KR102513569B1 - High sensitive sensor on transcriptional system - Google Patents

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KR102513569B1 KR1020200034009A KR20200034009A KR102513569B1 KR 102513569 B1 KR102513569 B1 KR 102513569B1 KR 1020200034009 A KR1020200034009 A KR 1020200034009A KR 20200034009 A KR20200034009 A KR 20200034009A KR 102513569 B1 KR102513569 B1 KR 102513569B1
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Abstract

본 발명은 특이적 결합물질; 및 라이트-업 앱타머(light-up aptamer)를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드;를 포함하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 이를 이용한 표적 물질의 검출용 조성물 및 검출방법에 관한 것이다.The present invention is a specific binding material; and a polynucleotide comprising a sequence encoding a light-up aptamer.

Description

전사 시스템 기반 고감도 센서{High sensitive sensor on transcriptional system}High sensitive sensor on transcriptional system}

본 발명은 표적 물질을 고감도로 검출하기 위한 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체에 관한 것이다.The present invention relates to a binding material-polynucleotide conjugate for highly sensitive detection of a target material.

시료 내에 특정한 표적 물질이 존재하는지 여부 및 그 양이 얼마나 되는지 여부를 확인하는 표적 물질의 검출 기술은 각종 질병의 진단, 생명공학적 연구, 식품 등 다양한 분야에서 이용될 수 있다. 이러한 검출 기술은 얼마나 높은 정확성을 가지고 표적 물질을 검출해 낼 수 있는지, 적은 양의 표적 물질도 높은 감도로 검출할 수 있는지 여부가 핵심적인 기술적 특징이며, 이와 같은 점을 개선하여 발전시킨 각종 검출 기술들이 개발되어 왔다. 예를 들면, 특정한 단백질을 인식하고 검출할 수 있는 기법들인 웨스턴 블로팅(western blotting), 2차원 전기영동법, 면역형광법, 면역화학염색법(IHC), 공동면역침전법, FACS, 방사선면역분석(RIA), 방사면역확산법, MALDI-TOF 분석 등 다양한 기술들이 있다. A target substance detection technique for determining whether a specific target substance is present in a sample and how much of the target substance is present in a sample can be used in various fields such as diagnosis of various diseases, biotechnology research, and food. The key technical features of this detection technology are how accurately it can detect the target substance and whether it can detect even a small amount of the target substance with high sensitivity, and various detection technologies developed by improving these points. have been developed For example, Western blotting, two-dimensional electrophoresis, immunofluorescence, immunochemical staining (IHC), co-immunoprecipitation, FACS, radioimmunoassay (RIA), which are techniques that can recognize and detect specific proteins ), radioimmunoassay, and MALDI-TOF analysis.

표적 물질에 대해 높은 선택성과 친화성을 가지고 결합하는 항체를 응용한 검출 기술들 중에서도, 대표적인 것이 항체와 효소 반응을 결합시킨 형태의 효소면역분석법(ELISA, enzyme-linked immunosorbent assay)으로, 항체는 표적 항원에 결합하고 항체에 부착된 효소가 그에 대한 기질과 반응하여 발색반응이나 형광신호를 발생하고 이를 측정함으로써, 표적 항원의 존재를 확인할 수 있는 검출 방법이다. 이러한 ELISA 기법을 응용하여, 기판에 고정시킨 포획 항체에 항원이 결합하고 여기에 다시 효소가 결합된 검출 항체를 처리하여 검출의 특이성과 민감성을 높이는 샌드위치 ELISA(Sandwich ELISA), 항원과 결합된 항체를 항원으로 코팅된 기판에 처리하여 결합 경쟁을 유도하는 경쟁적 ELISA(competitive ELISA) 등 여러 응용된 방법들이 있다.Among detection technologies that apply antibodies that bind with high selectivity and affinity to a target substance, the most representative is enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), which combines an antibody with an enzyme reaction. It is a detection method capable of confirming the presence of a target antigen by generating a color reaction or a fluorescence signal when an enzyme attached to an antigen and attached to an antibody reacts with a substrate therefor. By applying this ELISA technique, an antigen binds to a capture antibody immobilized on a substrate and an enzyme-linked detection antibody is treated thereto to increase the specificity and sensitivity of detection. There are several applied methods such as competitive ELISA in which binding competition is induced by treating a substrate coated with an antigen.

한편, 앱타머(aptamer)는 단일가닥 핵산(DNA, RNA 또는 변형핵산)으로서 그 자체로 안정적인 3차 구조를 가지며 이러한 구조에 의하여 특정한 표적 물질에 대하여 높은 친화성 및 특이성으로 결합할 수 있는 특징을 가진 분자이다. 앱타머는 SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) 기법을 통해 표적 분자에 대해 더 높은 친화성을 갖는 앱타머를 개발 및 선별하여 적용할 수 있으므로, 기존에 표적 분자의 검출에 이용되던 항체를 대체할 수 있는 좋은 대안으로 제시되어 오고 있다.On the other hand, an aptamer is a single-stranded nucleic acid (DNA, RNA, or modified nucleic acid) that has a stable tertiary structure in itself and has the characteristics of being able to bind to a specific target substance with high affinity and specificity by this structure. is a molecule with Aptamers can be applied by developing, selecting, and applying aptamers with higher affinity for target molecules through the Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment (SELEX) technique, which can replace antibodies previously used to detect target molecules. It has been suggested as a possible alternative.

라이트-업 앱타머(light-up aptamer)는 앱타머의 일종으로 단일가닥의 핵산이 3차 구조를 형성함에 따라 형광을 발생할 수 있는 구조를 갖추게 된 앱타머이다. 특히 라이트-업 앱타머라는 이름이 붙은 이유는 이러한 앱타머가 항상 형광신호를 발생하는 것이 아니라, 원래 구조에서는 형광을 발생하지 못하다가 특정한 형광단(fluorophore)과 결합하는 등의 이유로 앱타머의 3차 구조가 변화함에 따라 비로소 형광을 발생시킬 수 있게 되면 형광이 켜지는 특성이 있기 때문이다. 라이트-업 앱타머의 예로는 스피니치 앱타머(spinach aptamer)가 있는데, 스피니치 앱타머는 대표적인 형광단백질인 GFP(green fluorescent protein)가 형광을 발생시키는 구조를 모방한 형태의 3차 구조를 갖추고 있어 형광신호를 낼 수 있으며, 형광단 DFHBI(3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone)가 스피니치 앱타머에 결합하여 복합체를 형성한 경우에만 녹색의 형광신호를 낼 수 있다. 스피니치 앱타머 외에도 브로콜리(broccoli), 망고(mango) 앱타머 등 스피니치 앱타머와는 다른 파장대의 형광을 발생할 수 있는 라이트-업 앱타머들이 존재하여 각종 실험이나 검출 시에 형광신호를 발생할 수 있는 표지 물질의 대안으로 이용될 수 있다.A light-up aptamer is a type of aptamer that has a structure capable of generating fluorescence as single-stranded nucleic acids form a tertiary structure. In particular, the reason why the name light-up aptamer was given is that these aptamers do not always generate fluorescence signals, but do not generate fluorescence in their original structure and then combine with a specific fluorophore. This is because the fluorescence is turned on when the fluorescence can be generated only as the structure changes. An example of a light-up aptamer is spinach aptamer, which has a tertiary structure that mimics the fluorescence-generating structure of green fluorescent protein (GFP), a representative fluorescent protein. A fluorescence signal can be emitted, and a green fluorescence signal can be emitted only when the fluorophore 3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone (DFHBI) binds to the spinach aptamer to form a complex. In addition to spinach aptamers, there are light-up aptamers that can generate fluorescence in a wavelength range different from those of spinach aptamers, such as broccoli and mango aptamers, which can generate fluorescence signals during various experiments or detection. It can be used as an alternative to labeling materials.

표적 물질을 검출하기 위한 방법으로 효소 반응을 이용하던 종래의 ELISA 기법을 개량하여 앱타머 또는 라이트-업 앱타머를 항원-항체 반응과 접목하고자 하는 시도들이 있어 왔다. 검출을 위해 표지하는 형광물질 대신 라이트-업 앱타머를 이용하는 방법, 표적 항원과 특이적 결합이 가능한 도메인에 라이트-업 앱타머 분자를 직접 결합하여 이용하는 방법, 항체 대신 표적 항원에 결합 가능한 앱타머를 사용한 검출 방법 등 앱타머 또는 라이트-업 앱타머를 표적 물질의 검출 과정에 이용하고자 하는 노력과 시도들이 존재해 왔으나, 이와 같은 종래의 시도들은 기존의 형광 표지물질을 라이트-업 앱타머로 단순 대체한 것인바 현저한 검출 효과의 상승을 기대할 수는 없었으며, 이러한 이유로 표적 물질의 검출을 위한 목적에서는 여전히 효소 반응 기반의 ELISA 기법이 널리 사용되고 있는 실정이며, 효과적으로 검출 신호를 증폭시킬 수 있는 새로운 기법의 도입의 필요성이 있다.Attempts have been made to combine aptamers or light-up aptamers with antigen-antibody reactions by improving the conventional ELISA technique using an enzyme reaction as a method for detecting a target substance. A method using a light-up aptamer instead of a fluorescent substance labeled for detection, a method using a light-up aptamer molecule directly coupled to a domain capable of specific binding to a target antigen, and an aptamer capable of binding to a target antigen instead of an antibody Efforts and attempts have been made to use aptamers or light-up aptamers in the detection process of target substances, such as the detection method used, but such conventional attempts simply replace existing fluorescent labels with light-up aptamers. Therefore, it was not possible to expect a significant increase in the detection effect. For this reason, the enzyme reaction-based ELISA technique is still widely used for the purpose of detecting the target substance, and the introduction of a new technique that can effectively amplify the detection signal. there is a need for

본 발명은 표적 물질을 검출하기 위하여 종래 사용되던 효소 반응 기반의 ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay) 기법보다 더 강한 세기의 형광신호를 발생시키고 더 높은 감도로 표적 물질을 검출하기 위하여, 표적 물질에 특이적으로 결합할 수 있는 결합물질에 형광신호를 발생하는 앱타머를 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 연결시키고 이를 전사시킴으로써 형광신호의 발생을 증폭하여 검출할 수 있는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention generates a fluorescence signal with a stronger intensity than the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) technique conventionally used for detecting a target substance and detects the target substance with higher sensitivity, and is specific to the target substance. To provide a binding material-polynucleotide conjugate that can be detected by amplifying the generation of a fluorescent signal by linking a polynucleotide encoding an aptamer that generates a fluorescent signal to a binding material capable of binding to a binding material and transcribing the same. do.

또한, 본 발명은 표적 물질이 존재할 것으로 예상되는 시료 내의 표적 물질을 검출할 수 있는 검출용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a composition for detection capable of detecting a target substance in a sample in which the target substance is expected to be present.

또한, 본 발명은 표적 물질이 존재할 것으로 예상되는 시료 내의 표적 물질을 검출할 수 있는 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a detection method capable of detecting a target substance in a sample in which the target substance is expected to exist.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 특이적 결합물질; 및 상기 특이적 결합물질에 연결된 폴리뉴클레오티드;를 포함하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체로서, 상기 폴리뉴클레오티드는 라이트-업 앱타머(light-up aptamer)를 암호화하는 서열을 하나 이상 포함하는, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 제공한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a specific binding material; And a polynucleotide linked to the specific binding material; a binding material-polynucleotide conjugate comprising at least one sequence encoding a light-up aptamer, the binding material- Polynucleotide conjugates are provided.

본 발명의 다른 측면은 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 포함하는 표적 물질 검출용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a composition for detecting a target substance comprising the binding substance-polynucleotide conjugate.

본 발명의 다른 측면은 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 시료와 반응시키는 단계; 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 시료의 반응 결과물로부터 상기 시료에 결합하지 않은 접합체를 제거하는 단계; 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 시료의 결합체에 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소 및 상기 라이트-업 앱타머와 반응하여 형광을 내는 형광단(fluorophore) 분자를 처리하여 반응시키는 단계; 및 상기 분리된 결합체, 상기 중합효소 및 상기 형광단 분자의 반응 결과물로부터 형광신호를 측정하는 단계;를 포함하는, 시료로부터 표적 물질을 검출하는 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is the step of reacting the binding material-polynucleotide conjugate with a sample; removing a conjugate that is not bound to the sample from a reaction product of the binding material-polynucleotide conjugate and the sample; Reacting the conjugate of the binding material-polynucleotide conjugate and the sample by treating a polymerase capable of synthesizing a light-up aptamer and a fluorophore molecule that reacts with the light-up aptamer to emit fluorescence; and measuring a fluorescence signal from the reaction product of the separated conjugate, the polymerase, and the fluorophore molecule.

본 발명에서 제공하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 특정한 표적 물질을 인식하여결합할 수 있는 물질의 특이성과 선택성을 이용해 표적 물질에 결합시키고, 이에 연결된 폴리뉴클레오티드로부터 중합효소를 이용하여 라이트-업 앱타머를 전사시켜 합성함에 따라 형광단과 결합해 형광신호를 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하여 시료 내에 표적 물질이 존재하는지 여부를 형광신호를 측정함으로써 확인할 수 있다.The binding material-polynucleotide conjugate provided in the present invention recognizes a specific target material, binds to the target material using the specificity and selectivity of the material capable of binding, and uses a polymerase from the polynucleotide linked to the light-up aptamer. As it is synthesized by transcription, it can combine with a fluorophore to generate a fluorescence signal. Therefore, it is possible to determine whether a target substance is present in a sample by measuring a fluorescence signal using the binding substance-polynucleotide conjugate of the present invention.

종래 ELISA 기법과 같이 항체와 결합된 효소의 반응을 이용하여 하나의 표적 항원에 대해 하나의 효소가 반응함으로써 그 발색/형광을 측정하여 표적 항원을 검출하던 방법에 비하여, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 효소가 아닌 전사시스템을 이용하는 것이므로, 하나의 표적 물질에 대해 복수 개의 라이트-업 앱타머가 중합되어 형광신호를 발생할 수 있는바 형광신호의 세기를 증폭하고 고감도로 표적 물질을 검출할 수 있는 효과가 있다.Compared to the method of detecting the target antigen by measuring the color development/fluorescence of one enzyme reacting with one target antigen using the reaction of an enzyme coupled to an antibody, as in the conventional ELISA technique, the binding material-poly of the present invention Since the nucleotide conjugate uses a transcription system rather than an enzyme, a plurality of light-up aptamers can be polymerized for one target substance to generate a fluorescent signal, which can amplify the intensity of the fluorescent signal and detect the target substance with high sensitivity. It works.

또한, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 단백질에 비해 상대적으로 변경과 조작이 쉬운 RNA 앱타머를 이용하는 것이므로 이를 암호화하는폴리뉴클레오티드 서열을 변경하거나 층상 구조를 형성함으로써 형광신호 세기의 증폭 효과를 더 증대시켜 개량하기 용이한 장점이 있다.In addition, since the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention uses an RNA aptamer that is relatively easy to change and manipulate compared to proteins, the amplification effect of fluorescence signal intensity can be further improved by changing the polynucleotide sequence encoding it or forming a layered structure. It has the advantage of being easy to increase and improve.

