution step may be repeated 2 to 30 times, preferably 5 to 15 times, more preferably 10 times, but not limited thereto. If the repetition step is less than 2 times, it is not possible to sufficiently increase the specificity of the desired aptamer, and if it is more than 30 times, excessive cost and time may be required.

본 발명의 일 실시예에서는 압타머를 제공한다. 구체적으로 압타머는 상기 압타머의 선별 방법에 의하여 선별된 압타머이다. One embodiment of the present invention provides an aptamer. Specifically, the aptamer is an aptamer selected by the aptamer screening method.

본 발명의 상기 압타머는 중증열성혈소판감소증후군(Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스의 핵 단백질에 특이적으로 결합하고, 76개의 염기서열을 포함한다.The aptamer of the present invention specifically binds to the nuclear protein of server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus and contains 76 nucleotide sequences.

본 발명의 상기 중증열성혈소판감소증후군(Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스는 감염되는 경우 중증열성혈소판감소증후군을 유발할 수 있는 바이러스로서, 유전물질인 RNA를 감싸는 핵산 단백질(Nucleocapsid Protein; NP)가 다수 존재한다. 상기 핵산 단백질은 상대적으로 돌연변이 확률이 적고, 바이러스가 변종되는 경우에도 그 구조 및 서열의 변화가 적기 때문에, 이와 같은 핵산 단백질을 특이적으로 검출함으로써 민감도 및 특이성을 현저하게 높일 수 있다.The server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus of the present invention is a virus that can cause severe fever with thrombocytopenia syndrome when infected, and has a nucleic acid protein (Nucleocapsid Protein; NP) surrounding RNA, which is a genetic material. Many exist. Since the nucleic acid protein has a relatively low mutation probability and little change in structure and sequence even when the virus is mutated, sensitivity and specificity can be remarkably increased by specifically detecting such a nucleic acid protein.

본 발명의 상기 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 핵산 단백질은 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The nucleic acid protein of the severe fever with thrombocytopenia syndrome virus of the present invention may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 압타머는 하기 서열번호 2로 표시되는 염기서열로 이루어진 것일 수 있다. 하기 서열번호 2의 염기서열에서, N은 40개의 정수인 염기서열이고, 상기 염기는 A(아데닌), C(시토신), G(구아닌), 우라실(U) 및 T(티민)으로 구성된 군에서 독립적으로 선택된다:The aptamer of the present invention may consist of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 below. In the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, N is a nucleotide sequence of 40 integers, and the base is independent from the group consisting of A (adenine), C (cytosine), G (guanine), uracil (U) and T (thymine). is selected as:

5'-ATC CAG AGT GAC GCA GCA -[NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN]- TG GAC ACG GTG GCT TAG T-3'(서열번호 2)5′-ATC CAG AGT GAC GCA GCA-[NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN]-TG GAC ACG GTG GCT TAG T-3′ (SEQ ID NO: 2)

본 발명의 상기 서열번호 2로 표시되는 염기서열에서, 상기 N은 하기 서열번호 3 내지 5로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 of the present invention, the N may be at least one selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 3 to 5, but is not limited thereto.

CGACCACAGATTGGAGACTGATAGTGCACGAGCAAGGACA (서열번호 3)CGACCACAGATTGGAGACTGATAGTGCACGAGCAAGGACA (SEQ ID NO: 3)

TCGGATGGATTGTGGTCGAAGTTGTTTCCGACACTAGTCA (서열번호 4)TCGGATGGATTGTGGTCGAAGTTGTTTCCGACACTAGTCA (SEQ ID NO: 4)

CACATCGGAGAACAGGCGCACTGTCGGAGGAACCGCAACG (서열번호 5)CACATCGGAGAACAGGCGCACTGTCGGAGGAACCGCAACG (SEQ ID NO: 5)

본 발명의 상기 압타머는 서열번호 6 내지 8로 표시되는 염기서열로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것일 수 있고, 바람직하게는 서열번호 8로 표시되는 염기서열로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다;The aptamer of the present invention may be at least one selected from the group consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NOs: 6 to 8, preferably consisting of the nucleotide sequences represented by SEQ ID NO: 8, but is not limited thereto. not;

5'- ATC CAG AGT GAC GCA GCA CGA CCA CAG ATT GGA GAC TGA TAG TGC ACG AGC AAG GAC ATG GAC ACG GTG GCT TAG T -3'(서열번호 6),5′- ATC CAG AGT GAC GCA GCA CGA CCA CAG ATT GGA GAC TGA TAG TGC ACG AGC AAG GAC ATG GAC ACG GTG GCT TAG T -3′ (SEQ ID NO: 6),

5'- ATC CAG AGT GAC GCA GCA TCG GAT GGA TTG TGG TCG AAG TTG TTT CCG ACA CTA GTC ATG GAC ACG GTG GCT TAG T -3'(서열번호 7),5′- ATC CAG AGT GAC GCA GCA TCG GAT GGA TTG TGG TCG AAG TTG TTT CCG ACA CTA GTC ATG GAC ACG GTG GCT TAG T -3′ (SEQ ID NO: 7),

5'- ATC CAG AGT GAC GCA GCA CAC ATC GGA GAA CAG GCG CAC TGT CGG AGG AAC CGC AAC GTG GAC ACG GTG GCT TAG T -3'(서열번호 8).5′- ATC CAG AGT GAC GCA GCA CAC ATC GGA GAA CAG GCG CAC TGT CGG AGG AAC CGC AAC GTG GAC ACG GTG GCT TAG T -3′ (SEQ ID NO: 8).

본 발명의 상기 압타머의 3' 말단 또는 5' 말단에 검출 가능한 표지가 결합될 수 있다. 이와 같은 검출 가능한 표지는 당업계에 알려진 검출 방법에 의해 검출될 수 있는 모이어티로서, 통상의 방법에 따라 압타머의 특정 염기, 특정 구조에 결합될 수 있다.A detectable label may be bound to the 3' or 5' end of the aptamer of the present invention. Such a detectable label is a moiety that can be detected by a detection method known in the art, and can be bound to a specific base or specific structure of an aptamer according to a conventional method.

본 발명의 상기 검출 가능한 표지는 예를 들면, 광학적 표지, 전기화학적 표지, 방사성 동위원소로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 표지일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The detectable label of the present invention may be, for example, at least one label selected from the group consisting of an optical label, an electrochemical label, and a radioactive isotope, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 광학적 표지는 형광 물질 또는 효소일 수 있다.The optical label of the present invention may be a fluorescent material or an enzyme.

본 발명의 상기 형광 물질은 플로로세인(fluorescein), 비오틴(Biotin), 6-FAM, 로다민, 텍사스 레드(Texas Red), 테트라메틸로다민, 카르복시로다민, 카르복시로타민6G, 카르복시로돌, 카르복 시로다민110, 캐스케이드 블루(Cascade Blue), 캐스케이트 옐로우(Cascade Yellow), 코마린, Cy2(cyanine 2), Cy3(cyanine 3), Cy3.5(cyanine 3.5), Cy5(cyanine 5), Cy5.5(cyanine 5.5), Cy-크롬, 피코에리트린, PerCP(페리디닌 클로로필-a 단백질), PerCP-Cy5.5, JOE(6-카 르복시-4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레신), NED, ROX(5-(및-6)-카르복시-X-로다민), HEX, 루시퍼 옐로 우(Lucifer Yellow), 마리나 블루(Marina Blue), 오레곤 그린(Oregon Green) 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514, 알렉사 플로어, 7-아미노-4-메틸코마린-3-아세트산, 보디피(BODIPY) FL, 보디피 FL-Br 2, 보디피 530/550, 이의 콘쥬게이트화물로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The fluorescent substance of the present invention is fluorescein, biotin, 6-FAM, rhodamine, Texas Red, tetramethylrhodamine, carboxyrhodamine, carboxyrotamine 6G, carboxyrodol , Carboxyrhodamine 110, Cascade Blue, Cascade Yellow, Cormarin, Cy2 (cyanine 2), Cy3 (cyanine 3), Cy3.5 (cyanine 3.5), Cy5 (cyanine 5) , Cy5.5 (cyanine 5.5), Cy-chrome, phycoerythrin, PerCP (peridinine chlorophyll-a protein), PerCP-Cy5.5, JOE (6-carboxy-4',5'-dichloro-2 ',7'-dimethoxyfluorescein), NED, ROX (5-(and-6)-carboxy-X-rhodamine), HEX, Lucifer Yellow, Marina Blue, Oregon Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514, Alexa Flor, 7-amino-4-methylcomarin-3-acetic acid, BODIPY FL, Bodipy FL-Br 2, Bodipy 530/ 550, it may be at least one selected from the group consisting of conjugates thereof, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 효소는 효소결합면역흡착검사(ELISA)에 사용되는 효소일 수 있고, 예를 들면, 알카라인 포스파타제, 홀스레디쉬 페록시다제, 루시퍼라 제, 또는 글루코즈 옥시다제일 수 있다. 상기 광학적 표지로 효소를 사용할 경우, 화학 발광 반응을 유도하기 위하여 바람직하게는 화학발광물질로서 루미놀(luminol), 스트렙티비딘(Streptividin), 이소루미놀(isoluminol), 루시퍼린(luciferin), 루시 게닌(lucigenin), 3-(2'-Spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3''-phosphoryloxy)phenyl-1,2-dioxetane (AMPPD), Disodium 3-(4-methoxyspiro {1,2-dioxetane-3,2'-(5'-chloro)tricyclo[3.3.1.13,7]decan}-4-yl) phenyl phosphate (CSPD) 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The enzyme of the present invention may be an enzyme used in an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and may be, for example, alkaline phosphatase, horseradish peroxidase, luciferase, or glucose oxidase. When an enzyme is used as the optical label, luminol, streptividin, isoluminol, luciferin, lucigenin ( lucigenin), 3-(2'-Spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3''-phosphoryloxy)phenyl-1,2-dioxetane (AMPPD), Disodium 3-(4-methoxyspiro {1,2-dioxetane- 3,2'-(5'-chloro)tricyclo[3.3.1.13,7]decan}-4-yl) phenyl phosphate (CSPD), etc., but is not limited thereto.

본 발명의 상기 광학적 표지란, 적절한 거리에 의하여 이격되어 있는 형광 도너 발색소 및 형광 수용자 발색소를 포함하고 도너의 형광 발광이 수용자에 의하여 억제되어 있는 형광공명에너지전달(fluorescence resonance energy transfer: FRET) 쌍일 수 있다. 도너 발색소는 FAM, TAMRA, VIC, JOE, Cy3, Cy5 및 Texas Red를 포함할 수 있고, 바람직하게는 FAM일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The optical label of the present invention includes a fluorescent donor chromophore and a fluorescent acceptor chromophore separated by an appropriate distance, and fluorescence resonance energy transfer (FRET) in which the fluorescence emission of the donor is suppressed by the acceptor. can be a pair The donor chromogen may include FAM, TAMRA, VIC, JOE, Cy3, Cy5, and Texas Red, preferably FAM, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 방사성 동위원소는 예를 들면, 124I, 125I, 111In, 99mTc, 32P 및 35S으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The radioactive isotope of the present invention may be, for example, at least one selected from the group consisting of 124 I, 125 I, 111 In, 99m Tc, 32 P and 35 S, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 “특이적으로 결합”이란, 본 발명의 상기 압타머와 그 표적 단백질인 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 핵 단백질 간의 비공유 물리적 결합을 의미한다. 본 발명의 상기 압타머와 상기 표적 단백질 간의 결합 시에, 해리상수(Kd) 값이 0.3 μM 내지 5 μM일 수 있고, 바람직하게는 0.5 μM 내지 4 μM일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 0.5 μM 미만 또는 5 μM 초과의 해리상수를 갖는 경우에는 표적 단백질의 검출하기에 용이하지 않을 수 있다. 본 발명의 목적상 상기 압타머는 표적 단백질에 항체가 결합하는 부위 이외의 부위에 결합하기 때문에 다양한 형태의 바이오센서에 적용될 수 있다.The "specific binding" of the present invention means a non-covalent physical bond between the aptamer and its target protein, the nuclear protein of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus. When binding between the aptamer of the present invention and the target protein, the dissociation constant (K d ) value may be 0.3 μM to 5 μM, preferably 0.5 μM to 4 μM, but is not limited thereto. In the case of having a dissociation constant of less than 0.5 μM or greater than 5 μM, it may not be easy to detect the target protein. For the purposes of the present invention, since the aptamer binds to a target protein at a site other than an antibody binding site, it can be applied to various types of biosensors.

본 발명의 상기 압타머의 서열은 하나 이상의 염기가 치환, 결실, 삽입 또는 이들의 조합에 의해 용이하게 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 상기 서열번호 3 내지 서열번호 5와 높은 상동성을 갖는 염기서열, 예를 들면 상동성이 80% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상인 경우의 염기서열로 본 발명의 염기서열에 모두 포함될 수 있다.The sequence of the aptamer of the present invention can be easily modified by substitution, deletion, insertion, or a combination of one or more bases. Therefore, a nucleotide sequence having high homology with SEQ ID NO: 3 to SEQ ID NO: 5 of the present invention, for example, a nucleotide sequence having a homology of 80% or more, 90% or more, or 95% or more, is suitable for the nucleotide sequence of the present invention. All can be included.

본 발명의 상기 "상동성"이란, 염기서열과의 유사한 정도를 나타내기 위한 것으로서, 본 발명의 염기서열과 상기와 같은 퍼센트 이상의 동일한 서열을 가지는 서열을 포함한다. 이러한 상동성은 두 서열을 육안으로 비교하여 결정할 수도 있으나, 비교대상이 되는 서열을 나란히 배열하여 상동성 정도를 분석해 주는 생물정보 알고리즘(bioinformatic algorithm)을 사용하여 결정할 수 있다. 상기 두 개의 아미노산 서열 사이의 상동성은 백분율로 표시될 수 있다. 유용한 자동화된 알고리즘은 Wisconsin Genetics Software Package(Genetics Computer Group, Madison, W, USA)의 GAP, BESTFIT, FASTA와 TFASTA 컴퓨터 소프트웨어 모듈에서 이용 가능하다. 상기 모듈에서 자동화된 배열 알고리즘은 Needleman & Wunsch와 Pearson & Lipman과 Smith & Waterman 서열 배열 알고리즘을 포함한다. 다른 유용한 배열에 대한 알고리즘과 상동성 결정은 FASTP, BLAST, BLAST2, PSIBLAST와 CLUSTAL W를 포함하는 소프트웨어에서 자동화될 수 있다.The "homology" of the present invention is intended to indicate the degree of similarity with the nucleotide sequence, and includes a sequence having the same percentage or more as the nucleotide sequence of the present invention. Such homology can be determined by visually comparing the two sequences, but it can be determined using a bioinformatic algorithm that analyzes the degree of homology by arranging the sequences to be compared side by side. The homology between the two amino acid sequences can be expressed as a percentage. Useful automated algorithms are available in the GAP, BESTFIT, FASTA and TFASTA computer software modules of the Wisconsin Genetics Software Package (Genetics Computer Group, Madison, W, USA). Alignment algorithms automated in the module include Needleman & Wunsch, Pearson & Lipman, and Smith & Waterman sequence alignment algorithms. Algorithms and homology determinations for other useful alignments can be automated in software including FASTP, BLAST, BLAST2, PSIBLAST and CLUSTAL W.

본 발명의 상기 압타머는 혈청 내 안정성을 증진시키거나 신장 클리어런스(renal clearance)를 조절하기 위하여, 5' 말단, 3' 말단, 중간 또는 양 말단 모두를 변형시킬 수 있다. 상기 변형은 5' 말단, 3' 말단, 그 중간 또는 양 말단에 PEG(polyethylene glycol), idT(inverted deoxythymidine), LNA(Locked Nucleic Acid), 2'-메톡시뉴클레오사이드, 2'-아미노뉴클레오사이드, 2'F-뉴클레오사이드, 아민 링커, 티올 링커, 및 콜레스테롤로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나가 결합되어 변형된 것일 수 있다. The aptamer of the present invention may be modified at the 5' end, the 3' end, the middle, or both ends in order to improve serum stability or regulate renal clearance. The modification is PEG (polyethylene glycol), idT (inverted deoxythymidine), LNA (Locked Nucleic Acid), 2'-methoxynucleoside, 2'-aminonucleoside at the 5' end, 3' end, middle or both ends thereof It may be modified by combining at least one selected from the group consisting of cleosides, 2'F-nucleosides, amine linkers, thiol linkers, and cholesterol.

