KR20040047971A - Multiparameter analysis of comprehensive nucleic acids and morphological features on the same sample - Google Patents

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KR20040047971A
KR20040047971A KR10-2004-7006181A KR20047006181A KR20040047971A KR 20040047971 A KR20040047971 A KR 20040047971A KR 20047006181 A KR20047006181 A KR 20047006181A KR 20040047971 A KR20040047971 A KR 20040047971A
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Abstract

본 발명은 혈액에서 발견되는 희귀한 세포 및 희귀한 전사체로부터 유래된 mRNA를 유전자 특이적으로 프라이밍 증폭시키는 방법을 이용한 고감도 분석법에 관한 것이다. 본 분석법을 통하여 면역자기 농축을 통하여 분리된 1∼10개의 세포에서 발굔되는 희귀한 mRNA(10 복사체/세포)를 검출할 수 있다. 본 분석법은 복합적 PCR에 비하여 개선된 방법으로서, 본 방법을 통하여 혈중 순환성 암종 세포에 대한 희귀한 암호화 서열을 효율적으로 검출할 수 있다.The present invention relates to a high sensitivity assay using a method for gene-specific priming and amplification of mRNA derived from rare cells and rare transcripts found in blood. This assay can detect rare mRNAs (10 copies / cell) derived from 1-10 cells isolated through immunomagnetic enrichment. This assay is an improvement over complex PCR, which enables efficient detection of rare coding sequences for circulating carcinoma cells in the blood.

본 발명의 방법은 조직 및 체액으로부터 분리된 세포의 프로필링에 유용하며, 순환성 종양 세포의 조기 단계 검출 및 분류를 비롯한 다양한 암종의 임상적 진단법을 보조하기도 한다. 종래의 포맷 또는 마이크로어레이 포맷으로 세포의 핵산 및 단백질 프로필을 모니터링함으로써, 치료의 지연, 치료에 대한 반응의 모니터링, 재발 여부 확인 및 경갑 여부의 확인을 비롯한 치료적 개입의 조절을 촉진시킬 수 있다.The methods of the invention are useful for profiling cells isolated from tissues and body fluids, and also assist in the clinical diagnosis of various carcinomas, including early stage detection and classification of circulating tumor cells. By monitoring the nucleic acid and protein profiles of the cells in conventional or microarray formats, it is possible to facilitate the regulation of therapeutic intervention, including delaying treatment, monitoring response to treatment, confirming recurrence, and determining whether it is armored.

Description

동일 샘플상에서의 광범위 핵산 및 이의 형태학적 특질에 대한 다중 매개변수 분석법{MULTIPARAMETER ANALYSIS OF COMPREHENSIVE NUCLEIC ACIDS AND MORPHOLOGICAL FEATURES ON THE SAME SAMPLE}MULTIPARAMETER ANALYSIS OF COMPREHENSIVE NUCLEIC ACIDS AND MORPHOLOGICAL FEATURES ON THE SAME SAMPLE}

주어진 임의의 세포는 그 게놈내에 존재하는 유전자의 총수에 대하여 일정 비율로만 유전자를 발현시킬 것이다. 발현된 유전자의 총 수중 일부는 세포 기능의 양태들 예를 들어, 발생 및 분화, 항상성, 세포 주기 조절, 노화, 아파토시스 등을 결정한다. 유전자 발현이 변형됨으로써 정상적인 세포 발생 과정 및 병태의 성상 예컨대, 암인지 여부가 결정된다. 특정 유전자의 발현은 임의의 세포의 특정 성질에 상당한 영향을 미치게 될 것이다. 따라서, 유전자 발현을 분석하는 방법, 예컨대 본 발명에 의하여 제공되는 방법은 기초적인 분자 생물학적 연구 및 종양 생물학에 있어서 중요하다. 특정 유전자, 특히 희귀 유전자(rare gene)의 동정은 이와 같은 발현 수준을 반영하는 다수의 질병들에 대한 중요한 진단, 예후 및 치료 방법을 제공할 수 있다[Levsky 등, Single-Cell Gene Expression Profiling, Science, 297:836-840(2002)].Any given cell will express the gene only in a proportion relative to the total number of genes present in that genome. Some of the total number of expressed genes determines aspects of cellular function such as development and differentiation, homeostasis, cell cycle regulation, aging, apoptosis and the like. Modification of gene expression determines the nature of normal cell development processes and conditions, such as cancer. Expression of certain genes will have a significant impact on the specific properties of any cell. Thus, methods for analyzing gene expression, such as those provided by the present invention, are important for basic molecular biological research and tumor biology. The identification of specific genes, especially rare genes, can provide important diagnostic, prognostic and therapeutic measures for many diseases that reflect these expression levels [Levsky et al., Single-Cell Gene Expression Profiling, Science , 297: 836-840 (2002).

