KR20020083567A - A kit for manufacturing replica DNA chip, and a manufacturing method of replica DNA chip using the same - Google Patents

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KR20020083567A
KR20020083567A KR1020010022942A KR20010022942A KR20020083567A KR 20020083567 A KR20020083567 A KR 20020083567A KR 1020010022942 A KR1020010022942 A KR 1020010022942A KR 20010022942 A KR20010022942 A KR 20010022942A KR 20020083567 A KR20020083567 A KR 20020083567A
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Abstract

PURPOSE: A kit for producing a replication DNA chip and a method for producing the replication DNA chip using the same kit are provided, thereby selectively selecting single nucleotide polymorphism, rapidly and correctly producing a desired replication DNA chip, and producing a desired sample-arrayed only replication DNA chip. CONSTITUTION: The kit for producing a replication DNA chip comprises (i) a lower layer part consisting of an original DNA fixed board, a first electrode on the board, alginate-strontium ion gel containing streptavidin on the electrode, and biotin-labeled DNA binding with the streptavidin; (ii) an upper layer part consisting of a replication DNA fixing board containing membrane or gold electrode and a second electrode on the board; (iii) a buffer filling a space between the lower layer part and the upper layer part; and (iv) one or two hole containing biological samples which are inserted into the buffer. The method for producing the replication DNA chip comprises the steps of: (i) applying negative charge into the first and the second electrodes to complementarily bind the biotin-labeled DNA and DNA in the biological sample; (ii) removing unbound biological sample in the lower layer part; and (iii) selecting DNA containing single base pair mismatch and applying positive charge into the first and the second electrodes to fix the selected DNA on the replication DNA fixing board.

Description

복제 DNA 칩 제조용 키트 및 이를 이용한 복제 DNA 칩의 제조방법{A kit for manufacturing replica DNA chip, and a manufacturing method of replica DNA chip using the same}A kit for manufacturing a replica DNA chip and a method for manufacturing a replica DNA chip using the same {a kit for manufacturing replica DNA chip, and a manufacturing method of replica DNA chip using the same}

본 발명은 복제 DNA 칩 제조용 키트 및 이를 이용한 복제 DNA 칩의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일정 농도의 스트론튬 이온이 결합되어 있는 알지네트 젤에 스트렙트아비딘(streptavidin)이 포획(entrapment)되어 있는 원본 DNA 칩으로부터, 스트렙트아비딘- 바이오틴의 특이적 결합 반응 및 소정의 전압을 가함으로써 대상 DNA가 복제된 DNA 칩을 제조하는 키트 및 그 이용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a kit for producing a replica DNA chip and a method for manufacturing a replica DNA chip using the same. More specifically, streptavidin is entrapped in an alginate gel to which a certain concentration of strontium ions are bound. The present invention relates to a kit for producing a DNA chip to which a target DNA has been cloned by applying a specific voltage and a specific binding reaction of streptavidin-biotin from an original DNA chip.

종래 DNA 칩은 DNA의 단순한 상보적 결합 반응을 통하여 샘플 DNA의 이상 유무를 판별하여 주는 데에 이용되었다. 즉 특정 염기서열을 갖는 상보적인 DNA나 올리고머를 슬라이드 글라스나 전극으로 구성된 실리콘 기판 등에 고도로 집적하여 올린 후 시료 DNA를 반응시켜서 측정하는 방법을 사용하였다. 이러한 DNA 칩은 인간 게놈 프로젝트(HGP)로부터 축적된 방대한 양의 유전정보를 이용하여 시료를 효율적으로 분석할 수 있는 방법으로서, 짧은 시간 안에 많은 양의 유전정보를 자동화된 기법으로 신속하게 분석할 수 있다.Conventional DNA chips have been used to determine the abnormality of the sample DNA through a simple complementary binding reaction of DNA. That is, a method of measuring the DNA and oligomers having a specific base sequence highly integrated with a slide glass or a silicon substrate composed of electrodes and then reacting the sample DNA was measured. This DNA chip is an efficient way to analyze a sample by using a large amount of genetic information accumulated from the Human Genome Project (HGP), which can quickly analyze a large amount of genetic information with an automated technique in a short time. have.

DNA 칩 제작기술을 살펴보면, 핀 마이크로어레이(pin microarray) 방식, 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 방식, 사진석판(photolithography) 방식이 있다.Looking at the DNA chip manufacturing technology, there is a pin microarray method, an inkjet printing method, a photolithography method.

핀 마이크로어레이 방식은 준비된 DNA 시료를 만년필 촉과 같은 형태의 핀(pin)을 이용하여 슬라이드 위에 일정 형태로 나열하는 방식이다. 상기 핀 마이크로어레이 방식은 가장 간단한 형태의 DNA 칩 개발방식으로서, x, y 및 z의 세 축으로 정확하게 제어되는 디스펜서(dispenser)를 이용하여 DNA를 슬라이드 위에 스팟팅(spotting)하여 배열한다. 이러한 방법은 나열되는 DNA 시료의 양이 일정하게 전달되지 않을 수 있으며, 핀의 마모에 따른 DNA 스팟의 형태 변화가 있을 수 있다.The pin microarray method is a method of arranging prepared DNA samples in a predetermined form on a slide using a pin (pin), such as a fountain pen nib. The pin microarray method is the simplest form of DNA chip development. The DNA is spotted and arranged on a slide using a dispenser controlled precisely by three axes of x, y and z. This method may not deliver a constant amount of DNA samples listed, and there may be a change in the shape of DNA spots due to pin wear.

잉크젯 프린팅을 이용한 DNA 칩의 제작은 DNA 시료를 슬라이드 위에 직접적인 물리적 접촉에 의하여 전달하기보다는 잉크젯 프린터 헤드(inkjet printer head)의 분사장치를 이용하여 슬라이드 표면에 직접 접촉을 하지 않고 시료를 나열하는 점이 다르다. 이 방식의 장점으로는 전달하는 시료의 양을 매우 정확하게 조절할 수 있으며 모든 스팟의 형태가 일정하다는 점을 들 수 있으나, 시료를 바꿀 때 카트리지 안의 잔여 DNA 시료를 깨끗하게 제거하고 새로운 재료를 넣기가 어렵다는 단점을 갖고 있다.The fabrication of DNA chips using inkjet printing differs in that the samples are arranged without direct contact with the slide surface using the inkjet printer head sprayer, rather than by direct physical contact with the DNA sample on the slide. . The advantage of this method is that the amount of sample delivered can be very precisely controlled and the shape of all spots is constant.However, it is difficult to clean the residual DNA sample in the cartridge and add new materials when changing the sample. Have

사진석판(photolithography) 방식은 반도체 공정에서 사용되어 오던 포토마스크를 이용한 사진석판기술을 DNA 합성기술에 접목하였다. 이 방법은 DNA를 합성할 때 다음 염기와 결합하는 데 필수적인 염기상의 사이드 체인을 빛에 민감한 화합물인 블록킹 에이전트(blocking agent)로 덮은 다음 필요할 때 이 화합물을 빛을 이용하여 없애는 방법이다. 포토마스크를 이용하여 원하는 부위에만 빛을 가한 후 뉴클레오타이드를 가하여 합성반응을 일으키면 빛에 의하여 블록킹 에이전트가 없어진 부위에서만 합성반응이 일어나게 된다. 이때 넣어주는 뉴클레오타이드 역시 빛에 민감한 블록킹 에이전트로 반응에 필요한 사이드 체인이 덮여 있는 뉴클레오타이드를 이용한다. DNA는 아데닌, 구아닌, 티민 및 시토신의 4개 염기로만 이루어져 있으므로 한 층의 염기서열을 만드는 데 네 장의 포토마스크를 사용하여 위의 과정을 4회 되풀이할 때 비로소 한 층의 염기서열을 합성할 수 있게 된다. 따라서 25개의 염기서열로 이루어진 올리고뉴클레오타이드를 만드는 데는 100장의 포토마스크가 필요하게 된다. 이러한 방법은 복잡한 공정과 주문에서 생산까지 소요되는 시간과 포토마스크 제작에 따르는 과다한 경비문제 등으로 인해 다품종 소량생산에 대응할 수 없다.Photolithography combines photolithography using photomasks with DNA synthesis. The method involves covering the side chains of the bases, which are essential for the synthesis of DNA, with a blocking agent, a light-sensitive compound, and then removing the compounds with light when needed. If light is applied only to a desired area using a photomask and then a nucleotide is added to the compound, the synthesis reaction occurs only at the site where the blocking agent is lost by light. At this time, the nucleotide is also a light-sensitive blocking agent using a nucleotide covered with a side chain required for the reaction. Since DNA consists of only four bases of adenine, guanine, thymine, and cytosine, four layers of photomasks can be used to synthesize one layer of nucleotide sequences when the above process is repeated four times. Will be. Therefore, 100 photomasks are required to make oligonucleotides consisting of 25 nucleotide sequences. These methods cannot cope with small quantity batch production due to complicated process, time from order to production, and excessive cost of photomask manufacturing.