본 발명의 상기 “idT(inverted deoxythymidine)”란, 일반적으로 뉴클레아제에 대한 내성이 약한 압타머의 뉴클레아제에 의한 분해를 막기 위하여 사용되는 분자 중 하 나로서, 핵산단위체는 앞 단위체의 3'-OH와 다음 단위체의 5'-0H와 결합하여 사슬을 이루지만 idT는 앞 단위체의 3'-OH에 다음 단위체의 3'-OH를 결합하여 3'-OH가 아닌 5'-OH가 노출이 되도록 인위적인 변화를 가함으로써 뉴클레아제의 일종인 3' 엑소뉴클레아제(3' exonuclease)에 의한 분해를 억제하는 효과를 일으키는 분자이다.The “idT (inverted deoxythymidine)” of the present invention is one of the molecules used to prevent degradation by nucleases of aptamers, which are generally weak in nuclease resistance, and the nucleic acid unit is 3 of the preceding unit. '-OH and the 5'-0H of the next unit combine to form a chain, but idT binds the 3'-OH of the next unit to the 3'-OH of the previous unit to expose 5'-OH, not 3'-OH It is a molecule that induces the effect of suppressing degradation by 3' exonuclease, a type of nuclease, by artificially changing it to be.

본 발명의 다른 실시예에서는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 검출용 조성물를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a composition for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus.

본 발명의 상기 검출용 조성물은 본 발명에 따른 상기 압타머를 포함한다.The detection composition of the present invention includes the aptamer according to the present invention.

본 발명의 검출용 조성물에서, 압타머와 관련된 내용은 상기 압타머에 기재된 바와 동일하여 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위해 생략한다.In the composition for detection of the present invention, the contents related to the aptamer are the same as those described for the aptamer, and thus are omitted to avoid excessive complexity of the specification.

본 발명의 상기 조성물에 포함될 수 있는 적합한 담체, 부형제 및 희석제의 예로는 락토오스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 비정질 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유 등을 들 수 있다.Examples of suitable carriers, excipients and diluents that may be included in the composition of the present invention include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginates, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate. , cellulose, methyl cellulose, amorphous cellulose, polyvinylpyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, and mineral oil.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 검출용 키트를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a kit for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus.

본 발명의 상기 키트는 상기 검출용 조성물을 포함한다.The kit of the present invention includes the composition for detection.

본 발명의 상기 키트에서, 압타머 및 조성물에 관련된 내용은 상기 압타머 및 조성물에 기재된 바와 동일하여 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위해 생략한다.In the kit of the present invention, the contents related to the aptamer and the composition are the same as those described in the aptamer and the composition, and thus are omitted to avoid excessive complexity of the specification.

본 발명의 상기 키트는 본 발명에 따른 상기 압타머가 고정화되어 있는 기판을 포함하는, 예를 들면 어레이 형태일 수 있다. The kit of the present invention includes a substrate on which the aptamer according to the present invention is immobilized, for example, may be in the form of an array.

본 발명의 상기 “어레이”는 복수 개의 특정 분자가 기판상의 일정 부분에 고정화되어 있는 것으로서, 상기 어레이는 기판 및 상기 기판에 형성된 압타머를 포함하는 고정화 영역을 포함할 수 있다. 상기 압타머는 상기 고정화 영역 내에 공유적으로 부착된 것일 수 있다. 상기 압타머는 공유적으로 부착시킬 수 있는 관능기를 갖는 복수의 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 관능기는 상기 압타머를 부착할 수 있도록 하는 것이라면 제한되지 아니하고 모두 사용될 수 있고, 예를 들면, 알데히드, 에폭시, 카르복시 또는 아민기가 될 수 있으며, 상기 화합물은 말단에 알데히드, 에폭시, 카르복시 또는 아민기를 갖는 실록산이 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The “array” of the present invention is a plurality of specific molecules immobilized on a certain portion of a substrate, and the array may include a substrate and an immobilized region including aptamers formed on the substrate. The aptamer may be covalently attached within the immobilization region. The aptamer may further include a plurality of compounds having a covalently attachable functional group. The functional group may be used without limitation as long as it enables attachment of the aptamer, and may be, for example, an aldehyde, epoxy, carboxy or amine group, and the compound has an aldehyde, epoxy, carboxy or amine group at the terminal. It may be a siloxane having, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 기판의 재질은 예를 들면, 유리, 실리콘, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 물질이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The material of the substrate of the present invention may be, for example, materials such as glass, silicon, polypropylene and polyethylene, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스를 검출하는 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus.

본 발명의 상기 방법은 본 발명의 상기 검출용 조성물과 목적하는 개체로부터 분리된 생물학적 검출 시료를 배양하는 단계; 및 상기 검출용 조성물과 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 핵 단백질의 결합 정도를 확인하는 단계;를 포함한다.The method of the present invention comprises the steps of culturing the detection composition of the present invention and a biological detection sample separated from a target subject; and confirming the binding degree of the composition for detection and the nuclear protein of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus.

본 발명의 상기 검출용 조성물과 중증열성혈소판감수증후군 바이러스의 핵 단백질의 결합 정도가 정상 대조군에 비하여 높은 경우, 중증열성혈소판감소증후군 바이러스에 감염된 것으로 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.When the binding degree of the composition for detection of the present invention and the nuclear protein of the severe fever with thrombocytopenia syndrome virus is higher than that of the normal control group, a step of confirming that the composition is infected with the severe fever with thrombocytopenia syndrome virus may be further included.

본 발명의 상기 검출하는 방법에서, 압타머 및 조성물에 관련된 내용은 상기 압타머 및 조성물에 기재된 바와 동일하여 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위해 생략한다.In the detection method of the present invention, the contents related to the aptamer and the composition are the same as those described in the aptamer and the composition, and thus are omitted to avoid excessive complexity of the specification.

본 발명의 “시료” 또는 “검출 시료”는 개체로부터 얻어지거나 개체로부터 유래된 임의의 물질, 생물학적 체액, 조직 또는 세포를 의미하는 것으로, 예를 들면, 전혈(whole blood), 백혈구(leukocytes), 말초혈액 단핵 세포(peripheral blood mononuclear cells), 백혈구 연층(buffy coat), 혈장(plasma) 및 혈청(serum)을 포함하는) 혈액, 객담(sputum), 눈물(tears), 점액(mucus), 세비액(nasal washes), 비강 흡인물(nasal aspirate), 호흡(breath), 소변(urine), 정액(semen), 침(saliva), 복강 세척액(peritoneal washings), 골반 내 유체액(pelvic fluids), 낭종액(cystic fluid), 뇌척수막 액(meningeal fluid), 양수(amniotic fluid), 선액(glandular fluid), 췌장액(pancreatic fluid), 림프액(lymph fluid), 흉수(pleural fluid), 유두 흡인물(nipple aspirate), 기관지 흡인물(bronchial aspirate), 활액(synovial fluid), 관절 흡인물(joint aspirate), 기관 분비물(organ secretions), 세포(cell), 세포 추출물(cell extract) 또는 뇌척수액(cerebrospinal fluid)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다."Sample" or "detection sample" of the present invention means any material, biological fluid, tissue or cell obtained from or derived from an individual, for example, whole blood, leukocytes, peripheral blood mononuclear cells, leukocyte buffy coat, blood (including plasma and serum), sputum, tears, mucus, saliva (nasal washes), nasal aspirates, breath, urine, semen, saliva, peritoneal washings, pelvic fluids, cysts Cystic fluid, meningeal fluid, amniotic fluid, glandular fluid, pancreatic fluid, lymph fluid, pleural fluid, nipple aspirate , bronchial aspirate, synovial fluid, joint aspirate, organ secretions, cells, cell extract, or cerebrospinal fluid. It may be, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 압타머를 이용한 면역 분석 방법을 제공하고, 상기 면역 분석 방법은 검출 대상 표적 물질에 특이적으로 결합하는 압타머와 검출 시료를 혼합하는 단계; 지지체에 고정되고, 상기 표적 물질에 특이적으로 결합하는 결합 물질과 상기 혼합물을 반응시켜 압타머-표적 물질-결합 물질의 복합체를 형성하는 단계;및 상기 압타머를 증폭시키는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an immunoassay method using an aptamer is provided, and the immunoassay method includes mixing an aptamer that specifically binds to a target substance to be detected and a detection sample; Forming a complex of an aptamer-target material-binding material by reacting the mixture with a binding material fixed to a support and specifically binding to the target material; and amplifying the aptamer. .

상기 압타머는 본 명세서에 개시된 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머인 것이 바람직하다. The aptamer is preferably an aptamer selected by the aptamer selection method disclosed herein.

구체적으로 압타머를 이용한 면역 분석 방법은 상기 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머를 이용하고, 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머를 이용한 면역 분석 방법은 검출 대상 표적 물질에 특이적으로 결합하는 상기 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머와 검출 시료를 혼합하는 단계; 지지체에 고정되고, 상기 표적 물질에 특이적으로 결합하는 결합 물질과 상기 혼합물을 반응시켜 압타머-표적 물질-결합 물질의 복합체를 형성하는 단계;및 상기 압타머를 증폭시키는 단계를 포함할 수 있다. Specifically, the immunoassay method using the aptamer uses the aptamer selected by the aptamer selection method, and the immunoassay method using the aptamer selected by the aptamer selection method specifically binds to the target substance to be detected. mixing the aptamer selected by the aptamer screening method and the detection sample; Forming a complex of an aptamer-target material-binding material by reacting the mixture with a binding material fixed to a support and specifically binding to the target material; and amplifying the aptamer. .

상기 압타머 선별 방법은 표적 물질에 특이적인 결합 물질을 지지체에 고정시키는 결합 물질 고정화 단계; 상기 결합 물질이 고정화된 지지체에 표적 물질을 넣고 반응시키는 제1 반응 단계; 제1 반응 단계가 완료된 지지체에 압타머 라이브러리를 넣고 반응시키는 제2 반응 단계; 및 상기 제2 반응 단계에서 표적 물질과 결합된 압타머를 용출시키는 제1 용출 단계;를 포함할 수 있다. 상기 압타머 선별 방법은 고정화 단계 이전에 차단 완충액을 넣고 차단 물질과 결합물질을 반응시키는 단계를 더 포함할 수 있다. The aptamer screening method includes a binding material immobilization step of immobilizing a binding material specific to a target material to a support; A first reaction step in which a target material is added to a support on which the binding material is immobilized and reacted; A second reaction step in which the aptamer library is added to the support after the first reaction step and reacted; and a first elution step of eluting the aptamer bound to the target material in the second reaction step. The aptamer screening method may further include adding a blocking buffer and reacting the blocking material with the binding material prior to the immobilization step.

이는 면역 분석 방법 수행시 압타머와 결합 물질이 결합하여 발생하는 비특이적 반응을 방지하기 위한 것으로, 상기 차단 단계에 의하여 표적 물질에만 특이적으로 결합하는 압타머를 효율적으로 선별할 수 있다. This is to prevent a non-specific reaction caused by binding of the aptamer and the binding material during the immunoassay, and aptamers that specifically bind only to the target material can be efficiently selected by the blocking step.

본 발명의 상기 압타머 선별 방법은 상기 제1 용출 단계에서 용출된 압타머의 핵산을 증폭시키는 증폭 단계; 상기 증폭된 압타머의 핵산을 상기 제1 반응 단계가 완료된 지지체에 넣고 반응시키는 제2-1 반응 단계; 및 상기 제2-1 반응 단계에서 표적 물질과 결합된 압타머를 용출시키는 제2 용출 단계;를 더 포함할 수 있다. The aptamer selection method of the present invention includes an amplification step of amplifying the nucleic acid of the aptamer eluted in the first elution step; a 2-1 reaction step in which the nucleic acid of the amplified aptamer is added to the support where the first reaction step is completed and reacted; and a second elution step of eluting the aptamer bound to the target material in the 2-1 reaction step.

또한 제2 반응 단계 이후에는 상기 결합 물질과 반응하지 않은 압타머 라이브러리가 포함된 상등액을 회수하는 회수 단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, after the second reaction step, a recovery step of recovering the supernatant containing the aptamer library that has not reacted with the binding material; may be further included.

상기 증폭 단계; 제2-1 반응 단계; 및 제2 용출 단계는 차례로 2~30회, 2~20회 또는 1~10회 반복 실시될 수 있다.the amplification step; 2-1st reaction step; And the second elution step may be repeated 2 to 30 times, 2 to 20 times, or 1 to 10 times in turn.

본 발명자는 이종 샌드위치(heterogeneous sandwich, H-sandwich) DNA 압타머를 사용하여 재조합효소-중합효소 증폭법(RPA, recombinase polymerase amplification)에 기반한 새로운 질병 진단 시스템을 제공하고; 이 방법은 H-샌드위치 RPA라고 명명하였다.The present inventors provide a new disease diagnosis system based on recombinase polymerase amplification (RPA) using a heterogeneous sandwich (H-sandwich) DNA aptamer; This method was named H-sandwich RPA.

표적 물질의 검출 프로브로 사용되는 DNA 압타머는 추가적인 페어-스크리닝(pair-screening) 단계가 필요없는 본 발명의 압타머 선별방법에 의하여 선별되었으며, 이들은 이종 샌드위치 형태로 결합물질, 예를 들어 항체에 결합하는 검출 대상 표적 물질, 예를 들어 항원의 다른 부분에 결합한다. 또한 상기 압타머는 결합물질과 상호작용(interaction), 예를 들어 결합하지 않으면서 검출 대상 표적 물질에만 특이적으로 결합하는 것이 바람직하다. DNA aptamers used as detection probes for target substances were selected by the aptamer screening method of the present invention, which does not require an additional pair-screening step, and they bind to a binding material, such as an antibody, in the form of a heterogeneous sandwich. Binds to another part of the target substance to be detected, for example, an antigen. In addition, it is preferable that the aptamer specifically binds only to the target substance to be detected without interaction with the binding substance, for example, binding.

상기 압타머-표적 물질-결합 물질의 복합체에서, 표적 물질에 결합된 압타머는 증폭 반응에 의해 이중 가닥 DNA로 증폭되고, 인터칼레이팅(intercalating) 염료와 결합하여 특정 파장에서 형광 신호를 생성한다. 증폭된 DNA의 양에 따라 생성된 형광 신호의 세기는 차이를 나타내며, 항원의 존재 또는 부재는 상대적인 형광 강도 값을 통해 결정될 수 있다.In the complex of the aptamer-target substance-binding substance, the aptamer bound to the target substance is amplified into double-stranded DNA by an amplification reaction, and binds to an intercalating dye to generate a fluorescence signal at a specific wavelength. The intensity of the fluorescence signal generated varies depending on the amount of amplified DNA, and the presence or absence of an antigen can be determined through a relative fluorescence intensity value.

또한, 2개의 상이한 바이오리셉터(bioreceptor)를 사용하여 DNA 압타머만을 증폭시킬 수 있으므로, 높은 감도와 특이성을 가지며, 매트릭스 효과(matrix effect) 없이 실제 인간 샘플에서 표적 물질의 존재 유무를 쉽게 결정할 수 있다.In addition, since only DNA aptamers can be amplified using two different bioreceptors, it has high sensitivity and specificity and can easily determine the presence or absence of a target substance in an actual human sample without a matrix effect. .

따라서, 체내에 미량으로 존재하는 질병 바이오 마커의 검출을 위한 H-샌드위치 RPA의 적용은 단순하고 초민감한 바이오 센서 및 분석 도구로 활용될 수 있다.Therefore, the application of H-sandwich RPA for the detection of disease biomarkers present in trace amounts in the body can be utilized as a simple and ultra-sensitive biosensor and analysis tool.

본 발명의 면역 분석 방법의 구체적인 실시예(H-샌드위치 RPA)가 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. A specific embodiment (H-sandwich RPA) of the immunoassay method of the present invention is schematically shown in FIG. 6 .