다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 '제1 내지 제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체'(항체-DNA 접합체의 형태)를 전사시켜 발생된 형광신호를 이용한 표적 물질 검출 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 스피니치2 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드가 전사되어 라이트-업 앱타머를 형성할 때의 최적의 MgCl2 농도를 확인하기 위한 형광신호 측정 그래프이고, 도 2b는 스피니치2 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드가 전사되어 라이트업 앱타머를 형성할 때 최적의 DFHBI-1T 농도를 확인하기 위한 형광신호 측정 그래프이다.
도 3은 기존의 ELISA 기법과 본 발명의 제1형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 및 4개층으로 구성된 링커로 연결된 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용한 형광신호의 세기를 측정하여 종래의 형광기반 ELISA 기법과 비교한 그래프이다. 빨간색 막대 그래프는 항원 AFP 존재 하에 측정한 형광신호 수치를 나타내고, 검정색 막대 그래프는 AFP 없이 측정한 형광신호 수치를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 링커 층의 개수를 달리하여 측정한 형광신호의 세기를 비교한 그래프이다. 빨간색 막대 그래프는 항원 AFP 존재 하에 측정한 형광신호 수치를 나타내고, 검정색 막대 그래프는 AFP 없이 측정한 형광신호 수치를 나타낸다.
도 4b의 (a)는 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 반복시키지 않은 형태의 폴리뉴클레오티드에 비오틴이 결합하는 위치를 다르게 하여 형성시킨 비오틴화된 폴리뉴클레오티드의 모식도를 나타낸 것이고, (b)는 상기 폴리뉴클레오티드에 비오틴이 결합된 위치에 따른 전사 효율을 확인하기 위한 형광 측정 그래프이다. b-Spi2는 프로모터 서열 부근 말단에, Spi2-b는 터미네이터 서열 부근 말단에, b-Spi2-b는 양쪽 말단에 각각 비오틴이 결합한 형태를 의미한다.
도 4c는 첨가되는 DNA의 농도를 최적화하기 위하여 항원 AFP의 농도를 일정하게 하고 비오틴화된 DNA의 양을 달리하여 측정한 형광신호 세기를 비교한 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 '제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체'에 포함된 폴리뉴클레오티드의 3가지 반복 형태를 나타낸 그림이다. 도 5a에서 P-S-S-T는 제3-1형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체, P-S-P-S-T는 제3-2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체, P-S-T-P-S-T는 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 예시를 각각 나타낸 것이다.
도 5b는 본 발명의 제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체에 포함된 폴리뉴클레오티드의 3가지 반복 형태인 제3-1형 내지 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하여 측정한 형광신호의 세기를 비교한 그래프와 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드로부터 전사된 스피니치 앱타머의 전기영동 결과를 나타낸 아가로스 젤 이미지이다.
도 6a는 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드에 포함된 서열터미네이터 서열을 다양한 조합(T1 내지 T9)으로 디자인한 그림과 상기 DNA 단편의 전기영동 결과를 나타낸 아가로스 젤 이미지이다.
도 6b는 상기 T1 내지 T9의 폴리뉴클레오티드로부터 전사된 스피니치 앱타머의 전기영동 결과를 나타낸 아가로스 젤 이미지와 이를 바탕으로 전사 종결 효율을 계산하여 비교한 그래프이다. 아가로스 젤 이미지에서 'T'는 각 터미네이터 부위에서 정상적으로 전사가 종결되어 합성된 전사체를 의미하며, 'R'은 read-through가 발생하여 합성된 전사체를 의미한다.
도 6c는 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 스피니치 앱타머 서열의 반복 횟수를 달리한 것을 이용하여 측정한 형광신호의 세기를 비교한 그래프이다.
도 6d의 (a)는 본 발명의 제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 형성할 때 비오틴이 폴리뉴클레오티드에 결합하는 위치를 다르게 하여 형성시킨 비오틴화된 폴리뉴클레오티드의 모식도를 나타낸 것이고, (b)는 제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(스피니치 앱타머 서열 16회 반복)에서 비오틴이 결합된 위치에 따른 폴리뉴클레오티드의 전사 효율을 확인하기 위한 형광 측정 그래프이다. b-Spi는 프로모터 서열 부근 말단에, Spi-b는 터미네이터 서열 부근 말단에, b-Spi-b는 양쪽 말단에 각각 비오틴이 결합한 형태를 의미한다.
도 6e는 첨가되는 제3-3형 DNA의 농도를 최적화하기 위하여 항원 IL-6의 농도를 일정하게 하고 비오틴화된 DNA의 양을 달리하여 측정한 형광신호 세기를 비교한 그래프이다.
도 7a는 항원 AFP의 농도를 달리하여 측정한 발색기반 ELISA 기법의 O.D 값을 나타낸 그래프와 이로부터 얻은 추세선 및 식을 나타낸 것이다.
도 7b는 항원 AFP의 농도를 달리하여 측정한 형광기반 ELISA 기법의 형광신호의 세기를 나타낸 그래프와 이로부터 얻은 추세선 및 식을 나타낸 것이다.
도 7c는 항원 AFP의 농도를 달리하여 측정한 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체)의 형광신호의 세기를 나타낸 그래프와 이로부터 얻은 추세선 및 식을 나타낸 것이다.
도 8a는 항원 IL-6의 농도를 달리하여 PBS 완충 용액 상에서 측정한 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체, 스피니치 앱타머 서열 16회 반복)의 형광신호의 세기를 나타낸 그래프와 이로부터 얻은 추세선 및 식을 나타낸 것이다.
도 8b는 항원 IL-6의 농도를 달리하여 FBS spiking하여 측정한 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체, 스피니치 앱타머 서열 16회 반복)의 형광신호의 세기를 나타낸 그래프와 이로부터 얻은 추세선 및 식을 나타낸 것이다.
1A to 1C are schematic diagrams showing a method for detecting a target substance using a fluorescence signal generated by transcription of the 'type 1 to 3 binding material-polynucleotide conjugate' (antibody-DNA conjugate form) of the present invention.
Figure 2a is a fluorescence signal measurement graph for confirming the optimal MgCl 2 concentration when a polynucleotide containing the sequence encoding Spinach 2 aptamer of the present invention is transcribed to form a light-up aptamer, and Figure 2b is a fluorescence signal measurement graph for confirming the optimal DFHBI-1T concentration when a polynucleotide containing a sequence encoding Spinach 2 aptamer is transcribed to form a light-up aptamer.
Figure 3 is a conventional fluorescence-based ELISA technique and measuring the intensity of fluorescent signals using the type 1 binding material-polynucleotide conjugate and the type 2 binding material-polynucleotide conjugate connected by a linker composed of four layers of the present invention. It is a graph compared with the ELISA technique. The red bar graph represents the fluorescence signal level measured in the presence of antigen AFP, and the black bar graph represents the fluorescence signal level measured without AFP.
Figure 4a is a graph comparing the intensity of fluorescence signals measured by varying the number of linker layers of the type 2 binding agent-polynucleotide conjugate of the present invention. The red bar graph represents the fluorescence signal level measured in the presence of antigen AFP, and the black bar graph represents the fluorescence signal level measured without AFP.
Figure 4b (a) shows a schematic diagram of a biotinylated polynucleotide formed by varying the binding position of biotin to a polynucleotide in which the sequence encoding the Spinach aptamer is not repeated, and (b) shows the above It is a fluorescence measurement graph for confirming the transcription efficiency according to the position where biotin is bound to the polynucleotide. b-Spi2 refers to a form in which biotin is bound to the end near the promoter sequence, Spi2-b to the end near the terminator sequence, and b-Spi2-b to both ends.
Figure 4c is a graph comparing fluorescence signal intensities measured by maintaining a constant concentration of antigen AFP and varying the amount of biotinylated DNA in order to optimize the concentration of added DNA.
5a is a diagram showing three repeating forms of polynucleotides included in the 'type 3 binding material-polynucleotide conjugate' of the present invention. In FIG. 5A, PSST represents a type 3-1 binding material-polynucleotide conjugate, PSPST indicates a type 3-2 binding material-polynucleotide conjugate, and PSTPST indicates a type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate, respectively. .
5B is a fluorescence signal measured using type 3-1 to type 3-3 binding material-polynucleotide conjugates, which are three repeating types of polynucleotides included in the type 3 binding material-polynucleotide conjugate of the present invention. It is an agarose gel image showing a graph comparing the intensity of and electrophoresis results of Spinach aptamer transcribed from the polynucleotide of the binding material-polynucleotide conjugate.
FIG. 6A is an agarose gel image showing the results of electrophoresis of the DNA fragments and pictures in which the sequence terminator sequences included in the polynucleotide of the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention are designed in various combinations (T1 to T9).
FIG. 6B is a graph comparing agarose gel images showing electrophoresis results of spinach aptamers transcribed from the T1 to T9 polynucleotides and transcription termination efficiency calculated based thereon. In the agarose gel image, 'T' means a transcript synthesized by normal transcription termination at each terminator site, and 'R' means a transcript synthesized by read-through.
6C is a graph comparing the intensities of fluorescence signals measured using different repeat numbers of spinach aptamer sequences of type 3-3 binding material-polynucleotide conjugates.
(a) of FIG. 6D shows a schematic view of biotinylated polynucleotides formed by varying the position at which biotin binds to polynucleotides when forming a type 3 binding agent-polynucleotide conjugate of the present invention, and (b) is a fluorescence measurement graph for confirming the transcription efficiency of the polynucleotide according to the binding position of biotin in the type 3 binding material-polynucleotide conjugate (Spinich aptamer sequence repeated 16 times). b-Spi refers to a form in which biotin is bound to an end near a promoter sequence, Spi-b to an end near a terminator sequence, and b-Spi-b to both ends.
6E is a graph comparing fluorescence signal intensities measured by maintaining a constant concentration of antigen IL-6 and varying the amount of biotinylated DNA in order to optimize the concentration of added type 3-3 DNA.
Figure 7a shows a graph showing OD values of a color development-based ELISA technique measured by varying the concentration of antigen AFP, and a trend line and equation obtained therefrom.
Figure 7b shows a graph showing the intensity of the fluorescence signal of the fluorescence-based ELISA technique measured by varying the concentration of antigen AFP, and a trend line and equation obtained therefrom.
7C is a graph showing the fluorescence signal intensity of the binding material-polynucleotide conjugate (type 2 binding material-polynucleotide conjugate) of the present invention measured by varying the concentration of antigen AFP, and a trend line and equation obtained therefrom. .
Figure 8a is a fluorescence signal of the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention (type 3 binding material-polynucleotide conjugate, Spinach aptamer sequence repeated 16 times) measured in PBS buffer solution with different concentrations of antigen IL-6. It shows the graph showing the intensity of and the trend line and equation obtained from it.
Figure 8b shows the fluorescence signal of the binding material-polynucleotide conjugate (type 3 binding material-polynucleotide conjugate, Spinach aptamer sequence repeated 16 times) of the present invention measured by FBS spiking at different concentrations of antigen IL-6. It shows the graph showing the intensity and the trend line and equation obtained from it.

먼저, 본 발명에서 사용된 용어를 정의한다.First, the terms used in the present invention are defined.

본 발명에서 '검출'은 표적 물질의 존재를 확인하는 것으로, 표적 물질의 농도를 정량 또는 반정량하는 것을 포함한다.In the present invention, 'detection' refers to confirming the presence of a target material, and includes quantifying or semi-quantifying the concentration of the target material.

본 발명에서 '시료'는 검출하고자 하는 표적 물질을 포함하거나 포함하고 있을 것으로 의심되어 검출의 필요성을 가지는 임의의 혼합물 또는 용액을 의미한다. 표적 물질이 포함되어 있거나 있을 것으로 여겨지는 물, 식품이 포함될 수 있고, 인체 또는 동물로부터 얻어진 생체 시료 및 생체 시료를 가공한 가공 시료일 수 있다.In the present invention, 'sample' refers to any mixture or solution that needs to be detected because it contains or is suspected to contain a target substance to be detected. Water and food that contain or are believed to contain the target substance may be included, and may be a biological sample obtained from a human body or animal, and a processed sample obtained by processing a biological sample.

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

1. 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체1. A binding agent-polynucleotide conjugate containing a sequence encoding a light-up aptamer

본 발명의 일 측면은 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 포함한다.One aspect of the present invention includes a binding agent-polynucleotide conjugate.

본 발명의 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는, 특이적 결합물질; 및 상기 특이적 결합물질에 결합된 폴리뉴클레오티드;를 포함하고, 상기 폴리뉴클레오티드는 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 하나 이상 포함한다.The binding material-polynucleotide conjugate of the present invention may include a specific binding material; and a polynucleotide bound to the specific binding material, wherein the polynucleotide includes at least one sequence encoding a light-up aptamer.

상기 특이적 결합물질은, 표적 물질을 다른 물질과 구분하여 표적 물질에 대해서만 선택성, 특이성을 가지고 이에 결합하는 특성이 있는 물질이라면 어느 것이든 포함될 수 있으며, 예를 들어 표적 물질 고유의 물리적, 화학적 특성을 바탕으로 상기 표적 물질에 결합할 수 있는 특성이 있는 물질일 수 있다. 상기 특이적 결합물질과 표적 물질의 결합 형태는 상기 결합물질의 종류, 표적 물질의 종류에 따라 다양할 수 있으며, 가역적 또는 비가역적으로 결합될 수 있다. 상기 특이적 결합물질과 표적 물질 사이의 결합력은, 특이적 결합물질과 비표적 물질 사이의 결합력보다 강한 것일 수 있고, 검출, 센싱 기법에서 통상적으로 사용되는 워싱(washing) 방법 등에 의해 분리되지 않을 정도의 결합력일 수 있다. 구체적으로, 상기 특이적 결합물질은, 표적 물질에 특이적으로 결합 가능한 화합물, 항체, 항체의 단편, 앱타머, 펩티드, 펩티드 미메틱스(peptide mimetics), 비오틴, 아비딘, 스트렙트아비딘, 뉴트라비딘 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The specific binding material may include any material that has selectivity and specificity only for the target material and binds to the target material by distinguishing the target material from other materials, for example, physical and chemical properties unique to the target material Based on this, it may be a substance having characteristics capable of binding to the target substance. The binding form of the specific binding material and the target material may vary depending on the type of the binding material and the type of the target material, and may be reversibly or irreversibly bound. The binding force between the specific binding substance and the target substance may be stronger than the binding force between the specific binding substance and the non-target substance, and is not separated by a washing method commonly used in detection and sensing techniques. may be the binding force of Specifically, the specific binding material is a compound capable of specifically binding to a target substance, an antibody, a fragment of an antibody, an aptamer, a peptide, a peptide mimetics (peptide mimetics), biotin, avidin, streptavidin, neutravidin Or it may be a combination thereof, but is not limited thereto.

상기 항체는 면역학적으로 표적 물질의 에피토프(epitope)와 특이적 결합하여 반응성을 갖는 면역글로불린 분자를 의미하며, 단일클론항체, 다클론항체, 전체 길이의 사슬 구조를 가진 항체, 적어도 항원 결합 기능을 갖는 기능적인 단편의 항체, 예를 들어, Fab 단편, Fab' 단편, F(ab)'2 단편, F(ab)'3 단편, Fv, 단쇄 Fv 항체("scFv"), 비스-scFv, (scFv)2, 미니바디, 다이아바디, 트라이아바디, 테트라바디, 다이설파이드 안정화된 Fv 단백질("dsFv"), 및 단일-도메인 항체(sdAb, 나노바디), 및 재조합 항체를 모두 포함할 수 있다.The antibody refers to an immunoglobulin molecule having a reactivity by specifically binding to an epitope of a target substance immunologically, and includes a monoclonal antibody, a polyclonal antibody, an antibody having a full-length chain structure, and at least an antigen-binding function. Antibodies of functional fragments having, e.g., Fab fragments, Fab' fragments, F(ab)'2 fragments, F(ab)'3 fragments, Fv, single-chain Fv antibodies ("scFv"), bis-scFv, ( scFv)2, minibodies, diabodies, triabodies, tetrabodies, disulfide stabilized Fv proteins ("dsFv"), and single-domain antibodies (sdAbs, nanobodies), and recombinant antibodies. .

상기 앱타머(aptamer)는 단일가닥 핵산(DNA, RNA 또는 변형핵산)으로서 그 자체로 안정적인 3차 구조를 가지며 이러한 구조에 의하여 특정한 표적 물질에 대하여 높은 친화성 및 특이성으로 결합할 수 있는 특징을 가진 분자를 의미한다. 상기 특이적 결합물질로서의 앱타머는, 후술할 라이트-업 앱타머(light-up aptamer)와는 구분되는 구성으로, 특이적 결합물질로 앱타머가 이용될 경우 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 상기 앱타머;에 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드;가 연결된 형태일 수 있다. 그러나, 상기 특이적 결합물질로서의 앱타머의 일종으로 라이트-업 앱타머가 이용될 수도 있으며, 이 경우 상기 라이트-업 앱타머에 특이적으로 결합하는 분자(예컨대, 형광단; fluorophore)가 표적 물질이 될 수 있다. 상기 앱타머는 SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) 기법을 통해 제작될 수 있으며, SELEX 기법을 이용할 경우 표적 물질에 대해 높은 친화성을 갖는 앱타머를 보다 간편하게 개발하여 이용할 수 있는 장점이 있다.The aptamer is a single-stranded nucleic acid (DNA, RNA or modified nucleic acid) that has a stable tertiary structure in itself and has the characteristics of being able to bind to a specific target substance with high affinity and specificity by this structure. means molecule. The aptamer as the specific binding material has a configuration different from the light-up aptamer described later, and when the aptamer is used as the specific binding material, the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention A polynucleotide containing a sequence encoding the light-up aptamer; may be linked to the tamer. However, a light-up aptamer may be used as a kind of aptamer as the specific binding material. In this case, a molecule (eg, fluorophore) that specifically binds to the light-up aptamer is a target material. It can be. The aptamer can be produced through a Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment (SELEX) technique, and when using the SELEX technique, there is an advantage in that an aptamer having high affinity for a target material can be more easily developed and used.

상기 펩티드 미메틱스(peptide mimetics)는 상기 표적 물질에 특이적으로 결합할 수 있는 펩티드의 구조를 모방하여 유사한 구조를 가지고 있는 펩티드 또는 비펩티드일 수 있다.The peptide mimetics may be peptides or non-peptides having a similar structure by mimicking the structure of a peptide capable of specifically binding to the target substance.

상기 비오틴은 아비딘, 스트렙트아비딘, 또는 뉴트라비딘과 높은 결합력으로 상호작용하여 결합할 수 있다. 상기 특이적 결합물질이 비오틴인 경우, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 아비딘화, 스트렙트아비딘화, 또는 뉴트라비딘화된 표적 물질과 결합하거나, 아비딘화, 스트렙트아비딘화, 또는 뉴트라비딘화된 다른 특이적 결합물질(예를 들어, 항체 등) 또는 링커와 결합할 수 있다. 마찬가지로, 상기 특이적 결합물질이 아비딘, 스트렙트아비딘, 또는 뉴트라비딘인 경우, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 비오틴화된 표적 물질과 결합하거나, 비오틴화된 다른 특이적 결합물질(예를 들어, 항체 등) 또는 링커와 결합할 수 있다.The biotin may interact with and bind to avidin, streptavidin, or neutravidin with high binding force. When the specific binding material is biotin, the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention binds to an avidinized, streptavidinized, or neutravidinized target material, or binds to an avidized, streptavidinized, or neutravidinized target material. It can bind to other specific binding substances (eg, antibodies, etc.) or linkers that have been dinlated. Similarly, when the specific binding material is avidin, streptavidin, or neutravidin, the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention binds to a biotinylated target material, or other biotinylated specific binding material (e.g. eg, antibodies, etc.) or linkers.

상기 폴리뉴클레오티드는 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 하나 이상 포함할 수 있으며, 구체적으로 상기 서열을 둘 이상, 4개 이상, 6개 이상, 8개 이상, 10개 이상, 12개 이상, 또는 16개 이상 포함하는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 폴리뉴클레오티드에 포함되는 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열의 개수가 많을수록 동시에 여러 부분에서 전사가 일어날 수 있어 더 많은 양의 라이트-업 앱타머가 합성될 수 있으므로 형광신호의 증폭 측면에서 더욱 효과적이다. 상기 폴리뉴클레오티드는 이에 포함된 암호화 서열을 바탕으로 효소를 이용해 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 것이라면 DNA, RNA 또는 이들의 변형체 어느 것이든 이용될 수 있으며, DNA, RNA 분자에 일반적으로 이용되는 염기(A, T, G, C, U 등)뿐만 아니라 변형 염기를 포함할 수 있다.The polynucleotide may include one or more sequences encoding the light-up aptamer, and specifically, two or more, four or more, six or more, eight or more, ten or more, twelve or more sequences, or It may include 16 or more, but is not limited thereto, and the greater the number of sequences encoding the light-up aptamer included in the polynucleotide, the more light-up aptamers can be transcribed in several parts at the same time. Since the mer can be synthesized, it is more effective in terms of amplification of the fluorescence signal. The polynucleotide may be DNA, RNA, or any variant thereof, as long as it can synthesize a light-up aptamer using an enzyme based on the coding sequence contained therein, and is generally used for DNA and RNA molecules. bases (A, T, G, C, U, etc.) as well as modified bases.

상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열은, 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소, 예컨대 RNA 중합효소에 의하여 전사되면 라이트-업 앱타머(RNA 분자)가 합성될 수 있는 뉴클레오티드 서열로, 상기 라이트-업 앱타머를 구성하는 RNA 서열에 대해 상보적인 폴리뉴클레오티드 서열일 수 있다.The sequence encoding the light-up aptamer is a nucleotide sequence capable of synthesizing the light-up aptamer (RNA molecule) when transcribed by a polymerase capable of synthesizing the light-up aptamer, such as RNA polymerase , It may be a polynucleotide sequence complementary to the RNA sequence constituting the light-up aptamer.

상기 라이트-업 앱타머는 이를 암호화하는 뉴클레오티드 서열이 중합효소에 의하여 전사되어 합성되는 단일 가닥의 RNA 분자로서, 3차 구조를 형성하며 특정한 형광단과 결합한 상태의 구조에서 형광신호를 발생할 수 있는 특성을 가진다. 또한, 상기 라이트-업 앱타머는 무작위적인 서열을 가지는 핵산 라이브러리인 SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)를 통해 얻어진 것일 수 있다.The light-up aptamer is a single-stranded RNA molecule synthesized by transcribing the nucleotide sequence encoding it by a polymerase, and forms a tertiary structure and has the property of generating a fluorescence signal in a structure in a state bound to a specific fluorophore. . In addition, the light-up aptamer may be obtained through SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment), a nucleic acid library having a random sequence.

상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 검출 표적 물질이 있을 것으로 예상되는 시료에 처리하면, 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 특이적 결합물질이 표적 물질에 대해 특이적으로 결합한다. 그리고 이렇게 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체가 표적 물질에 결합한 상태에서 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드를 전사시키면 상기 폴리뉴클레오티드에 포함된 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열로부터 라이트-업 앱타머(RNA 분자)가 중합된다. 이렇게 중합된 라이트-업 앱타머에, 상기 라이트-업 앱타머와 결합하는 특정 형광단(fluorophore)을 첨가하면 라이트-업 앱타머와 형광단이 결합한 구조에서 형광신호가 발생되는바, 이를 측정함으로써 시료 내에 표적 물질의 존재 여부를 확인할 수 있다.When the binding material-polynucleotide conjugate is treated with a sample in which a detection target material is expected to be present, the specific binding material of the binding material-polynucleotide conjugate specifically binds to the target material. And when the polynucleotide of the binding material-polynucleotide conjugate is transcribed in a state where the binding material-polynucleotide conjugate is bound to the target material, the light-up aptamer ( RNA molecules) are polymerized. When a specific fluorophore that binds to the light-up aptamer is added to the light-up aptamer thus polymerized, a fluorescence signal is generated from the structure in which the light-up aptamer and the fluorophore are combined. The presence or absence of the target substance in the sample may be confirmed.