사람마다 외모와 체질이 다른 것은 인간 게놈을 이루는 30억쌍의 염기가 조금씩 다르기 때문이다. 가장 흔한 형태의 DNA 변이인 단일 염기 다형성의 경우 500 내지 1000 염기당 1개꼴로 나타난다.People differ in appearance and constitution because the three billion pairs of bases that make up the human genome are slightly different. Single base polymorphism, the most common form of DNA variation, appears in 1 form per 500 to 1000 bases.

단일 염기 다형성에 대한 비교연구는 종(species)간의 진화나 계통 연구에 새로운 돌파구를 제시한다. 장시간에 걸쳐 같은 계열에서 보존되는 DNA 상의 특정 변화로서, 모집단 중 1% 이상에서 관찰되는 경우가 단일 염기 다형성을 의미하며,1% 이하에서만 나타날 경우는 단순히 변이라고 부른다.Comparative studies of single nucleotide polymorphisms offer new breakthroughs in species evolution and phylogenetic studies. Specific changes in DNA that are conserved in the same series over a long period of time, when observed in more than 1% of the population, means a single nucleotide polymorphism, and when they appear only below 1%, they are simply called stools.

본 발명은 DNA의 전기적 성질을 이용하여 원본(original) DNA 칩으로부터 소정의 DNA를 복제시킨 복제(replica) DNA 칩의 제조용 키트 및 이를 이용하여 소정 DNA가 복제된 DNA 칩을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a kit for manufacturing a replica DNA chip in which a predetermined DNA is replicated from an original DNA chip using the electrical properties of the DNA, and a method of manufacturing a DNA chip in which the predetermined DNA is replicated using the same. .

도 1은 스트렙트아비딘을 포획한 아가로스-스트론튬 이온젤이 형성된 원본 DNA 칩의 모식도이며,1 is a schematic diagram of an original DNA chip in which agarose-strontium ion gel trapping streptavidin is formed.

도 2a는 바이오틴-표지된 DNA가 결합된 원본 DNA 칩의 모식도이며,2A is a schematic diagram of the original DNA chip to which the biotin-labeled DNA is bound,

도 2b는 도 2a의 부분 확대도이며,FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG. 2A;

도 3은 홀(hole)에 여러 가지 종류의 cDNA를 넣은 원본 DNA 칩의 모식도이며,3 is a schematic diagram of an original DNA chip in which various types of cDNAs are put in a hole,

도 4는 원하는 DNA만이 결합된 원본 DNA 칩의 모식도이며,4 is a schematic diagram of an original DNA chip in which only desired DNA is bound,

도 5는 원하는 cDNA 또는 올리고머가 선택적으로 붙여진 복제 DNA 칩의 모식도이며,5 is a schematic diagram of a replica DNA chip selectively attached with the desired cDNA or oligomer,

도 6a는 상부에서 내려다본 원본 DNA 칩의 4 X 4 구성도이며,Figure 6a is a 4 x 4 configuration of the original DNA chip from the top,

도 6b는 복제 DNA 칩의 4 X 4 사시도이며,6B is a 4 × 4 perspective view of a replica DNA chip,

도 7은 바이오틴-표지된 DNA, 단일 염기쌍 미스매치가 있는 상보적 결합된 DNA 및 온전히 상보적 결합된 DNA의 한 예를 나타낸 것이며,7 shows an example of biotin-labeled DNA, complementary bound DNA with a single base pair mismatch and intact complementary bound DNA,

도 8은 도 7에 나타낸 각 DNA의 결합 모습을 나타낸 도면이며,8 is a view showing the binding state of each DNA shown in FIG.

도 9는 본 발명에 있어서, 단일 염기쌍 미스매치가 있는 상보적 결합된 DNA가 분리되는 모습을 나타낸 도면이며,9 is a view showing the separation of complementary bound DNA having a single base pair mismatch in the present invention,

도 10은 본 발명에 있어서, 온전히 상보적 결합된 DNA가 분리되는 모습을 나타낸 도면이다.10 is a view showing a state in which the DNA is completely complementary bound in the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

1: 유리기판1: glass substrate

2: 금 또는 백금 전극2: gold or platinum electrode

3: 홀을 구성하는 벽3: wall constituting the hall

4: 스트렙트아비딘을 포획한 알지네트-스트론튬 이온젤4: Alginette-strontium ion gel trapping streptavidin

5: 홀(hole)5: hole

6: 바이오틴-표지된 DNA6: biotin-labeled DNA

7: 복제 DNA 칩7: replica DNA chip

8: 원본 DNA 칩8: original DNA chip

9: PBS 버퍼 또는 5X SSC(Standard Saline Citrate)9: PBS buffer or 5X Standard Saline Citrate

10: 전극10: electrode

11: 멤브레인(membrane) 또는 금 전극을 포함한 유리기판11: glass substrate with membrane or gold electrode

12: 포탠시오스탯(potentiostat)12: potentiostat

13: 전선(wire)13: wire

14: 스트렙트아비딘과 결합된 바이오틴-표지된 DNA14: Biotin-labeled DNA bound to streptavidin

15: 스트렙트아비딘15: streptavidin

16: 알지네트-스트론튬 이온젤16: Arginine-Strontium Ion Gel

17: 여러 종류의 cDNA 또는 올리고머의 풀(pool)17: pools of different types of cDNAs or oligomers

18: 분리용액(Denaturation Solution)18: Denaturation Solution

19: 전극 위에 알지네트-스트론튬 이온젤을 구성한 홀19: A hole in which an alginate-strontium ion gel is formed on an electrode

20: 캡쳐 프로브 DNA20: capture probe DNA

21: 단일 염기쌍 미스매치가 없는 상보적 DNA21: Complementary DNA without single base pair mismatch

22: 단일 염기쌍 미스매치가 있는 DNA22: DNA with a single base pair mismatch

본 발명은 (i) 원본 DNA가 부착된 기판, 상기 기판상에 형성된 제1전극, 상기 전극상에 형성된 스트렙트아비딘을 포획한 알지네트-스트론튬이온 젤 및 상기 스트렙트아비딘과 결합한 바이오틴-표지된 DNA로 이루어진 하층부; (ii) 상기 하층부로부터 소정의 간격을 두고 형성되며, 멤브레인 또는 금전극을 포함한 복제 DNA 부착용 기판 및 상기 복제 DNA 부착용 기판상에 형성된 제2전극으로 이루어진 상층부; (iii) 상기 하층부와 상층부 사이에 채워져 있는 버퍼; 및 (iV) 상기 버퍼 내로 투입되는 생물학적 시료를 포함하는 홀(hole)을 하나 또는 둘 이상 포함하는 복제 DNA 칩 제조용 키트를 제공한다.The present invention relates to (i) a substrate to which an original DNA is attached, a first electrode formed on the substrate, an alginate-strontium ion gel trapping streptavidin formed on the electrode, and a biotin-labeled combination with the streptavidin. A lower layer made of DNA; (ii) an upper layer portion formed at a predetermined interval from the lower layer portion, the upper layer portion comprising a substrate for attaching a replica DNA including a membrane or a gold electrode and a second electrode formed on the substrate for attaching the replica DNA; (iii) a buffer filled between the lower and upper layers; And (iV) provides a kit for producing a duplicate DNA chip comprising one or more holes (hole) containing a biological sample introduced into the buffer.