표적 물질(예를 들어 항원) 및 상기 표적 물질에 특이적인 압타머를 사전 배양한 후, 이는 웰에 고정된 결합 물질(예를 들어 포획 항체)와 반응한다. 표적 물질의 존재하에, 압타머-표적 물질-결합 물질(압타머-항원-항체)로 구성된 이종 샌드위치 구조의 복합체(예를 들어, 면역 복합체)가 형성된다.After pre-incubation of a target substance (eg antigen) and an aptamer specific to the target substance, it reacts with a binding substance (eg capture antibody) immobilized on the well. In the presence of a target substance, a complex (eg, immune complex) of a heterogeneous sandwich structure composed of an aptamer-target substance-binding substance (aptamer-antigen-antibody) is formed.

DNA 압타머 증폭 반응(예를 들어 RPA 반응)을 유도하고 생성된 형광 신호를 검출하기 위해, 적절한 농도의 프라이머, 시약 및 DNA 삽입 염료(intercalating dye)로 반응 용액 혼합물을 제조한 다음, 웰에서 37℃에서 20분 동안 등온 반응시킨다.In order to induce a DNA aptamer amplification reaction (e.g., RPA reaction) and detect the resulting fluorescence signal, a reaction solution mixture is prepared with appropriate concentrations of primers, reagents, and DNA intercalating dye, and then isothermally reacted at °C for 20 minutes.

상기 DNA 압타머 증폭 반응을 통해 생성된 dsDNA는 특정 파장에서 삽입 염료와 결합하여 형광 신호를 유도하고, 그 결과 표적 물질에 결합된 압타머의 양에 따라 형광 신호의 차이가 발생하게 되고 시료 내의 표적 물질의 존재 여부를 검출할 수 있다.The dsDNA generated through the DNA aptamer amplification reaction induces a fluorescence signal by binding to the insertion dye at a specific wavelength, and as a result, a difference in fluorescence signal occurs depending on the amount of aptamer bound to the target material, and the target in the sample The presence or absence of a substance can be detected.

상기 결합 물질은 항체, 항원, 핵산, 압타머, 합텐, 항원 단백질, DNA, RNA 결합성 단백질, 양이온성 고분자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 검출하고자 하는 표적 물질과 특이적으로 결합하는 물질이면 어느 것이든 사용할 수 있다.The binding material may be selected from the group consisting of antibodies, antigens, nucleic acids, aptamers, haptens, antigen proteins, DNA, RNA binding proteins, cationic polymers, and mixtures thereof, and is specific to the target material to be detected. Any material that binds can be used.

상기 양이온성 고분자는 키토산(chitosan), 글라이콜 키토산(glycol chitosan), 프로타민(protamine), 폴리라이신(polylysine), 폴리아르기닌(polyarginine), 폴리아미도아민(PAMAM), 폴리에틸렌이민 (polyethylenimine), 덱스트란(dextran), 히알루론산(hyaluronic acid), 알부민(albumin), 고분자폴리에틸렌이민(PEI), 폴리아민, 폴리비닐아민(PVAm) 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.The cationic polymer is chitosan, glycol chitosan, protamine, polylysine, polyarginine, polyamidoamine (PAMAM), polyethylenimine, dex It may be selected from the group consisting of dextran, hyaluronic acid, albumin, polymer polyethyleneimine (PEI), polyamine, polyvinylamine (PVAm), and mixtures thereof.

상기 결합 물질은 압타머 선별 방법에서 사용한 결합 물질(예를 들어 항체)을 사용하는 것이 바람직하다. 즉 결합 물질과 압타머는 상기 표적 물질에 결합하는 부위가 서로 상이한 것이 바람직하다. 압타머 선별 방법에서 사용한 결합 물질은 표적 물질에 결합하는 부위가 압타머 표적 물질에 결합하는 부위와 상이하기 때문에 별도의 페어링 선별 과정이 필요 없고, 민감도가 우수한 장점이 존재한다. It is preferable to use the binding material (eg, antibody) used in the aptamer selection method as the binding material. That is, the binding material and the aptamer preferably have different binding sites to the target material. The binding material used in the aptamer selection method has the advantage of not requiring a separate pairing selection process and excellent sensitivity because the binding site to the target material is different from the binding site to the aptamer target material.

만약 상기 압타머 선별 방법에서 사용하지 않은 결합 물질을 본 발명의 면역 분석 방법에 사용하기 위해서는 선별된 압타머와 결합 물질 간의 결합 여부를 확인하는 검증 절차(pair screening)가 요구된다. 이는 압타머가 상기 결합 물질에 결합함으로써 발생하는 신호 대 노이즈(signal-to-noise)를 최대한 줄이기 위한 것이다. If a binding substance not used in the aptamer screening method is used in the immunoassay method of the present invention, pair screening is required to determine whether the selected aptamer binds to the binding substance. This is to minimize the signal-to-noise generated when the aptamer binds to the binding material.

이와 같은 검증 절차는 공개된 다양한 실험 방법, 예를 들어 전기영동 이동성 시프트 검증법(EMSAs), 적정 열량측정법, 섬광근접 검증법, 분석용 초원심분리를 사용한 침강평형 검증법(예를 들어, www.cores.utah.edu/interaction 참조), 형광편광 검증법, 형광 비등방성(anisotropy) 검증법, 형광강도 검증법, 형광 공명 에너지 전이 (FRET) 검증법, 니트로셀룰로스 필터 바인딩 검증법, ELISAs, ELONAs(예를 들어, 미국 특허 제5,789,163호 참조), RIAs, 또는 평형 투석 검증법 등으로 수행될 수 있다.Such validation procedures can be performed using a variety of published experimental methods, e.g., electrophoretic mobility shift validation (EMSAs), titration calorimetry, near-scintillation validation, sedimentation equilibrium validation using analytical ultracentrifugation (e.g., www .cores.utah.edu/interaction), fluorescence polarization assay, fluorescence anisotropy assay, fluorescence intensity assay, fluorescence resonance energy transfer (FRET) assay, nitrocellulose filter binding assay, ELISAs, ELONAs (see, eg, U.S. Patent No. 5,789,163), RIAs, or equilibrium dialysis assays.

그러나 이와 같은 검증 절차는 별도의 노력과 시간이 소요되므로, 본 발명의 압타머 선별 방법에서 사용한 결합 물질 및 상기 선별 방법에 의하여 선별된 압타머를 면역 분석 방법에 사용하는 것이 바람직하다. However, since such a verification procedure requires extra effort and time, it is preferable to use the binding material used in the aptamer screening method of the present invention and the aptamer selected by the screening method in the immunoassay method.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 복합체 형성 단계 이후에 복합체를 형성하지 못한 압타머를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 또는 상기 압타머를 증폭시키는 단계 이전에 증폭 시약을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the step of removing the aptamer that did not form a complex after the complex formation step may be further included, or the step of adding an amplification reagent before the step of amplifying the aptamer can include more.

따라서, 본 발명의 면역 분석 방법은 검출 시료와 검출 대상 표적 물질에 특이적으로 결합하는 상기 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머를 혼합하는 단계; 지지체에 고정되고, 상기 표적 물질에 특이적으로 결합하는 결합 물질과 상기 혼합물을 반응시켜 압타머-표적 물질-결합 물질의 복합체를 형성하는 단계; 복합체를 형성하지 못한 압타머를 제거하는 단계; 증폭 시약을 첨가하는 단계 및 상기 압타머를 증폭시키는 단계를 포함할 수 있다. Therefore, the immunoassay method of the present invention includes mixing a detection sample and an aptamer selected by the aptamer selection method that specifically binds to a target substance to be detected; Forming a complex of an aptamer-target substance-binding substance by reacting the mixture with a binding substance fixed to a support and specifically binding to the target substance; removing the aptamer that failed to form a complex; Adding an amplification reagent and amplifying the aptamer may be included.

상기 압타머를 제거하는 단계는 세척 단계로 상기 압타머-표적 물질-결합 물질의 복합체를 형성하지 못한 압타머가 증폭 단계에 의하여 증폭되는 것을 방지하기 위한 것이다. The step of removing the aptamer is to prevent the amplification of the aptamer that did not form a complex of the aptamer-target substance-binding substance in the washing step by the amplification step.

상기 증폭 시약은 압타머를 증폭하기 위한 시약으로, 특정 압타머에 특이적으로 결합하는 프라이머, dNTP, 반응 버퍼, 재조합 효소 및 증폭된 dsDNA에 삽입되어 형광 신호를 나타내는 삽입 염료를 포함할 수 있다. The amplification reagent is a reagent for amplifying the aptamer, and may include a primer that specifically binds to a specific aptamer, a dNTP, a reaction buffer, a recombinant enzyme, and an insertion dye that is inserted into the amplified dsDNA and exhibits a fluorescent signal.

"프라이머(primer)"란 짧은 서열의 뉴클레오티드인 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)로서 목적하는 DNA 압타머 반대편 가닥의 상보적 위치에 특이적으로 부착되어 유전자의 증폭(amplification)을 개시하는 역할을 하는 올리고뉴클레오티드로, 상기 프라이머는 본 발명의 압타머 선별 방법에서 임의로 설정할 수 있다. 따라서 본 발명의 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머는 양 말단에 압타머 증폭을 위한 프라이머 염기서열을 포함하고 그 중앙에는 30 ~ 50개의 핵심서열을 포함하고. 상기 핵심서열은 표적 물질에 특이적으로 결합하는 서열을 포함한다. "Primer" is an oligonucleotide, a short sequence of nucleotides, that is specifically attached to the complementary position of the opposite strand of the target DNA aptamer to initiate gene amplification. , The primers can be set arbitrarily in the aptamer screening method of the present invention. Therefore, the aptamer selected by the aptamer selection method of the present invention includes primer sequences for aptamer amplification at both ends and 30 to 50 core sequences in the center. The core sequence includes a sequence that specifically binds to a target substance.

상기 프라이머는 각각의 표적 물질에 대하여 상이한 프라이머 서열을 포함하는 것이 바람직하며, 이는 하나의 시료에서 서로 다른 표적 물질을 검출하기 위한 것이다. The primers preferably include different primer sequences for each target material, which is to detect different target materials in one sample.

상기 반응 버퍼는 구체적으로 PCR 버퍼로 마그네슘 염, 바람직하게는 아세트산 마그네슘 또는 염화 마그네슘을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The reaction buffer may include a magnesium salt, preferably magnesium acetate or magnesium chloride, as a PCR buffer, but is not limited thereto.

상기 재조합효소는 원핵생물, 바이러스 또는 진핵생물 기원에서 유래할 수 있다. 예시적인 재조합효소는 RecA 및 UvsX(예를 들어, 임의의 종에서 수득되는 RecA 단백질 또는 UvsX 단백질), 및 이의 단편 또는 돌연변이체, 및 이의 조합을 포함한다. 상기 RecA 및 UvsX 단백질은 임의의 종에서 수득될 수 있다. 또한, RecA 및 UvsX 단편 또는 돌연변이 단백질은 이용 가능한 RecA 및 UvsS 단백질과 핵산 서열, 및 분자 생물학 기술을 사용하여 생산할 수도 있다. 예시적인 UvsX 단백질은 미오비리대(myoviridae) 파지, 예를 들어, T4, T2, T6, Rb69, Aeh1, KVP40, 아시네토박터(Acinetobacter) 파지 133, 아에로모나스(Aeromonas) 파지 65, 시아노파지 P-SSM2, 시아노파지 PSSM4, 시아노파지 S-PM2, Rb14, Rb32, 아에로모나스 파지 25, 비브리오(Vibrio) 파지 nt-1, phi1, Rb16, Rb43, Phage 31, 파지 44RR2.8t, Rb49, 파지 Rb3, 및 파지 LZ2에서 유래되는 것을 포함한다. 또 다른 예시적인 재조합효소 단백질은 원시박테리아(archaebacterial) RADA 및 RADB 단백질 및 진핵생물(예를 들어, 식물, 포유동물 및 진균류)의 Rad51 단백질(예를 들어, RAD51, RAD51B, RAD51C, RAD51D, DMC1, XRCC2, XRCC3, 및 recA)을 포함한다.The recombinase may be of prokaryotic, viral or eukaryotic origin. Exemplary recombinases include RecA and UvsX (eg, RecA protein or UvsX protein obtained from any species), and fragments or mutants thereof, and combinations thereof. The RecA and UvsX proteins can be obtained from any species. RecA and UvsX fragments or mutant proteins can also be produced using available RecA and UvsS proteins and nucleic acid sequences, and molecular biology techniques. Exemplary UvsX proteins include myoviridae phage, e.g., T4, T2, T6, Rb69, Aeh1, KVP40, Acinetobacter phage 133, Aeromonas phage 65, Cyanopha P-SSM2, cyanophage PSSM4, cyanophage S-PM2, Rb14, Rb32, Aeromonas phage 25, Vibrio phage nt-1, phi1, Rb16, Rb43, Phage 31, phage 44RR2.8t , Rb49, phage Rb3, and phage LZ2. Other exemplary recombinase proteins include archaebacterial RADA and RADB proteins and eukaryotic (e.g., plants, mammals, and fungi) Rad51 proteins (e.g., RAD51, RAD51B, RAD51C, RAD51D, DMC1, XRCC2, XRCC3, and recA).

상기 삽입 염료(intercalating dye)는 증폭 산물의 검출을 위해 검출 가능한 표지로 인터칼레이터(intercalator)라고도 하며, 단일 가닥 DNA(ssDNA)에는 결합하지 않고 프라이머 결합(annealing) 후 DNA가 합성(extension)되어 형성되는 이중나선 DNA(dsDNA)에 결합할 때 형광을 발광하게 된다. 따라서 인터칼레이터 형광 물질은 어닐링 또는 DNA 합성단계에서 형광을 측정하여야만 증폭 산물을 정량할 수 있다.The intercalating dye is a detectable label for the detection of amplification products and is also called an intercalator. It does not bind to single-stranded DNA (ssDNA) and DNA is synthesized (extension) after primer binding (annealing) When it binds to the formed double-stranded DNA (dsDNA), it emits fluorescence. Therefore, the amplification product can be quantified only when the fluorescence of the intercalator fluorescent substance is measured in the annealing or DNA synthesis step.

상기 삽입 염료(intercalating dye)는 EvaGreen, exa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680, Cy2, Cy3.18, Cy3.5, Cy3, Cy5.18, Cy5.5, Cy5, Cy7, Oregon Green, Oregon Green 488-X, Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514, SYTO 11, SYTO 12, SYTO 13, SYTO 14, SYTO 15, SYTO 16, SYTO 17, SYTO 18, SYTO 20, SYTO 21, SYTO 22, SYTO 23, SYTO 24, SYTO 25, SYTO 40, SYTO 41, SYTO 42, SYTO 43, SYTO 44, SYTO 45, SYTO 59, SYTO 60, SYTO 61, SYTO 62, SYTO 63, SYTO 64, SYTO 80, SYTO 81, SYTO 82, SYTO 83, SYTO 84, SYTO 85, SYTOX Blue, SYTOX Green, SYTOX Orange, SYBR Green, YO-PRO-1, YO-PRO-3, YOYO-1, YOYO-3 티아졸 오렌지(thiazole orange) 또는 에티디움 브로마이드(ethidium bromide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The intercalating dye is EvaGreen, exa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680, Cy2, Cy3.18, Cy3.5, Cy3, Cy5.18, Cy5.5, Cy5, Cy7, Oregon Green, Oregon Green 488-X, Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514, SYTO SYTO 11, SYTO 12, SYTO 13, SYTO 14, SYTO 15, SYTO 16, SYTO 17, SYTO 18, SYTO 20, SYTO 21, SYTO 22, SYTO 23, SYTO 24, SYTO 25, SYTO 40, SYTO 41, SYTO 42, SYTO 43, SYTO 44, SYTO 45, SYTO 59, SYTO 60, SYTO 61, SYTO 62, SYTO 63, SYTO 64, SYTO 80, SYTO 81, SYTO 82, SYTO 83, SYTO 84, SYTO 85, SYTOX Blue, SYTOX Green , SYTOX Orange, SYBR Green, YO-PRO-1, YO-PRO-3, YOYO-1, YOYO-3 may be selected from the group consisting of thiazole orange or ethidium bromide, , but not limited thereto.