상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열은 프로모터 또는 터미네이터에 작동가능하게 연결된 것일 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드에 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열이 둘 이상 포함되는 경우, 상기 둘 이상의 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열은 각각 독립적으로 작동가능하게 연결된 프로모터 및/또는 터미네이터를 포함할 수 있다. 상기 프로모터는 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 유전정보의 전사가 시작될 수 있도록 중합효소(예컨대, RNA 중합효소)나 전사조절인자들이 결합 또는 작용할 수 있는 폴리뉴클레오티드 서열을 의미한다. 구체적으로, 상기 프로모터는 tac 프로모터, lac 프로모터, lacUV5 프로모터, lpp 프로모터, pL λ 프로모터, pR λ 프로모터, rac5 프로모터, amp 프로모터, recA 프로모터, SP6 프로머터 또는 trp 프로모터일 수 있으며, 예컨대, T7 프로모터일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 유전정보의 전사를 조절할 수 있는 서열이라면 어느 것이든 포함할 수 있다. 상기 터미네이터는 전사종결자(transcription terminator)를 의미하며, 중합효소(예컨대, RNA 중합효소)에 의해 수행되는 전사의 중단과 종결을 결정하는 폴리뉴클레오티드 서열을 의미한다. 구체적으로, 상기 터미네이터는 ADH1 터미네이터, T3 터미네이터 또는 TonB 터미네이터일 수 있으며, 예컨대, T7 터미네이터 또는 VSV 터미네이터일 수 있고 둘 이상의 터미네이터가 조합된 것이 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The sequence encoding the light-up aptamer may be operably linked to a promoter or terminator. When the polynucleotide includes two or more sequences encoding the light-up aptamers, each sequence encoding the two or more light-up aptamers may independently include a promoter and/or a terminator operably linked thereto. there is. The promoter refers to a polynucleotide sequence to which a polymerase (eg, RNA polymerase) or transcriptional regulators can bind or act so that transcription of genetic information encoding the light-up aptamer can be started. Specifically, the promoter may be a tac promoter, lac promoter, lacUV5 promoter, lpp promoter, pL λ promoter, pR λ promoter, rac5 promoter, amp promoter, recA promoter, SP6 promoter, or trp promoter, for example, a T7 promoter. However, it is not limited thereto, and may include any sequence capable of controlling the transcription of genetic information encoding the light-up aptamer. The terminator refers to a transcription terminator and refers to a polynucleotide sequence that determines the termination and termination of transcription performed by a polymerase (eg, RNA polymerase). Specifically, the terminator may be an ADH1 terminator, a T3 terminator, or a TonB terminator, for example, a T7 terminator or a VSV terminator, or a combination of two or more terminator, but is not limited thereto.

또한, 상기 프로모터 및 터미네이터는 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열의 상류(upstream) 또는 하류(downstream)에 연결된 것일 수 있으며, 예컨대, 프로모터는 상류에 연결되고 터미네이터는 하류에 연결된 것일 수 있다. 상기 터미네이터의 연결 형태는, 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열의 하류에 하나 이상, 예컨대 2개 이상 또는 3개 이상의 터미네이터가 연결되는 것일 수 있으며, 이 때 상기 터미네이터는 2종류 이상의 터미네이터가 함께 연결되는 것일 수 있다. 상기 터미네이터가 2개 이상 연결되는 경우, 상기 터미네이터 사이에는 짧은 길이(예를 들어, 20개 이하, 18개 이하, 15개 이하, 10개 이하, 8개 이하, 6개 이하, 또는 5개 이하의 염기)의 임의의 폴리뉴클레오티드가 삽입될 수 있으며, 상기 터미네이터 사이에 삽입되는 폴리뉴클레오티드는 터미네이터의 개수에 따라 하나 이상일 수 있다. In addition, the promoter and terminator may be linked upstream or downstream of the sequence encoding the light-up aptamer, for example, the promoter may be linked upstream and the terminator may be linked downstream. The connection form of the terminator may be that one or more, for example, two or more or three or more terminator are connected downstream of the sequence encoding the light-up aptamer, and in this case, two or more types of terminator are connected together. may be connected. When two or more terminators are connected, a short length (eg, 20 or less, 18 or less, 15 or less, 10 or less, 8 or less, 6 or less, or 5 or less) between the terminators base) may be inserted, and one or more polynucleotides may be inserted between the terminators according to the number of terminators.

상기 터미네이터는 서열번호 4 내지 서열번호 12 중 어느 하나의 염기 서열을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로, 서열번호 6 내지 서열번호 12의 염기 서열을 포함하는 것일 수 있고, 더욱 구체적으로 서열번호 10의 염기 서열을 포함하는 것일 수 있다.The terminator may include a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NO: 4 to SEQ ID NO: 12, specifically, may include a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 to SEQ ID NO: 12, and more specifically, SEQ ID NO: 10 It may contain a nucleotide sequence.

본 발명의 상기 특이적 결합물질과 상기 폴리뉴클레오티드는 직접 연결되어 있거나, 링커를 통해 간접적으로 연결되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리뉴클레오티드는 공유결합 또는 비공유결합을 형성하는 링커를 통해 상기 특이적 결합물질에 결합되는 것일 수 있다. 상기 링커는 한 쪽은 특이적 결합물질에에, 다른 한 쪽은 폴리뉴클레오티드에 연결되어 이들을 연결해 주는 역할을 하는 물질로, 한 종류의 물질일 수 있으며, 상기 연결해 주는 한 종류의 물질 복수 개가 복합체를 형성한 것일 수 있고, 나아가, 두 종류 이상의 물질이 복합체를 형성한 것일 수 있다.The specific binding material of the present invention and the polynucleotide may be directly linked or indirectly linked through a linker. Specifically, the polynucleotide may be bound to the specific binding material through a linker forming a covalent bond or a non-covalent bond. The linker is a substance that serves to connect one side to a specific binding material and the other side to a polynucleotide to link them, and may be one type of material, and a plurality of the linking materials form a complex It may be formed, and furthermore, it may be one in which two or more types of materials form a complex.

상기 링커는 스트렙트아비딘(Streptavidin), 아비딘(Avidin) 또는 뉴트라비딘(NeutrAvidin)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상과 비오틴(biotin)을 포함할 수 있으며, 특히 상기 특이적 결합물질이 항체 또는 항체의 단편인 경우 상기와 같은 링커가 이용될 수 있다. 예를 들어, 특이적 결합물질이 비오틴화된 형태이고 상기 폴리뉴클레오티드가 비오틴화된 형태일 때, 스트렙트아비딘, 아비딘 또는 뉴트라비딘이 상기 비오틴화된 특이적 결합물질 및 비오틴화된 폴리뉴클레오티드를 연결하는 것일 수 있다. 스트렙트아비딘, 아비딘 또는 뉴트라비딘은 비오틴과 높은 결합력에 따라 강하게 결합할 수 있으므로 상기 비오틴화된 특이적 결합물질 및 비오틴화된 폴리뉴클레오티드는 스트렙트아비딘, 아비딘 또는 뉴트라비딘과 결합함으로써 서로 연결될 수 있다.The linker may include at least one selected from the group consisting of Streptavidin, Avidin, or NeutrAvidin, and biotin. In the case of a fragment, a linker as described above may be used. For example, when the specific binding material is in a biotinylated form and the polynucleotide is in a biotinylated form, streptavidin, avidin or neutravidin links the biotinylated specific binding material and the biotinylated polynucleotide it may be Since streptavidin, avidin or neutravidin can strongly bind with biotin according to its high binding force, the biotinylated specific binding material and biotinylated polynucleotide can be linked to each other by binding to streptavidin, avidin or neutravidin .

나아가, 상기 링커는 비오틴화된 단백질(biotinylated protein)을 더 포함할 수 있다. 상기 링커는 스트렙트아비딘, 아비딘, 또는 뉴트라비딘 중 어느 하나와 비오틴화된 단백질(biotinylated protein)의 복합체가 층을 형성하는 것일 수 있다. 스트렙트아비딘, 아비딘, 뉴트라비딘과 비오틴의 높은 결합력에 따라 상기 스트렙트아비딘, 아비딘 또는 뉴트라비딘 분자들과 상기 비오틴화된 단백질이 상호작용하여 복합체를 이루면서 층을 형성할 수 있다. 상기 비오틴화된 단백질은 비오틴화된 BSA(bovine serum albumin)일 수 있으나, BSA만으로 제한되는 것은 아니며 스트렙트아비딘, 아비딘 또는 뉴트라비딘과 비오틴이 상호작용하여 결합하고 층상 구조를 형성하는 과정에서, 이를 방해하지 않는 단백질이면 어느 것이든 가능하다. Furthermore, the linker may further include a biotinylated protein. The linker may be one in which a complex of any one of streptavidin, avidin, or neutravidin and a biotinylated protein forms a layer. According to the high binding force of streptavidin, avidin, neutravidin and biotin, the streptavidin, avidin or neutravidin molecules and the biotinylated protein may interact to form a layer while forming a complex. The biotinylated protein may be biotinylated bovine serum albumin (BSA), but is not limited to BSA alone, and in the process of forming a layered structure by interacting and binding streptavidin, avidin, or neutravidin and biotin, Any protein that does not interfere can be used.

상기 링커는 2개 이상의 층상 구조를 갖는 덴드리머 구조(dendrimer form)인 것일 수 있다. 상기 덴드리머 구조는 층상 구조가 쌓여서 나뭇가지와 같은 형상을 이루고 있는 것으로, 분자의 사슬이 중심에서 바깥 방향으로 일정 규칙에 따라 3차원으로 퍼진 형태를 의미한다. 예를 들어, 상기 덴드리머 구조는 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상 또는 6개 이상의 층상 구조를 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 층상 구조의 개수가 많을수록 더 많은 폴리뉴클레오티드가 포함될 수 있고 이에 따라 더 많은 양의 라이트-업 앱타머가 합성될 수 있으므로 형광신호의 증폭 측면에서 더욱 효과적이다. 상기와 같은 덴드리머 구조의 링커에 의하여 상기 특이적 결합물질과 폴리뉴클레오티드가 연결되면, 하나의 특이적 결합물질에 대해 둘 이상의 폴리뉴클레오티드가 병렬적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 덴드리머 구조의 링커는 스트립트아비딘, 아비딘 또는 뉴트라비딘 중 어느 하나와 비오틴화된 폴리뉴클레오티드의 복합체가 층을 형성하여 만들어진 것일 수 있으며 이 때 비오틴화된 폴리뉴클레오티드가 가장 바깥층의 스트렙트아비딘, 아비딘 또는 뉴트라비딘에 결합함으로써 특이적 결합물질과 연결될 수 있다.The linker may be in a dendrimer form having two or more layered structures. The dendrimer structure is formed by stacking layered structures to form a branch-like shape, and refers to a form in which molecular chains spread three-dimensionally from the center to the outside according to a predetermined rule. For example, the dendrimer structure may have three or more, four or more, five or more, or six or more layered structures, but is not limited thereto, and as the number of the layered structures increases, more polynucleotides may be included. Therefore, since a larger amount of light-up aptamer can be synthesized, it is more effective in terms of amplification of the fluorescence signal. When the specific binding material and the polynucleotide are linked by the dendrimer structure linker, two or more polynucleotides may be linked in parallel to one specific binding material. In addition, the linker of the dendrimer structure may be made by forming a layer of a complex of any one of streptavidin, avidin or neutravidin and a biotinylated polynucleotide, wherein the biotinylated polynucleotide is the outermost layer of streptavidin, It can be linked to a specific binding material by binding to avidin or neutravidin.

비오틴이 폴리뉴클레오티드에 결합된 형태, 즉 비오틴화된 폴리뉴클레오티드의 경우 비오틴이 상기 폴리뉴클레오티드의 말단 중 프로모터에 더 가까운 말단에 결합된 것일 수 있고, 폴리뉴클레오티드의 말단 중 터미네이터에 더 가까운 말단에 결합된 것일 수 있다. 또한, 비오틴이 폴리뉴클레오티드의 양 말단 모두에 결합된 것일 수도 있다. 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 중에서, 폴리뉴클레오티드가 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 4개 이상 포함하는 형태인 경우에는 상기 비오틴이 폴리뉴클레오티드의 양 말단 모두에 결합될 때 형광신호의 증폭 효과가 더 우수할 수 있고, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 중에서, 덴드리머 구조의 링커에 의해 폴리뉴클레오티드와 특이적 결합물질이 연결된 형태인 경우에는 상기 비오틴이 폴리뉴클레오티드의 말단 중 터미네이터에 더 가까운 말단에 결합될 때 형광신호의 증폭 효과가 더 우수할 수 있다.In the case of biotin bound to a polynucleotide, that is, in the case of a biotinylated polynucleotide, biotin may be bound to the end of the polynucleotide closer to the promoter, and to the end of the polynucleotide closer to the terminator. it could be In addition, biotin may be bound to both ends of the polynucleotide. Among the binding material-polynucleotide conjugates of the present invention, when the polynucleotide contains 4 or more sequences encoding the light-up aptamer, when the biotin is bound to both ends of the polynucleotide, the fluorescence signal The amplification effect may be better, and among the binding material-polynucleotide conjugates of the present invention, in the case where the polynucleotide and the specific binding material are connected by a dendrimer structure linker, the biotin is added to the terminator of the terminal of the polynucleotide. When coupled to the near end, the effect of amplifying the fluorescence signal may be better.

본 발명의 상기 라이트-업 앱타머는 스피니치 앱타머(spinach aptamer)일 수 있다. 상기 스피니치 앱타머는 단일 가닥의 RNA 앱타머로, 대표적인 형광단백질인 GFP(green fluorescent protein)의 구조를 모방하여 만들어진 것이다. SELEX 연구를 통하여 GFP에서 형광단(fluorophore) 역할을 하는 부위의 베타-통 구조를 대신할 수 있는 물질로 DFHBI(3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone) 또는 DFHBI-1T가 선택되었으며, 따라서 형광단 역할을 하는 DFHBI 또는 DFHBI-1T가 스피니치 앱타머에 결합하게 되면 GFP와 같은 녹색 형광을 발생할 수 있다.The light-up aptamer of the present invention may be a spinach aptamer. The spinach aptamer is a single-stranded RNA aptamer, which is made by mimicking the structure of green fluorescent protein (GFP), a representative fluorescent protein. Through the SELEX study, DFHBI (3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone) or DFHBI-1T was selected as a material that can replace the beta-cylinder structure of the site that acts as a fluorophore in GFP. When DFHBI or DFHBI-1T, which plays a single role, binds to the spinach aptamer, green fluorescence like GFP can be generated.

또한, 본 발명의 상기 라이트-업 앱타머는 스피니치2(spinach2) 앱타머, 베이비 스피니치(baby spinach) 앱타머, m베이비 스피니치(mbaby spinach) 앱타머, 브로콜리(broccoli) 앱타머, 망고(mango) 앱타머, 말라카이트 그린(malachite green) 앱타머, BFR(Blue Fluorescent RNA) 앱타머, 술포로다민 B(sulforhodamine B) 앱타머일 수 있다. 상기 스피니치2, 베이비스피니치, m베이비 스피니치, 브로콜리 앱타머는 각각 형광단 분자로 DFHBI 또는 DFHBI-1T가 사용될 수 있고, 상기 망고 앱타머는 형광단 분자로 티아졸 오렌지(thiazole orange) T01 또는 티아졸 오렌지 T03가 사용될 수 있고, 상기 말라카이트 그린 앱타머는 형광단 분자로 말라카이트 그린(malachite green)이 사용될 수 있고, 상기 BFR 앱타머는 형광단 분자로 Hoechst가 사용될 수 있고, 상기 술포로다민 B 앱타머는 형광단 분자로 술포로다민 B(sulforhodamine B)가 사용될 수 있어, 각각의 앱타머 및 형광단이 결합함으로써 형광신호를 발생할 수 있다.In addition, the light-up aptamer of the present invention is spinach2 aptamer, baby spinach aptamer, mbaby spinach aptamer, broccoli aptamer, mango ( mango) aptamer, malachite green aptamer, blue fluorescent RNA (BFR) aptamer, and sulforhodamine B aptamer. The spinach 2, baby spinach, mbaby spinach, and broccoli aptamers may each use DFHBI or DFHBI-1T as a fluorophore molecule, and the mango aptamer may use thiazole orange T01 or thia as a fluorophore molecule. Sol Orange T03 may be used, malachite green may be used as a fluorophore molecule for the malachite green aptamer, Hoechst may be used as a fluorophore molecule for the BFR aptamer, and the sulforhodamine B aptamer may be fluorescent Since sulforhodamine B can be used as a single molecule, a fluorescence signal can be generated by binding each aptamer and fluorophore.

본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 표적 물질의 검출 감도가 우수한 특징이 있다. 상기 검출 감도는 예컨대 LOD(limit of detection) 값으로 나타낼 수 있으며, 이는 표적 물질이 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우를 감지하여 구분할 수 있는 최소의 표적 물질 농도를 의미한다.The binding material-polynucleotide conjugate of the present invention is characterized by excellent detection sensitivity of a target material. The detection sensitivity may be represented by, for example, a limit of detection (LOD) value, which means a minimum target substance concentration capable of detecting and discriminating between the presence and absence of a target substance.

본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 ELISA 기법과 비교할 때 검출 감도가 더 우수할 수 있으며, 예컨대 LOD 값이 더 작게 나타날 수 있다. 상기 ELISA 기법은 발색기반 ELISA 또는 형광기반 ELISA일 수 있다. 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 발색기반 ELISA에 비해 5,000배 이상 더 높은 감도로 표적 물질을 검출하는 것일 수 있으며, 예컨대 6,000배 이상, 7,000배 이상, 8,000배 이상, 9,000배 이상, 또는 10,000배 이상 더 높은 감도로 검출하는 것일 수 있다. 또한, 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 형광기반 ELISA에 비해 1,000배 이상 더 높은 감도로 표적 물질을 검출하는 것일 수 있으며, 예컨대 1,200배 이상, 1,300배 이상, 1,400배 이상, 1,500배 이상, 또는 1,600배 이상 더 높은 감도로 검출하는 것일 수 있다.The binding agent-polynucleotide conjugate of the present invention may have better detection sensitivity compared to the ELISA technique, and may have, for example, a smaller LOD value. The ELISA technique may be a color-based ELISA or a fluorescence-based ELISA. The binding agent-polynucleotide conjugate may detect a target substance with a sensitivity that is 5,000 times higher than that of a color-based ELISA, such as 6,000 times, 7,000 times, 8,000 times, 9,000 times or more, or 10,000 times or more. It may be to detect with higher sensitivity. In addition, the binding material-polynucleotide conjugate may detect a target substance with a sensitivity that is 1,000 times or more higher than that of fluorescence-based ELISA, such as 1,200 times or more, 1,300 times or more, 1,400 times or more, 1,500 times or more, or 1,600 times or more. It may be to detect with more than twice higher sensitivity.