이때, 상기 (i) 하층부의 알지네트-스트론튬 이온 젤은 스트론튬의 첨가량을 조절하여 젤의 결합도를 조정할 수 있으며, 또한 상기 (iv) 생물학적 시료는 티올기가 부착된 DNA를 포함할 수 있다.In this case, (i) the lower layer of the alginette-strontium ion gel can adjust the binding degree of the gel by adjusting the amount of strontium addition, and (iv) the biological sample may include a DNA attached to the thiol group.

한편, 본 발명은 상기 복제 DNA 칩 제조용 키트를 이용하여 소정의 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a method for producing a DNA chip in which a predetermined complementary binding DNA is replicated using the kit for producing a replica DNA chip.

즉, 상기 복제 DNA 칩 제조용 키트에서 (i) 하층부의 바이오틴-표지된 DNA와생물학적 시료내의 DNA를 상보적으로 결합시키기 위하여 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 단계; (ii) 상기 바이오틴-표지된 DNA와 결합되지 않은 생물학적 시료를 하층부에서 제거하는 단계; 및 (iii) 상기 하층부의 바이오틴-표지된 DNA에 상보적으로 결합되어 있는 DNA 중에서 단일 염기쌍 미스매치가 존재하는 DNA만을 분리하여 복제 DNA 부착용 기판에 부착시키도록 제1전극에 음전하, 제2전극에 양전하를 가하는 단계를 포함하는, 단일 염기쌍 미스매치가 있는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법을 제공한다.That is, (i) applying a positive charge to the first electrode, a negative charge to the second electrode in order to complementarily bind the biotin-labeled DNA of the lower layer and the DNA in the biological sample in the replica DNA chip manufacturing kit; (ii) removing the biological sample not bound to the biotin-labeled DNA in the lower layer; And (iii) negative charge on the first electrode and second electrode to separate only the DNA having a single base pair mismatch from the DNA complementarily bound to the biotin-labeled DNA of the lower layer and attach the DNA to the replica DNA attachment substrate. Provided is a method of making a DNA chip in which complementary binding DNA with a single base pair mismatch is replicated, including the step of applying a positive charge.

이때, 상기 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 (i)단계는 약 1.0V 내지 약 2.0V 전압을 포탠시오스탯으로 약 10분간 가하는 단계인 것이 바람직하다. 또한, 상기 결합되지 않은 생물학적 시료를 제거하는 (ii)단계는 PBS 버퍼로 세척하는 단계일 수 있으며, 또한 상기 제1전극에 음전하, 제2전극에 양전하를 주는 (iii)단계는 약 1.0 내지 약 2.0V 전압으로 약 0.2초 간격으로 전원을 온 앤 오프(on-and-off)시키는 것을 약 150회 수행하는 단계일 수 있다.In this case, the step (i) of applying positive charge to the first electrode and negative charge to the second electrode is preferably a step of applying a voltage of about 1.0V to about 2.0V with a potentiostat for about 10 minutes. In addition, the step (ii) of removing the unbound biological sample may be a step of washing with a PBS buffer, and the step (iii) of giving a negative charge to the first electrode and a positive charge to the second electrode may be about 1.0 to about It may be about 150 times to turn on and off the power at about 0.2 second intervals with a 2.0V voltage.

다른 한편으로, 본 발명은 본 발명에 따른 복제 DNA 칩 제조용 키트를 이용하여 온전하게 상보적 결합을 이루고 있는 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a method for producing a DNA chip is a DNA that is completely complementary binding using the kit for producing a duplicate DNA chip according to the present invention.

즉, (i) 하층부의 바이오틴-표지된 DNA와 생물학적 시료내의 DNA를 상보적으로 결합시키기 위하여 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 단계; (ii) 상기 바이오틴-표지된 DNA와 결합되지 않은 생물학적 시료를 하층부에서 제거하는 단계; (iii) 각각의 홀에 강염기성 분리용액(Denaturation solution)을 가하는 단계; 및 (iv) 제1전극에 음전하, 제2전극에 양전하를 가하여 하층부의 바이오틴-표지된 DNA에 상보적으로 결합되어 있는 DNA를 분리하여 복제 DNA 부착용 기판에 부착시키는 단계를 포함하는, 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법을 제공한다.That is, (i) applying a positive charge to the first electrode and a negative charge to the second electrode to complementarily bind the biotin-labeled DNA of the lower layer and the DNA in the biological sample; (ii) removing the biological sample not bound to the biotin-labeled DNA in the lower layer; (iii) adding a strongly basic Denaturation solution to each hole; And (iv) applying negative charge to the first electrode and positive charge to the second electrode to separate DNA that is complementarily bound to the biotin-labeled DNA in the lower layer and attach the DNA to the replica DNA attachment substrate. It provides a method for producing a DNA chip in which DNA is duplicated.

이때, 상기 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 (i)단계는 약 1.0V 내지 약 2.0V 전압을 포탠시오스탯으로 약 10분간 가하는 단계인 것이 바람직하다. 또한, 상기 결합되지 않은 생물학적 시료를 제거하는 (ii)단계는 PBS 버퍼로 세척하는 단계일 수 있으며, 상기 단계 (iii)의 강염기성 분리용액은 15X SSC, 2.0M NaOH 및 50mM EDTA로 이루어진 용액을 사용할 수 있다.In this case, the step (i) of applying positive charge to the first electrode and negative charge to the second electrode is preferably a step of applying a voltage of about 1.0V to about 2.0V with a potentiostat for about 10 minutes. In addition, step (ii) of removing the unbound biological sample may be a step of washing with PBS buffer, the strong basic separation solution of step (iii) is a solution consisting of 15X SSC, 2.0M NaOH and 50mM EDTA Can be used.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 복제 DNA 칩은, 원본 DNA 칩(8)으로부터 DNA의 전기적 성질을 이용하여 원하는 DNA를 복제하는 공정을 통해 제조된다. 즉, 일정 비율의 스트론튬 이온과 알지네트 젤을 사용함으로써 이들의 공유결합을 통해 스트렙트아비딘(15)을 젤 안에 포획하여 제1전극(2)상에 고정시킨다. 다음으로, 바이오틴이 표지된 소정의 DNA를 스트렙트아비딘-바이오틴의 특이적 반응으로 스트렙트아비딘과 결합시킴으로써 원하는 DNA와의 결합을 형성한다. 이때, 상기 일정 비율의 스트론튬 이온과 알지네트(alginate) 젤을 사용하여 스트렙트아비딘을 포획하는 단계는 칼슘 알지네트, 나트륨 알지네트, 아가로즈, 폴리아크릴아미드와의 특이적 결합 반응을 통한 스트렙트아비딘 포획단계로 대치될 수 있다.The replica DNA chip according to the present invention is produced through a process of replicating a desired DNA using the electrical properties of DNA from the original DNA chip (8). That is, by using a predetermined ratio of strontium ions and an alginate gel, the streptavidin 15 is trapped in the gel and fixed on the first electrode 2 through their covalent bonds. Next, the binding of the desired DNA labeled with biotin with streptavidin by the specific reaction of streptavidin-biotin is formed. At this time, the step of capturing streptavidin using the predetermined ratio of strontium ions and alginate gel is strept through a specific binding reaction with calcium alginate, sodium alginate, agarose, and polyacrylamide. It can be replaced by the avidin capture step.

원본 DNA가 부착되는 기판으로는 유리, 폴리카보네이트, 폴리테트라플르오로에틸렌, 폴리스티렌, 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드 등과 같은 유기물을 사용하며, DNA가 결합되는 공간인 홀(5)간의 사이를 형성하는 벽(3) 재료로는 플라스틱, 고무, 유리, 금속류, 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다.As the substrate to which the original DNA is attached, organic materials such as glass, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polystyrene, silicon oxide, silicon nitride, and the like are used, and a wall forming between the holes 5, a space where DNA is bound, is formed. (3) As the material, plastic, rubber, glass, metals, silicon substrates or the like can be used.