상기 압타머를 증폭시키는 단계는 PCR, Real-time PCR 증폭 방법을 포함한 공지의 DNA 증폭 방법을 사용할 수 있으나, 분자 진단을 위해 짧은 시간에 고감도로 선택적인 핵산(nucleic acid)을 검출하기 위해서는 등온증폭반응을 이용하는 것이 바람직하다. In the step of amplifying the aptamer, known DNA amplification methods including PCR and real-time PCR amplification methods can be used, but isothermal amplification is used to detect selective nucleic acids with high sensitivity in a short time for molecular diagnosis. Preference is given to using reactions.

상기 등온증폭반응은 HDA(Helicase-Dependent Amplification), RPA(Recombinase Polymerase Amplification), RCA(Rolling Circle Amplification), LAMP(Loop mediated isothermal amplification), NASBA(Nucleic AcidSequence-Based Amplification), TMA(Transcription Mediated Amplification), SMART(Signal Mediated Amplification of RNA Technology), SDA(Strand Displacement Amplification), IMDA(Isothermal Multiple Displacement Amplification), SPIA(Single Primer Isothermal Amplification) 및 cHDA(circular Helicase Dependent Amplification)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 수행되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 RPA(Recombinase Polymerase Amplification)의 방법으로 수행되는 것이 바람직하다. The isothermal amplification reaction is HDA (Helicase-Dependent Amplification), RPA (Recombinase Polymerase Amplification), RCA (Rolling Circle Amplification), LAMP (Loop mediated isothermal amplification), NASBA (Nucleic Acid Sequence-Based Amplification), TMA (Transcription Mediated Amplification) , SMART (Signal Mediated Amplification of RNA Technology), SDA (Strand Displacement Amplification), IMDA (Isothermal Multiple Displacement Amplification), SPIA (Single Primer Isothermal Amplification), and cHDA (Circular Helicase Dependent Amplification). It may be performed by a method, preferably performed by a method of RPA (Recombinase Polymerase Amplification).

본 발명자는 동일한 조건에서 통상적인 PCR 증폭 방법과 등온 증폭 방법으로 실험을 수행한 결과, 통상적인 PCR 증폭 방법에 비하여 등온 증폭 방법에서 형광 신호가 강하게 방출되는 것을 확인할 수 있었다(도 8). 이는 통상적인 PCR 증폭 방법의 높은 반응 온도는 삽입 염료의 검출 효율에 영향을 미치기 때문인 것으로 판단된다. As a result of experiments performed by the conventional PCR amplification method and the isothermal amplification method under the same conditions, the present inventors confirmed that the isothermal amplification method emitted stronger fluorescence signals than the conventional PCR amplification method (FIG. 8). It is believed that this is because the high reaction temperature of the conventional PCR amplification method affects the detection efficiency of the intercalating dye.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 압타머를 증폭시키는 단계 이후에 형광을 측정하는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 형광 측정 단계는 압타머의 증폭 여부를 확인하기 위한 것으로, 압타머의 증폭된 dsDNA에는 삽입 염료(intercalating dye)가 결합할 수 있고, 삽입 염료가 방출하는 특정 파장의 형광을 측정하여 압타머의 증폭 여부를 확인할 수 있다. 각각의 삽입 염료가 방출하는 형광의 파장은 각각 상이하기 때문에 위에 나열된 삽입 염료에서 방출하는 특정 파장의 형광을 측정하는 것이 바람직하다. In another embodiment of the present invention, the step of measuring fluorescence may be further included after the step of amplifying the aptamer. The fluorescence measuring step is to check whether the aptamer is amplified. An intercalating dye can be bound to the amplified dsDNA of the aptamer, and fluorescence of a specific wavelength emitted by the intercalating dye is measured to determine the aptamer's amplification. amplification can be checked. Since the wavelengths of fluorescence emitted by each intercalating dye are different, it is preferable to measure the fluorescence of a specific wavelength emitted from the intercalating dyes listed above.

본 실시예에서는 EvaGreen을 삽입 염료로 사용하였으며, λabs/λem = 500/530nm의 파장에서 형광 신호를 측정하였다. 다만 측정 파장은 증폭 시약에 첨가되는 삽임 염료에 따라서 달라질 수 있다. In this example, EvaGreen was used as an intercalating dye, and fluorescence signals were measured at wavelengths of λabs/λem = 500/530 nm. However, the measurement wavelength may vary depending on the intercalation dye added to the amplification reagent.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 상기 결합 물질의 농도는 0.1 ~ 100 ng/mL이고, 상기 압타머의 농도는 0.01 ~ 10 pM이고, 상기 압타머를 증폭 단계는 8분 내지 30분간 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In a specific embodiment of the present invention, the concentration of the binding material is 0.1 to 100 ng/mL, the concentration of the aptamer is 0.01 to 10 pM, and the step of amplifying the aptamer may be performed for 8 to 30 minutes. , but is not limited thereto.

상기 결합 물질의 농도는 0.1 ~ 100 ng/mL, 바람직하게는 0.1 ~ 10 ng/mL일 수 있으며, 본 발명의 실험예에 따르면, 1 ng/mL을 사용하는 경우에 가장 높은 상대 형광 강도를 나타내었다.The concentration of the binding material may be 0.1 to 100 ng/mL, preferably 0.1 to 10 ng/mL, and according to the experimental example of the present invention, the highest relative fluorescence intensity is obtained when 1 ng/mL is used. was

상기 압타머의 농도는 0.01 ~ 10 pM, 바람직하게는 0.1 ~ 10 pM일 수 있으며, 본 발명의 실험예에 따르면, 1 pM을 사용하는 경우에 가장 높은 상대 형광 강도를 나타내었다.The concentration of the aptamer may be 0.01 to 10 pM, preferably 0.1 to 10 pM, and according to the experimental example of the present invention, the highest relative fluorescence intensity was shown when 1 pM was used.

삽입 염료는 스톡(stock) 용액의 농도를 20 ~ 40배 희석한 농도로 사용하는 것이 바람직하다. The insertion dye is preferably used at a concentration obtained by diluting the concentration of the stock solution by 20 to 40 times.

상기 압타머의 증폭 단계는 8~30분, 8~20분, 8~15분 또는 8~10분간 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실험예에 따르면, 형광 신호는 8분 내지 10분에서 빠르게 증가하였고, 반응 시간은 15분에서 포화되었다. Preferably, the amplification step of the aptamer is performed for 8 to 30 minutes, 8 to 20 minutes, 8 to 15 minutes, or 8 to 10 minutes. According to the experimental example of the present invention, the fluorescence signal increased rapidly from 8 to 10 minutes, and the reaction time was saturated at 15 minutes.

상기 압타머를 이용한 면역 분석 방법의 최소 검출 한계(LOD)는 시료 내에 포함되어 있는 표적 물질의 농도가 1 fg/mL 또는 1 fg/mL 이상으로, 공지된 다양한 면역 분석 방법에 비하여 가장 낮은 검출 한계(LOD)를 나타낸다.The minimum detection limit (LOD) of the immunoassay method using the aptamer is 1 fg/mL or more than 1 fg/mL, the lowest detection limit compared to various known immunoassay methods. (LOD).

본 발명의 압타머 선별 방법에 의해 선별된 압타머는 중증열성혈소판감소증후군 (Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스 핵 단백질에 항체가 결합하는 부분과 다른 부위에 결합하기 때문에, 샌드위치 형태의 바이오센서와 같은 다양한 분야에 적용 가능하다. 나아가, 이와 같은 압타머는 기존의 항체를 포함하는 제제와 비교하여 안정성 및 민감도가 매우 우수할 뿐만 아니라, 화학적 합성 방법으로 단시간에 적은 비용으로 대량 생산이 가능하고, 결합력을 높이기 위해 다양한 변형이 용이하다는 장점이 존재한다.Since the aptamer selected by the aptamer screening method of the present invention binds to a site different from that to which the antibody binds to the nuclear protein of the server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus, it can be used with a sandwich-type biosensor. It can be applied in various fields such as Furthermore, such aptamers are not only very excellent in stability and sensitivity compared to preparations containing conventional antibodies, but also can be mass-produced in a short time and at low cost by chemical synthesis, and various modifications are easy to increase binding force. Advantages do exist.

또한 본 발명의 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머를 이용한 면역 분석 방법은 이종 샌드위치 구조에서 표적 물질과 결합한 압타머만을 선택적으로 증폭하여 상대적인 형광 신호를 검출함으로써 민감하고 신속하게 표적 물질을 검출할 수 있는 장점이 존재한다.In addition, the immunoassay method using the aptamer selected by the aptamer screening method of the present invention selectively amplifies only the aptamer bound to the target material in the heterogeneous sandwich structure and detects the relative fluorescence signal, thereby sensitively and rapidly detecting the target material. There are possible advantages.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정제된 중증열성혈소판감소증후군 (Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스 핵 단백질의 사이즈를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변형된 SELEX 방법의 각 단계의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3의 A 내지 C는 본 발명의 일 실시예에 따른 변형된 SELEX 방법에 따라 선별된 압타머의 표적 결합력을 확인한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 핵 단백질에 결합 특이성을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 5의 A 및 B는 본 발명의 일 실시예에 따른 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 핵 단백질 농도에 따른 압타머의 결합력을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 압타머 선별 방법에 의하여 선별된 압타머를 이용한 면역 분석 방법(H-샌드위치 RPA)의 원리를 개략적으로 도시한 것으로, 항원 및 압타머를 포함하는 샘플은 포획 항체가 고정화된 웰에서 예비-배양된다. 항원에 결합된 압타머는 RPA 반응 동안 증폭되고 삽입 염료에 의해 검출된다.
도 7은 선별된 압타머를 이용한 면역 분석 방법(H-샌드위치 RPA)에 영향을 미치는 요인들의 최적화 결과를 나타내는 그래프로, (A) 고정화된 웰을 제조하는데 사용된 코팅 항체의 농도, (B) 항원과 반응하는 압타머 농도, (C) 삽입 염료의 농도 (D) RPA 반응 동안 상대 형광 강도 포화도를 나타내며, 인플루엔자 A NP 및 압타머의 농도는 각각 0.5 pg/mL 및 1 pM으로 설정되었다.
도 8은 다양한 증폭 조건에서 삽입 염료 효율(Intercalating dye efficiency)을 나타내는 것으로 (A) 증폭 반응을 통한 상대 형광 강도(a: 통상적 인 PCR(30 사이클), b: RPA, c: H-샌드위치 RPA(NP 및 압타머는 각각 0.5 pg/mL 및 1 pM임), (B) 각각의 증폭 반응 하에서 겔 시프트 이미지(OFF: 압타머 또는 NP 없음, ON: 압타머 1 pM, NP)이다.
도 9는 선별된 압타머를 이용한 면역 분석 방법(H-샌드위치 RPA)을 사용한 표적 농도의 측정 결과를 나타내며, (A) 인플루엔자 A NP, (B) 인플루엔자 B NP, (C) HIV-1 p24, (D) 에볼라 NP, (E) SARS-Cov-2 NP이다. 각각의 항원은 0.001 내지 10 pg/mL의 농도 범위이다.
도 10은 표적-압타머 특이성에 기초한 H-샌드위치 RPA의 특이성을 나타내는 그래프로, (A) 인플루엔자 A NP 및 인플루엔자 B NP 사이의 교차 반응성(파란색 막대: 인플루엔자 A NP-특이적 압타머 1pM, 인플루엔자 A 및 B NP는 각각 1 및 10 pg/mL이 적용되었고, 녹색 막대: 인플루엔자 B NP-특이적 압타머 1pM, 인플루엔자 A 및 B NP는 각각 10 및 1 pg/mL이 적용됨), (B) p24와 에볼라 NP의 교차 반응성(오렌지색 막대: p24-특이적 압타머 1pM, p24 및 에볼라 NP는 각각 1 및 10 pg/mL이 적용되었고, 분홍색 막대: 에볼라 NP-특이적 압타머 1pM, p24 및 에볼라 NP는 각각 10 및 1pg/mL이 적용됨)을 나타낸다.
1 shows the result of confirming the size of purified server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus nuclear protein according to an embodiment of the present invention through SDS-PAGE.
Figure 2 shows a schematic diagram of each step of the modified SELEX method according to an embodiment of the present invention.
3 A to C are graphs showing the results of confirming the target binding ability of the aptamer selected according to the modified SELEX method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the results of confirming the binding specificity to severe fever with thrombocytopenia syndrome virus nuclear protein according to an embodiment of the present invention.
5A and B show the result of confirming the binding force of aptamer according to the nuclear protein concentration of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 schematically shows the principle of the immunoassay method (H-sandwich RPA) using the aptamer selected by the aptamer selection method of the present invention, and the sample containing the antigen and the aptamer is immobilized with the capture antibody pre-incubated in wells. Aptamers bound to the antigen are amplified during the RPA reaction and detected by the intercalating dye.
Figure 7 is a graph showing the optimization results of factors influencing the immunoassay method (H-sandwich RPA) using the selected aptamer, (A) the concentration of the coating antibody used to prepare the immobilized well, (B) The concentration of aptamer reacting with the antigen, (C) the concentration of the intercalating dye and (D) the relative fluorescence intensity saturation during the RPA reaction, the concentrations of influenza A NP and aptamer were set to 0.5 pg/mL and 1 pM, respectively.
8 shows the intercalating dye efficiency under various amplification conditions (A) relative fluorescence intensity through amplification reactions (a: conventional PCR (30 cycles), b: RPA, c: H-sandwich RPA ( NP and aptamer are 0.5 pg/mL and 1 pM, respectively), (B) gel shift images under each amplification reaction (OFF: no aptamer or NP, ON: aptamer 1 pM, NP).
Figure 9 shows the results of measuring the target concentration using an immunoassay method (H-sandwich RPA) using selected aptamers, (A) influenza A NP, (B) influenza B NP, (C) HIV-1 p24, (D) Ebola NP, (E) SARS-Cov-2 NP. Each antigen ranges in concentration from 0.001 to 10 pg/mL.
Figure 10 is a graph showing the specificity of H-sandwich RPA based on target-aptamer specificity, (A) cross-reactivity between influenza A NP and influenza B NP (blue bar: influenza A NP-specific aptamer 1 pM, influenza A and B NPs were applied at 1 and 10 pg/mL respectively, green bar: influenza B NP-specific aptamer 1 pM, influenza A and B NPs at 10 and 1 pg/mL respectively), (B) p24 and Ebola NPs (orange bar: p24-specific aptamer 1 pM, p24 and Ebola NP were applied at 1 and 10 pg/mL, respectively; pink bar: Ebola NP-specific aptamer 1 pM, p24 and Ebola NP , where 10 and 1 pg/mL were applied, respectively).

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

<실시예 1> 압타머 선별 방법<Example 1> Aptamer screening method

1. 단일가닥 DNA 압타머(ssDNA) 라이브러리 디자인1. Single-stranded DNA aptamer (ssDNA) library design

압타머의 선별 방법에서, 초기 라운드에서는 무작위로 40개의 염기 서열에 해당하는 핵심 서열을 포함하고 있는 ssDNA 올리고 뉴클레오티드 라이브러리(서열번호 2: 5'- ATC CAG AGT GAC GCA GCA [핵심서열; (N X 40)] TG GAC ACG GTG GCT TAG T -3')를 사용하였다. 본 연구에서 사용된 모든 올리고뉴클레오티드는 Integrated DNA Technologies Inc. (Coralville, IA, USA)로부터 구입하였다. 이때, 상기 ssDNA 라이브러리를 결합 완충액 (50 mM 트리스-염산, pH 7.4, 100 mM NaCl, 5 mM KCl, 1 mM MgCl2)에 넣고, 90℃에서 5분간 가열함으로써 변성시킨 뒤, 0.01% 트윈 (Tween) 20으로 세척하고, 바로 얼음상에서 10분 동안 냉각시키는 과정을 수행한 뒤에 사용하였다.In the aptamer selection method, in the initial round, an ssDNA oligonucleotide library (SEQ ID NO: 2: 5'- ATC CAG AGT GAC GCA GCA [core sequence; (NX 40 )] TG GAC ACG GTG GCT TAG T -3') was used. All oligonucleotides used in this study were from Integrated DNA Technologies Inc. (Coralville, IA, USA). At this time, the ssDNA library was put into a binding buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.4, 100 mM NaCl, 5 mM KCl, 1 mM MgCl 2 ), denatured by heating at 90 ° C. for 5 minutes, and then 0.01% Tween ) 20, and used immediately after cooling on ice for 10 minutes.