차등적 유전자 발현(differential gene expression)은 세포내 유전자 발현을 평가하는데 일반적으로 사용되는 방법이다. 특히, cDNA 마이크로어레이 분석법은 건강한 개체와 발병된 개체로부터 얻은 세포 또는 기관 유래의 cDNA 표적 서열의 수준을 비교하는 것이다. 이러한 표적들은 이후 막에 고정된 프로브 단편의 세트와혼성화된다. 이후 생성된 혼성화 패턴의 차이를 확인하고 이를 양 출처의 유전자 발현상 차이와 연관시킨다(미국 특허 제6,383,749호). 이 방법은 수십만개의 유전자-특이적 프로브를 서서히 그리고 장기간 동안 분석해야 한다. 뿐만 아니라, 경쟁적 현상 예컨대, 표적과 프로브 사이에서 비특이적 결합을 하는 비상보성 표적 서열과 표적 서열중 2차 구조 사이의 상호 작용은 혼성화를 방해하여, 그 결과 시그널 대 노이즈(signal-to-noise)를 저하시킨다.Differential gene expression is a commonly used method for evaluating intracellular gene expression. In particular, cDNA microarray assays compare levels of cDNA target sequences from cells or organs obtained from healthy individuals and affected individuals. These targets are then hybridized with a set of probe fragments anchored to the membrane. Differences in the resulting hybridization patterns are then identified and correlated with differences in gene expression of both sources (US Pat. No. 6,383,749). This method requires the analysis of hundreds of thousands of gene-specific probes slowly and over time. In addition, competitive phenomena, such as interactions between non-complementary target sequences with nonspecific binding between the target and the probe and secondary structures in the target sequence, prevent hybridization, resulting in signal-to-noise. Lowers.

유전자 특이적 프라이머 세트에 관하여는 차등적 발현 분석법에 기술되어 있다[미국 특허 제5,994,076호 및 동 제6,352,829호]. 상기 문헌에서는, 유전자 특이적 프라이머 세트를 사용하여 복합 라이브러리중 mRNA 라이브러리 하위세트를 특이적으로 증폭시켜, 전체 라이브러리 표지화 증폭법에 비하여 cDNA 어레이 시그널을 상승시켰다. 이러한 유형의 분석법에 있어서의 요점은 유전자 발견 연구법의 일환으로 샘플 어레이 발현 프로필을 비교하는 것이지, 진단에 사용되는 실용적인 세포성 RNA 분석법을 개선시키는 것은 아니다.Gene specific primer sets are described in differential expression assays (US Pat. Nos. 5,994,076 and 6,352,829). In this document, gene specific primer sets were used to specifically amplify mRNA library subsets in a complex library to raise cDNA array signals compared to total library labeled amplification. The point of this type of assay is to compare sample array expression profiles as part of gene discovery studies, but not to improve the practical cellular RNA assays used for diagnosis.

따라서, 유전자 특이적 프라이머 세트는 mRNA 라이브러리로부터 유래된 특이적 mRNA 하위세트를 선택적으로 증폭시키는데 사용되었으며, 이때는 증폭 방법 즉, 정량 및 정질 분석을 모두 포함하는 진단적 치료법을 위한 희귀 세포 검출에 적용할 수 있는 증폭 방법에서 시그널 대 노이즈 비율을 확실히 감소시켜야 할 필요가 있다.Thus, gene specific primer sets have been used to selectively amplify specific mRNA subsets derived from mRNA libraries, where they can be applied to rare cell detection for diagnostic methods involving amplification methods, ie both quantitative and qualitative analysis. In any possible amplification method, there is a need to reliably reduce the signal-to-noise ratio.

일반적으로 환자의 혈중에 존재하는 순환성 종양 세포(CTC)의 존재는 치료적 개입이 필요한지 여부를 평가하는 데에 있어서 초기 단계의 검출 시스템을 제공한다. 순환성 암종 세포를 정확히 계수할 수 있는 고감도 분석법을 통하여, 말초 혈액 종양 세포의 로드(load)가 병상과 상관있음을 알 수 있다[Terstappen 등, Peripheral Blood Tumor Cell Load Reflects the Clinical Activity of the Disease in Patients with Carcinoma of the Breast, International J.of Oncology, 17:573-578, 2000].The presence of circulating tumor cells (CTCs) generally present in the blood of a patient provides an early stage detection system in assessing whether therapeutic intervention is required. High sensitivity assays to accurately count circulating carcinoma cells show that the load of peripheral blood tumor cells correlates with the pathology [Terstappen et al., Peripheral Blood Tumor Cell Load Reflects the Clinical Activity of the Disease in Patients with Carcinoma of the Breast, International J. of Oncology, 17: 573-578, 2000].