한편, 복제 DNA가 부착되는 기판(11)은 제2전극(10)에 고정되며, 사용 재료로는 유리기판이거나, 멤브레인, 금, 백금 전극 등을 포함한 유리기판일 수 있다. 이때 금 또는 백금 전극이 포함된 기판을 사용할 경우, 시료 DNA의 말단에 티올(thiol)기를 표지하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the substrate 11 to which the replica DNA is attached is fixed to the second electrode 10, and the substrate 11 may be a glass substrate or a glass substrate including a membrane, gold, platinum electrode, or the like. At this time, when using a substrate containing a gold or platinum electrode, it is preferable to label the thiol (thiol) group at the end of the sample DNA.

본 발명에 있어서, 원본 DNA가 부착된 DNA 칩(8) 및 복제 DNA 칩(7)에서의 하이브리다이제이션(Hybridization) 및 분리(Denaturation)는 각각의 홀(5)에 PBS 버퍼 또는 5X SSC(standard saline citrate)와 같은 수용액을 채운 후 수행될 수 있으며, 이때 하이브리다이제이션의 경우 원본 DNA 칩(8)에 양전하, 복제 DNA 칩(7)에 음전하를 가하며, 디네이쳐레이션의 경우는 원본 DNA 칩(8)에 음전하, 복제 DNA 칩(7)에 양전하를 주어 변성시킬 수 있다. 바람직하게는 원본 DNA 칩(8)과 복제 DNA 칩(7)에 포탠시오스탯(12)으로 1.0 내지 2.0V의 전압을 가한다.In the present invention, hybridization and denaturation in the DNA chip 8 and the replica DNA chip 7 to which the original DNA is attached is performed in each hole 5 by PBS buffer or 5X SSC (standard). It may be performed after filling an aqueous solution such as saline citrate, in which case the hybridization applies a positive charge to the original DNA chip (8) and a negative charge to the replica DNA chip (7). 8) can be denatured by giving a negative charge and a positive charge to the replica DNA chip 7. Preferably, a voltage of 1.0 to 2.0 V is applied to the original DNA chip 8 and the replica DNA chip 7 with the potentiostat 12.

이때 DNA의 하이브리다이제이션(hybridization) 및 디네이쳐레이션(denaturation) 등은 전극을 이용한 바이어스(vias)를 이용하여 신속하며 정확한 결과를 얻을 수 있다. DNA는 강한 음전하를 띠고 있으므로 하이브리다이제이션 진행시 원본 DNA 기판에는 양전하를, 복제 DNA 기판에는 음전하를 주어 빠른 상보적 결합을 유도하는 한편, 디네이쳐레이션 진행시 원본 DNA 기판에는 음전하를, 복제 DNA 기판에는 양전하를 주어 복제 DNA 기판으로 이동시키게 되는 것이다. 이러한 방법을 이용하여 특정한 DNA 배열(array)을 신속하게 복제할 수 있으며, 연속적으로 전자복제 DNA 칩을 반복 재생할 수 있다.In this case, DNA hybridization and hybridization can be obtained quickly and accurately by using vias. Since DNA has a strong negative charge, it gives a positive charge to the original DNA substrate and a negative charge to the replica DNA substrate during hybridization to induce fast complementary binding, while negative charge is applied to the original DNA substrate during the DNA treatment. The positive charge is then transferred to the replica DNA substrate. Using this method, specific DNA arrays can be quickly replicated and repeated reproduction of the electron replica DNA chip in succession.

본 발명은, 온전하게 상보적 결합을 이룬 DNA를 분리하여 복제하기 위하여 강염기성 분리용액(Denaturation solution)을 사용한다. 상기 분리용액(18)은 15X SSC, 2.0M NaOH, 50mM EDTA로 이루어지는 것이 바람직하다. 홀(5)에 강한 염기성 분리용액(18)을 넣은 후 원본 DNA 칩(8)은 음전하, 복제 DNA 부착용 기판(7)은 양전하를 띠게 하여 1.0 내지 2.0V 전압을 가하여 주면 상보적으로 결합했던 cDNA만이 복제 DNA 부착용 기판(7)에 와서 부착하게 되는 데, 복제 DNA 부착용 기판(7)이 금 또는 백금 전극을 포함할 경우에는 티올기가 결합된 cDNA를 상보적 DNA로 사용하게 되며, 멤브레인을 사용할 경우에는 특정한 작용기가 필요없다.In the present invention, a strong base separation solution (Denaturation solution) is used to separate and replicate DNA that is completely complementary. The separation solution 18 is preferably made of 15X SSC, 2.0M NaOH, 50mM EDTA. After inserting the strong basic separation solution 18 into the hole 5, the original DNA chip 8 was negatively charged and the replicating DNA attachment substrate 7 was positively charged, applying a 1.0-2.0V voltage to the cDNA. Only comes to attach to the replica DNA attachment substrate (7), if the replication DNA attachment substrate (7) comprises a gold or platinum electrode is used as complementary DNA cDNA conjugated with a thiol group, when using a membrane There is no need for a specific functional group.

이때 복제되는 염기서열은 cDNA뿐만 아니라 짧은 염기서열을 갖는 올리고머를 포함한다.In this case, the nucleotide sequence to be replicated includes an oligomer having a short nucleotide sequence as well as cDNA.

한편, 본 발명의 복제 DNA 칩 제조용 키트는 원하는 각각의 홀(19)에만 전압을 걸어줌으로써 원하는 DNA만이 선택적으로 배열된 복제 DNA 칩을 제조할 수 있다.On the other hand, the kit for producing a replica DNA chip of the present invention by applying a voltage only to each of the desired holes 19 can produce a replica DNA chip in which only the desired DNA is selectively arranged.

또한 본 발명은 여러 종류의 DNA를 포함한 DNA 풀(pool)에서 원하는 DNA만을 선택적으로 골라냄으로써 단일 염기 다형성(SNP: Single Nucleotide Polymorphism)에 적용하여 인간, 동물 및 식물을 포함하여 생물이 갖는 유전자 중 비슷한 기능을 하는 DNA 염기서열중 하나 또는 두 개의 다른 서열을 가지고 있는 단일 염기쌍 미스매치(single base-pair mismatch)에 대한 구분을 할 수 있게 한다.In addition, the present invention is applied to Single Nucleotide Polymorphism (SNP) by selectively selecting only the desired DNA from a DNA pool containing several kinds of DNA, and similar genes of living organisms including humans, animals, and plants are similar. Allows discrimination against single base-pair mismatches with one or two different sequences of functional DNA sequences.

즉, 짧은 시간 안에 먼저 단일 염기쌍 미스매치 등을 포함하여 cDNA를 상보적으로 결합시킨 후 원본 DNA 칩(8)에는 음전하, 복제 DNA 칩(7)에는 양전하를 가하여 단일 염기쌍 미스매치를 분리시킨다. 바람직하게는, 0.2초 정도씩 짧게 전원을 주었다 끊었다 하면서 1.0 내지 2.0V 전압으로 150회 정도 가하여 준다. 이때 홀(5)에는 PBS 버퍼 또는 5X SSC(Standard Saline Sitrate)(9)를 채운다. 결과적으로 복제 DNA 칩(7)에는 단일 염기쌍 미스매치 부분만을 남게 한다.That is, within a short time, the cDNA is complementarily combined including a single base pair mismatch, and then a single base pair mismatch is separated by applying a negative charge to the original DNA chip 8 and a positive charge to the replica DNA chip 7. Preferably, the power is supplied to 150 times with a voltage of 1.0 to 2.0V while the power is shortly applied and disconnected for about 0.2 seconds. At this time, the hole 5 is filled with a PBS buffer or 5X SSC (Standard Saline Sitrate) 9. As a result, only a single base pair mismatch portion is left in the replica DNA chip 7.