2. 중증열성혈소판감소증후군(Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스 핵 단백질의 발현 및 정제2. Expression and purification of viral nuclear protein for server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS)

중합효소연쇄반응(Polymerase chain reaction; PCR)을 통해 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 단백질을 암호화하는 염기 서열을 증폭하여 PCR 산물을 수득하였다. 그런 다음, 상기 PCR 산물을 pET28a 발현 벡터에 삽입한 뒤에 이를 E.Coli. BL21에 형질전환(Transformaion)한 뒤, 37℃에서 진탕배하였다. 진탕배양액의 OD600 값이 0.6이 될 때 1 mM의 IPTG(Isoprophyl-b-D-thiogalactopyranoside) 처리하고, 25℃에서 하루 저녁 배양하여 단백질 발현을 유도하였다. 이후, 상기 형질전환체에 초음파를 가하여 세포를 파괴한 뒤, 세포 용해물로부터 서열번호 1로 표시되는 단백질을 수득하였다.A nucleotide sequence encoding a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 was amplified through a polymerase chain reaction (PCR) to obtain a PCR product. Then, after inserting the PCR product into the pET28a expression vector, it was E. Coli . After transformation (Transformaion) in BL21, it was shaken at 37 ℃. When the OD 600 value of the shaking culture solution reached 0.6, it was treated with 1 mM IPTG (Isoprophyl-bD-thiogalactopyranoside), and cultured overnight at 25°C to induce protein expression. Thereafter, ultrasound was applied to the transformant to destroy the cells, and the protein represented by SEQ ID NO: 1 was obtained from the cell lysate.

도 1에서 보는 바와 같이, 상기 분리된 단백질을 통상의 방법에 따른 SDS-PAGE를 수행한 결과, 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 단백질인 중증열성혈소판감소증후군(Server fever with thrombocytopenia syndrome; 이하, 'SFTS'라고 함) 바이러스의 핵 단백질을 수득하였음을 확인하였다.As shown in FIG. 1, as a result of performing SDS-PAGE on the isolated protein according to a conventional method, server fever with thrombocytopenia syndrome (hereinafter, a protein consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1) was obtained. , referred to as 'SFTS'). It was confirmed that the nuclear protein of the virus was obtained.

3. 압타머의 선별 방법3. Selection method of aptamer

(1) 압타머의 선별 방법의 각 단계(1) Each step of the aptamer screening method

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 압타머의 선별 방법을 수행하여, SFTS 바이러스에 특이적으로 결합할 수 있는 압타머를 선별하였다. 구체적으로, 변형된 압타머의 선별 방법은 다음과 같다.As shown in FIG. 2, by performing the aptamer screening method of the present invention, aptamers capable of specifically binding to the SFTS virus were selected. Specifically, a method for selecting a modified aptamer is as follows.

1) 항체 고정화 및 차단 단계1) Antibody immobilization and blocking step

항체 고정화 단계: 상기 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열에 특이적으로 결합하는 항체를 pH 9.5, 0.1M 카르보네이트 완충액(carbonate buffer)에 희석한 뒤에 96웰 플레이트에 넣고 4℃에서 밤새도록 반응시켜, 상기 항체를 96웰 플레이트에 코팅시켰다. Antibody immobilization step: After diluting the antibody specifically binding to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 in 0.1M carbonate buffer (pH 9.5), it was placed in a 96-well plate and reacted overnight at 4 ° C. , the antibody was coated on a 96-well plate.

차단 단계; 이후, 코팅된 플레이트에 200 ㎕의 세척 완충액(0.01%의 트윈(Tween)이 포함된 PBS(Potassium phosphate buffer)을 넣고 세척하였다. 상기 세척이 완료된 플레이트에 1% BSA(Bovine serum albumin)을 넣고 실온에서 1시간 동안 반응시킴으로써, ssDNA가 항체와 결합하여 나타날 수 있는 비 특이적인 결합 반응을 차단하였다. blocking step; Thereafter, 200 μl of washing buffer (Potassium phosphate buffer (PBS) containing 0.01% Tween) was added to the coated plate and washed. 1% BSA (Bovine serum albumin) was added to the washed plate and room temperature By reacting for 1 hour at , a non-specific binding reaction that may occur when ssDNA binds to an antibody was blocked.

1-1) 회수 단계; 1-1) recovery step;

상기 1) 단계에서, 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열 이외의 단백질과 ssDNA 간의 비 특이적인 결합 가능성을 줄이기 위하여, 상기 ssDNA 라이브러리가 포함된 완충액을 상기 BSA를 이용하여 차단된 플레이트에 넣고 30분 동안 배양한 뒤, 항체와 결합하지 않은 ssDNA 라이브러리만이 포함된 상등액(이하, '상등액'이라 함)을 얻는 회수 단계를 추가적으로 수행하였다.In step 1), in order to reduce the possibility of non-specific binding between proteins other than the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and ssDNA, the buffer containing the ssDNA library was placed in a plate blocked using the BSA for 30 minutes After culturing, a recovery step was additionally performed to obtain a supernatant (hereinafter referred to as 'supernatant') containing only the ssDNA library not bound to the antibody.

2) 제1 반응 단계; 항원-항체 반응2) a first reaction step; antigen-antibody reaction

상기 1) 단계에서 항체 고정화 및 차단이 완료된 플레이트에 1 ㎍/mL의 농도로 PBS에 희석된 상기 실시예 1의 단백질 넣고 실온에서 2시간 동안 배양하였다.The protein of Example 1 diluted in PBS at a concentration of 1 μg/mL was added to the plate where the antibody was immobilized and blocked in step 1), and incubated at room temperature for 2 hours.

3) 제2 반응 단계; ssDNA 라이브러리와 결합 단계3) a second reaction step; Combination step with ssDNA library

상기 제1 반응 단계가 완료된 플레이트에 상기 1-1)의 상등액을 넣고 실온에서 1시간 동안 반응시킨 뒤에 200 ㎕의 세척 완충액을 이용하여 5회 세척하였다.After the first reaction step was completed, the supernatant of 1-1) was added to the plate, reacted at room temperature for 1 hour, and then washed 5 times with 200 μl of washing buffer.

4) 제1 용출 단계; ssDNA 용출 및 증폭 단계4) first elution step; ssDNA elution and amplification steps

상기 2) 단계에서 세척이 완료된 플레이트에 결합 완충액을 첨가하고, 80℃에서 10분 동안 반응시켜 상기 실시예 1의 단백질에 결합된 ssDNA를 용출시켰다.Binding buffer was added to the plate washed in step 2) and reacted at 80° C. for 10 minutes to elute ssDNA bound to the protein of Example 1.

5) 증폭 단계; 제3 반응 단계; 및 제2 용출 단계5) amplification step; a third reaction step; and a second elution step

상기 4) 제1 용출 단계의 상기 ssDNA 용출액을 PCR 정제 키트를 사용하여 제조사에서 제공하는 방법에 따라 정제한 뒤, 정제된 ssDNA를 30 ㎕의 멸균수에 용해시켰다. 상기 정제된 ssDNA에 1 μM의 프라이머쌍, 2.5 mM dNTP 혼합물 및 1.2 U의 Pfu 폴리머라제를 혼합하여 최종 볼륨이 50 ㎕가 되도록 한 뒤에 중합효소연쇄반응을 수행하여 증폭된 ssDNA를 수득하였다. 이때, 중합효소연쇄반응의 경우, 95℃에서 5 분; 95℃에서 30 초; 57℃에서 20 초; 72℃에서 20 초의 조건으로 25 사이클만큼 수행하였으며, 마지막 연장은 72℃에서 5 분의 조건으로 수행하였다.The ssDNA eluate in step 4) of the first elution was purified using a PCR purification kit according to the method provided by the manufacturer, and then the purified ssDNA was dissolved in 30 μl of sterile water. The purified ssDNA was mixed with 1 μM of primer pair, 2.5 mM dNTP mixture, and 1.2 U of Pfu polymerase to make a final volume of 50 μl, followed by polymerase chain reaction to obtain amplified ssDNA. At this time, in the case of polymerase chain reaction, 5 minutes at 95 ℃; 30 seconds at 95°C; 20 seconds at 57°C; 25 cycles were performed at 72°C for 20 seconds, and the final extension was performed at 72°C for 5 minutes.

그런 다음, 상기 증폭된 ssDNA를 상기 '3) 제2 반응 단계'와 동일한 방법으로 제2-1 반응 단계를 수행하고, 상기 '4) 제1 용출 단계'와 동일한 방법으로 제2 용출 단계를 수행하였으며, 상기 증폭 단계; 제2-1 반응 단계 및 제2 용출 단계는 최소 10번 이상 진행하였다. 이와 같은 과정을 통해 최종적으로 3개의 ssDNA 서열을 선별하였다.Then, the amplified ssDNA is subjected to the 2-1 reaction step in the same manner as in '3) the second reaction step', and the second elution step is performed in the same manner as in '4) the first elution step' And, the amplification step; The 2-1 reaction step and the second elution step were performed at least 10 times. Through this process, three ssDNA sequences were finally selected.

(2) ssDNA 서열 분석(2) ssDNA sequence analysis

[2-1]에서 선별된 3종의 상기 ssDNA 서열을 상기 [2-1]에서와 동일한 중합효소연쇄반응을 통해 증폭시킨 뒤, 증폭된 산물을 pETHis6 TEVLIC 클로닝 벡터(Addgene, 미국)에 각각 삽입하였다. 이후, 상기 벡터를 E.Coli DH5α에 형질전환 시킨 뒤, 형질전환체로부터 증폭된 플라스미드를 분리하여 DNA 서열 분석을 수행하였다. 여기서, DNA 서열 분석을 마크로젠(한국)에서 수행하였으며, ssDNA인 압타머의 2차 구조를 Zuker 알고리즘에 기초한 Mfold 프로그램을 사용하여 예측하였다.The three ssDNA sequences selected in [2-1] were amplified through the same polymerase chain reaction as in [2-1], and then the amplified products were inserted into the pETHis6 TEVLIC cloning vector (Addgene, USA), respectively. did Thereafter, the vector was transformed into E. coli DH5α, and the amplified plasmid was isolated from the transformant and subjected to DNA sequencing. Here, DNA sequence analysis was performed by Macrogen (Korea), and the secondary structure of aptamer, which is ssDNA, was predicted using the Mfold program based on the Zuker algorithm.

그 결과 선별된 압타머는 서열번호 2의 5'- ATC CAG AGT GAC GCA GCA -[핵심 서열; (N X 40)]- TG GAC ACG GTG GCT TAG T -3'의 염기서열을 가지며, 핵심 서열은 하기 표 1에 기재된 것과 같았다.As a result, the selected aptamer is the 5'- ATC CAG AGT GAC GCA GCA of SEQ ID NO: 2 - [core sequence; (N X 40)] - TG GAC ACG GTG GCT TAG T -3 ', and the core sequence was as shown in Table 1 below.

이름name 서열번호sequence number 핵심 서열core sequence 압타머 1Aptamer 1 서열번호 3SEQ ID NO: 3 CGACCACAGATTGGAGACTGATAGTGCACGAGCAAGGACACGACCACAGATTGGAGACTGATAGTGCACGAGCAAGGACA 압타머 2Aptamer 2 서열번호 4SEQ ID NO: 4 TCGGATGGATTGTGGTCGAAGTTGTTTCCGACACTAGTCATCGGATGGATTGTGGTCGAAGTTGTTTCCGACACTAGTCA 압타머 3Aptamer 3 서열번호 5SEQ ID NO: 5 CACATCGGAGAACAGGCGCACTGTCGGAGGAACCGCAACGCACATCGGAGAACAGGCGCACTGTCGGAGGAACCGCAACG

상기 선별된 3종의 압타머의 서열 끝 말단에, 표적과의 결합력에 따라 형광체의 편광도 변화로 인해 결합력이 측정 관찰될 수 있도록 형광체(FAM) (FAM이 표지된 압타머의 경우 이하, 'FAM-압타머 1', 'FAM-압타머 2'및 'FAM-압타머 3'라고 함.) 또는 비오틴(Biotin)을 통상의 방법에 따라 표지하였다. At the end of the sequence of the three selected aptamers, a fluorescent substance (FAM) (hereinafter, in the case of FAM-labeled aptamers, ' FAM-aptamer 1', 'FAM-aptamer 2' and 'FAM-aptamer 3') or biotin were labeled according to a conventional method.

4. 선별된 압타머의 표적 결합력 확인4. Confirmation of the target binding ability of the selected aptamer

상기 실시예 2의 FAM-압타머(20 nM)를 384 웰 평면 바닥 플레이트에 코팅한 뒤, 표적인 상기 실시예 1의 단백질(NP)의 농도를 0 내지 25 μM의 농도로 상기 플레이트에 넣고 5분 동안 진탕한 뒤, 30분 동안 실온에서 배양하였다. 이후, 480 nm의 여기 파장 및 535 nm의 방출 파장에서 그 발현 세기를 Cytation 5.0 Plate Reader (BioTek) 및 Gen5 버전 2.09.1을 사용하여 측정하고, 이방성 값은 농도가 증가되는 X축에 대해 플롯팅 한 뒤에 포화 원-사이트(saturation one-site) 피팅 모델을 이용하여 해리 상수(Kd)를 측정하여, 그 결과를 도 3의 A 내지 C에 나타내었다.After coating the FAM-aptamer (20 nM) of Example 2 on a 384-well flat-bottom plate, the target protein (NP) of Example 1 was added to the plate at a concentration of 0 to 25 μM and then 5 After shaking for 30 minutes, it was incubated at room temperature for 30 minutes. Then, the intensity of its expression at an excitation wavelength of 480 nm and an emission wavelength of 535 nm was measured using a Cytation 5.0 Plate Reader (BioTek) and Gen5 version 2.09.1, and the anisotropy value was plotted against the X-axis with increasing concentration. After that, the dissociation constant (K d ) was measured using a saturation one-site fitting model, and the results are shown in A to C of FIG. 3 .

도 3의 A 내지 C에서 보는 바와 같이, FAM-압타머 1의 경우 해리 상수가 3.9 μM이었고, FAM-압타머 2의 경우 해리 상수가 1.8 μM이었으며, FAM-압타머 3의 경우 해리 상수가 0.8 μM인 것으로 확인되었다.As shown in A to C of FIG. 3, in the case of FAM-aptamer 1, the dissociation constant was 3.9 μM, in the case of FAM-aptamer 2, the dissociation constant was 1.8 μM, and in the case of FAM-aptamer 3, the dissociation constant was 0.8. was found to be μM.

상기 결과를 통해 본 발명에 따라 선별된 3종의 압타머는 그 정도의 차이가 있지만 결합 친화도가 모두 우수하며, 특히 FAM-압타머 3의 경우에는 결합 친화도가 매우 우수한 것을 알 수 있다. 나아가, 이와 같은 결과를 통해 본 발명에 따른 변형된 SELEX 방법은 우수한 압타머를 선별하는데 매우 효과적임을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the three aptamers selected according to the present invention have excellent binding affinity, although there is a difference in degree, and in particular, in the case of FAM-aptamer 3, the binding affinity is very excellent. Furthermore, it can be seen from these results that the modified SELEX method according to the present invention is very effective in selecting excellent aptamers.