본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 상기 LOD는 100 fM 이하, 예컨대 50 fM 이하, 30 fM 이하, 20 fM 이하, 10 fM 이하, 1 fM 이하, 500 aM 이하, 200 aM 이하, 100 aM 이하, 70 aM 이하, 50 aM 이하, 45 aM 이하, 40 aM 이하, 38 aM 이하, 또는 37 aM 이하일 수 있다.The LOD of the binding agent-polynucleotide conjugate of the present invention is 100 fM or less, such as 50 fM or less, 30 fM or less, 20 fM or less, 10 fM or less, 1 fM or less, 500 aM or less, 200 aM or less, 100 aM or less, 70 aM or less, 50 aM or less, 45 aM or less, 40 aM or less, 38 aM or less, or 37 aM or less.

2. 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 포함하는 표적 물질 검출용 조성물2. A composition for detecting a target substance comprising a binding substance-polynucleotide conjugate

본 발명의 다른 측면은 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 포함하는 표적 물질 검출용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a composition for detecting a target substance comprising a binding substance-polynucleotide conjugate.

상기 표적 물질 검출용 조성물은 상기 1. 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 부분에서 설명했던, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 중 적어도 하나를 포함한다.The composition for detecting a target substance includes at least one of the binding substance-polynucleotide conjugates described in section 1. Binding substance-polynucleotide conjugate containing a sequence encoding a light-up aptamer .

상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체에 관한 설명은 전술한 바와 동일하다.Description of the binding material-polynucleotide conjugate is the same as described above.

상기 조성물은 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소 및 상기 라이트-업 앱타머와 반응하여 형광을 내는 형광단(fluorophore) 분자를 더 포함할 수 있다.The composition may further include a polymerase capable of synthesizing a light-up aptamer and a fluorophore molecule that emits fluorescence by reacting with the light-up aptamer.

상기 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소는 예컨대 RNA 중합효소일 수 있으며, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드에 포함되어 있는 라이트-업 앱타머 암호화 서열로부터 라이트-업 앱타머를 합성하는 반응을 촉매할 수 있는 효소라면 어느 것이든 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기와 같은 기능을 할 수 있다면 상기 중합효소는 어느 종으로부터 유래한 것이든 포함될 수 있고, 어떠한 변형을 거친 중합효소라도 이용될 수 있다. 또한, 상기 중합효소는 상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열에 작동가능하게 연결된 프로모터 서열에 따라 보다 적절한 효소로 선택되어 포함될 수 있다.The polymerase capable of synthesizing the light-up aptamer may be, for example, an RNA polymerase, and the light-up aptamer coding sequence included in the polynucleotide of the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention can be used as a light-up application. Any enzyme capable of catalyzing a reaction for synthesizing a tamer may be included. For example, as long as it can perform the above functions, the polymerase derived from any species may be included, and any modified polymerase may be used. In addition, the polymerase may be selected and included as a more appropriate enzyme according to a promoter sequence operably linked to the sequence encoding the light-up aptamer.

상기 라이트-업 앱타머 및 상기 형광단에 대한 설명은 전술한 바와 동일하다.Descriptions of the light-up aptamer and the fluorophore are the same as described above.

본 발명의 상기 조성물은, 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체가 표적 물질에 직접적 또는 간접적으로 특이적, 선택적 결합할 수 있고 상기 중합효소에 의해 라이트-업 앱타머가 중합되면 상기 형광단과 결합하여 형광신호를 발생할 수 있는바, 표적 물질의 검출을 위한 용도로 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 기존에 이용되던 ELISA와 같은 기법과 비교할 때 더 강한 형광을 발생시켜 형광신호를 증폭시키는 효과가 있으며 표적 물질이 미량으로 존재하여 그 농도가 매우 낮은 경우에도 검출할 수 있는 장점이 있는바, 본 발명의 상기 조성물을 종래 검출 기법들을 대체하기 위한 용도로 이용하기에 적합하다.In the composition of the present invention, the binding material-polynucleotide conjugate can directly or indirectly specifically and selectively bind to a target material, and when the light-up aptamer is polymerized by the polymerase, it binds to the fluorophore to generate a fluorescence signal As it may occur, it may be used for detection of a target substance. As described above, the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention has an effect of amplifying the fluorescence signal by generating stronger fluorescence compared to previously used techniques such as ELISA, and the target material is present in a small amount, so the concentration is high. Since it has the advantage of being able to detect even at very low levels, the composition of the present invention is suitable for use as a substitute for conventional detection techniques.

상기 조성물은 표적 물질에 결합할 수 있는 포획항체를 더 포함할 수 있다. 상기 포획항체는 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 특이적 결합물질 중 일종인 항체와는 다른 종류일 수 있으나, 동일한 표적 물질에 특이적으로 결합하는 특성을 가지는 항체이며, 단일클론항체, 다클론항체, 전체 길이의 사슬 구조를 가진 항체, 적어도 항원 결합 기능을 갖는 기능적인 단편의 항체, 예를 들어, Fab 단편, Fab' 단편, F(ab)'2 단편, F(ab)'3 단편, Fv, 단쇄 Fv 항체("scFv"), 비스-scFv, (scFv)2, 미니바디, 다이아바디, 트라이아바디, 테트라바디, 다이설파이드 안정화된 Fv 단백질("dsFv"), 및 단일-도메인 항체(sdAb, 나노바디), 및 재조합 항체를 모두 포함할 수 있다.The composition may further include a capture antibody capable of binding to a target substance. The capture antibody may be of a different type from the antibody, which is a type of specific binding material of the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention, but is an antibody that has the characteristics of specifically binding to the same target material, and is a monoclonal antibody, Clonal antibodies, antibodies with a full-length chain structure, antibodies of functional fragments having at least an antigen-binding function, e.g., Fab fragments, Fab' fragments, F(ab)'2 fragments, F(ab)'3 fragments , Fv, single-chain Fv antibodies ("scFv"), bis-scFv, (scFv)2, minibodies, diabodies, triabodies, tetrabodies, disulfide stabilized Fv proteins ("dsFv"), and single-domain It may include both antibodies (sdAbs, nanobodies), and recombinant antibodies.

상기 라이트-업 앱타머 및 형광단 분자;는 스피니치 앱타머 및 DFHBI(3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone); 스피니치 앱타머 및 DFHBI-1T; 스피니치2 앱타머 및 DFHBI; 스피니치2 앱타머 및 DFHBI-1T; 베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI; 베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI-1T, m베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI; m베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI-1T; 브로콜리 앱타머 및 DFHBI; 브로콜리 앱타머 및 DFHBI-1T; 망고 앱타머 및 티아졸 오렌지(thiazole orange) T01; 망고 앱타머 및 티아졸 오렌지 T03; 말라카이트 그린 앱타머 및 말라카이트 그린; BFR 앱타머 및 Hoechst; 및 술포로다민 B 앱타머 및 술포로다민 B(sulforhodamine B);로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 상기 1. 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 부분에서 전술했던 바와 같이, 상기 라이트-업 앱타머의 종류에 따라 함께 사용되는 형광단 분자의 조합이 달라질 수 있다.The light-up aptamer and fluorophore molecules; Spinach aptamer and DFHBI (3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone); spinach aptamer and DFHBI-1T; spinach2 aptamer and DFHBI; spinach2 aptamer and DFHBI-1T; baby spinach aptamer and DFHBI; baby spinach aptamer and DFHBI-1T, mbaby spinach aptamer and DFHBI; mbaby spinach aptamer and DFHBI-1T; broccoli aptamer and DFHBI; broccoli aptamer and DFHBI-1T; Mango aptamer and thiazole orange T01; Mango Aptamer and Thiazole Orange T03; malachite green aptamers and malachite green; BFR aptamers and Hoechst; And it may be selected from the group consisting of sulforhodamine B aptamer and sulforhodamine B (sulforhodamine B). As described above in 1. Binding material-polynucleotide conjugate containing sequence encoding light-up aptamer , the combination of fluorophore molecules used together may vary depending on the type of light-up aptamer. .

본 발명의 상기 표적 물질 검출용 조성물에 표적 물질이 존재할 것으로 예상되는 시료를 처리하였을 때 표적 물질이 존재한다면 상기 표적 물질 검출용 조성물에 포함되어 있는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 특이적 결합물질에 표적 물질이 결합하고, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드를 전사시키면 라이트-업 앱타머가 중합되고 이를 형광단과 결합시켜 형광신호를 발생시킨 다음 이를 측정함으로써 표적 물질을 검출하는데 이용할 수 있다.When a target substance is expected to be present in the composition for detecting the target substance of the present invention, if the target substance is present when the sample is processed, the specific binding substance of the binding substance-polynucleotide conjugate included in the composition for detecting the target substance is targeted When a substance binds and the polynucleotide of the binding substance-polynucleotide conjugate is transcribed, the light-up aptamer is polymerized, and a fluorescent signal is generated by combining it with a fluorophore, which can be used to detect a target substance by measuring it.

상기 표적 물질 검출용 조성물에는 폴리뉴클레오티드를 RNA로 중합하는데 필요한 성분을 더 포함할 수 있으며, 구체적으로, 뉴클레오티드, RNA 중합반응에 필요한 전사인자, 염(예컨대, MgCl2) 등의 성분을 포함할 수 있다.The composition for detecting a target substance may further include components necessary for polymerizing polynucleotides into RNA, and specifically, components such as nucleotides, transcription factors necessary for RNA polymerization, and salts (eg, MgCl 2 ). there is.

본 발명의 표적 물질 검출용 조성물은, 표적 물질을 검출하기 위한 키트 형태로도 제공될 수 있다. 상기 키트에는 전술한 바와 같은 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체, 중합효소, 형광단, 포획항체, 뉴클레오티드, 전사인자, 염 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 표적 물질을 검출하기 위한 키트는 표적 물질과 결합하지 않은 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 씻어내어 제거할 수 있는 완충액을 더 포함할 수 있으며, 최적의 반응 수행 조건을 기재한 사용자 설명서를 추가로 포함할 수 있다. 상기 키트는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판은 유리, 플라스틱, 금속, 실리콘, 석영, 알루미나, 산화물 결정 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 플라스틱은 PMMA, PC, COC 등 일수 있고, 상기 금속은 니켈, 알루미늄, 철 또는 구리일 수 있으며, 상기 산화물 결정은 SiO2, TiO2, Ta2O5 또는 Al2O3일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 포획항체는 상기 기판에 고정화된 형태로 포함될 수 있다.The composition for detecting a target material of the present invention may also be provided in the form of a kit for detecting a target material. The kit may include the binding material-polynucleotide conjugate, polymerase, fluorophore, capture antibody, nucleotide, transcription factor, salt, and the like of the present invention as described above. In addition, the kit for detecting the target substance may further include a buffer capable of washing away and removing the binding substance-polynucleotide conjugate not bound to the target substance, and a user manual describing optimal reaction conditions may be added. can be included with The kit may further include a substrate. The substrate may be made of glass, plastic, metal, silicon, quartz, alumina, oxide crystal, or a mixture thereof. For example, the plastic may be PMMA, PC, COC, etc., the metal may be nickel, aluminum, iron or copper, and the oxide crystal may be SiO 2 , TiO 2 , Ta 2 O 5 or Al 2 O 3 . It may be, but is not limited thereto. The capture antibody may be included in a form immobilized on the substrate.

3. 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용한 표적 물질의 검출 방법3. Method for detecting a target substance using a binding substance-polynucleotide conjugate

본 발명의 다른 측면은 시료로부터 표적 물질을 검출하는 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method for detecting a target substance from a sample.

상기 표적 물질을 검출하는 방법은 상기 1. 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 부분에서 설명했던, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 중 적어도 하나의 접합체를 시료와 반응시키는 단계; 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 시료의 반응 결과물로부터 상기 시료에 결합하지 않은 접합체를 제거하는 단계; 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 시료의 결합체에 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소 및 상기 라이트-업 앱타머와 반응하여 형광을 내는 형광단 분자를 처리하여 반응시키는 단계; 및 상기 분리된 결합체, 상기 중합효소 및 상기 형광단 분자의 반응 결과물로부터 형광신호를 측정하는 단계;를 포함한다.The method of detecting the target substance is to react at least one conjugate of the binding substance-polynucleotide conjugate described in the section 1. Binding substance-polynucleotide conjugate containing a sequence encoding a light-up aptamer with a sample. step; removing a conjugate that is not bound to the sample from a reaction product of the binding material-polynucleotide conjugate and the sample; reacting the conjugate of the binding material-polynucleotide conjugate and the sample by treating a polymerase capable of synthesizing a light-up aptamer and a fluorophore molecule that reacts with the light-up aptamer to emit fluorescence; and measuring a fluorescence signal from a reaction product of the separated conjugate, the polymerase, and the fluorophore molecule.

상기 표적 물질을 검출하는 방법은, 상기 시료에 결합하지 않은 접합체를 제거하는 단계 이후에, 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 상기 시료의 결합체를 분리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of detecting the target substance may further include, after the step of removing the conjugate that does not bind to the sample, separating the binding substance-polynucleotide conjugate and the conjugate of the sample.

상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체에 관한 설명은 전술한 바와 동일하다.Description of the binding material-polynucleotide conjugate is the same as described above.

상기 표적 물질을 검출하는 방법의 각 단계에 따라 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 시료와 반응시키면, 시료 내에 표적 물질이 존재하는 경우 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 특이적 결합물질과 표적 물질이 결합한 반응 결과물을 얻게 된다. 표적 물질과 결합하지 못한 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 및 시료를 제거함으로써 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 상기 시료 내의 표적 물질의 결합체를 분리할 수 있고, 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소를 처리하면 상기 결합체의 폴리뉴클레오티드가 전사되어 라이트-업 앱타머 RNA를 중합하게 되고, 형광단 분자를 처리할 경우 상기 전사된 라이트-업 앱타머와 함께 형광신호를 발생할 수 있으며, 형광신호를 측정함으로써 표적 물질이 시료 내에 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. When the binding material-polynucleotide conjugate is reacted with a sample according to each step of the method of detecting the target material, when the target material is present in the sample, the specific binding material of the binding material-polynucleotide conjugate binds to the target material. reaction result is obtained. A polymerase capable of separating the binding substance-polynucleotide conjugate and the target substance conjugate in the sample by removing the binding substance-polynucleotide conjugate and the sample that do not bind to the target substance, and synthesizing a light-up aptamer When treated, the polynucleotide of the conjugate is transcribed to polymerize the light-up aptamer RNA, and when the fluorophore molecule is treated, a fluorescence signal can be generated together with the transcribed light-up aptamer, and the fluorescence signal is measured. By doing so, it is possible to detect whether or not the target substance is present in the sample.

상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 결합하지 않은 시료를 제거하는 단계는 완충용액 등 반응 결과에 영향을 주지 않는 용액을 처리하여 결합하지 않은 시료는 씻어내어 제거하는 것일 수 있다.The step of removing the sample not bound to the binding material-polynucleotide conjugate may include treating the sample with a solution that does not affect the reaction result, such as a buffer solution, and washing away the unbound sample.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 아니한다.However, the following examples specifically illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.

스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드의 제조 및 확인Preparation and identification of polynucleotides containing sequences encoding spinach aptamers

<1-1. 폴리뉴클레오티드의 제조><1-1. Preparation of Polynucleotide>

먼저, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체에 포함되는, 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드로서 DNA 단편을 제작하였다. 상기 라이트-업 앱타머 암호화 서열로는, DFHBI 또는 DFHBI-1T 형광단이 존재하는 경우에만 이와 결합하여 형광신호를 발생하는 특징을 가진 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 이용하였다.First, a DNA fragment was prepared as a polynucleotide containing a sequence encoding a light-up aptamer included in the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention. As the light-up aptamer coding sequence, a sequence encoding a spinach aptamer having a characteristic of generating a fluorescence signal by binding to a DFHBI or DFHBI-1T fluorophore only when present was used.

구체적으로, pUC57 플라스미드에 스피니치-2 앱타머를 암호화하는 서열을 T7 프로모터 및 T7 터미네이터 서열과 함께 재조합하여, 하기 표 1의 서열번호 1의 서열을 제작하였다. 하기 표 1의 서열번호 2, 3의 서열로 구성된 프라이머를 이용하여 PCR을 통해 상기 DNA를 증폭시켰다. PCR은 94℃에서 5분간 denaturation시키고; 94℃에서 30초, 53℃에서 30초, 68℃에서 25초씩 총 30 사이클 반복하였으며; 마지막 extension 단계는 68℃에서 5분간 진행하였다. 모든 PCR 산물들은 사용하기에 앞서 PCR 클린 업 키트(Promega, Madison, WI, USA)로 정제하였고, Nanodrop spectrophotometer(Thermo Fisher Scientific)로 PCR 산물의 농도를 확인하였다.Specifically, the sequence of SEQ ID NO: 1 in Table 1 was prepared by recombining the sequence encoding Spinach-2 aptamer into the pUC57 plasmid together with the T7 promoter and T7 terminator sequences. The DNA was amplified by PCR using primers composed of sequences of SEQ ID NOs 2 and 3 in Table 1 below. PCR was denaturated at 94° C. for 5 minutes; A total of 30 cycles were repeated at 94° C. for 30 seconds, at 53° C. for 30 seconds, and at 68° C. for 25 seconds; The final extension step was performed at 68°C for 5 minutes. All PCR products were purified with a PCR clean-up kit (Promega, Madison, WI, USA) prior to use, and the concentrations of the PCR products were checked with a Nanodrop spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific).

서열번호sequence number 서열 이름sequence name 염기서열 (5'→ 3')Base sequence (5'→ 3') 1One Spinach-2Spinach-2 TAATACGACTCACTATAGGGGACGCAACTGAATGAAATGGTGAAGGACGGGTCCAGGTGTGGCTGCTTCGGCAGTGCAGCTTGTTGAGTAGAGTGTGAGCTCCGTAACTAGTCGCGTCCCGCTGAGCAATAACTAGTAATACGACTCACTATAGGGGACGCAACTGAATGAAATGGTGAAGGACGGGTCCAGGTGTGGCTGCTTCGGCAGTGCAGCTTGTTGAGTAGAGTGTGAGCTCCGTAACTAGTCGCGTCCCGCTGAGCAATAACTAG 22 Spinach-2 Forward primerSpinach-2 Forward primer CCAAGCTTGCATGCAGGCCTCTGCAGTCGACCAAGCTTGCATGCAGGCCTCTGCAGTCGA 33 Spinach-2 Reverse primerSpinach-2 Reverse primer CTAGTTATTGCTCAGCGGCTAGTTATTGCTCAGCGG

<1-2. 폴리뉴클레오티드의 전사와 형광신호 확인><1-2. Identification of polynucleotide transcription and fluorescence signal>

상기 실시예 1-1에서 제조한 DNA 단편을 이용하여, 전사를 진행시켜 중합된 스피니치 앱타머를 대상으로 형광신호를 측정하기 위하여, 각 PCR 산물을 T7 RNA 중합효소(Takara, Japan)를 이용하여 in vitro에서 전사시키고, 반응물 10 μL을 1 μM 농도의 DFHBI-1T(Tocris Bioscience, UK)를 포함하는 90 μL의 폴딩 버퍼(40 mM Tris-HCl ph 7.5, 5 mM MgCl2, 125 mM KCl)와 혼합하여 상온에서 5분간 반응시켜 스피니치 앱타머가 제대로 접혀 기능을 할 수 있도록 하였다. 형광신호는 VICTOR microplate reader(Model 2030-0050, PerkinElmer, USA)를 이용하여 측정하였다. 최적의 반응 조건을 찾기 위하여, MgCl2의 농도를 0, 0.1, 1, 5, 10, 50, 100 mM로 달리하여 각각 측정하였고, DFHBI-1T의 농도를 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 20, 50 μM로 달리하여 형광신호를 측정하였다.Using the DNA fragment prepared in Example 1-1, in order to measure the fluorescence signal for the spinach aptamer polymerized by proceeding transcription, T7 RNA polymerase (Takara, Japan) was used for each PCR product 90 μL of folding buffer (40 mM Tris-HCl ph 7.5, 5 mM MgCl 2 , 125 mM KCl) containing 1 μM concentration of DFHBI-1T (Tocris Bioscience, UK ). was mixed with and reacted at room temperature for 5 minutes so that the spinach aptamer could be properly folded and functioned. Fluorescent signals were measured using a VICTOR microplate reader (Model 2030-0050, PerkinElmer, USA). In order to find the optimal reaction conditions, the concentration of MgCl 2 was measured at 0, 0.1, 1, 5, 10, 50, and 100 mM, respectively, and the concentration of DFHBI-1T was 0.1, 0.5, 1, 5, 10, Fluorescence signals were measured at different concentrations of 20 and 50 μM.