이와 같이 본 발명은 전자복제 DNA 칩 기술을 이용하여 단일 염기쌍 미스매치(mismatch)를 선택적으로 구분하여 줄 수 있으므로 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism)을 구별할 수 있게 하며, 전기적 복제 과정을 거치므로 신속하고 정확하게 전자복제 DNA 칩을 만들 수 있다. 실제로 일반적인 하이브리다이제이션은 최소한 12시간 이상의 시간이 필요한 반면, 전자복제 기술은 수분내에 하이브리다이제이션을 행할 수 있다. 또한 원본 DNA를 복제함으로써 똑같은 전자복제 DNA 칩을 연속적으로 생산할 수 있으며, 원하는 홀만 전기적으로 제어해줌으로써 원하는 샘플만 선택적으로 배열 복제할 수 있다.As such, the present invention can selectively distinguish a single base pair mismatch using an electronic cloning DNA chip technology, so that single nucleotide polymorphisms can be distinguished from each other. It is possible to make an electronic clone DNA chip accurately. Indeed, typical hybridization requires at least 12 hours or more, while electronic replication techniques can perform hybridization in minutes. By copying the original DNA, the same electron replica DNA chip can be produced continuously, and only the desired sample can be selectively arrayed by electrically controlling only the desired holes.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention having the features as described above are as follows.

실시예Example

도 1은 2% 알지네트와 0.075M의 염화스트론튬(strontium chloride)을 끓인후 60℃ 근처에서 홀(5)에 주입시켜 유리기판(1)상에 형성되어 있는 제1전극(2) 위에 고정시킨다. 이때 제1전극(2)은 유리기판(1)에 고정시키는 데, 고정시키기 전에 스트렙트아비딘(15)을 1㎎/㎖로 얇게 층을 이루게 섞어준 칼슘 알지네트와 스트론튬 혼합액을 주입시켜서 고정시킨다. 이후 가습챔버(humidity chamber)에서 37℃에서 90분간 베이킹(baking)시킨다. 또는 스핀코팅을 하는 데, 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 알지네트와 스트론튬이온 혼합액을 2000RPM으로 20초간 스핀 코팅한 후, 스트렙트아비딘(15)을 1㎎/㎖로 얇게 층을 이루게 섞어준 칼슘 알지네트와 스트론튬 혼합액을 4000rpm으로 20초간 스핀 코팅한다.FIG. 1 boils 2% alginate and 0.075M strontium chloride and injects it into the hole 5 near 60 ° C. to fix it on the first electrode 2 formed on the glass substrate 1. . At this time, the first electrode 2 is fixed to the glass substrate 1, and fixed by injecting a calcium alginate and strontium mixed solution in which the streptavidin 15 is thinly layered at 1 mg / ml. . After the baking (baking) at 37 ℃ in a humidification chamber (humidity chamber) for 90 minutes. Or spin coating, spin coating the alginette and strontium ion mixture at 2000 RPM for 20 seconds using a spin coater, and then streptavidin (15) was mixed in a thin layer at 1 mg / ml. Spin coating calcium ginate and strontium mixture at 4000 rpm for 20 seconds.

보통의 아가로스에 비해 상기 방법을 사용하면 아가로스와 스트론튬 이온의 공유결합으로 인하여 보다 견고하고 좁은 공간을 형성하여 스트렙트아비딘(15)을 견고하게 포획한 아가로스-스트론튬 젤(4)을 형성하게 된다. 이때의 포획 정도는 스트론튬 이온의 농도에 따라 다르므로 적당한 농도 조절로 포획 정도를 조절할 수 있다. 즉 스트론튬 이온의 농도를 증가시키면 보다 견고한 젤 상태가 되며, 스트론튬 이온의 농도를 감소시키면 느슨한 젤 상태가 된다.Using this method, compared to ordinary agarose, covalent bonds between agarose and strontium ions form a tighter and narrower space to form agarose-strontium gel (4) that firmly captures streptavidin (15). Done. At this time, the degree of trapping depends on the concentration of strontium ions, and thus the degree of trapping can be controlled by adjusting the concentration. In other words, increasing the concentration of strontium ions leads to a stronger gel state, and decreasing the concentration of strontium ions leads to a loose gel state.

알지네트(alginate)는 다양한 비율과 순서적인 배열을 갖는 만누로닉 산(mannuronic acid) 및 구루로닉 산(guluronic acid)을 포함하는 공중합체의 총칭이다. 알지네트의 젤화는 Ca2+과 같은 2가의 양이온이 구루로닉 산 블록(blocks)에 선택적으로 결합하게 되면서 이루어진다. 2가 양이온과 알지네트가 반응할 경우 다른 이온이 존재하지 않는다면 비가역적인 반응이 되며, 젤화가 되는 속도는 매우빠르게 일어난다. 여기서 스트론튬 이온을 알지네트와 작용시키면 스트론튬 이온이 구루로닉 산과 결합하면서 경도를 증가시키게 되는 데, 이를 이용하여 경화되는 정도 및 포획되는 정도를 조절한다.Alginate is a generic term for copolymers comprising mannuronic acid and guuronic acid with varying proportions and ordered arrangements. Gelation of alginates is achieved by the selective binding of divalent cations such as Ca 2+ to the guuronic acid blocks. When a divalent cation reacts with an alginate, it becomes an irreversible reaction if no other ions are present, and the rate of gelation occurs very quickly. When strontium ions interact with the alginate, the strontium ions bind with the guuronic acid to increase the hardness, thereby controlling the degree of curing and the degree of capture.

도 2a는 홀에 PBS 버퍼(9)에서 바이오틴-표지된 DNA(6)를 원본 DNA 칩(8)에는 양전하, 복제 DNA 칩(7)에는 음전하를 걸어서 바이오틴이 표지된 DNA(6)가 스트렙트아비딘(15)과 견고한 결합을 이루게 한다. DNA는 강한 음전하를 띠고 있으므로 원본 DNA 칩(8)쪽으로 이끌리게 되고 스트렙트아비딘(15)을 포획한 알지네트-스트론튬 이온 젤(4)과 부딪치게 되고 스트렙트아비딘-바이오틴 결합을 하게 된다. 이때의 전압은 포탠시오스탯(potentiostat)(12)으로 1.0 내지 2.0V의 전압을 가하여 준다. 전압을 가하여 주는 적정 시간은 3분 정도로 한다.FIG. 2A shows that the biotin-labeled DNA 6 is streptized by placing a biotin-labeled DNA 6 in the PBS buffer 9 in a hole with a positive charge on the original DNA chip 8 and a negative charge on the replica DNA chip 7. Make a strong bond with Avidin (15). Since the DNA has a strong negative charge, it is attracted to the original DNA chip (8), collides with the alginet-strontium ion gel (4) that traps the streptavidin (15), and forms a streptavidin-biotin bond. The voltage at this time is applied to the potentiostat (12) voltage of 1.0 to 2.0V. The proper time for applying voltage is about 3 minutes.

도 2a의 "A"부분을 확대한 도 2b는 알지네트-스트론튬 이온 젤(16)안에 스트렙트아비딘(15)이 포획된 모습을 상세하게 나타낸 도면이며, 여기에 상기 트렙트아비딘(15)이 바이오틴-표지된 DNA(6)와 결합된 상태를 보여준다. 스트렙트아비딘(15)과 바이오틴은 강한 결합을 하게 되어 스트렙트아비딘(15)과 결합한 바이오틴-표지된 DNA(14)는 전기장의 방향이 바뀌어도 젤 내에서 딸려나오지 않고 결합을 유지하게 된다.2B is an enlarged view of the portion “A” of FIG. 2A, and shows a detailed view of the trapping of the streptavidin 15 in the alginate-strontium ion gel 16. The state of binding with biotin-labeled DNA 6 is shown. The streptavidin 15 and the biotin are strongly bound so that the biotin-labeled DNA 14 in combination with the streptavidin 15 is maintained without binding in the gel even when the electric field is changed.