5. 선별된 압타머의 항원 특이성 확인5. Confirmation of Antigen Specificity of Selected Aptamers

SFTS의 핵 단백질과 구조가 비슷한 다른 타입의 한타바이러스(Hanta) 또는 인플루엔자 A 바이러스(InfA)가 포함되어 있는 혈청과, SFTS의 핵 단백질이 포함되어 있는 혈청(SFTS) 및 이들 모두가 혼합된 혈청(Mix)을 비오틴이 표지된 압타머-3(이하, '비오틴-압타머 3'라고 함)가 코팅된 96웰 플레이트에 각각 넣고, HRP가 결합되어 있는 스트렙타비딘(Streptavidin)을 추가로 넣은 뒤에 반응시킨 후 색 변화를 확인하여, 그 결과를 도 4에 나타내었다.Serum containing other types of Hanta virus (Hanta) or Influenza A virus (InfA), which are similar in structure to the nuclear protein of SFTS, serum containing the nuclear protein of SFTS (SFTS), and serum mixed with both ( Mix) into a 96-well plate coated with biotin-labeled aptamer-3 (hereinafter, referred to as 'biotin-aptamer 3'), and additionally added streptavidin to which HRP is bound. After reacting, color change was confirmed, and the results are shown in FIG. 4 .

또한, 상기 비오틴-압타머 3을 종래의 리포좀 기반의 비색분석 센서 플랫폼에 적용하여 표적 검출 여부를 확인하여, 그 결과를 도 5의 A 및 B에 나타내었다.In addition, target detection was confirmed by applying the biotin-aptamer 3 to a conventional liposome-based colorimetric sensor platform, and the results are shown in A and B of FIG. 5 .

도 4에서 보는 바와 같이, SFTS의 핵 단백질과 구조가 비슷한 한타 바이러스 또는 인플루엔자 A 바이러스만이 포함된 혈청에서는 흡광도가 0.1 (a.u.)인 반면, SFTS의 핵 단백질이 포함된 혈청과, 혼합된 혈청에서는 흡광도가 0.7 (a.u.)인 것을 확인하였다.As shown in FIG. 4, the absorbance was 0.1 (a.u.) in the serum containing only the hanta virus or influenza A virus, which has a similar structure to the nuclear protein of SFTS, whereas in the serum mixed with the serum containing the nuclear protein of SFTS, It was confirmed that the absorbance was 0.7 (a.u.).

또한, 도 5에서 보는 바와 같이, 표적 단백질의 농도가 증가됨에 따라 발색되는 색의 세기가 진해질 뿐만 아니라, 흡광도 역시 농도에 의존적으로 증가하는 것을 확인하였다.In addition, as shown in FIG. 5, it was confirmed that as the concentration of the target protein increased, not only the intensity of the color developed, but also the absorbance also increased in a concentration-dependent manner.

상기 결과를 통해 본 발명에 따른 압타머는 SFTS의 핵 단백질에만 특이적으로 결합할 수 있는 결합 특이성을 가지며, 표적 단백질의 농도에 의존적으로 결합 정도가 달라짐에 따라 목적하고자 하는 혈청 내에 존재하는 표적 단백질의 농도를 높은 민감도로 측정할 수 있음을 알 수 있다.Through the above results, the aptamer according to the present invention has a binding specificity that can specifically bind only to the nuclear protein of SFTS, and as the degree of binding varies depending on the concentration of the target protein, the target protein present in serum is desired. It can be seen that the concentration can be measured with high sensitivity.

<실시예 2> 선별된 압타머를 이용한 면역 분석<Example 2> Immunoassay using selected aptamers

1. 표적 특이적 압타머 선별1. Target-specific aptamer selection

본 발명자는 인플루엔자 A NP, 인플루엔자 B NP, HIV-1 p24 단백질, Ebola NP, SARS-Cov-2 NP를 상업적으로 구입하고, 상기 실시예 1의 방법으로 각각의 단백질에 결합 특이성을 갖는 압타머를 선별하였으며, 선별된 압타머의 서열을 [표 2]와 같다. 하기 [표 2]에서 볼드체로 표기된 서열은 압타머 증폭 단계에서 프라이머가 결합하는 서열로, 각각의 압타머에 대하여 다른 서열로 제조되었다.The present inventors commercially purchased influenza A NP, influenza B NP, HIV-1 p24 protein, Ebola NP, and SARS-Cov-2 NP, and obtained aptamers having binding specificity to each protein by the method of Example 1. It was selected, and the sequence of the selected aptamer is shown in [Table 2]. Sequences marked in bold in the following [Table 2] are sequences to which primers bind in the aptamer amplification step, and were prepared as different sequences for each aptamer.

단백질protein 서열번호sequence number 압타머 서열aptamer sequence 인플루엔자 A NPInfluenza A NP 서열번호 6SEQ ID NO: 6 5' TAG GGA AGA GAA GGA CAT ATG ATG GCG TAC GGG GAT GAG GTG ATC GTA GTG GGT TGA CTA GTA CAT GAC CAC TTG A 3'5' TAG GGA AGA GAA GGA CAT ATG AT G GCG TAC GGG GAT GAG GTG ATC GTA GTG GG T TGA CTA GTA CAT GAC CAC TTG A 3' 인플루엔자 B NPInfluenza B NP 서열번호 7SEQ ID NO: 7 5' ATT ATG GCG TTT GCA GCG TTC TGG TTG GTG GTG GTG ATA GGT GGG GGG AAG GAG GGT ATC TTG TTG GTG AGG TAA CGG CT 3'5' ATT ATG GCG TTT GCA GCG TTC TGG TT G GTG GTG GTG ATA GGT GGG GGG AAG GAG GGT ATC TTG TTG GTG AGG TAA CGG CT 3' HIV-1 p24 단백질HIV-1 p24 protein 서열번호 8SEQ ID NO: 8 5' AGA TAC TGC CAT TCA TTG CAT CGA GCA CGC GAC TGA TGA GGA TGG TCT AGT AGC TGG GGT CGA GTA CTA AGC TAT GTG TCG A 3'5' AGA TAC TGC CAT TCA TTG CAT C GA GCA CGC GAC TGA TGA GGA TGG TCT AGT AGC TGG GGT CGA GTA CTA AGC TAT GTG TCG A 3' Ebola NPEbola NP 서열번호 9SEQ ID NO: 9 5' GAT GTG AGT GAC GTG GAT CGA GCG GAT GTG AAG GCT GAA AGT GGC TTT GGG CGG TCG TAA GTG TCA CAG AGC ATG CAA CAA GAC C 3'5' GAT GTG AGT GAC GTG GAT CGA G CG GAT GTG AAG GCT GAA AGT GGC TTT GGG CGG TCG TAA GT G TCA CAG AGC ATG CAA CAA GAC C 3' SARS-Cov-2 NPSARS-CoV-2 NPs 서열번호 10SEQ ID NO: 10 5' ATC CAG AGT GAC GCA GCA AAC CCA AGC AAA CTA CCT CTA TAC CCT TCG ACC TTC ATC ATG GAC ACG GTG GCT TAG T 3'5' ATC CAG AGT GAC GCA GCA AAC CCA AGC AAA CTA CCT CTA TAC CCT TCG ACC TTC ATC A TG GAC ACG GTG GCT TAG T 3'

2. 선별된 압타머를 이용한 이종 샌드위치 면역 분석2. Heterogeneous sandwich immunoassay using selected aptamers

본 발명자들은 상기 선별된 압타머를 사용하여 5가지 모델 표적 단백질의 다양한 농도 범위를 검출함으로써 H-샌드위치 RPA의 검출 효율을 조사하였다(도 6).The present inventors investigated the detection efficiency of H-sandwich RPA by detecting various concentration ranges of 5 model target proteins using the selected aptamer (FIG. 6).

0.1M 탄산염 버퍼(pH 9.6) 중 항-표적 항체(1ng/mL)를 96-웰 마이크로 플레이트에 4℃에서 밤새 고정했다. 코팅된 웰을 PBS-T로 3회 세척하고 1% BSA (w/w)로 차단하였다. 다양한 농도의 재조합 표적 단백질 및 압타머(1 pM)를 상온에서 30분 동안 사전 배양하였다. 임상 샘플 분석을 위해, 바이러스를 용해하기 위한 분석 희석제로서 2% Triton™ X-100을 함유하는 결합 완충액을 사용하였다. 표적 단백질-압타머 혼합물을 코팅된 웰에 로딩하고 실온에서 45분 동안 부드럽게 진탕하면서 배양하였다. 프라이머, dNTP, 반응 버퍼 및 아세트산 마그네슘(MgOAc)을 포함하는 RPA 용액을 등온 증폭을 유도하는 항체-항원-압타머를 포함하는 H-샌드위치 복합체에 첨가하고, 형광 신호 검출을 용이하게 하기 위해 삽입 염료(0.5 × EvaGreen®)을 웰에 첨가하고 37℃에서 20분 동안 배양하였다. 이후 530nm의 방출 파장으로 500nm의 여기 파장에서 형광 신호를 측정했다. 표적 단백질이 없는 반응의 형광 강도를 음성 대조군(Ic)으로 사용하였고, 표적 단백질과의 RPA 반응 후 형광 신호를 형광 강도(I)로 기록하였다. 형광 강도의 정규화된 비율은 다음과 같은 신호 값의 차이를 사용하여 계산되었다: Anti-target antibodies (1 ng/mL) in 0.1 M carbonate buffer (pH 9.6) were immobilized in 96-well microplates overnight at 4°C. Coated wells were washed 3 times with PBS-T and blocked with 1% BSA (w/w). Various concentrations of the recombinant target protein and aptamer (1 pM) were pre-incubated for 30 minutes at room temperature. For clinical sample analysis, a binding buffer containing 2% Triton™ X-100 was used as an assay diluent to lyse the virus. The target protein-aptamer mixture was loaded onto the coated wells and incubated at room temperature for 45 minutes with gentle shaking. RPA solution containing primers, dNTPs, reaction buffer, and magnesium acetate (MgOAc) was added to the H-sandwich complex containing antibody-antigen-aptamer to induce isothermal amplification, and intercalating dye to facilitate fluorescence signal detection. (0.5 × EvaGreen®) was added to the wells and incubated for 20 minutes at 37°C. Fluorescence signals were then measured at an excitation wavelength of 500 nm with an emission wavelength of 530 nm. The fluorescence intensity of the reaction without the target protein was used as a negative control (Ic), and the fluorescence signal after the RPA reaction with the target protein was recorded as the fluorescence intensity (I). Normalized ratios of fluorescence intensities were calculated using the difference in signal values as:

상대 형광 강도 또는 ΔI = (I-Ic)/Ic.Relative fluorescence intensity or ΔI = (I-Ic)/Ic.

3. 이종 샌드위치 면역 분석 방법의 최적화3. Optimization of the heterologous sandwich immunoassay method

H-샌드위치 RPA를 적용하여 모델 표적을 탐지하기 위해 탐지 효율에 영향을 미치는 요인의 조건을 최적화 하였다(도 7A-D). H-sandwich RPA was applied to optimize the conditions of factors affecting detection efficiency to detect model targets (Fig. 7A-D).

(1) 항체 및 압타머의 농도(1) Concentration of antibody and aptamer

먼저, 웰에 고정된 포획 항체의 농도 및 압타머의 농도에 따른 검출 효율을 조사하였다. 포획 항체 및 압타머의 농도는 H-샌드위치 RPA의 주요 요인 중 하나인데, 이는 항원을 포획하고 RPA 반응을 통해 항원에 결합된 압타머만을 증폭시키기 위해 적절한 농도의 항체를 웰에 고정시켜야하기 때문이다.First, the detection efficiency according to the concentration of the capture antibody immobilized in the well and the concentration of the aptamer was investigated. The concentration of capture antibody and aptamer is one of the main factors of H-sandwich RPA, because an appropriate concentration of antibody must be immobilized on the well to capture the antigen and amplify only the aptamer bound to the antigen through the RPA reaction. .

도 7A에 도시된 바와 같이, 항체를 0.1 내지 100 ng/mL의 농도로 고정시켰으며, 1 pM의 압타머와 인플루엔자 A NP 0.5 pg/mL이 반응한 상황에서 1 ng/mL의 항체를 첨가했을 때 가장 높은 상대 형광 강도를 나타냈다.As shown in FIG. 7A, the antibody was fixed at a concentration of 0.1 to 100 ng/mL, and 1 ng/mL of antibody was added in a situation where 1 pM aptamer and 0.5 pg/mL of influenza A NP reacted. showed the highest relative fluorescence intensity.

다음으로, 항원과 반응하는 압타머의 농도 조건을 조사하였다(도 7B).Next, the concentration conditions of the aptamer reacting with the antigen were investigated (FIG. 7B).

인플루엔자 A NP 0.5 pg/mL을 사용하였고, 항원 농도의 1 내지 1000배인 0.01 내지 10 pM의 압타머 조건하에서 실험을 수행하였다. 1 pM 압타머에서 가장 높은 상대 형광 강도가 관찰되었으며, 이는 항원 농도의 100배였다. Influenza A NP 0.5 pg/mL was used, and experiments were performed under aptamer conditions of 0.01 to 10 pM, which is 1 to 1000 times the antigen concentration. The highest relative fluorescence intensity was observed at 1 pM aptamer, which was 100 times the antigen concentration.

따라서, 후속 실험은 1 ng/mL의 코팅 항체 및 1 pM의 압타머 조건하에서 수행되었다.Therefore, subsequent experiments were performed under the conditions of 1 ng/mL of coating antibody and 1 pM of aptamer.

(2) 삽입 염료(intercalating dye)의 농도 (2) Concentration of intercalating dye

그리고 삽입 염료 희석 비율을 조사하여 항원의 온-오프에서 가장 높은 상대 형광 강도 값을 나타내는 염료의 농도를 결정하였다. 반응된 항원 농도는 0.5 pg/mL 및 사용된 압타머는 1 pM이다.And, by examining the intercalation dye dilution ratio, the concentration of the dye showing the highest relative fluorescence intensity value in the on-off state of the antigen was determined. The reacted antigen concentration is 0.5 pg/mL and the aptamer used is 1 pM.

삽입 염료를 20X 스톡으로부터 0.05, 0.1, 0.5 및 1X로 희석하고, 측정된 형광 신호가 도 7C에 나타내었다. Insert dye was diluted 0.05, 0.1, 0.5 and 1X from the 20X stock and the measured fluorescence signal is shown in Figure 7C.

더 높은 희석 비율에 따라 형광 강도가 증가하였고, 0.5X 삽입 염료가 첨가되었을 때, 가장 높은 상대 형광 강도를 나타냈다.The fluorescence intensity increased with higher dilution ratios, and the highest relative fluorescence intensity was shown when 0.5X intercalating dye was added.

따라서, 추가 실험에서 삽입 염료의 희석 비율은 0.5X로 설정되었다.Therefore, the dilution ratio of the intercalating dye in further experiments was set to 0.5X.

(3) 형광 강도(fluorescence intensity)의 포화 시간(3) Saturation time of fluorescence intensity

마지막으로, 본 발명자는 RPA 반응 동안 삽입 염료에 의해 생성된 형광 강도의 포화 시간을 조사했다.Finally, we investigated the saturation time of the fluorescence intensity generated by the intercalating dye during the RPA reaction.

도 7D에 도시된 바와 같이, 형광 신호는 8분 내지 10분에서 빠르게 증가하였고, 반응 시간은 15분에서 포화되었다. 일반적으로, RPA 반응은 효소 작업 효율에 따라 약간의 시간 및 형광 신호 강도 편차를 나타내며, 이를 보정하기 위해 RPA 키트의 권장 조건인 20분을 선택하였다.As shown in Fig. 7D, the fluorescence signal increased rapidly from 8 to 10 min, and the reaction time saturated at 15 min. In general, the RPA reaction shows some time and fluorescence signal intensity deviations depending on the enzyme working efficiency, and to compensate for this, 20 minutes, the recommended condition of the RPA kit, was selected.

(4) 압타머 증폭 방법(4) Aptamer amplification method

또한 본 방명에서 사용된 삽입 염료(intercalating dye)의 dsDNA 검출 효율을 확인하였다.In addition, the dsDNA detection efficiency of the intercalating dye used in the present study was confirmed.