그 결과, MgCl2의 농도가 10 mM일 때 가장 효율적으로 스피니치 앱타머 전사체의 접힘이 일어남을 확인할 수 있었고, DFHBI-1T의 농도를 증가시킴에 따라 백그라운드 대비 신호의 비가 증가하며 1 μM 농도의 DFHBI-1T를 첨가할 때 가장 신호의 강도가 높은 것을 확인할 수 있었다(도 2a 및 도 2b 참고).As a result, it was confirmed that folding of the spinach aptamer transcript occurred most efficiently when the concentration of MgCl 2 was 10 mM, and as the concentration of DFHBI-1T increased, the ratio of the signal to background increased, and the 1 μM concentration It was confirmed that the highest signal strength was obtained when DFHBI-1T was added (see FIGS. 2a and 2b).

결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용한 기법과 기존의 ELISA 기법으로 측정한 형광신호 세기 비교Comparison of fluorescence signal intensity measured by a technique using a binding material-polynucleotide conjugate and a conventional ELISA technique

본 발명의 전사 시스템 기반 센서를 이용한 기법의 검출 효과를 확인하기 위하여, 검출 표적 물질을 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 반응시켜 형광신호를 확인하였다. 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드와 특이적 결합물질의 접합체(이하, '제1형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체'), 그리고 둘 이상의 층이 적층되어 덴드리머 구조(dendrimer form)를 형성하여 폴리뉴클레오티드를 병렬적으로 다수 연결시킨 형태의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(이하, '제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체')를 이용하여 형광신호의 증폭 효과를 기존의 ELISA 기법의 형광신호와 비교하였다.In order to confirm the detection effect of the technique using the transcription system-based sensor of the present invention, the detection target material was reacted with the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention to confirm fluorescence signals. A conjugate of a polynucleotide containing a sequence encoding a light-up aptamer and a specific binding material (hereinafter referred to as 'type 1 binding material-polynucleotide conjugate'), and a dendrimer structure formed by stacking two or more layers Using a binding material-polynucleotide conjugate (hereinafter referred to as 'type 2 binding material-polynucleotide conjugate') in which a plurality of polynucleotides are connected in parallel by forming a fluorescent signal, the fluorescence of the conventional ELISA technique compared to the signal.

구체적으로, 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드는, 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 것으로, 실시예 1을 통해 제작한 DNA를 이용하였고, 비오틴이 터미네이터 부근 5'말단에 결합된 형태의 DNA 단편을 이용하였다. 표적 물질로는 재조합 AFP(alphafeto protein, Merdidian Life Science, USA)를 사용하였고, 이에 결합할 수 있는 특이적 결합물질로 항-인간 AFP 항체(anti-human AFP, Merdidian Life Science, USA), 비오틴화된 항-인간 AFP 항체(Merdidian Life Science, USA)를 사용하였다.Specifically, the polynucleotide of the binding material-polynucleotide conjugate contained a sequence encoding Spinach aptamer, and DNA prepared in Example 1 was used, and biotin was bound to the 5' end near the terminator. A DNA fragment in the form was used. As a target material, recombinant AFP (alphafeto protein, Merdidian Life Science, USA) was used, and as a specific binding material capable of binding thereto, anti-human AFP antibody (anti-human AFP, Merdidian Life Science, USA), biotinylated Anti-human AFP antibody (Merdidian Life Science, USA) was used.

96 well의 기판에 포획항체(capturing antibody)로 이용될 항-인간AFP 항체(2 μg/mL)를 100 μL만큼 37℃에서 2시간 동안 처리하여 기판에 고정시키고 200 μL PBST로 씻어냈다. 블로킹 버퍼(2% BSA 300 μL을 포함하는 PBST)를 처리하고 다시 씻어낸 다음, 5 ng/mL의 항원 AFP를 100 μL만큼 처리하여 1시간 반응시킨 후 PBST로 3회 세척하였다. 그 다음, 1 μg/mL의 비오틴화된 항-AFP 항체 100 μL을 각 well마다 처리하고 1시간 반응 후 5회 세척하였다. 비오틴화된 DNA 단편 18 μM을 각 well에 처리하고 1 μg/mL의 30분 동안 상온에서 스트렙트아비딘을 처리하여 상기 비오틴화된 항-AFP 항체와 비오틴화된 DNA 단편을 연결시킨 다음, 결합하지 않은 DNA는 PBST로 세척하고 RNA 중합효소가 포함된 40 μL의 반응 혼합물을 첨가하여 전사를 진행하였다. 2시간 동안 반응 진행 후 형광 마이크로플레이트 리더기를 통해 형광신호를 확인하였다.100 μL of anti-human AFP antibody (2 μg/mL) to be used as a capture antibody was treated on a 96-well substrate at 37° C. for 2 hours, fixed to the substrate, and washed with 200 μL PBST. After treatment with a blocking buffer (PBST containing 300 μL of 2% BSA) and washing again, 100 μL of 5 ng/mL antigen AFP was reacted for 1 hour and washed three times with PBST. Then, 100 μL of 1 μg/mL biotinylated anti-AFP antibody was applied to each well and washed 5 times after 1 hour of reaction. 18 μM of biotinylated DNA fragment was treated in each well and treated with streptavidin at 1 μg/mL for 30 minutes at room temperature to link the biotinylated anti-AFP antibody with the biotinylated DNA fragment, and then the biotinylated anti-AFP antibody and the biotinylated DNA fragment were not bound. The unreacted DNA was washed with PBST, and transcription was performed by adding 40 μL of the reaction mixture containing RNA polymerase. After the reaction proceeded for 2 hours, fluorescence signals were confirmed through a fluorescence microplate reader.

또한, 상기 스트렙트아비딘, 비오틴을 포함하는 링커를 통해 층을 증가시켜 덴드리머 형태(dendrimer form)의 4층 구조로 스피니치 앱타머를 암호화하는 DNA 단편을 항체에 결합시킨 결과를 확인하였다. 상기 층은 스트렙트아비딘과 비오틴화된 BSA(biotinylated BSA)가 하나의 층을 구성하여 적층되는 방식으로 형성된다. 구체적으로, 상기 실험 방법과 동일한 과정을 거쳐 진행하되, 스트렙트아비딘을 처리하는 과정에서, 100 μg/mL의 스트렙트아비딘과 비오틴화된 BSA 100 μL를 순차적으로 4번 반복 처리하여 4 층의 적층 구조를 만들어 형광신호를 확인하였다.In addition, the result of binding the DNA fragment encoding the spinach aptamer to the antibody in a dendrimer form of a 4-layer structure by increasing the layer through the linker including streptavidin and biotin was confirmed. The layer is formed in such a way that streptavidin and biotinylated BSA constitute one layer and are stacked. Specifically, proceed through the same process as in the above experimental method, but in the course of treating streptavidin, 100 μg/mL streptavidin and 100 μL of biotinylated BSA were sequentially repeated 4 times to stack 4 layers. A structure was created and the fluorescence signal was confirmed.

나아가, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용한 기법과 효소를 이용한 기존의 ELISA 기법을 비교하기 위하여, 상기에서 제작한 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하여 표적 물질을 검출하여 측정한 형광신호의 세기를 기존의 형광기반 ELISA 기법을 통해 각각 측정한 형광신호의 세기와 비교하였다. 상기 형광기반 ELISA는 효소로 STA-HRP(streptavidin-horseradish peroxidase)를 사용하여 이를 항체에 부착하였으며, 형광기질로 amplex ultrared reagent(Invitrogen, USA)를 사용하여 표적 물질을 검출하였다. 구체적으로, 먼저 PBS에 희석된 2 μg/mL의 항-AFP 항체 100 μL를 4℃ 조건에서 밤 동안 둔 뒤 2% BSA 200 μL로 2시간 동안 실온에서 블로킹하였다. 여기에 5 ng/mL의 항원 AFP를 100 μL만큼 1시간 동안 처리하여 준 다음, 1 μg/mL의 비오틴화된 항-AFP 항체(detection antibody)를 1시간 반응시킨 다음 PBST 0.1%, tween20으로 구성되는 버퍼로 씻어냈다. 여기에 1 μg/mL의 STA-HRP 100 μL을 30분 동안 처리한 뒤 다시 씻어낸 다음 amplex ultrared reagent를 처리하여 상온에서 15분 반응 후 형광신호를 측정하였다. 형광신호의 세기는 AFP 존재 하의 신호 값에서 AFP 없이 측정한 신호 값을 뺀 변화량을 기준으로 계산하였다. Furthermore, in order to compare the technique using the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention with the existing ELISA technique using an enzyme, the fluorescence signal measured by detecting the target material using the binding material-polynucleotide conjugate prepared above The intensities were compared with the intensities of the fluorescence signals respectively measured through conventional fluorescence-based ELISA techniques. In the fluorescence-based ELISA, STA-HRP (streptavidin-horseradish peroxidase) was used as an enzyme to attach it to the antibody, and the target substance was detected using amplex ultrared reagent (Invitrogen, USA) as a fluorescent substrate. Specifically, 100 μL of 2 μg/mL anti-AFP antibody diluted in PBS was first placed at 4° C. overnight and then blocked with 200 μL of 2% BSA for 2 hours at room temperature. Here, 100 μL of 5 ng/mL antigen AFP was treated for 1 hour, followed by 1 μg/mL biotinylated anti-AFP antibody (detection antibody) for 1 hour, and then composed of PBST 0.1% and tween20 washed with buffer. Here, 100 μL of 1 μg/mL STA-HRP was treated for 30 minutes, washed again, treated with amplex ultrared reagent, and fluorescence signals were measured after 15 minutes of reaction at room temperature. The intensity of the fluorescence signal was calculated based on the amount of change obtained by subtracting the signal value measured without AFP from the signal value in the presence of AFP.

그 결과, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하여 측정한 형광신호의 세기는 17,250 A.U.(Arbitrary Unit)로 형광기반 ELISA 기법을 이용한 경우의 1,238 A.U.보다 높게 측정되었고, 나아가 4층의 덴드리머 구조 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용한 경우에는 26,519 A.U.로 측정되어 기존의 형광기반 ELISA 기법에 비하여 20배 이상의 형광신호를 발생하는 것을 확인할 수 있었다(도 3 참고).As a result, the intensity of the fluorescence signal measured using the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention was 17,250 A.U. (Arbitrary Unit), higher than 1,238 A.U. when using the fluorescence-based ELISA technique, and furthermore, a 4-layer dendrimer structure In the case of using the binding material-polynucleotide conjugate, it was confirmed that 26,519 A.U. was measured, generating a fluorescence signal 20 times higher than that of the conventional fluorescence-based ELISA technique (see FIG. 3).

상기와 같은 결과를 통해, 기존의 효소 기반의 발색반응이나 형광반응을 통해 형광신호를 측정하던 방식에 비하여 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하는 경우 더 강한 신호를 얻을 수 있으며, 링커를 이용하여 층의 개수를 증가시킴에 따라 스피니치 앱타머로 전사될 수 있는 폴리뉴클레오티드가 더 많이 연결될 수 있어 신호의 증폭이 가능함을 확인하였다. 따라서 표적 물질이 미량 존재하는 경우라도 기존의 ELISA에 비해 고감도로 검출이 가능함을 확인하였다.Through the above results, a stronger signal can be obtained when using the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention compared to the conventional method of measuring fluorescence signals through enzyme-based color development or fluorescence reaction, and using a linker Thus, it was confirmed that as the number of layers was increased, more polynucleotides that could be transcribed into spinach aptamers could be linked, enabling signal amplification. Therefore, it was confirmed that even when the target substance is present in a small amount, it is possible to detect it with high sensitivity compared to conventional ELISA.

층의 수를 증가시킴에 따른 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 형광신호 증폭 효과 확인Confirmation of fluorescence signal amplification effect of type 2 binding material-polynucleotide conjugate by increasing the number of layers

<3-1. 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 형광신호 세기 변화 확인><3-1. Confirmation of fluorescence signal intensity change of type 2 binding material-polynucleotide conjugate>

상기 실시예 2에서 확인한 바와 같이, 본 발명의 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하는 경우 기존의 ELISA 기법에 비하여 형광신호 세기가 더 강하게 측정되었고 링커를 통해 4층의 구조를 형성하는 경우 형광신호가 더 증폭되었으므로, 이를 더 개량하기 위해 층의 수를 더 증가시킴에 따라 형광신호의 세기가 어떻게 변화하는지 여부를 확인하였다.As confirmed in Example 2, when using the type 2 binding material-polynucleotide conjugate of the present invention, fluorescence signal intensity was measured more strongly than conventional ELISA techniques, and fluorescence when a 4-layer structure is formed through a linker Since the signal was further amplified, it was confirmed how the intensity of the fluorescence signal changes as the number of layers is further increased to further improve it.

비오틴화된 AFP 항체에 스트렙트아비딘 및 비오틴화된 BSA로 구성되는 층을 적층시켜 다양한 개수의 층으로 구성되는 덴드리머 구조의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하여 형광신호의 세기를 측정하였다. 구체적인 실험방법 및 과정은 상기 실시예 2에서 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하여 형광신호를 측정한 것과 동일하다. 층의 개수가 각각 1, 2, 4, 8, 12개층이 되도록 링커를 만들고 가장 바깥쪽에는 실시예 1에서 제작했던 것과 동일한 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 비오틴화된 DNA 단편을 결합시켜 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용해 형광신호의 세기를 측정하고 비교하였다. 음성대조군으로는 표적 물질인 AFP가 존재하지 않는 경우에 대하여 PBS를 처리한 경우의 형광신호 세기를 측정하였다.A biotinylated AFP antibody was laminated with a layer composed of streptavidin and biotinylated BSA to measure the intensity of a fluorescence signal using a dendrimeric binding material-polynucleotide conjugate composed of various numbers of layers. The specific experimental method and procedure are the same as those of measuring the fluorescence signal using the binding material-polynucleotide conjugate in Example 2 above. A linker is made so that the number of layers is 1, 2, 4, 8, and 12, respectively, and a biotinylated DNA fragment containing the same spinach aptamer-encoding sequence prepared in Example 1 is coupled to the outermost part. The fluorescence signal intensity was measured and compared using the type 2 binding material-polynucleotide conjugate. As a negative control group, fluorescence signal intensity was measured when PBS was treated in the case where AFP, a target material, did not exist.

그 결과, 1, 2, 4개층까지는 층의 수를 증가시킴에 따라, 형광신호의 세기도 현저하게 증폭되는 것을 확인할 수 있었으나, 4개층 이후 8 및 12개층으로 이루어진 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용한 경우에는 4개층의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 측정 결과와 비교하였을 때, 큰 차이가 없는 것으로 확인되었다(도 4a 참고). 음성대조군에서도 층의 수가 증가함에 따라 발생하는 형광세기도 증가하여 신호 대 잡음비가 4개층 이후 감소 함을 보였다. As a result, as the number of layers was increased up to 1, 2, and 4 layers, it was confirmed that the intensity of the fluorescence signal was significantly amplified. In this case, it was confirmed that there was no significant difference when compared with the measurement results of the four-layer binding material-polynucleotide conjugate (see FIG. 4a). In the negative control group, as the number of layers increased, the fluorescence intensity also increased, showing that the signal-to-noise ratio decreased after 4 layers.

상기와 같은 결과로 볼 때, 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드를 병렬적으로 다수 결합시킨 덴드리머 구조의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 경우, 4개층까지는 층의 개수를 증가시킬수록 형광신호의 증폭 효과가 현저하나, 4개층 이상이 되더라도 형광신호 세기에 큰 차이가 없으므로 4개층으로 구성하여 이용하는 것이 가장 효율적임을 확인할 수 있었다.From the above results, in the case of a binding material-polynucleotide conjugate of a dendrimeric structure in which a plurality of polynucleotides containing a sequence encoding a spinach aptamer are coupled in parallel, as the number of layers increases up to four layers, Although the amplification effect of the fluorescence signal is remarkable, it was confirmed that it is most efficient to use the four layers because there is no significant difference in the fluorescence signal intensity even if there are four or more layers.

<3-2. DNA 단편에 대한 비오틴의 결합 위치 차이에 따른 형광신호 변화 확인 ><3-2. Confirmation of fluorescence signal change according to the difference in the binding position of biotin to the DNA fragment >

본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 중 폴리뉴클레오티드는 비오틴화(biotinylated)되어 있을 수 있는데, 이 때 폴리뉴클레오티드의 프로모터, 터미네이터 위치에 따라 비오틴 결합 부위를 구분할 수 있다. 비오틴이 프로모터 부근의 5'말단에 결합되는 경우(b-Spi2), 비오틴이 터미네이터 부근의 5'말단에 결합되는 경우(Spi2-b), 그리고 비오틴이 양쪽 말단에 모두 결합되는 경우(b-Spi2-b)가 있을 수 있는바, 비오틴 결합 위치를 달리하여 폴리뉴클레오티드를 제작하고 이들의 형광신호를 측정해 비교하였다.In the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention, the polynucleotide may be biotinylated, and at this time, the biotin binding site may be distinguished according to the position of the promoter and terminator of the polynucleotide. When biotin is bound to the 5' end near the promoter (b-Spi2), when biotin is bound to the 5' end near the terminator (Spi2-b), and when biotin is bound to both ends (b-Spi2 As there may be -b), polynucleotides were prepared by varying the biotin binding position, and their fluorescence signals were measured and compared.