도 3은 cDNA를 포함한 여러 종류의 DNA(17)를 95℃에서 5분간 가열하여 분리(Denaturation)시킨다. 다음으로 아이스박스에서 급냉시키고, PBS 버퍼(9)에서 용해시켜 홀(5)에 붓는다. 다음으로 원본 DNA 칩(8)에 양전하, 복제 DNA 칩(7)에 음전하를 걸어주어 1.0 내지 2.0V의 전압을 포탠시오스탯(12)으로 가하면 상보적염기서열을 가지는 cDNA만이 바이오틴-표지된 DNA(6)와 결합하게 된다. 이때 전압을 가하는 시간은 10분 내외로 한다. 이와 같은 하이브리다이제이션은 일반적인 조건하에서는 최소 12시간 걸리는 반응을 수 분 내에 일어나게 하는 한편, 결합 반응조건을 매우 민감하게 한다. 이후 PBS버퍼로 3회 세척하여 결합되지 않은 cDNA를 제거한다.3 is a DNA (17) of various types, including cDNA is separated by heating for 5 minutes at 95 ℃. Next, quench in an ice box, dissolve in PBS buffer (9) and pour into hole (5). Next, when positive charge is applied to the original DNA chip 8 and negative charge is applied to the replica DNA chip 7, a voltage of 1.0 to 2.0 V is applied to the potentiostat 12, and only cDNA having a complementary base sequence is biotin-labeled DNA. Combined with (6). At this time, the time to apply the voltage is about 10 minutes. Such hybridization allows reactions that take at least 12 hours under normal conditions to occur within minutes while being very sensitive to binding reaction conditions. After washing three times with PBS buffer to remove the unbound cDNA.

도 4는 상보적 염기서열을 갖는 cDNA가 바이오틴-표지된 DNA와 하이브리다이제이션한 결과를 나타내는 모식도이다. 이후, PBS 버퍼(9) 및 증류수로 3회 세척하여 결합되지 않은 cDNA를 세정하게 되며, 결과적으로 상보적으로 결합된 cDNA만이 남는다.4 is a schematic diagram showing the results of hybridization of biotin-labeled DNA with cDNA having complementary sequences. Thereafter, washing with PBS buffer 9 and distilled water three times to wash unbound cDNA, resulting in only complementary cDNA.

도 5는 결합된 cDNA만을 분리해내는 방법으로서 강한 염기를 가지는 분리용액(denaturation solution)(18)을 사용하여 분리시킨다. 분리용액의 조성은 15X SSC. 2.0M NaOH, 50mM EDTA로 구성되어진다. 홀에 강한 염기성을 띤 분리용액을 넣은 후 원본 DNA 칩(8)은 음전하, 복제 DNA 칩(7)은 양전하를 띠게 하여 1.0 내지 2.0V 전압을 가하여 주면, 상보적으로 결합했던 cDNA만이 복제 DNA 칩(7)에 와서 부착하게 된다. 이때, 복제 DNA 칩(7)이 금 또는 백금일 경우는 티올기가 결합된 cDNA를 상보적 DNA로 사용하며, 멤브레인을 사용할 경우는 특정한 작용기가 필요없다. 전압을 가해주는 시기는 실내 온도에서는 30분 정도로 하고, 온도를 올려주게 되면 시간을 단축할 수 있으나 젤의 결합이 느슨해질 수 있으므로 60℃ 이하에서 가열한다.FIG. 5 is a method of separating only bound cDNAs, and is separated using a denaturation solution 18 having a strong base. The composition of the separation solution was 15X SSC. It consists of 2.0M NaOH, 50mM EDTA. After inserting a strongly basic separation solution into the hole, the original DNA chip (8) is negatively charged and the replica DNA chip (7) is positively charged, applying a voltage of 1.0 to 2.0V. Come to (7) and attach. In this case, when the replica DNA chip 7 is gold or platinum, cDNA having a thiol group is used as complementary DNA, and when a membrane is used, no specific functional group is required. The time to apply the voltage is about 30 minutes at room temperature, and the temperature can be shortened by increasing the temperature, but the gel bond may loosen, so heat below 60 ℃.

이와 같은 과정을 거치게 되면 복제 DNA 칩(7)에는 원하는 cDNA만이 남게 되며, 상기 과정을 반복하면 동일한 복제 DNA 칩(7)을 원하는 만큼 만들 수 있다. 복제된 복제 DNA 칩은 일정한 배열을 갖게 된다.After this process, only the desired cDNA remains in the replica DNA chip 7, and by repeating the above process, the same replica DNA chip 7 can be made as desired. The cloned replica DNA chip has a constant arrangement.

또한, 여러 종류의 시료 DNA 풀(17)에서 원하는 DNA만을 선택적으로 골라냄으로써 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism)에 적용하여 인간, 동물 및 식물을 포함하여 생물이 갖는 유전자중 비슷한 기능을 하는 DNA 염기서열 중 하나 또는 두 개의 다른 서열을 가지고 있는 단일 염기쌍 미스매치(single base-pair mismatch)에 대한 구분을 할 수 있게 한다. 즉, 짧은 시간 안에 먼저 단일 염기쌍 미스매치 등을 포함한 상보적 DNA를 하이브리다이제이션시킨 후 PBS 버퍼(9) 등으로 세정시킨다. 원본 DNA 칩(8)에는 음전하, 복제 DNA 칩(7)에는 양전하를 걸어 단일 염기쌍 미스매치를 분리시킨다. 0.2초 정도 짧게 전원을 주었다 끊었다 하면서 1.0 내지 2.0V 전압을 150회 정도 가하여 준다. 이때 홀(5)에는 PBS 버퍼(9)를 채운다. 그러면 복제 DNA 칩(8)에는 단일 염기쌍 미스매치 부분만이 남는다.In addition, by selectively selecting only the desired DNA from several kinds of sample DNA pools 17, DNA sequencing that has similar functions among genes of living organisms including humans, animals and plants by applying to single nucleotide polymorphism Allows discrimination against single base-pair mismatches with either or two different sequences. That is, within a short time, the complementary DNA including a single base pair mismatch and the like is hybridized and then washed with PBS buffer 9 or the like. A negative charge is applied to the original DNA chip 8 and a positive charge is applied to the replica DNA chip 7 to separate a single base pair mismatch. Apply a voltage of 1.0 to 2.0V 150 times while turning off the power for about 0.2 seconds. At this time, the hole 5 is filled with the PBS buffer 9. Only a single base pair mismatch portion remains in the replica DNA chip 8.

이때, 염기쌍 미스매치가 없는 cDNA만을 분리해내는 방법으로서 강한 염기를 가지는 분리용액(denaturation solution)(18)을 사용하여 분리시킨다. 상기 분리용액(18)의 조성은 15X SSC, 2.0M NaOH, 50mM EDTA로 구성된다. 홀(5)에 강한 염기성을 띤 분리용액을 넣은 후 원본 DNA 칩(8)은 음전하, 복제 DNA 칩(7)은 양전하를 띠게 하여 1.0 내지 2.0V 전압을 가하여 주면 상보적으로 결합했던 미스매치가 없는 cDNA만이 복제 DNA 칩에 와서 부착하게 된다. 이는 단일 염기쌍 미스매치가 있는 cDNA는 결합력이 약하므로 PBS 버퍼(9)하에서 전압만을 이용해 분리해낼 수 있으나, 미스매치가 없는 cDNA는 결합력이 강하므로 분리용액(18)을 사용하여서만이변성시킬 수 있기 때문이다.At this time, as a method of separating only cDNA without a base pair mismatch, it is separated by using a denaturation solution 18 having a strong base. The composition of the separation solution 18 is composed of 15X SSC, 2.0M NaOH, 50mM EDTA. After inserting a strongly basic separation solution into the hole (5), the original DNA chip (8) is negatively charged and the replica DNA chip (7) is positively charged. Only the missing cDNA comes to the replica DNA chip and attaches. This is because cDNAs with single base pair mismatches are weakly bound and can be separated using only voltage under PBS buffer (9), but cDNAs without mismatches are strongly bound and can only be denatured using separation solution (18). Because.