증폭 반응에 첨가된 삽입 염료가 증폭 과정에 의해 생성된 dsDNA와 함께 증가된 형광 강도를 나타내는지 여부를 결정하기 위해, 정상 PCR, 용액 RPA(solution RPA) 및 H-샌드위치 RPA를 수행했다. 각각의 증폭 반응에 사용된 프라이머, 압타머 및 다른 시약의 양은 동일하였고, 정상 PCR은 30사이클에서 수행되었고, 37℃에서 RPA 반응 시간은 20분이었다.Normal PCR, solution RPA, and H-sandwich RPA were performed to determine whether the intercalating dye added to the amplification reaction exhibited increased fluorescence intensity with dsDNA generated by the amplification process. The amounts of primers, aptamers and other reagents used in each amplification reaction were the same, normal PCR was performed in 30 cycles, and the RPA reaction time at 37°C was 20 minutes.

증폭 반응에 사용된 프라이머는 [표 2]에 볼드체로 표시되었으며, 구체적으로 정방향(Forward primer) 프라이머의 경우 [표 2]에 볼드체로 표시된 서열과 동일하고, 역방향(Reverse primer) 프라이머의 경우 [표 2]에 볼드체로 표시된 서열과 상보적인 서열을 갖는다. The primers used in the amplification reaction are shown in bold in [Table 2], and specifically, in the case of forward primers, they are identical to the sequences shown in bold in [Table 2], and in the case of reverse primers, [Table 2]. 2] has a sequence complementary to the bold sequence.

도 8에 도시된 바와 같이, 증폭 전후의 형광 신호 차이는 각 방법에서 발생하였고, 상대 형광 강도는 용액 RPA에서 가장 높았지만, 이는 H-샌드위치 RPA와 크게 다르지 않았다. 각각의 경우에 대하여 겔 전기 영동을 통해 증폭된 DNA가 확인되었고, 항원의 유무에 따른 밴드 차이는 H-샌드위치 RPA에서 명확하게 관찰되었다(도 8B).As shown in FIG. 8, the difference in fluorescence signal before and after amplification occurred in each method, and the relative fluorescence intensity was the highest in solution RPA, but it was not significantly different from H-sandwich RPA. In each case, the amplified DNA was confirmed through gel electrophoresis, and a band difference according to the presence or absence of the antigen was clearly observed in H-sandwich RPA (FIG. 8B).

정상 PCR에서 높은 증폭 반응 온도는 삽입 염료의 검출 효율에 영향을 미칠 수 있으며, H-샌드위치 RPA는 웰에 결합된 면역 복합체상의 압타머를 증폭시키기 때문에 겔상에서 온-오프 차이가 명백하다고 추측한다.In normal PCR, high amplification reaction temperature may affect the detection efficiency of the intercalating dye, and since H-sandwich RPA amplifies the aptamer on the immune complex bound to the well, we speculate that the on-off difference is evident on the gel.

4. 최적의 조건에서 면역 분석 방법의 효과4. Effect of the immunoassay method under optimal conditions

최적화된 조건을 적용한 본 발명의 면역 분석 방법의 효과를 조사하기 위해, 다양한 농도 범위의 모델 표적 및 표적-특이적 압타머를 사용하여 RPA 반응 후 형광 신호를 측정하였다.In order to investigate the effect of the immunoassay method of the present invention applying optimized conditions, fluorescence signals were measured after RPA reaction using model targets and target-specific aptamers in various concentration ranges.

각 표적의 포획 항체를 웰에 고정시킨 후, 미리 혼합된 항원 및 압타머를 웰에 로딩하고 배양하여 면역 복합체를 형성하였다. 이종 샌드위치 면역 복합체(항체-항원-압타머)가 구축된 후, 결합되지 않은 압타머는 충분한 세척 단계를 통해 제거되었다. 그 후, 프라이머, RPA 시약 및 삽입 염료를 웰에 첨가하여 37℃에서 20분 동안 인큐베이션하여 RPA 반응을 유도하고 증폭된 압타머로부터 생성된 형광 신호를 측정하였다.After the capture antibody of each target was immobilized in the well, the premixed antigen and aptamer were loaded into the well and cultured to form an immune complex. After the construction of the heterologous sandwich immune complex (antibody-antigen-aptamer), unbound aptamers were removed through sufficient washing steps. Thereafter, primers, RPA reagent and intercalating dye were added to the wells and incubated at 37° C. for 20 minutes to induce RPA reactions and the fluorescence signals generated from the amplified aptamers were measured.

도 9에 도시된 바와 같이, 인플루엔자 A 바이러스 NP의 형광 신호는 1 fg/mL 농도에서 검출되었으며, 이는 아가로스 겔에서 압타머 길이에 상응하는 밴드를 관찰함으로써 확인되었다.As shown in FIG. 9, the fluorescence signal of influenza A virus NP was detected at a concentration of 1 fg/mL, which was confirmed by observing a band corresponding to the aptamer length on an agarose gel.

위에서 설명한 것과 동일한 절차에서 본 발명자들은 또한 본 발명의 검출 방법을 동일한 농도 범위에서 각각 인플루엔자 B 바이러스 NP, HIV-1 바이러스의 p24, 에볼라 바이러스 NP, SARS-Cov-2 NP를 포함한 다른 바이러스 관련 항원의 검출에 적용하였다.In the same procedure as described above, the present inventors also used the detection method of the present invention to detect other virus-related antigens, including influenza B virus NP, p24 of HIV-1 virus, Ebola virus NP, and SARS-Cov-2 NP, respectively, in the same concentration range. applied for detection.

형광 강도 측정에 더하여, 1 및 10 fg/mL의 농도 범위에서 겔 밴드가 관찰되었으며(미도시), 검출 한계 농도의 상대 형광 강도 값은 0.5 이하였다(도 9 B-E). 각 표적의 상대적인 형광 강도와 겔 전기 영동 이미지를 비교한 결과, 형광 신호가 0.5 미만인 대조군(표적 항원 없음) 및 농도 그룹에서 밴드가 관찰되지 않았다.In addition to the fluorescence intensity measurement, gel bands were observed in the concentration range of 1 and 10 fg/mL (not shown), and the relative fluorescence intensity value at the limit of detection concentration was less than 0.5 (FIGS. 9 B-E). As a result of comparing the relative fluorescence intensity of each target with the gel electrophoresis image, no band was observed in the control (no target antigen) and concentration groups with a fluorescence signal of less than 0.5.

5. 방해 기질에 따른 교차(crossover) 가능성5. Possibility of crossover according to interfering temperament

다음으로, 방해 물질(interfering substance)의 존재에 따른 H-샌드위치 RPA 플랫폼의 교차 가능성을 조사했다.Next, we investigated the crossover potential of the H-sandwich RPA platform according to the presence of an interfering substance.

각각의 표적-특이적 압타머의 사용에 따라 인플루엔자 A 및 B 바이러스 NP 또는 p24 및 에볼라 바이러스 NP 및 인간 유체의 혼합물에서 상대 형광 강도를 측정하였다(도 10). 상대 형광 강도는 10배 희석된 인간 비강 액, 표적, 비 표적, 및 표적 및 비 표적 혼합물을 포함하는 그룹으로 나누어진 각각의 웰에서 상기 언급된 방법으로 실험을 수행한 후 검출된 형광 신호에 기초하여 계산되었다.Relative fluorescence intensities were measured in influenza A and B virus NPs or mixtures of p24 and Ebola virus NPs and human fluids according to the use of each target-specific aptamer (FIG. 10). The relative fluorescence intensity is based on the fluorescence signal detected after performing the experiment by the above-mentioned method in each well divided into groups including 10-fold diluted human nasal fluid, target, non-target, and target and non-target mixture. was calculated by

대조군 웰(Ic)의 형광 강도를 사용하여 각 그룹의 상대 형광 강도를 보정하였다. 인플루엔자 A NP에 특이적인 압타머를 사용하는 경우(파란색 막대), 표적은 인플루엔자 A NP(1 pg/mL)이고, 비표적은 인플루엔자 B NP(10 pg/mL)였다. 인플루엔자 B NP-특이적 압타머가 사용될 때(핑크색 막대) 표적은 인플루엔자 B NP(1 pg/mL) 및 비표적은 인플루엔자 A NP(10 pg/mL)이다.The relative fluorescence intensity of each group was calibrated using the fluorescence intensity of the control well (Ic). When using aptamers specific for influenza A NPs (blue bars), the target was influenza A NP (1 pg/mL) and the off-target was influenza B NP (10 pg/mL). When influenza B NP-specific aptamers are used (pink bars), the target is influenza B NP (1 pg/mL) and the non-target is influenza A NP (10 pg/mL).

도 10A에 도시된 바와 같이, 10배 더 높은 비표적 농도에도 불구하고 표적의 존재에서 높은 상대 형광 강도가 관찰되었고, 비특이적 DNA 및 단백질을 포함하는 희석된 비강 액에서 매트릭스 효과는 거의 없었다. p24 및 에볼라 NP-특이적 압타머가 각각 10배 희석된 혈청, 표적, 비표적 및 혼합물에서 검출 프로브로서 사용되었을 때, 높은 상대 형광 강도가 또한 표적의 존재에 대해 나타났다(도 10B).As shown in Fig. 10A, high relative fluorescence intensity was observed in the presence of the target despite 10-fold higher off-target concentrations, and there was little matrix effect in diluted nasal fluid containing non-specific DNA and proteins. When p24 and Ebola NP-specific aptamers were used as detection probes in 10-fold diluted serum, target, non-target and mixture, respectively, high relative fluorescence intensities were also shown for the presence of target (FIG. 10B).

이러한 결과는 H-샌드위치 RPA가 높은 신호 대 노이즈 비로 인해 높은 선택성과 감도를 가지고 있음을 증명한다. 본 발명의 면역 분석 방법은 표적 특이적 포획 항체 및 압타머를 사용하고, 형성된 이종 샌드위치 면역 복합체에서 DNA 압타머만을 증폭함으로써 선택성을 최대화할 수 있다. 제안된 방법의 이러한 특성은 동일한 두 생물 수용체를 사용하여 낮은 신호대 노이즈 비를 갖는 기존 면역 분석과 구별된다.These results prove that H-sandwich RPA has high selectivity and sensitivity due to its high signal-to-noise ratio. The immunoassay method of the present invention can maximize selectivity by using a target-specific capture antibody and an aptamer and amplifying only the DNA aptamer in the formed heterologous sandwich immune complex. This characteristic of the proposed method distinguishes it from conventional immunoassays with a low signal-to-noise ratio using the same two bioreceptors.

6. 다양한 면역 분석 방법과 비교6. Comparison with various immunoassay methods

본 발명자는 본 발명의 H-샌드위치 RPA를 다양한 면역 분석 방법과 비교하였다. We compared our H-sandwich RPA with various immunoassay methods.

검출 방법detection method 표적target LODLOD 다중 검출multiple detection PCR using short DNA aptamersPCR using short DNA aptamers 트롬빈thrombin 2 pM2pM 불가not possible Sandwich ELISA using DNA encapsulated liposomesSandwich ELISA using DNA encapsulated liposomes 방어 항원protective antigen 4.1 ng/mL4.1 ng/mL 가능possible Photoelectrochemical immunoassay using DNA labelingPhotoelectrochemical immunoassay using DNA labeling HIV-1 p24HIV-1 p24 10 ng/mL10 ng/mL 불가not possible H-sandwich RPA using DNA aptamersH-sandwich RPA using DNA aptamers 바이러스-관련 단백질virus-associated proteins ~1 fg/mL~1 fg/mL 가능possible

상기 [표 3]을 참조하면, H-샌드위치 RPA의 면역 분석 방법은 다중 검출이 가능하고 다른 면역 분석과 비교할 때, 가장 낮은 검출 한계(LOD)를 나타내었다. 따라서 본 발명의 면역 분석 방법은 이종 샌드위치 구조에서 표적 물질과 결합한 압타머만을 선택적으로 증폭하여 상대적인 형광 신호를 검출함으로써 1 fg/mL의 낮은 농도로 존재하는 표적 물질을 검출할 수 있는 장점이 있다. Referring to [Table 3], the H-sandwich RPA immunoassay method is capable of multiple detection and exhibits the lowest limit of detection (LOD) compared to other immunoassays. Therefore, the immunoassay method of the present invention has the advantage of being able to detect the target substance present at a low concentration of 1 fg/mL by detecting the relative fluorescence signal by selectively amplifying only the aptamer bound to the target substance in the heterogeneous sandwich structure.

<결 론><Conclusion>

본 발명자는 RPA와 면역 분석법(immunoassay)의 통합을 기반으로 단백질 바이오마커의 검출을 위한 매우 민감한 면역 분석 방법을 개발하였다. 본 발명자는 또한 본 발명의 압타머 선별 방법으로 HIV-1 p24, 에볼라 바이러스 NP 및 SARS-Cov-2 NP에 특정한 DNA 압타머를 새로 선택했다. H-샌드위치 RPA는 포획 및 검출 항체 쌍을 이용하는 면역-PCR과 달리 H-샌드위치 형태로 항체-항원 복합체에 결합하는 DNA 압타머를 사용하기 때문에 항체 쌍 스크리닝을 필요로 하지 않는다. H-샌드위치 RPA는 RPA 반응을 통해 표적에 결합된 압타머의 빠른 증폭으로 인해 높은 감도 및 특이성의 이점을 갖는다. 제안된 면역 분석 방법의 적용 및 다양한 시약의 최적화를 통해, 모델 표적 단백질의 아토몰라(attomolar) 농도 수준의 검출과 함께 H-샌드위치 RPA에 대한 낮은 검출 한계를 관찰했다. 이 방법은 상업용 ELISA 및 LFA 키트보다 인플루엔자 감염 환자 시료에 대해 더 높은 검출 효율을 나타냈다. 본 발명자의 접근 방식은 핵산에만 적용할 수 있는 기존의 PCR 기반 증폭 방법과 달리 웰 플레이트에서 단백질 바이오 마커의 고감도 검출을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명자들의 결과는 H-샌드위치 RPA가 바이오 마커-특이적 압타머의 적절한 선택을 통해 다양한 표적에 보편적으로 적용될 수 있음을 시사한다.The inventors have developed a highly sensitive immunoassay method for the detection of protein biomarkers based on the integration of RPA and immunoassay. The present inventors also newly selected DNA aptamers specific to HIV-1 p24, Ebola virus NP, and SARS-Cov-2 NP by the aptamer screening method of the present invention. Unlike immuno-PCR using capture and detection antibody pairs, H-sandwich RPA does not require antibody pair screening because it uses DNA aptamers that bind to antibody-antigen complexes in the form of an H-sandwich. H-sandwich RPA has the advantage of high sensitivity and specificity due to the rapid amplification of aptamers bound to the target through the RPA reaction. Through application of the proposed immunoassay method and optimization of various reagents, we observed low detection limits for H-sandwich RPA with detection of atomolar concentration levels of the model target protein. This method showed higher detection efficiency for influenza-infected patient samples than commercial ELISA and LFA kits. Unlike conventional PCR-based amplification methods that can only be applied to nucleic acids, the present inventor's approach enables high-sensitivity detection of protein biomarkers in well plates. Therefore, our results suggest that H-sandwich RPA can be universally applied to various targets through appropriate selection of biomarker-specific aptamers.