구체적으로, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체에 포함되는 폴리뉴클레오티드를 상기 실시예 1-1과 동일한 서열로 구성하고 이에 부착되는 비오틴의 위치를 달리하여 b-Spi2, Spi2-b, 및 b-Spi2-b의 총 3가지 형태로 DNA 단편을 제작하였고, 비오틴 부착 위치 차이에 따른 형광신호 차이를 확인하였다(도 4b의 (a) 참고). 스트렙트아비딘으로 코팅된 기판에 상기 b-Spi2, Spi2-b, 및 b-Spi2-b 형태의 DNA 단편을 각각 1 μM씩 처리하고, PBST를 이용하여 약하게 결합된 DNA를 제거하였다. 상기 DNA 단편은 T7 RNA 중합효소를 이용하여 in vitro에서 전사시키고, 반응물 10 μL을 1 μM 농도의 DFHBI-1T를 포함하는 90 μL의 폴딩 버퍼(40 mM Tris-HCl pH 7.5, 10 mM MgCl2, 125 mM KCl)와 혼합하여 반응시킨 후 형광신호를 측정하였다.Specifically, the polynucleotides included in the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention were configured with the same sequence as in Example 1-1, and the position of the biotin attached thereto was changed to b-Spi2, Spi2-b, and b- DNA fragments were prepared in three types of Spi2-b, and the difference in fluorescence signal according to the difference in the location of biotin attachment was confirmed (refer to (a) of FIG. 4b). Each of the b-Spi2, Spi2-b, and b-Spi2-b types of DNA fragments was treated with 1 μM of each of the b-Spi2, Spi2-b, and b-Spi2-b-typed DNA fragments on the streptavidin-coated substrate, and weakly bound DNA was removed using PBST. The DNA fragment was transcribed in vitro using T7 RNA polymerase, and 10 μL of the reaction was mixed with 90 μL of folding buffer containing 1 μM of DFHBI-1T (40 mM Tris-HCl pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 125 mM KCl) was mixed and reacted, and fluorescence signals were measured.

그 결과, 3가지 형태의 DNA 단편 중에서 Spi2-b의 형태로 제작된 DNA 단편을 전사시킨 경우의 형광신호가 가장 강한 것으로 측정되었다(도 4b의 (b) 참고). 상기 Spi2-b 형태는 비오틴이 DNA 단편의 터미네이터 서열 부근 말단에 결합되어 있는 것으로, 스피니치 앱타머 암호화 서열이 반복되지 않아 상대적으로 DNA 단편의 길이가 더 짧은 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 형태의 경우에는 비오틴이 DNA 단편의 터미네이터 부근 말단에 결합되어 있는 경우에 가장 형광신호가 강하게 측정됨을 확인할 수 있었다. 이는, 터미네이터 부근 말단에 결합된 비오틴이 스트렙트아비딘과 상호작용하여 고정화되고, 외부로 노출된 DNA 단편의 프로모터 부위에 RNA 중합효소가 결합하기에 더 용이하기 때문인 것으로 예상된다.As a result, among the three types of DNA fragments, when the DNA fragment prepared in the form of Spi2-b was transcribed, the fluorescence signal was measured to be the strongest (see (b) of FIG. 4b). In the Spi2-b form, biotin is bound to the end near the terminator sequence of the DNA fragment, and the spinach aptamer coding sequence is not repeated, so the length of the DNA fragment is relatively shorter in the form of a type 2 binding material-polynucleotide conjugate In the case of , it was confirmed that the strongest fluorescence signal was measured when biotin was bound to the end near the terminator of the DNA fragment. This is expected to be because biotin bound to the terminal near the terminator is immobilized by interaction with streptavidin, and it is easier for RNA polymerase to bind to the promoter region of the exposed DNA fragment.

<3-3. 폴리뉴클레오티드 농도의 최적화><3-3. Optimization of Polynucleotide Concentration>

나아가, 상기와 같은 반응에 대해 첨가되는 비오틴화된 DNA(bionylated DNA)의 농도를 최적화하기 위하여, 폴리뉴클레오티드 농도에 따른 신호 대 잡음비를 확인하였다. 43 fM의 항원 AFP에 대하여, 항-AFP 항체를 처리하고 스트렙트아비딘과 비오틴화된 BSA로 구성된 4개층의 적층 구조를 형성한 뒤, 비오틴화된 DNA의 농도를 각각 18 nM, 180 nM, 18 μM, 180 μM 만큼씩 처리하였을 때의 형광신호 세기를 측정하였다. 잡음 신호는 표적 물질이 존재하지 않을 때의 형광신호와 비특이적 결합에 의해 발생하는 신호를 말한다. 측정 결과, 신호 대 잡음비는 비오틴화된 DNA 농도가 18 μM인 경우까지 증가하다가 이후에 감소하는 경향을 보였는바, 상기와 같은 18 μM 농도가 최적의 DNA 농도임을 확인하였다(도 4c 참고).Furthermore, in order to optimize the concentration of biotinylated DNA added for the above reaction, the signal-to-noise ratio according to the polynucleotide concentration was confirmed. For 43 fM of antigen AFP, anti-AFP antibody was treated and a four-layered layered structure composed of streptavidin and biotinylated BSA was formed, and the concentration of biotinylated DNA was 18 nM, 180 nM, and 18 nM, respectively. Fluorescence signal intensity was measured when treated with μM and 180 μM respectively. The noise signal refers to a fluorescence signal in the absence of a target substance and a signal generated by non-specific binding. As a result of the measurement, the signal-to-noise ratio increased until the concentration of biotinylated DNA was 18 μM and then decreased thereafter, confirming that the concentration of 18 μM was the optimal DNA concentration (see FIG. 4c ).

스피니치 앱타머 서열의 반복을 통한 형광신호 증폭 확인Confirmation of fluorescence signal amplification through repetition of spinach aptamer sequence

제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 스피니치 앱타머를 전사할 수 있는 폴리뉴클레오티드가 병렬적으로 다수 결합된 형태에 해당하기 때문에, 이번에는 항체에 결합한 DNA에서 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 반복시켜 직렬적으로 증가시킨 형태의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(이하, '제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체')를 이용하여 형광신호를 측정하였을 때 형광신호가 얼마나 더 증폭될 수 있는지 여부를 확인하였다. 제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열이 복수 회 반복된 DNA 단편이 항체와 결합된 형태로 제작하여 이용하였다.Since the type 2 binding substance-polynucleotide conjugate corresponds to a form in which a plurality of polynucleotides capable of transcribing Spinach aptamers are linked in parallel, this time, the sequence encoding the Spinach aptamer is extracted from the DNA bound to the antibody. How much more the fluorescence signal can be amplified when the fluorescence signal is measured using the repeated and serially increased binding material-polynucleotide conjugate (hereinafter referred to as 'type 3 binding material-polynucleotide conjugate') Confirmed. The type 3 binding material-polynucleotide conjugate was prepared and used in the form of a DNA fragment in which a sequence encoding a spinach aptamer was repeated multiple times bound to an antibody.

4-1. 최적의 반복 형태 확인4-1. Checking the optimal iteration shape

스피니치 앱타머 DNA 서열을 직렬적으로 반복하는 방법에 대해서도 스피니치 앱타머 서열이 프로모터 또는 터미네이터와 어떠한 조합 형태로 연결되는지, 또한 어떠한 터미네이터를 사용하는지 여부를 달리하여 다양한 형태로 제조해 실험하였다. Regarding the method of serially repeating the Spinach aptamer DNA sequence, the spinach aptamer sequence was prepared in various forms and tested by varying the type of combination with the promoter or terminator, and whether or not the terminator was used.

첫 번째로, 프로모터와 터미네이터의 조합을 달리하여 3가지 형태로 구분하여 DNA 단편을 제작하였다. 프로모터 서열(본 실시예에서 이하, 'P'), 스피니치 앱타머 서열(본 실시예에서 이하, 'S'), 터미네이터 서열(본 실시예에서 이하, 'T')의 순서와 조합을 다르게 구성하여 3종류의 DNA 단편을 제작하였고, 이를 전사시킨 후 형광 세기를 측정하여 비교하였다. 프로모터와 터미네이터는 각각 T7 프로모터와 T7 터미네이터를 이용하였고, DNA 단편들을 각각 'P-S-S-T'(제3-1형), 'P-S-P-S-T'(제3-2형) 및 'P-S-T-P-S-T'(제3-3형)의 서열 구성으로 제작하였다(도 5a 참고). 상기 제3-1형 내지 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편을 RNA 중합효소가 포함된 전사 용액에 첨가하고 37℃에서 2시간 동안 반응 후 전사된 RNA 스피니치 앱타머에 DFHBI-1T를 첨가하여 발생하는 형광신호를 형광 마이크로 플레이트리더기를 통해 측정하였다. 또한, 상기와 같이 제3-1형 내지 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체로부터 RNA 중합효소를 이용하여 전사시킨 스피니치 앱타머를 전기영동을 통해 아가로스 젤에서 확인하였다.First, DNA fragments were produced by dividing into three types by varying the combination of promoter and terminator. The order and combination of the promoter sequence (hereinafter referred to as 'P' in this example), the spinach aptamer sequence (hereinafter referred to as 'S' in this example), and the terminator sequence (hereinafter referred to as 'T' in this example) are different. Three types of DNA fragments were prepared by constructing them, and after they were transcribed, fluorescence intensity was measured and compared. T7 promoter and T7 terminator were used as the promoter and terminator, respectively, and the DNA fragments were 'P-S-S-T' (Type 3-1), 'P-S-P-S-T' (Type 3-2) and 'P-S-T-P-S-T' ( Type 3-3) was constructed with the sequence configuration (see FIG. 5a). DNA fragments of the type 3-1 to type 3-3 binding material-polynucleotide conjugates were added to a transcription solution containing RNA polymerase and reacted at 37 ° C for 2 hours, and then the transcribed RNA spinach aptamer was DFHBI The fluorescence signal generated by the addition of -1T was measured through a fluorescence microplate reader. In addition, spinach aptamers transcribed from the type 3-1 to type 3-3 binding material-polynucleotide conjugates using RNA polymerase as described above were confirmed on an agarose gel through electrophoresis.

그 결과, 도 5b에서와 같이 스피니치 앱타머 서열이 반복되지 않은 형태에 비해서는 제3-1형의 2회 반복 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편에서 형광신호의 세기가 더 낮게 측정되었으나, 제3-2형 및 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편의 형광신호는 서열이 반복되지 않은 형태보다 훨씬 더 높게 측정되었고, 제3-2형보다는 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편을 전사시켜 측정한 경우의 형광신호 세기가 더 높아 가장 효과가 우수한 것으로 나타났다. 또한, 제3-1형 내지 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 전사 산물을 전기영동을 통해 확인한 아가로스 젤 이미지에서도, 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편의 경우 가장 스미어(smear) 형태의 밴드가 나타났다. 상기 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 경우에는, 각 스피니치 앱타머 암호화 서열마다 프로모터 및 터미네이터 서열이 연결되어 있기 때문에 정상적인 단일 스피니치 앱타머가 대부분 생성되고, 터미네이터 부위에서 read-through가 일어나는 경우 만들어질 수 있는 다양한 길이의 전사체 때문에 상기 결과와 같이 스미어 형태의 밴드가 관찰될 수 있다.As a result, as shown in FIG. 5B, the intensity of the fluorescence signal was measured to be lower in the DNA fragment of the type 3-1 double repeat binding material-polynucleotide conjugate compared to the form in which the spinach aptamer sequence was not repeated. The fluorescence signals of the DNA fragments of type 3-2 and type 3-3 binding material-polynucleotide conjugates were measured to be much higher than those in which the sequence was not repeated, and type 3-3 binding material than type 3-2. - When measured by transcribing the DNA fragment of the polynucleotide conjugate, the fluorescence signal intensity was higher, and the effect was the most excellent. In addition, in the agarose gel image in which transcription products of the type 3-1 to type 3-3 binding material-polynucleotide conjugates were confirmed through electrophoresis, in the case of DNA fragments of the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugates, Most smeared bands appeared. In the case of the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate, since the promoter and terminator sequences are linked for each spinach aptamer coding sequence, most of the normal spinach aptamers are produced, and read-through at the terminator site is generated. Due to the various lengths of transcripts that can be produced when this occurs, smear-type bands can be observed as in the above result.

상기 제3-1형이나 제3-2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 경우, 2개의 스피니치 앱타머 서열이 연결된 형태의 전사체가 만들어지게 되는데 반복된 스피니치 앱타머 서열 간의 잘못된 접힘(misfolding)이 발생하거나 불완전한 접힘(incomplete folding)이 발생할 확률이 높아진다. 따라서 이러한 전사체는 단일의 스피니치 앱타머가 전사되는 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 경우보다 훨씬 더 낮은 형광신호를 내므로, 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 형광신호가 가장 크게 측정되는 것으로 예상된다. In the case of the type 3-1 or type 3-2 binding material-polynucleotide conjugate, a transcript in which two Spinach aptamer sequences are linked is produced, but misfolding between the repeated Spinach aptamer sequences This or incomplete folding is more likely to occur. Therefore, these transcripts produce a much lower fluorescence signal than the case of the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate in which a single Spinach aptamer is transcribed, and thus the fluorescent signal of the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate. is expected to be the largest.

상기와 같은 결과로 볼 때, 스피니치 앱타머를 암호화하는 폴리뉴클레오티드 서열을 반복시켜 신호를 증폭시키고자 할 때에는 반복되는 각 스피니치 앱타머 서열의 앞쪽에는 프로모터 서열을, 뒤쪽에는 터미네이터 서열을 연결하여 컨스트럭트를 구성하고 이들을 반복시킨 형태로 구성하는 것이 가장 형광신호 세기의 증폭 효율이 우수함을 확인할 수 있었으며, 이러한 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편 구조를 이용하여 반복 횟수를 증가시킨 추가 실험을 수행하였다.In view of the above results, when a signal is amplified by repeating a polynucleotide sequence encoding a spinach aptamer, a promoter sequence is connected to the front of each repeated spinach aptamer sequence and a terminator sequence is connected to the rear. It was confirmed that the amplification efficiency of the fluorescent signal intensity was the most excellent when constructs were constructed and constructed in the form of repeating them, and the number of repetitions was increased using the DNA fragment structure of the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate. Additional experiments were performed that increased

두 번째로, 터미네이터의 종류 및 이의 반복 횟수를 달리하여 다양한 종류로 DNA 단편을 제작하였고, 이들을 대상으로 전사를 진행하여 가장 전사 종결 효율이 높은 형태가 어떤 것인지 여부를 확인하였다.Second, various types of DNA fragments were prepared by varying the type of terminator and the number of repetitions thereof, and transcription was performed on them to determine which form had the highest transcription termination efficiency.

구체적으로, 각 DNA 단편의 프로모터로는 T7 프로모터를 이용하였고 스피니치 앱타머를 암호화하는 유전자를 상기 프로모터에 의해 조절될 수 있도록 하였다. 그리고 하기 표 2에 따라, 스피니치 앱타머 유전자의 하류에 T7 터미네이터를 연결시킨 형태(T1), 1개의 VSV(vesicular stomatitis virus) 터미네이터를 연결시킨 형태(T2), 2개의 VSV 터미네이터를 연결시킨 형태(T3), 임의의 5 bp(TAGTA 서열)의 폴리뉴클레오티드를 2개의 VSV 터미네이터 사이에 위치시켜 연결시킨 형태(T4), 임의의 10 bp(AGCTCTAGTA 서열)의 폴리뉴클레오티드를 2개의 VSV 터미네이터 사이에 위치시켜 연결시킨 형태(T5), 임의의 15 bp(AAGTAAGCTCTAGTA 서열)의 폴리뉴클레오티드를 2개의 VSV 터미네이터 사이에 위치시켜 연결시킨 형태(T6), 링커 없이 3개의 VSV 터미네이터를 연결시킨 형태(T7), 링커 없이 VSV 터미네이터와 T7 터미네이터를 순서대로 연결시킨 형태(T8), 그리고 링커 없이 T7 터미네이터와 VSV 터미네이터를 순서대로 연결시킨 형태(T9)로 각각 DNA 단편을 디자인하였다.Specifically, the T7 promoter was used as a promoter for each DNA fragment, and the gene encoding the spinach aptamer was regulated by the promoter. And according to Table 2 below, a form in which the T7 terminator is linked downstream of the spinach aptamer gene (T1), a form in which one VSV (vesicular stomatitis virus) terminator is linked (T2), and a form in which two VSV terminators are linked (T3), a polynucleotide of arbitrary 5 bp (TAGTA sequence) is placed between two VSV terminators and linked (T4), a polynucleotide of arbitrary 10 bp (AGCTCTAGTA sequence) is placed between two VSV terminators (T5), a polynucleotide of arbitrary 15 bp (AAGTAAGCTCTAGTA sequence) is placed between two VSV terminators (T6), three VSV terminators are linked without a linker (T7), linker DNA fragments were designed in a form in which a VSV terminator and a T7 terminator were sequentially connected (T8) without a linker and in a form in which a T7 terminator and a VSV terminator were sequentially connected (T9) without a linker.

서열번호sequence number 서열 이름sequence name 염기서열 (5'→ 3')Base sequence (5'→ 3') 44 T7 terminatorT7 terminator CTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTGCTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTG 55 VSV terminatorVSV terminators TATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTC 66 VSV-VSV terminatorVSV-VSV terminators TATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTC 77 VSV-linker(5bp)-VSV terminatorVSV-linker (5bp)-VSV terminator TATCTGTTAGTTTTTTTCTAGTATATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCTAGTATATCTGTTAGTTTTTTTC 88 VSV-linker(10bp)-VSV terminatorVSV-linker (10bp)-VSV terminator TATCTGTTAGTTTTTTTCAGCTCTAGTATATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCAGCTCTAGTATATCTGTTAGTTTTTTTC 99 VSV-linker(15bp)-VSV terminatorVSV-linker (15bp)-VSV terminator TATCTGTTAGTTTTTTTCAAGTAAGCTCTAGTATATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCAAGTAAGCTCTAGTATATCTGTTAGTTTTTTTC 1010 VSV-VSV-VSV terminatorVSV-VSV-VSV terminator TATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTCTATCTGTTAGTTTTTTTC 1111 VSV-T7 terminatorVSV-T7 terminator TATCTGTTAGTTTTTTTCCTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTGTATCTGTTAGTTTTTTTCCTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTG 1212 T7-VSV terminatorT7-VSV terminator CTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTGTATCTGTTAGTTTTTTTCCTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTGTATCTGTTAGTTTTTTTC

상기와 같은 9가지 종류의 각 DNA 단편의 구성을 바탕으로 하여 PCR 기법을 이용해 서로 다른 터미네이터가 삽입된 형태의 DNA 단편을 증폭하여 합성하고, 1.2%의 아가로스 겔에서 이들의 합성을 확인하였다(도 6a 참고). PCR에 이용된 각 DNA 단편 서열에 대한 프라이머는 하기 표 3과 같다.Based on the composition of each of the nine types of DNA fragments as described above, PCR was used to amplify and synthesize DNA fragments in which different terminators were inserted, and their synthesis was confirmed on a 1.2% agarose gel ( see Figure 6a). Primers for each DNA fragment sequence used in PCR are shown in Table 3 below.