도 6a는 위에서 내려다보았을 때 16개의 홀(19)로 구성되어 있는 원본 DNA 칩(8)의 구성도로서, 홀 하나 하나는 상기 도 1에서 설명한 바와 같이 구성된다. 홀(19)의 수가 많을 경우 홀 전체로 한꺼번에 전압을 걸어 복제할 수 있으며, 원하는 홀만큼 전압을 걸어 차례대로 복제할 수도 있다. 즉 원하는 홀(19)에만 전압을 걸어줌으로써 복제되는 DNA 칩에 원하는 샘플만 선택적으로 배열할 수 있다. 도 6b는 본 발명에 따른 복제 DNA 칩의 4X4 사시도이다.FIG. 6A is a configuration diagram of the original DNA chip 8 composed of 16 holes 19 when viewed from above, and each hole is configured as described in FIG. 1. When the number of the holes 19 is a large number can be replicated by applying a voltage to the entire hole at once, or can be replicated in turn by applying a voltage to the desired hole. That is, only a desired sample can be selectively arranged on the DNA chip to be replicated by applying a voltage only to the desired hole 19. 6b is a 4x4 perspective view of a replica DNA chip according to the invention.

도 7은 본 발명에 따른 한 실시예로서, 단일 염기쌍 미스매치(single base-pair mismatch)가 있는 DNA(RQC2 SBPM)(22)와 바이오틴이 결합된 캡쳐 프로브 DNA(capture probe DNA, QC2)(20), 단일 염기쌍 미스매치가 없는 DNA(RQC2)(21)의 서열이다.FIG. 7 shows a capture probe DNA (QC2) (20) having a single base-pair mismatch (RQC2 SBPM) 22 and biotin combined as an embodiment according to the present invention. ), The sequence of DNA (RQC2) 21 without a single base pair mismatch.

도 8은 캡쳐 프로브 DNA(20)인 QC2에 단일 염기쌍 미스매치가 있는 DNA인 RQC2 SBPM(22)과 단일 염기쌍 미스매치가 없는 DNA(21)가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a view showing the combination of RQC2 SBPM 22, which is a DNA having a single base pair mismatch, and DNA 21 without a single base pair mismatch, to QC2, which is a capture probe DNA 20. FIG.

여기에서는 여러 종류의 시료 DNA 풀(pool)(17)에서 원하는 DNA만을 선택적으로 골라냄으로써 단일 염기 다형성(Single nucleotide polymorphism)에 적용하여 인간, 동물, 식물 등 생물이 갖는 유전자 중 비슷한 기능을 하는 DNA 염기서열 중 하나의 다른 염기서열을 가지고 있는 단일 염기쌍 미스매치에 대한 구분을 할 수 있게 하는 방법을 제시한다.Here, DNA bases that perform similar functions among genes in humans, animals, plants, etc. are applied to single nucleotide polymorphism by selectively selecting only the desired DNA from various kinds of sample DNA pools 17. We present a method that allows the identification of single base pair mismatches that have different base sequences from one of the sequences.

도 9는 단일 염기쌍 미스매치가 있는 DNA가 분리되어지는 모습을 나타낸 도면이다.9 is a diagram showing the separation of DNA having a single base pair mismatch.

단일 염기쌍 미스매치 등을 포함한 상보적 DNA를 하이브리다이제이션시킨 후 PBS버퍼(9) 등으로 세척한다. 원본 DNA 칩(8)에는 음전하, 복제 DNA 칩(7)에는 양전하를 걸어주어서 단일 염기쌍 미스매치를 분리시킨다. 0.2초 정도 짧게 전원을 주었다 끊었다 하면서 1.0 내지 2.0V 전압을 150회 정도 가하여 준다. 이때 홀(5)에는 PBS버퍼를 채운다. 그러면 복제 DNA 칩(7)에서 단일 염기쌍 미스매치 부분만이 남게 된다. 이것은 단일 염기쌍 미스매치가 있는 DNA가 있는 결합은 결합 정도가 약하므로 먼저 분리된다. 따라서 단일 염기쌍 미스매치가 있는 DNA만을 찾아서 분리할 수 있게 된다.Complementary DNA, including single base pair mismatches, is hybridized and washed with PBS buffer (9) and the like. A negative charge is applied to the original DNA chip 8 and a positive charge is applied to the replica DNA chip 7 to separate single base pair mismatches. Apply a voltage of 1.0 to 2.0V 150 times while turning off the power for about 0.2 seconds. At this time, the hole 5 is filled with a PBS buffer. This leaves only a single base pair mismatch portion in the replica DNA chip 7. This is because bonds with DNA with a single base pair mismatch are weakly bound and are separated first. Thus, only DNA with a single base pair mismatch can be found and separated.

도 10은 단일 염기쌍 미스매치가 없는 온전하게 상보적으로 결합된 DNA(21)가 분리되어지는 모습을 나타낸 도면으로서, 이때 상기 분리 단계시 강염기성 분리용액(Denaturation solution)을 사용한다. 분리용액(18)의 조성은, 15X SSC, 2.0M NaOH, 50mM EDTA로 이루어진다. 홀(5)에 강염기성 분리용액을 넣은 후 원본 DNA 기판(8)은 음전하, 복제 DNA 칩(7)은 양전하를 띠게 하여 1.0 내지 2.0V 전압을 가하면, 상보적으로 결합했던 미스매치가 없는 cDNA만이 복제판에 와서 부착한다. 즉, 단일 염기쌍 미스매치가 있는 cDNA는 결합력이 약하므로 PBS 버퍼(9)하에서 전압만을 이용해 분리할 수 있으나, 미스매치가 없는 cDNA는 결합력이 강하므로 분리용액(18)을 사용하여서만이 분리(Denaturation)시킬 수 있기 때문이다.FIG. 10 is a view showing the separation of DNA 21 that is completely complementarily bound without a single base pair mismatch. In this separation step, a strong base separation solution is used. The composition of the separation solution 18 is composed of 15X SSC, 2.0M NaOH, 50mM EDTA. After the strong base separation solution was placed in the hole 5, the original DNA substrate 8 was negatively charged, and the replica DNA chip 7 was positively charged, and a 1.0-2.0V voltage was applied. Only come to the replica and attach. That is, cDNA having a single base pair mismatch can be separated using only a voltage under PBS buffer (9) because the binding strength is weak, but cDNA without mismatch has strong binding strength and can only be separated using the separation solution (18). Because it can be denaturated.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 첫째, 단일 염기쌍 미스매치를 선택적으로분리하여 단일 염기 다형성(single nucleotide polymorphism)을 구별할 수 있다. 둘째, 전기적 복제과정을 이용하여 신속하고 정확하게 원하는 복제 DNA 칩을 만들 수 있다. 셋째, 원본 DNA가 부착되어 있는 DNA 칩의 DNA 복제과정을 계속적으로 수행함으로써 동일한 복제 DNA 칩을 연속적으로 제작할 수 있다. 넷째, 원하는 홀에만 전압을 걸어 복제하는 것이 가능하므로 원하는 샘플만이 선택적으로 배열된 복제 DNA 칩을 제조할 수 있다.According to the present invention as described above, first, single nucleotide polymorphism can be distinguished by selectively separating single base pair mismatches. Second, the electrical replication process can be used to quickly and accurately produce the desired replica DNA chip. Third, by continuously performing the DNA replication process of the DNA chip to which the original DNA is attached, the same replica DNA chip can be produced continuously. Fourth, since it is possible to replicate by applying voltage only to the desired hole, it is possible to manufacture a replica DNA chip in which only a desired sample is selectively arranged.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 앞서 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the above description but should be defined by the claims.