선행문헌인 Fischer, Nicholas O et al.에는 항-단백질 항체 또는 비오티닐화된 단백질 표적을 자기 비드(magnetic beads)에 고정화한 후, 압타머와 결합시킨 후 PCR을 통하여 결합된 압타머를 증폭시키는 기술을 개시하고 있다. 그러나 선행기술은 이는 자기 비드를 사용하여 분리시킨 뒤 tube에 옮겨 증폭 반응 진행시키는 것이고, 이와 달리 본 발명은 하나의 플레이트 상에서 압타머 결합, 증폭 및 검출까지 가능하다는 점에서 차별성이 있으며, 타겟별 aptamer 사용을 다르게 하여 multiplex PCR 기반의 검출이 가능하다는 점에서 선행기술과 차별성이 있다고 할 수 있다.In a prior literature, Fischer, Nicholas O et al., after immobilizing an anti-protein antibody or a biotinylated protein target on magnetic beads, binding it to an aptamer, and then amplifying the bound aptamer through PCR, technology is starting. However, in the prior art, this is separated using magnetic beads and then transferred to a tube to proceed with the amplification reaction, whereas the present invention is differentiated in that it is possible to combine, amplify, and detect aptamers on one plate, and target-specific aptamer It can be said that there is a difference from the prior art in that multiplex PCR-based detection is possible by using different methods.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific parts of the present invention in detail above, it is clear that these specific descriptions are only preferred embodiments for those skilled in the art, and the scope of the present invention is not limited thereto. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

<110> Gwangju Institute of Science and Technology <120> A DNA APTAMER SPECIFICALLY BIDING TO SEVERE FEVER WITH THROMBOCYTOPENIA SYNDROME VIRUS AND AND IMMUNOASSAY USING THE APTAMER <130> Pn-2019-0085 <160> 13 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 245 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Severe fever with thrombocytopenia virus N protein <400> 1 Met Ser Glu Trp Ser Arg Ile Ala Val Glu Phe Gly Glu Gln Gln Leu 1 5 10 15 Asn Leu Thr Glu Leu Glu Asp Phe Ala Arg Glu Leu Ala Tyr Glu Gly 20 25 30 Leu Asp Pro Ala Leu Ile Ile Lys Lys Leu Lys Glu Thr Gly Gly Asp 35 40 45 Asp Trp Val Lys Asp Thr Lys Phe Ile Ile Val Phe Ala Leu Thr Arg 50 55 60 Gly Asn Lys Ile Val Lys Ala Ser Gly Lys Met Ser Asn Ser Gly Ser 65 70 75 80 Lys Arg Leu Met Ala Leu Gln Glu Lys Tyr Gly Leu Val Glu Arg Ala 85 90 95 Glu Thr Arg Leu Ser Ile Thr Pro Val Arg Val Ala Gln Ser Leu Pro 100 105 110 Thr Trp Thr Cys Ala Ala Ala Ala Ala Leu Lys Glu Tyr Leu Pro Val 115 120 125 Gly Pro Ala Val Met Asn Leu Lys Val Glu Asn Tyr Pro 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THROMBOCYTOPENIA SYNDROME VIRUS AND AND IMMUNOASSAY USING THE APTAMER <130> Pn-2019-0085 <160> 13 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 245 <212> PRT <213> artificial sequence <220> <223> Severe fever with thrombocytopenia virus N protein <400> 1 Met Ser Glu Trp Ser Arg Ile Ala Val Glu Phe Gly Glu Gln Gln Leu 1 5 10 15 Asn Leu Thr Glu Leu Glu Asp Phe Ala Arg Glu Leu Ala Tyr Glu Gly 20 25 30 Leu Asp Pro Ala Leu Ile Ile Lys Lys Leu Lys Glu Thr Gly Gly Asp 35 40 45 Asp Trp Val Lys Asp Thr Lys Phe Ile Ile Val Phe Ala Leu Thr Arg 50 55 60 Gly Asn Lys Ile Val Lys Ala Ser Gly Lys Met Ser Asn Ser Gly Ser 65 70 75 80 Lys Arg Leu Met Ala Leu Gln Glu Lys Tyr Gly Leu Val Glu Arg Ala 85 90 95 Glu Thr Arg Leu Ser Ile Thr Pro Val Arg Val Ala Gln Ser Leu Pro 100 105 110 Thr Trp Thr Cys Ala Ala Ala Ala Ala Leu Lys Glu Tyr Leu Pro Val 115 120 125 Gly Pro Ala Val Met Asn Leu Lys Val Glu Asn Tyr Pro Pro Glu Met 130 135 140 Met Cys Met Ala Phe Gly Ser Leu Ile Pro Thr Ala Gly Val Ser Glu 145 150 155 160 Ala Thr Thr Lys Thr Leu Met Glu Ala Tyr Ser Leu Trp Gln Asp Ala 165 170 175 Phe Thr Lys Thr Ile Asn Val Lys Met Arg Gly Ala Ser Lys Thr Glu 180 185 190 Val Tyr Asn Ser Phe Arg Asp Pro Leu His Ala Ala Val Asn Ser Val 195 200 205 Phe Phe Pro Asn Asp Val Arg Val Lys Trp Leu Lys Ala Lys Gly Ile 210 215 220 Leu Gly Pro Asp Gly Val Pro Ser Arg Ala Ala Glu Val Ala Ala Ala 225 230 235 240 Ala Tyr Arg Asn Leu 245 <210> 2 <211> 76 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Synthetic (nucleic acid construct) <220> <221> misc_feature <222> (19)..(58) <223> each n is A, T, U, G or C <400> 2 atccagagtg acgcagcann nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnnntg 60 gacacggtgg cttagt 76 <210> 3 <211> 40 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> aptamer core sequence <400> 3 cgaccacaga ttggagactg atagtgcacg agcaaggaca 40 <210> 4 <211> 40 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> aptamer core sequence <400> 4 tcggatggat tgtggtcgaa gttgtttccg acactagtca 40 <210> 5 <211> 40 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> aptamer core sequence <400> 5 cacatcggag aacaggcgca ctgtcggagg aaccgcaacg 40 <210> 6 <211> 76 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Severe fever with thrombocytopenia virus NP aptamer 1 full sequence <400> 6 atccagagtg acgcagcacg accacagatt ggagactgat agtgcacgag caaggacatg 60 gacacggtgg cttagt 76 <210> 7 <211> 76 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Severe fever with thrombocytopenia virus NP aptamer 2 full sequence <400> 7 atccagagtg acgcagcatc ggatggattg tggtcgaagt tgtttccgac actagtcatg 60 gacacggtgg cttagt 76 <210> 8 <211> 76 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Severe fever with thrombocytopenia virus NP aptamer 3 full sequence <400> 8 atccagagtg acgcagcaca catcggagaa caggcgcact gtcggaggaa ccgcaacgtg 60 gacacggtgg cttagt 76 <210> 9 <211> 76 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Influenza A NP aptamer <400> 9 tagggaagag aaggacatat gatggcgtac ggggatgagg tgatcgtagt gggttgacta 60 gtacatgacc acttga 76 <210> 10 <211> 80 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Influenza B NP aptamer <400> 10 attatggcgt ttgcagcgtt ctggttggtg gtggtgatag gtgggggggaa ggaggggtatc 60 ttgttggtga ggtaacggct 80 <210> 11 <211> 82 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> human immunodeficiency virus (HIV) p24 aptamer <400> 11 agatactgcc attcattgca tcgagcacgc gactgatgag gatggtctag tagctggggt 60 cgagtactaa gctatgtgtc ga 82 <210> 12 <211> 85 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Ebola NP aptamer <400> 12 gatgtgagtg acgtggatcg agcggatgtg aaggctgaaa gtggctttgg gcggtcgtaa 60 gtgtcacaga gcatgcaaca agacc 85 <210> 13 <211> 76 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> SARS-CoV-2 NP aptamer <400> 13 atccagagtg acgcagcaaa cccaagcaaa ctacctctat acccttcgac cttcatcatg 60 gacacggtgg cttagt 76

Claims (22)

중증열성혈소판감소증후군(Server fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS) 바이러스의 핵 단백질에 특이적으로 결합하고,
하기 서열번호 2의 염기서열로 이루어지며,
5'-ATC CAG AGT GAC GCA GCA -[N]40- TG GAC ACG GTG GCT TAG T- 3' (서열번호 2)
상기 N은 서열번호 3 내지 5로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것인, 압타머.
It specifically binds to the nuclear protein of the server fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) virus,
It consists of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2,
5'-ATC CAG AGT GAC GCA GCA -[N]40- TG GAC ACG GTG GCT TAG T- 3' (SEQ ID NO: 2)
Wherein N is at least one selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 3 to 5, an aptamer.
제 1항에 있어서,
상기 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 핵 단백질은 서열번호 1로 표시되는 아미노산 서열로 이루어진 것인, 압타머.
According to claim 1,
The nuclear protein of the severe fever with thrombocytopenia syndrome virus is composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, an aptamer.
제 1항에 있어서,
상기 압타머의 3' 말단 또는 5' 말단에 검출 가능한 표지가 결합되고, 상기 검출 가능한 표지는 광학적 표지, 전기화학적 표지, 방사성 동위원소로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것인, 압타머.
According to claim 1,
A detectable label is bound to the 3' or 5' end of the aptamer, and the detectable label is at least one selected from the group consisting of an optical label, an electrochemical label, and a radioactive isotope.
제 1항에 있어서,
상기 압타머는 상기 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 핵 단백질과 결합 시 해리상수(Kd) 값이 0.3 μM 내지 5 μM인 것인, 압타머.
According to claim 1,
The aptamer has a dissociation constant (K d ) value when bound to the nuclear protein of the severe fever with thrombocytopenia syndrome virus of 0.3 μM to 5 μM, the aptamer.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 압타머를 포함하는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 검출용 조성물.
A composition for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus comprising the aptamer of any one of claims 1 to 4.
제 5항의 검출용 조성물을 포함하는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 검출용 키트.
A kit for detecting severe fever with thrombocytopenia syndrome virus comprising the composition for detection of claim 5.
검출 대상 표적 물질에 특이적으로 결합하는 압타머와 검출 시료를 혼합하는 단계;
지지체에 고정되고, 상기 표적 물질에 특이적으로 결합하는 결합 물질과 상기 혼합물을 반응시켜 압타머-표적 물질-결합 물질의 복합체를 형성하는 단계;및
상기 압타머를 증폭시키는 단계를 포함하고,
상기 압타머는
표적 물질에 특이적인 항체를 지지체에 고정시키는 항체 고정화 단계;
상기 항체가 고정화된 지지체에 표적 물질을 넣고 반응시키는 제1 반응 단계;
제1 반응 단계가 완료된 지지체에 하기 서열번호 2의 압타머 라이브러리를 넣고 반응시키는 제2 반응 단계,
5'-ATC CAG AGT GAC GCA GCA -[N]40- TG GAC ACG GTG GCT TAG T- 3' (서열번호 2); 및
상기 제2 반응 단계에서 표적 물질과 특이적으로 결합된 압타머를 용출시키는 제1 용출 단계;를 포함하는 압타머의 선별 방법에 의하여 선별된 것을 특징으로 하는 면역 분석 방법.
Mixing an aptamer that specifically binds to a target substance to be detected and a detection sample;
Forming a complex of an aptamer-target substance-binding substance by reacting the mixture with a binding substance fixed to a support and specifically binding to the target substance; And
Amplifying the aptamer,
The aptamer is
An antibody immobilization step of immobilizing an antibody specific to a target material to a support;
A first reaction step of adding a target material to the support on which the antibody is immobilized and reacting;
A second reaction step in which the aptamer library of SEQ ID NO: 2 is added to the support after the first reaction step is completed and reacted;
5′-ATC CAG AGT GAC GCA GCA-[N]40-TG GAC ACG GTG GCT TAG T-3′ (SEQ ID NO: 2); and
A first elution step of eluting the aptamer specifically bound to the target material in the second reaction step.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 제1 용출 단계에서 용출된 압타머의 핵산을 증폭시키는 증폭 단계;
상기 증폭된 압타머의 핵산을 상기 제1 반응 단계가 완료된 지지체에 넣고 반응시키는 제2-1 반응 단계; 및
상기 제2-1 반응 단계에서 표적 물질과 특이적으로 결합된 압타머를 용출시키는 제2 용출 단계;를 더 포함하는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
an amplification step of amplifying the nucleic acid of the aptamer eluted in the first elution step;
a 2-1 reaction step in which the nucleic acid of the amplified aptamer is added to the support where the first reaction step is completed and reacted; and
The immunoassay method further comprising a second elution step of eluting the aptamer specifically bound to the target material in the 2-1 reaction step.
제7항에 있어서,
상기 증폭 단계는 중합효소연쇄반응(Polymerase chain reaction)을 통해 수행되는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The amplification step is an immunoassay method performed through a polymerase chain reaction.
제7항에 있어서,
상기 증폭 단계; 제2-1 반응 단계; 및 제2 용출 단계는 차례로 2회 내지 30회 반복 실시되는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
the amplification step; 2-1st reaction step; and the second elution step is sequentially repeated 2 to 30 times.
제7항에 있어서,
상기 제1 반응 단계 이후에, 상기 항체가 고정화된 지지체에 압타머 라이브러리를 넣고 반응시키는 단계; 및
상기 항체와 반응하지 않은 압타머 라이브러리가 포함된 상등액을 회수하는 회수 단계;를 더 포함하는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
After the first reaction step, adding the aptamer library to the antibody-immobilized support and reacting; and
The immunoassay method further comprising a recovery step of recovering the supernatant containing the aptamer library that did not react with the antibody.
제7항에 있어서,
상기 복합체 형성 단계 이후에 복합체를 형성하지 못한 압타머를 제거하는 단계를 더 포함하는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The immunoassay method further comprising the step of removing the aptamer that failed to form a complex after the complex formation step.
제7항에 있어서,
상기 압타머를 증폭시키는 단계 이전에 증폭 시약을 첨가하는 단계를 더 포함하는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The immunoassay method further comprising adding an amplification reagent prior to amplifying the aptamer.
제7항에 있어서,
상기 압타머를 증폭시키는 단계 이후에 형광을 측정하는 단계를 더 포함하는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The immunoassay method further comprising the step of measuring fluorescence after the step of amplifying the aptamer.
제7항에 있어서,
상기 결합 물질은 항체, 항원, 핵산, 압타머, 합텐, 항원 단백질, DNA, RNA 결합성 단백질 및 양이온성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The binding material is any one or more selected from the group consisting of antibodies, antigens, nucleic acids, aptamers, haptens, antigen proteins, DNA, RNA binding proteins and cationic polymers.
제7항에 있어서,
상기 증폭 시약은 프라이머, dNTP, 반응 버퍼, 재조합 효소 및 증폭된 dsDNA에 삽입되어 형광 신호를 나타내는 삽입 염료를 포함하는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The amplification reagent comprises a primer, a dNTP, a reaction buffer, a recombinase, and an intercalating dye that is inserted into the amplified dsDNA and exhibits a fluorescent signal.
제7항에 있어서,
상기 압타머를 증폭시키는 단계는 HDA(Helicase-Dependent Amplification), RPA(Recombinase Polymerase Amplification), RCA(Rolling Circle Amplification), LAMP(Loop mediated isothermal amplification), NASBA(Nucleic AcidSequence-Based Amplification), TMA(Transcription Mediated Amplification), SMART(Signal Mediated Amplification of RNA Technology), SDA(Strand Displacement Amplification), IMDA(Isothermal Multiple Displacement Amplification), SPIA(Single Primer Isothermal Amplification) 및 cHDA(circular Helicase Dependent Amplification)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 등온 증폭 방법에 의하여 수행되는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The step of amplifying the aptamer is Helicase-Dependent Amplification (HDA), Recombinase Polymerase Amplification (RPA), Rolling Circle Amplification (RCA), Loop mediated isothermal amplification (LAMP), Nucleic Acid Sequence-Based Amplification (NASBA), Transcription (TMA) Mediated Amplification), SMART (Signal Mediated Amplification of RNA Technology), SDA (Strand Displacement Amplification), IMDA (Isothermal Multiple Displacement Amplification), SPIA (Single Primer Isothermal Amplification), and cHDA (Circular Helicase Dependent Amplification). An immunoassay method performed by one isothermal amplification method.
제7항에 있어서,
상기 결합 물질의 농도는 0.1 ~ 100 ng/mL인 면역 분석 방법.
According to claim 7,
Immunoassay method wherein the concentration of the binding material is 0.1 to 100 ng/mL.
제7항에 있어서,
상기 압타머의 농도는 0.01 ~ 10 pM인 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The immunoassay method in which the concentration of the aptamer is 0.01 to 10 pM.
제7항에 있어서,
상기 압타머를 증폭시키는 단계는 8분 내지 30분간 수행되는 면역 분석 방법.
According to claim 7,
The step of amplifying the aptamer is an immunoassay method performed for 8 to 30 minutes.
제7항, 제9항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법의 최소 검출 한계(LOD)는 시료 내에 포함되어 있는 표적 물질의 농도가 1 fg/mL 이상인 면역 분석 방법.
The method of any one of claims 7 and 9 to 21,
The minimum limit of detection (LOD) of the method is an immunoassay method in which the concentration of the target substance contained in the sample is 1 fg / mL or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Mary Ellenbecker 등, Antiviral Research, 제93권, 페이지 330-339 (2012)*

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