서열번호sequence number 서열 이름sequence name 염기서열 (5'→ 3')Base sequence (5'→ 3') 1313 forward primerforward primer GATCCCGCGAAATTAATACGATCCCGCGAAATTAATAC 1414 T1 reverse primerT1 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTACAAAAAACCCCTCAAGACCCGTTTAGAGGCCCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTACAAAAAACCCCTCAAGACCCGTTTAGAGGCC 1515 T2 reverse primerT2 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAGCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAG 1616 T3 reverse primerT3 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAGCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAG 1717 T4 reverse primerT4 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATATACTAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAGCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATATACTAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAG 1818 T5 reverse primerT5 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATATACTAGAGCTGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAGCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATATACTAGAGCTGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAG 1919 T6 reverse primerT6 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATATACTAAGCTTACTTGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAGCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATATACTAAGCTTACTTGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAG 2020 T7 reverse primerT7 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATAGAAAAAAACTAACAGATAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAGCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATAGAAAAAAACTAACAGATAGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAG 2121 T8 reverse primerT8 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTACAAAAAACCCCTCAAGACCCGTTTAGAGGCCCCAAGGGGTTATGCTAGGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAGCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTACAAAAAACCCCTCAAGACCCGTTTAGAGGCCCCAAGGGGTTATGCTAGGAAAAAAACTAACAGATAGATGTAACTAGTTACGGAG 2222 T9 reverse primerT9 reverse primer CACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATACAAAAAACCCCTCAAGACCCGTTTAGAGGCCCACATAGCAGAACTTTACAAGTGCTCAGTAGAAAAAAACTAACAGATACAAAAAACCCCTCAAGACCCGTTTAGAGGCC

상기와 같이 제작된 DNA 단편을 RNA 중합효소를 이용하여 전사시킨 후, 전기영동을 통해 전사 산물을 확인함으로써 각 터미네이터 구성에 따른 전사 종결의 경향성을 확인하였다. 터미네이터의 종류와 구성에 따라, RNA 중합효소가 터미네이터 부위에서 전사를 종결시키지 못하고 그대로 지나쳐 전사를 계속하게 되는 read-through 현상의 발생 정도가 달라질 수 있다. 상기와 같이 제작된 9종류의 DNA 단편을 RNA 중합효소를 이용하여 각각 전사시켰을 때의 전사 산물을 전기영동을 통해 확인함으로써 터미네이터의 종류 및 구성에 따른 전사 종결 경향성을 확인하였다.After the DNA fragment prepared as described above was transcribed using RNA polymerase, the transcription product was confirmed through electrophoresis to confirm the tendency of transcription termination according to each terminator configuration. Depending on the type and composition of the terminator, the degree of occurrence of the read-through phenomenon, in which RNA polymerase continues transcription without terminating transcription at the terminator site, may vary. The transcriptional termination tendency according to the type and configuration of the terminator was confirmed by electrophoresis to confirm the transcription products when the 9 types of DNA fragments prepared as described above were each transcribed using RNA polymerase.

그 결과, 터미네이터의 종류에 따라, 터미네이터 위치에서 정상적으로 전사가 종결되어 생성된 전사체와 read-through 전사체의 생성량이 서로 다르게 나타났으며, 이를 바탕으로 전사 종결 효율을 비교한 결과, 터미네이터 서열이 하나만 포함된 경우보다 2개 이상의 터미네이터 서열이 연결된 경우의 전사 종결 효율이 우수하였으며, 특히 VSV 터미네이터가 3번 반복된 형태(상기 T7)의 DNA 단편을 전사시켰을 때 read-through가 일어나지 않고 정상적으로 전사가 종결되는 효율이 가장 우수한 것을 확인하였다(도 6b 참고). RNA 분자의 접힘에 의해 특정한 구조를 형성하여 기능을 나타내는 앱타머의 특성을 고려할 때, 전사 종결 효율이 가장 우수한 형태의 터미네이터를 이용할 때 라이트-업 앱타머의 전사 효율 및 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 감지 효율도 증가될 수 있다.As a result, depending on the type of terminator, the amount of transcript produced by normal transcription termination at the terminator position and the amount of read-through transcript produced were different. As a result of comparing the efficiency of transcription termination based on this, the terminator sequence Transcription termination efficiency was higher when two or more terminator sequences were linked than when only one was included. In particular, when a DNA fragment in which the VSV terminator was repeated 3 times (T7 above) was transcribed, read-through did not occur and normal transcription was performed. It was confirmed that the efficiency of termination was the best (see FIG. 6b). Considering the characteristics of an aptamer that functions by forming a specific structure by folding of an RNA molecule, the transcription efficiency of the light-up aptamer and the binding material-poly of the present invention when using a terminator with the highest transcription termination efficiency The detection efficiency of nucleotide conjugates can also be increased.

4-2. 스피니치 앱타머 서열의 반복 횟수 증가에 따른 형광신호 증폭 확인4-2. Confirmation of fluorescence signal amplification according to the increase in the number of repeats of the spinach aptamer sequence

상기의 실험 결과에서 스피니치 앱타머 서열을 직렬적으로 반복시키는 경우 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 형태로 구성하는 것이 가장 효율적임을 확인하였으므로, '프로모터 서열-스피니치 앱타머 서열-터미네이터 서열' 형태의 서열을 여러 번 반복시킨 폴리뉴클레오티드들을 각각 전사시킨 다음, 이들의 형광신호를 측정하였다. 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 반복시키지 않은 형태의 DNA 단편(제1형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편, single), 상기 '프로모터 서열-스피니치 앱타머 서열-터미네이터 서열'을 각각 2회, 4회, 8회, 16회 반복시킨 형태의 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편 150 μM을 전사시켜 형광신호의 세기를 측정하였다. 터미네이터 서열의 경우, VSV 터미네이터 서열을 3회 반복시킨 서열(상기 표 2의 서열번호 10)을 포함하는 것을 사용하였다.From the above experimental results, it was confirmed that when the spinach aptamer sequence is serially repeated, it is most efficient to construct a type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate. Polynucleotides in which a sequence in the form of 'sequence' was repeated several times were transcribed, respectively, and their fluorescence signals were measured. A DNA fragment (type 1 binding material-polynucleotide conjugate DNA fragment, single) in which the sequence encoding the spinach aptamer is not repeated, and the 'promoter sequence-spinach aptamer sequence-terminator sequence' are respectively 2 150 μM of DNA fragment of the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate repeated 3, 4, 8, and 16 times was transcribed and the fluorescence signal intensity was measured. In the case of the terminator sequence, one containing a sequence obtained by repeating the VSV terminator sequence three times (SEQ ID NO: 10 in Table 2 above) was used.

그 결과, 스피니치 앱타머 서열을 반복시키지 않은 형태의 DNA에 비해서 2회, 4회 반복시켜 전사시킨 경우의 형광신호 세기 증폭 효과가 월등히 컸으며, 8회 반복시킨 경우에도 현저하게 형광신호가 증폭됨을 확인하였다. 그리고 16회 반복시킨 DNA를 전사한 경우 형광신호의 증폭이 가장 높게 나타났다 (도 6c 참고).As a result, compared to DNA in which the spinach aptamer sequence was not repeated, the fluorescence signal intensity amplification effect was significantly greater when the transcription was repeated 2 or 4 times, and the fluorescence signal was significantly amplified even when the spinach aptamer sequence was repeated 8 times. It was confirmed that And when the DNA repeated 16 times was transcribed, the amplification of the fluorescence signal was the highest (see FIG. 6c).

상기와 같은 결과로 볼 때, 스피니치 앱타머 서열을 직렬적으로 반복시켜 그 횟수를 증가시킬수록 형광신호의 세기가 증폭되는 효과가 있음을 확인할 수 있었다. From the above results, it was confirmed that the intensity of the fluorescence signal was amplified as the number of repetitions of the spinach aptamer sequence was serially repeated.

나아가, 상기 실시예들의 결과를 종합하여 볼 때, 스트렙트아비딘과 비오틴화된 BSA 층으로 구성되는 덴드리머 형태를 구성하고 4개층 이상을 형성할 때 형광신호의 증폭 효과가 좋음을 확인하였고, 직렬적으로 스피니치 앱타머 서열을 반복시킬 때에는 '프로모터 서열-스피니치 앱타머 서열-터미네이터 서열'의 형태 전체를 반복시키는 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 형태로 구성하는 것이 가장 효율적이며 서열의 반복 횟수는 증가시킬수록 형광신호 세기의 증폭 효과가 우수한 것임을 확인하였다.Furthermore, in view of the results of the above examples, it was confirmed that the amplification effect of the fluorescence signal was good when forming a dendrimer form composed of streptavidin and biotinylated BSA layer and forming four or more layers, serial When repeating the Spinach aptamer sequence, it is most efficient to construct a type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate that repeats the entire form of 'promoter sequence-spinach aptamer sequence-terminator sequence'. It was confirmed that the amplification effect of fluorescence signal intensity was excellent as the number of repetitions increased.

4-3. 폴리뉴클레오티드에 대한 비오틴의 결합 위치에 따른 형광신호 변화 확인4-3. Confirmation of fluorescence signal change according to the binding position of biotin to polynucleotide

상기 실시예 3-2에서 확인한 것과 마찬가지로, 제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드에 결합되는 비오틴 위치에 따른 형광신호 세기 변화를 확인하였다. 상기 실시예 4-2에서 제작한 것과 같은 방법으로 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열을 16회 반복시킨 제3형(제3-3형) 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체 형태로 DNA 단편을 제작하고, 비오틴 위치를 각각 달리하여 형광신호 세기를 측정하였다(도 6d의 (a) 참고). 터미네이터 서열의 경우, VSV 터미네이터 서열을 3회 반복시킨 서열(상기 표 2의 서열번호 10)을 포함하는 것을 사용하였다. 상기 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 실험과 마찬가지로 비오틴 결합 위치에 따라 b-Spi2, Spi2-b, b-Spi2-b의 3가지 형태로 실험하였으며, DNA 단편의 형태 이외의 다른 실험 조건은 동일하게 하여 형광신호 세기를 측정하였다.As confirmed in Example 3-2, the change in fluorescence signal intensity according to the location of biotin bound to the polynucleotide of the type 3 binding material-polynucleotide conjugate was confirmed. A DNA fragment was prepared in the form of a type 3 (type 3-3) binding material-polynucleotide conjugate in which the sequence encoding the spinach aptamer was repeated 16 times in the same manner as in Example 4-2, Fluorescent signal intensity was measured by varying the location of biotin (see (a) in FIG. 6d). In the case of the terminator sequence, one containing a sequence obtained by repeating the VSV terminator sequence three times (SEQ ID NO: 10 in Table 2 above) was used. As in the experiment of the type 2 binding material-polynucleotide conjugate, three types of b-Spi2, Spi2-b, and b-Spi2-b were tested according to the location of biotin binding, and the experimental conditions other than the type of DNA fragment were Fluorescence signal intensity was measured in the same manner.

그 결과, 상기 실시예 3-2와 같이 스피니치 앱타머 암호화 서열을 반복시키지 않은 형태의 DNA 단편을 이용한 실험과는 달리, DNA 단편의 양쪽 말단에 비오틴을 결합시킨 형태(b-Spi2-b)를 이용한 측정 결과에서 가장 형광신호의 세기가 강하게 측정되었다. 본 실험에서 이용하였던 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편의 경우, T7 프로모터, 스피니치 앱타머 암호화 서열, VSV 터미네이터(3회 반복)를 포함하는 서열이 총 16회 반복되어 있는 것으로, 이의 DNA 크기는 약 3 kb에 해당한다. 즉, 상기 제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 폴리뉴클레오티드 비교할 때 폴리유클레오티드의 길이가 10배 이상 더 긴 특징이 있으며, 이에 따라 길어진 폴리뉴클레오티드 내 존재하는 프로모터의 위치나 외부 노출 정도보다는 상기 폴리뉴클레오티드의 고정화 효율이 더욱 중요하게 작용하는 것으로 예상된다.As a result, unlike the experiment using a DNA fragment in which the spinach aptamer coding sequence was not repeated as in Example 3-2, a form in which biotin was bound to both ends of the DNA fragment (b-Spi2-b) In the measurement result using , the intensity of the fluorescence signal was measured most strongly. In the case of the DNA fragment of the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate used in this experiment, the sequence including the T7 promoter, Spinach aptamer coding sequence, and VSV terminator (repeated 3 times) was repeated a total of 16 times. That is, its DNA size corresponds to about 3 kb. That is, compared to the polynucleotide of the type 2 binding agent-polynucleotide conjugate, the length of the polynucleotide is 10 times or more longer, and accordingly, the length of the polynucleotide is higher than the position of the promoter present in the extended polynucleotide or the degree of external exposure. It is expected that the immobilization efficiency of the polynucleotide plays a more important role.

상기와 같은 이유로 스피니치 앱타머 암호화 서열을 포함하는 서열을 직렬적으로 여러 번 반복시킨 형태의 제3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하는 경우에는, 비오틴을 폴리뉴클레오티드의 양쪽 말단에 결합시킨 형태를 이용함으로써 스트렙트아비딘이나 항체가 결합할 수 있는 확률과 기회를 높여 형광신호를 더욱 증폭시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.For the above reasons, in the case of using a type 3 binding material-polynucleotide conjugate in which a sequence containing the Spinach aptamer coding sequence is serially repeated several times, a form in which biotin is bound to both ends of the polynucleotide is used. By using it, it was confirmed that the fluorescence signal could be further amplified by increasing the probability and opportunity for streptavidin or antibody to bind.

4-4. 폴리뉴클레오티드 농도의 최적화4-4. Optimization of polynucleotide concentration

상기에서 확인한 바와 같이, 스피니치 앱타머 서열을 16회 직렬 반복시킨 형태의 폴리뉴클레오티드를 이용하는 경우에 형광신호가 가장 높게 측정되었는바, 상기 폴리뉴클레오티드의 농도를 최적화하기 위하여, DNA 농도에 따른 신호 대 잡음비(signal/background ratio)를 확인하였다. 항원으로는 IL-6(interleukin-6)를 이용하였으며 100 pg/㎖의 IL-6를 대상으로 상기 실시예 4-2에서와 동일한 방법으로 제작한 제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 DNA 단편(스피니치 앱타머 서열 16회 반복)을 각각 0.5 pM, 5 pM, 50 pM, 500 pM, 및 5,000 pM의 농도로 처리하였다. T7 RNA 중합효소를 처리하여 상기 DNA 단편을 전사시킨 후 이의 형광신호를 측정해 비교하였다. 항원인 IL-6가 없을 때의 형광신호인 잡음(background) 신호와의 비율을 계산한 신호 대 잡음비를 비교한 결과, DNA 단편의 농도가 500 pM일 때 가장 높았으며, 이보다 더 많은 양의 DNA 단편을 이용하는 경우에는 감소하였다. 이는 항원 IL-6가 없을 때에도 측정되는 잡음 형광신호도 증가했기 때문에 발생한 결과로 해석되며, 100 pg/㎖의 항원을 대상으로 이를 검출하여 형광신호를 측정하고자 할 때, 최적의 DNA 농도는 500 pM임을 확인할 수 있었다(도 6e 참고). As confirmed above, the highest fluorescence signal was measured when using a polynucleotide in which the Spinach aptamer sequence was repeated 16 times in series. The noise ratio (signal/background ratio) was checked. IL-6 (interleukin-6) was used as the antigen, and the type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate prepared by the same method as in Example 4-2 was used for 100 pg/ml of IL-6. DNA fragments (16 repeats of the spinach aptamer sequence) were treated at concentrations of 0.5 pM, 5 pM, 50 pM, 500 pM, and 5,000 pM, respectively. After transcribing the DNA fragment by treating with T7 RNA polymerase, its fluorescence signal was measured and compared. As a result of comparing the signal-to-noise ratio calculated by calculating the ratio of the fluorescence signal to the background signal in the absence of the antigen IL-6, it was highest when the concentration of the DNA fragment was 500 pM, and the higher amount of DNA It decreased when fragments were used. This is interpreted as a result caused by an increase in the noise fluorescence signal measured even in the absence of antigen IL-6, and when measuring the fluorescence signal by detecting it for 100 pg/ml antigen, the optimal DNA concentration is 500 pM It was confirmed that (see FIG. 6e).

표적 물질의 농도에 따른 감도(sensitivity) 확인Confirmation of sensitivity according to the concentration of the target substance

본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체가 검출할 수 있는 표적 물질의 최소 농도를 확인함으로써 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 표적 물질 검출 감도를 확인하였다. The target substance detection sensitivity of the binding substance-polynucleotide conjugate of the present invention was confirmed by determining the minimum concentration of the target substance that can be detected by the binding substance-polynucleotide conjugate of the present invention.

먼저, 덴드리머 구조의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(제2형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체)의 표적 물질 검출 감도를 측정하고, 기존의 발색기반 ELSIA 및 형광기반 ELISA 기법의 감도를 함께 측정하여 비교하였다. 일정한 양의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체에 대하여 표적 물질의 농도를 달리하여 처리한 뒤 각 표적 물질 농도에 따른 형광신호의 세기를 측정함으로써, 본 발명의 기법을 통해 검출 가능한 최소한의 표적 물질 농도를 기존의 ELISA 기법의 경우와 비교하여 감도가 더 우수한지 여부를 확인하였다.First, the target substance detection sensitivity of the dendrimeric binding material-polynucleotide conjugate (type 2 binding material-polynucleotide conjugate) was measured, and the sensitivities of conventional color development-based ELSIA and fluorescence-based ELISA techniques were measured together and compared. A certain amount of the binding material-polynucleotide conjugate is treated with different concentrations of the target material, and then the intensity of the fluorescence signal according to each target material concentration is measured. Compared to the case of the ELISA technique, it was confirmed whether the sensitivity was better.

ELISA 기법들의 경우, 항원인 AFP의 농도를 0, 2.187, 4.375, 8.75, 17.5, 35, 70 pM로 달리 처리하여 각 센서를 이용하여 반응시켜 450 nm 파장에서의 O.D 값(발색기반 ELISA) 또는 excitation/emission 파장 485/535 nm 에서 형광신호의 세기(형광기반 ELISA)를 측정하였다. 상기와 동일한 조건으로 총 3회 실험을 수행하여 측정된 O.D 값 또는 형광신호의 세기의 평균과 표준편차 값을 얻었으며, 측정 O.D 값 또는 형광신호의 세기를 바탕으로 추세선과 식을 얻었다. 표준편차에 3을 곱한 값을 항원의 농도가 0인 경우의 O.D 값 또는 형광신호 세기의 평균값에 더하여 주면 각 센서가 감지할 수 있는 최소의 O.D 값 또는 형광신호 세기를 구할 수 있으며, 이 값을 상기에서 얻은 추세선 식의 y에 대입함으로써 LOD(limit of detection) 값을 구하였다.In the case of ELISA techniques, the concentration of AFP, an antigen, is treated differently at 0, 2.187, 4.375, 8.75, 17.5, 35, and 70 pM and reacted using each sensor to obtain an O.D value (color development-based ELISA) or excitation at a wavelength of 450 nm. The fluorescence signal intensity (fluorescence-based ELISA) was measured at /emission wavelengths of 485/535 nm. A total of three experiments were performed under the same conditions as above to obtain the average and standard deviation of the measured O.D. values or fluorescence signal intensities, and a trend line and equation based on the measured O.D. If the value obtained by multiplying the standard deviation by 3 is added to the O.D value when the antigen concentration is 0 or the average value of fluorescence signal intensity, the minimum O.D value or fluorescence signal intensity that can be detected by each sensor can be obtained. The LOD (limit of detection) value was obtained by substituting y in the trend line equation obtained above.

발색기반 ELISA는 효소로 STA-HRP(streptavidin-horseradish peroxidase)를 사용하였고, 발색기질로 TMB(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, BD Biosciences, USA)를 사용하였으며, 형광기반 ELISA는 효소로 STA-HRP를 사용하였고, 형광기질로는 amplex ultrared reagent(Invitrogen, USA)를 사용하여 측정하였다.The color development-based ELISA used STA-HRP (streptavidin-horseradish peroxidase) as an enzyme and TMB (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, BD Biosciences, USA) as a color development substrate. STA-HRP was used as the fluorescence substrate, and amplex ultrared reagent (Invitrogen, USA) was used for measurement.