Claims (11)

(i) 원본 DNA가 부착된 기판, 상기 기판상에 형성된 제1전극, 상기 전극상에 형성된 스트렙트아비딘을 포획한 알지네트-스트론튬이온 젤 및 상기 스트렙트아비딘과 결합한 바이오틴-표지된 DNA로 이루어진 하층부;(i) a substrate to which the original DNA is attached, a first electrode formed on the substrate, an alginate-strontium ion gel that captures streptavidin formed on the electrode, and biotin-labeled DNA bound to the streptavidin Lower layer; (ii) 상기 하층부로부터 소정의 간격을 두고 형성되며, 멤브레인 또는 금전극을 포함한 복제 DNA 부착용 기판 및 상기 복제 DNA 부착용 기판상에 형성된 제2전극으로 이루어진 상층부;(ii) an upper layer portion formed at a predetermined interval from the lower layer portion, the upper layer portion comprising a substrate for attaching a replica DNA including a membrane or a gold electrode and a second electrode formed on the substrate for attaching the replica DNA; (iii) 상기 하층부와 상층부 사이에 채워져 있는 버퍼; 및(iii) a buffer filled between the lower and upper layers; And (iV) 상기 버퍼 내로 투입되는 생물학적 시료를 포함하는 홀(hole)을 하나 또는 둘 이상 포함하는 복제 DNA 칩 제조용 키트.(iV) Kit for producing a cloned DNA chip comprising one or two or more holes containing a biological sample introduced into the buffer. 제1항에 있어서, 상기 (i) 하층부의 알지네트-스트론튬 이온 젤은 스트론튬의 첨가량을 조절하여 젤의 결합도를 조정하는 것을 특징으로 하는 복제 DNA 칩 제조용 키트.The method of claim 1, wherein the (i) the lower layer of the alginette-strontium ion gel is a duplicate DNA chip manufacturing kit, characterized in that the binding degree of the gel is adjusted by adjusting the amount of strontium added. 제1항에 있어서, 상기 (iv) 생물학적 시료는 티올기가 부착된 DNA를 포함하는 것을 특징으로 하는 복제 DNA 칩 제조용 키트.The method of claim 1, wherein the (iv) biological sample comprises a DNA chip manufacturing kit, characterized in that containing a thiol group attached DNA. 제1항의 복제 DNA 칩 제조용 키트에서,In the kit for producing a cloned DNA chip of claim 1, (i) 하층부의 바이오틴-표지된 DNA와 생물학적 시료내의 DNA를 상보적으로 결합시키기 위하여 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 단계;(i) applying a positive charge to the first electrode and a negative charge to the second electrode to complementarily bind the biotin-labeled DNA in the lower layer with the DNA in the biological sample; (ii) 상기 바이오틴-표지된 DNA와 결합되지 않은 생물학적 시료를 하층부에서 제거하는 단계; 및(ii) removing the biological sample not bound to the biotin-labeled DNA in the lower layer; And (iii) 상기 하층부의 바이오틴-표지된 DNA에 상보적으로 결합되어 있는 DNA 중에서 단일 염기쌍 미스매치가 존재하는 DNA만을 분리하여 복제 DNA 부착용 기판에 부착시키도록 제1전극에 음전하, 제2전극에 양전하를 가하는 단계를 포함하는, 단일 염기쌍 미스매치가 있는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.(iii) a negative charge on the first electrode and a positive charge on the second electrode to separate only the DNA having a single base pair mismatch from the DNA complementarily bound to the biotin-labeled DNA of the lower layer and attach it to the substrate for attaching the replicating DNA. Comprising the step of adding, Complementary binding DNA having a single base pair mismatch, DNA DNA method of production. 제4항에 있어서, 상기 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 (i)단계는 약 1.0V 내지 약 2.0V 전압을 포탠시오스탯으로 약 10분간 가하는 단계인 것을 특징으로 하는 단일 염기쌍 미스매치가 있는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.5. The single base pair of claim 4, wherein the step (i) of applying a positive charge to the first electrode and a negative charge to the second electrode comprises applying a voltage of about 1.0 V to about 2.0 V with a potentiostat for about 10 minutes. A method for producing a DNA chip in which complementary binding DNA having mismatches is replicated. 제4항에 있어서, 상기 결합되지 않은 생물학적 시료를 제거하는 (ii)단계는 PBS 버퍼로 세척하는 단계인 것을 특징으로 하는 단일 염기쌍 미스매치가 있는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.The method of claim 4, wherein the removing of the unbound biological sample (ii) is a step of washing with PBS buffer. 제4항에 있어서, 상기 제1전극에 음전하, 제2전극에 양전하를 주는 (iii)단계는 약 1.0 내지 약 2.0V 전압으로 약 0.2초 간격으로 전원을 온 앤 오프(on-and-off)시키는 것을 약 150회 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 단일 염기쌍 미스매치가 있는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the step (iii) of applying a negative charge to the first electrode and a positive charge to the second electrode comprises turning the power on and off at intervals of about 0.2 seconds at a voltage of about 1.0 to about 2.0V. A method of manufacturing a DNA chip having a complementary binding DNA having a single base pair mismatch, wherein the step of performing about 150 times. 제1항의 복제 DNA 칩 제조용 키트에서,In the kit for producing a cloned DNA chip of claim 1, (i) 하층부의 바이오틴-표지된 DNA와 생물학적 시료내의 DNA를 상보적으로 결합시키기 위하여 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 단계;(i) applying a positive charge to the first electrode and a negative charge to the second electrode to complementarily bind the biotin-labeled DNA in the lower layer with the DNA in the biological sample; (ii) 상기 바이오틴-표지된 DNA와 결합되지 않은 생물학적 시료를 하층부에서 제거하는 단계; 및(ii) removing the biological sample not bound to the biotin-labeled DNA in the lower layer; And (iii) 각각의 홀에 강염기성 분리용액(Denaturation solution)을 가하는 단계;(iii) adding a strongly basic Denaturation solution to each hole; (iv) 제1전극에 음전하, 제2전극에 양전하를 가하여 하층부의 바이오틴-표지된 DNA에 상보적으로 결합되어 있는 DNA를 분리하여 복제 DNA 부착용 기판에 부착시키는 단계를 포함하는, 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.(iv) applying negative charge to the first electrode and positive charge to the second electrode to separate DNA that is complementarily bound to the biotin-labeled DNA in the lower layer and attaching the DNA to the replica DNA attachment substrate. Method for producing a DNA chip cloned. 제8항에 있어서, 상기 제1전극에 양전하, 제2전극에 음전하를 가하는 (i)단계는 약 1.0V 내지 약 2.0V 전압을 포탠시오스탯으로 약 10분간 가하는 단계인 것을 특징으로 하는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.9. The method of claim 8, wherein the step (i) of applying a positive charge to the first electrode and a negative charge to the second electrode is a step of applying a voltage of about 1.0V to about 2.0V with a potentiostat for about 10 minutes. Method for producing a DNA chip in which the binding DNA is replicated. 제8항에 있어서, 상기 결합되지 않은 생물학적 시료를 제거하는 (ii)단계는 PBS 버퍼로 세척하는 단계인 것을 특징으로 하는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.The method of claim 8, wherein the removing of the unbound biological sample (ii) is a step of washing with PBS buffer. 제8항에 있어서, 상기 단계 (iii)의 강염기성 분리용액은 15X SSC, 2.0M NaOH 및 50mM EDTA로 이루어진 용액인 것을 특징으로 하는 상보적 결합 DNA가 복제된 DNA 칩의 제조방법.The method of claim 8, wherein the strongly basic separation solution of step (iii) is a solution consisting of 15X SSC, 2.0M NaOH and 50mM EDTA.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100487758B1 (en) * 2003-08-06 2005-05-06 엘지전자 주식회사 Bio-chip and system for measuring the characteristic of bio-material using the same
KR100583585B1 (en) * 2003-11-15 2006-05-29 주식회사 대신사무용가구 Chair

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605662A (en) * 1993-11-01 1997-02-25 Nanogen, Inc. Active programmable electronic devices for molecular biological analysis and diagnostics
US6136592A (en) * 1999-06-25 2000-10-24 Leighton; Stephen B. Multiple micro-arrays
KR100331807B1 (en) * 1999-10-05 2002-04-09 구자홍 Method for fabricating dna chip
JP2002153272A (en) * 2000-11-24 2002-05-28 Inst Of Physical & Chemical Res Biomolecule microarray

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100487758B1 (en) * 2003-08-06 2005-05-06 엘지전자 주식회사 Bio-chip and system for measuring the characteristic of bio-material using the same
KR100583585B1 (en) * 2003-11-15 2006-05-29 주식회사 대신사무용가구 Chair

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