본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 감도 확인을 위해서는, 항원 AFP의 농도를 각각 0, 0.875, 1.75, 3.5, 7, 14 fM 로 달리하여 처리하여 형광신호의 세기를 측정하였으며 상기와 동일한 조건으로 총 3회 실험을 수행하여 측정된 형광신호 세기 값의 평균과 표준편차 값을 얻었으며, 추세선과 식을 얻었다. ELISA 기법의 경우와 마찬가지로, 표준편차에 3을 곱한 값을 항원의 농도가 0인 경우의 형광신호 세기의 평균값에 더하여 주면 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체가 감지할 수 있는 최소의 형광신호 세기를 구할 수 있으며, 이 값을 상기에서 얻은 추세선 식의 y에 대입함으로써 LOD 값을 구하였다.In order to confirm the sensitivity of the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention, the intensity of the fluorescence signal was measured by treating with different concentrations of antigen AFP at 0, 0.875, 1.75, 3.5, 7, and 14 fM, respectively, under the same conditions as above. A total of three experiments were performed to obtain the average and standard deviation values of the measured fluorescence signal intensity values, and a trend line and equation were obtained. As in the case of the ELISA technique, when the value obtained by multiplying the standard deviation by 3 is added to the average value of fluorescence signal intensity when the antigen concentration is 0, the minimum fluorescence signal intensity that can be detected by the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention can be obtained, and the LOD value was obtained by substituting this value into y of the trend line equation obtained above.

그 결과, 발색기반 ELISA의 LOD는 '1,000 fM'로 계산되었고, 형광기반 ELISA의 LOD는 '160 fM'로 계산되었으며, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체의 LOD는 '0.1 fM'로 계산되었다. 따라서, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 이용하는 경우 형광기반 ELISA에 비해서는 약 1,600배, 발색기반 ELISA에 비해서는 약 10,000배 더 높은 감도로 표적 물질을 감지할 수 있음을 확인하였다(도 7a 내지 7c 참고).As a result, the LOD of the color-based ELISA was calculated as '1,000 fM', the LOD of the fluorescence-based ELISA was calculated as '160 fM', and the LOD of the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention was calculated as '0.1 fM'. . Accordingly, it was confirmed that when using the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention, the target material can be detected with a sensitivity that is about 1,600 times higher than that of fluorescence-based ELISA and about 10,000 times higher than that of color-based ELISA (FIG. 7a). see 7c through).

상기와 같은 결과로 볼 때, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 기존의 발색/형광기반 ELISA 기법에 비하여 감도가 현저하게 우수하므로, ELISA 기법으로는 검출이 불가능한 미량의 표적 물질이 존재하는 경우에도 효과적으로 검출할 수 있음을 확인하였다.In view of the above results, since the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention has significantly better sensitivity than conventional color/fluorescence-based ELISA techniques, when a small amount of target material that cannot be detected by ELISA technique exists It was also confirmed that it can be effectively detected.

다음으로, 스피니치 앱타머를 암호화하는 서열이 16회 직렬 반복된 형태의 DNA 단편을 이용하여 제작한 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체(제3-3형 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체)를 이용하여, 이의 표적 물질 검출 한도를 측정하였다. 표적 물질로는 IL-6를 이용하였고, IL-6를 각각 0, 0.3125, 0.625, 1.25, 2.5, 5, 10 fM의 농도로 처리하여 형광신호의 세기를 측정하였다. 상기 표적 물질 IL-6는 먼저 PBS 완충 용액으로, 그 다음에는 FBS(fetal bovine serum) 내에서 상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 반응시켜 형광신호를 측정하였다. 측정된 형광신호의 세기의 평균과 표준편차 값을 얻었으며, 측정 형광신호의 세기를 바탕으로 추세선과 식을 얻었다. 표준편차에 3을 곱한 값을 표적 물질의 농도가 0인 경우의 형광신호 세기의 평균값에 더하여 주면 각 센서가 감지할 수 있는 최소의 형광신호 세기를 구할 수 있으며, 이 값을 상기에서 얻은 추세선 식의 y에 대입함으로써 LOD(limit of detection) 값을 구하였다.Next, using a binding material-polynucleotide conjugate (type 3-3 binding material-polynucleotide conjugate) prepared using a DNA fragment in which the sequence encoding the spinach aptamer is repeated in series 16 times, The target substance detection limit was determined. IL-6 was used as a target material, and IL-6 was The intensity of the fluorescence signal was measured after treatment at concentrations of 0, 0.3125, 0.625, 1.25, 2.5, 5, and 10 fM. The target substance IL-6 was first reacted with the binding substance-polynucleotide conjugate in a PBS buffer solution and then in fetal bovine serum (FBS), and fluorescence signals were measured. The average and standard deviation values of the intensity of the measured fluorescence signal were obtained, and a trend line and equation were obtained based on the intensity of the measured fluorescence signal. If the value obtained by multiplying the standard deviation by 3 is added to the average value of the fluorescence signal intensity when the concentration of the target substance is 0, the minimum fluorescence signal intensity that each sensor can detect can be obtained. The LOD (limit of detection) value was obtained by substituting y in .

그 결과, PBS 완충 용액 내의 표적 물질 반응 시 LOD 값은 37 aM로 계산되었으며, FBS spiking test의 결과 LOD 값은 38 aM로 계산되었다(도 8a 및 도 8b 참고). 상기와 같은 결과로 볼 때, 본 발명의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체는 표적 물질이 37 aM와 같이 극히 미량으로 존재하는 경우에도 이에 결합된 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체로부터 전사되어 만들어진 라이트-업 앱타머에서 발생하는 형광신호를 충분히 측정하여 감지할 수 있는바, 기존의 검출 기술과 비교하여 훨씬 더 고감도의 감지 센서로 이용할 수 있음을 확인할 수 있었다.As a result, the LOD value was calculated to be 37 aM when the target material reacted in the PBS buffer solution, and the LOD value was calculated to be 38 aM as a result of the FBS spiking test (see FIGS. 8A and 8B ). In view of the above results, the binding material-polynucleotide conjugate of the present invention is a light-up aptamer made by transcription from the binding material-polynucleotide conjugate bound thereto even when the target material is present in an extremely small amount such as 37 aM. Since the fluorescence signal generated from can be sufficiently measured and detected, it was confirmed that it can be used as a much more sensitive detection sensor compared to conventional detection technologies.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위에 속함은 당연한 것이다.In the above, the present invention has been described in detail only for the described embodiments, but it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention, and it is natural that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology BIONANO HEALTH GUARD RESEARCH CENTER <120> High sensitive sensor on transcriptional system <130> 2020-DPA-3599 <150> KR 10-2019-0031121 <151> 2019-03-19 <160> 22 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 136 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Spinach-2 <400> 1 taatacgact cactataggg gacgcaactg aatgaaatgg tgaaggacgg gtccaggtgt 60 ggctgcttcg gcagtgcagc ttgttgagta gagtgtgagc tccgtaacta gtcgcgtccc 120 gctgagcaat aactag 136 <210> 2 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Spinach-2 Forward primer <400> 2 ccaagcttgc atgcaggcct ctgcagtcga 30 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Spinach-2 Reverse primer <400> 3 ctagttattg ctcagcgg 18 <210> 4 <211> 48 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T7 terminator <400> 4 ctagcataac cccttggggc ctctaaacgg gtcttgaggg gttttttg 48 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VSV terminator <400> 5 tatctgttag tttttttc 18 <210> 6 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VSV-VSV terminator <400> 6 tatctgttag tttttttcta tctgttagtt tttttc 36 <210> 7 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VSV-linker(5bp)-VSV terminator <400> 7 tatctgttag tttttttcta gtatatctgt tagttttttt c 41 <210> 8 <211> 46 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VSV-linker(10bp)-VSV terminator <400> 8 tatctgttag tttttttcag ctctagtata tctgttagtt tttttc 46 <210> 9 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VSV-linker(15bp)-VSV terminator <400> 9 tatctgttag tttttttcaa gtaagctcta gtatatctgt tagttttttt c 51 <210> 10 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VSV-VSV-VSV terminator <400> 10 tatctgttag tttttttcta tctgttagtt tttttctatc tgttagtttt tttc 54 <210> 11 <211> 66 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> VSV-T7 terminator <400> 11 tatctgttag tttttttcct agcataaccc cttggggcct ctaaacgggt cttgaggggt 60 tttttg 66 <210> 12 <211> 66 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T7-VSV terminator <400> 12 ctagcataac cccttggggc ctctaaacgg gtcttgaggg gttttttgta tctgttagtt 60 tttttc 66 <210> 13 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer <400> 13 gatcccgcga aattaatac 19 <210> 14 <211> 61 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T1 reverse primer <400> 14 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta caaaaaaccc ctcaagaccc gtttagaggc 60 c 61 <210> 15 <211> 67 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T2 reverse primer <400> 15 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagataga tgtaactagt 60 tacggag 67 <210> 16 <211> 85 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T3 reverse primer <400> 16 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagataga aaaaaactaa 60 cagatagatg taactagtta cggag 85 <210> 17 <211> 90 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T4 reverse primer <400> 17 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagatata ctagaaaaaa 60 actaacagat agatgtaact agttacggag 90 <210> 18 <211> 95 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T5 reverse primer <400> 18 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagatata ctagagctga 60 aaaaaactaa cagatagatg taactagtta cggag 95 <210> 19 <211> 99 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T6 reverse primer <400> 19 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagatata ctaagcttac 60 ttgaaaaaaa ctaacagata gatgtaacta gttacggag 99 <210> 20 <211> 103 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T7 reverse primer <400> 20 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagataga aaaaaactaa 60 cagatagaaa aaaactaaca gatagatgta actagttacg gag 103 <210> 21 <211> 115 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T8 reverse primer <400> 21 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta caaaaaaccc ctcaagaccc gtttagaggc 60 cccaaggggt tatgctagga aaaaaactaa cagatagatg taactagtta cggag 115 <210> 22 <211> 79 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T9 reverse primer <400> 22 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagataca aaaaacccct 60 caagacccgt ttagaggcc 79 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology BIONANO HEALTH GUARD RESEARCH CENTER <120> High sensitive sensor on transcriptional system <130> 2020-DPA-3599 <150> KR 10-2019-0031121 <151> 2019-03-19 <160> 22 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 136 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Spinach-2 <400> 1 taatacgact cactataggg gacgcaactg aatgaaatgg tgaaggacgg gtccaggtgt 60 ggctgcttcg gcagtgcagc ttgttgagta gagtgtgagc tccgtaacta gtcgcgtccc 120 gctgagcaat aactag 136 <210> 2 <211> 30 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Spinach-2 forward primer <400> 2 ccaagcttgc atgcaggcct ctgcagtcga 30 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> Spinach-2 reverse primer <400> 3 ctagttattg ctcagcgg 18 <210> 4 <211> 48 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> T7 terminator <400> 4 ctagcataac cccttggggc ctctaaacgg gtcttgaggg gttttttg 48 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> VSV terminator <400> 5 tatctgttag 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<213> artificial sequence <220> <223> T5 reverse primer <400> 18 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagatata ctagagctga 60 aaaaaactaa cagatagatg taactagtta cggag 95 <210> 19 <211> 99 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> T6 reverse primer <400> 19 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagatata ctaagcttac 60 ttgaaaaaaa ctaacagata gatgtaacta gttacggag 99 <210> 20 <211> 103 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> T7 reverse primer <400> 20 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagataga aaaaaactaa 60 cagatagaaa aaaactaaca gatagatgta actagttacg gag 103 <210> 21 <211> 115 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> T8 reverse primer <400> 21 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta caaaaaaccc ctcaagaccc gtttagaggc 60 cccaaggggt tatgctagga aaaaaactaa cagatagatg taactagtta cggag 115 <210> 22 <211> 79 <212> DNA <213> artificial sequence <220> <223> T9 reverse primer <400> 22 cacatagcag aactttacaa gtgctcagta gaaaaaaact aacagataca aaaaacccct 60 caagaccccgt ttagaggcc 79

Claims (14)

표적 물질 특이적 결합물질; 및 상기 표적 물질 특이적 결합물질에 연결된 폴리뉴클레오티드;를 포함하는 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체로서,
상기 폴리뉴클레오티드는 라이트-업 앱타머(light-up aptamer)를 암호화하는 서열을 하나 이상 포함하는 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
target substance specific binding substance; And a polynucleotide linked to the target material-specific binding material; a binding material-polynucleotide conjugate comprising,
Wherein the polynucleotide comprises at least one sequence encoding a light-up aptamer, a binding material-polynucleotide conjugate.
청구항 1에 있어서,
상기 표적 물질 특이적 결합물질은 항체, 항체의 단편, 앱타머, 펩티드, 펩티드 미메틱스, 비오틴, 아비딘, 스트렙트아비딘 및 뉴크라비딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
The method of claim 1,
The target material-specific binding material is at least one selected from the group consisting of antibodies, fragments of antibodies, aptamers, peptides, peptide mimetics, biotin, avidin, streptavidin and nucravidin, binding material-poly nucleotide conjugate.
청구항 1에 있어서,
상기 라이트-업 앱타머를 암호화하는 서열은 프로모터 또는 터미네이터에 작동가능하게 연결된 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
The method of claim 1,
A binding material-polynucleotide conjugate wherein the light-up sequence encoding the aptamer is operably linked to a promoter or terminator.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리뉴클레오티드는 공유결합 또는 비공유결합을 형성하는 링커를 통해 상기 표적 물질 특이적 결합물질에 연결되는 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
The method of claim 1,
Wherein the polynucleotide is linked to the target material-specific binding material through a linker forming a covalent bond or a non-covalent bond, the binding material-polynucleotide conjugate.
청구항 4에 있어서,
상기 링커는 스트렙트아비딘(Streptavidin), 아비딘(Avidin) 및 뉴트라비딘(NeutrAvidin)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상과 비오틴(Biotin)을 포함하는 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
The method of claim 4,
Wherein the linker comprises at least one selected from the group consisting of Streptavidin, Avidin and NeutrAvidin and Biotin, a binding substance-polynucleotide conjugate.
청구항 5에 있어서,
상기 링커는 비오틴화된 단백질(biotinylated protein)을 더 포함하는 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
The method of claim 5,
The linker further comprises a biotinylated protein, the binding material-polynucleotide conjugate.
청구항 6에 있어서,
상기 링커는 2개 이상의 층상 구조를 갖는 덴드리머 구조인 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
The method of claim 6,
The linker is a dendrimer structure having a layered structure of two or more, the binding material-polynucleotide conjugate.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라이트-업 앱타머는 스피니치(Spinach) 앱타머인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
According to any one of claims 1 to 7,
The light-up aptamer is a Spinach aptamer, a binding material-polynucleotide conjugate.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라이트-업 앱타머는 스피니치2(spinach2) 앱타머, 베이비 스피니치(baby spinach) 앱타머, m베이비 스피니치(mbaby spinach) 앱타머, 브로콜리(broccoli) 앱타머, 망고(mango) 앱타머, 말라카이트 그린(malachite green) 앱타머, BFR(Blue Fluorescent RNA) 앱타머, 및 술포로다민 B(sulforhodamine B) 앱타머로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체.
According to any one of claims 1 to 7,
The light-up aptamer is spinach2 aptamer, baby spinach aptamer, mbaby spinach aptamer, broccoli aptamer, mango aptamer, A binding material-polynucleotide conjugate selected from the group consisting of malachite green aptamers, blue fluorescent RNA (BFR) aptamers, and sulforhodamine B aptamers.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 포함하는, 표적 물질 검출용 조성물.
A composition for detecting a target substance comprising the binding substance-polynucleotide conjugate of any one of claims 1 to 7.
청구항 10에 있어서,
상기 조성물은 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소 및 상기 라이트-업 앱타머와 반응하여 형광을 내는 형광단(fluorophore) 분자를 더 포함하는 것인, 표적 물질 검출용 조성물.
The method of claim 10,
The composition further comprises a polymerase capable of synthesizing a light-up aptamer and a fluorophore molecule that reacts with the light-up aptamer to emit fluorescence, the composition for detecting a target substance.
청구항 10에 있어서,
상기 조성물은 표적 물질에 결합할 수 있는 포획항체를 더 포함하는 것인, 표적 물질 검출용 조성물.
The method of claim 10,
The composition further comprises a capture antibody capable of binding to the target material, a composition for detecting a target material.
청구항 11에 있어서,
상기 라이트-업 앱타머 및 형광단 분자;는 스피니치 앱타머 및 DFHBI(3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone); 스피니치 앱타머 및 DFHBI-1T; 스피니치2 앱타머 및 DFHBI; 스피니치2 앱타머 및 DFHBI-1T; 베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI; 베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI-1T, m베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI; m베이비 스피니치 앱타머 및 DFHBI-1T; 브로콜리 앱타머 및 DFHBI; 브로콜리 앱타머 및 DFHBI-1T; 망고 앱타머 및 티아졸 오렌지(thiazole orange) T01; 망고 앱타머 및 티아졸 오렌지 T03; 말라카이트 그린 앱타머 및 말라카이트 그린; BFR 앱타머 및 Hoechst; 및 술포로다민 B 앱타머 및 술포로다민 B(sulforhodamine B);로 구성된 군으로부터 선택되는 것인, 표적 물질 검출용 조성물.
The method of claim 11,
The light-up aptamer and fluorophore molecules; Spinach aptamer and DFHBI (3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone); spinach aptamer and DFHBI-1T; spinach2 aptamer and DFHBI; spinach2 aptamer and DFHBI-1T; baby spinach aptamer and DFHBI; baby spinach aptamer and DFHBI-1T, mbaby spinach aptamer and DFHBI; mbaby spinach aptamer and DFHBI-1T; broccoli aptamer and DFHBI; broccoli aptamer and DFHBI-1T; Mango aptamer and thiazole orange T01; Mango Aptamer and Thiazole Orange T03; malachite green aptamers and malachite green; BFR aptamers and Hoechst; And sulforhodamine B aptamer and sulforhodamine B (sulforhodamine B); that will be selected from the group consisting of, a target material detection composition.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체를 시료와 반응시키는 단계;
상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 시료의 반응 결과물로부터 상기 시료에 결합하지 않은 접합체를 제거하는 단계;
상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 시료의 결합체에 라이트-업 앱타머를 합성할 수 있는 중합효소 및 상기 라이트-업 앱타머와 반응하여 형광을 내는 형광단(fluorophore) 분자를 처리하여 반응시키는 단계; 및
상기 결합물질-폴리뉴클레오티드 접합체와 시료의 결합체, 상기 중합효소 및 상기 형광단 분자의 반응 결과물로부터 형광신호를 측정하는 단계;를 포함하는, 시료로부터 표적 물질을 검출하는 방법.
Reacting the binding material-polynucleotide conjugate of any one of claims 1 to 7 with a sample;
removing a conjugate that is not bound to the sample from a reaction product of the binding material-polynucleotide conjugate and the sample;
Reacting the conjugate of the binding material-polynucleotide conjugate and the sample by treating a polymerase capable of synthesizing a light-up aptamer and a fluorophore molecule that reacts with the light-up aptamer to emit fluorescence; and
A method of detecting a target substance from a sample, comprising: measuring a fluorescence signal from a reaction product of the binding material-polynucleotide conjugate and the sample, the polymerase, and the fluorophore molecule.
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