뿐만 아니라, 세포 유형 및 기원을 분류하면, 치료에 대하여 보다 광범위한 발판을 제공할 것이다. 부상중인 일부 암 예컨대, 확산성 거대 B 세포 림프종(DLBCL)에 대한 치료법은 임상학적 예후와 상관된 두가지 유형의 상이한 질환을 기초로 한다[Rosenwald 등, Use of Molecular Profiling to Predict Survival After Chemotherapy after Diffuse Large-B Cell Lymphoma, New England Journal of Medicine, 346:1937-1947(2002)]. 상기 DLBCL에서, 배아 중심 B 세포로부터 기원한 종양은 화학요법에 감수성으로서 생존 확률이 더욱 높은 반면에, 활성화된 B 세포로부터 유래된 종양은 치료가 더욱 어려운 경향이 있다. 따라서, 이들 세포의 하위 유형은 종양 세포의 기원에 따라 다르다.In addition, classifying cell types and origins will provide a broader platform for treatment. Therapies for some injured cancers such as diffuse diffuse B-cell lymphoma (DLBCL) are based on two types of different diseases correlated with clinical prognosis [Rosenwald et al., Use of Molecular Profiling to Predict Survival After Chemotherapy after Diffuse Large -B Cell Lymphoma, New England Journal of Medicine, 346: 1937-1947 (2002). In the DLBCL, tumors originating from embryonic central B cells are more likely to survive as susceptible to chemotherapy, whereas tumors derived from activated B cells tend to be more difficult to treat. Thus, the subtypes of these cells depend on the origin of the tumor cells.

이와 같은 하위 유형의 층위 형성은 기원 종양 세포에 따라서 다르다. 소수의 경우, 상기와 같은 하위 유형간 차이는 단일 유전자를 분석함으로써 측정될 수 있는 반면에, 유전자가 조합된 전체 어레이는 보다 결정적이다. 유전자 발현 수준의 마이크로어레이 분석법을 통한 유전자 발현 패턴을 차트로 나타내면 다른 질병 예컨대, 림프종, 급성 백혈병, 유방암, 폐암 및 간암에 있어서 종양 특성의 바람직한 지표가 될 것이다. 그러나, 이러한 유전 정보를 진단학적 용도에 응용하는 데에는 당 업계에 공개된 내재성 중요 시그널 대 노이즈를 규명할 필요가 있다.Layer formation of this subtype depends on the tumor cell of origin. In a few cases, the differences between these subtypes can be measured by analyzing a single gene, while the entire array of genes combined is more critical. Charting gene expression patterns through microarray analysis of gene expression levels will be a desirable indicator of tumor character in other diseases such as lymphoma, acute leukemia, breast cancer, lung cancer and liver cancer. However, the application of this genetic information to diagnostic applications requires the identification of intrinsic critical signal-to-noise as disclosed in the art.

그러므로, 특히 신속 혼성화, 상보성 프로브에 대한 표적의 고 특이적 결합 및 실질적으로 개선된 시그널 대 노이즈 비율을 얻기 위하여 제공되는, 유전자 발현을 분석하는 신규의 방법을 개발하는데 관심이 집중되고 있다. 뿐만 아니라, 이러한 방법은 암과 질병 관련 증상과 관련되어 있기 때문에 유전자 발현에 대하여 평가할 때에도 또한 중요하다[미국 특허출원 제10/079,939호 및 미국 특허출원 제09/904,472호 ; 이 두 문헌들은 모두 본원에 참고용으로 인용되어 있음].Therefore, attention is particularly focused on developing novel methods for analyzing gene expression, which are provided to achieve rapid hybridization, high specific binding of targets to complementary probes, and substantially improved signal-to-noise ratios. In addition, this method is also important when evaluating gene expression because it is associated with cancer and disease related symptoms [US Patent Application No. 10 / 079,939 and US Patent Application No. 09 / 904,472; Both documents are incorporated herein by reference.

본 출원은 미국 가명세서 출원 제60/369,945호(2002년 4월 4일 출원) 및 동 제60/330,669호(2002년 10월 26일 출원)와, PCT/US02/26867(2002년 8월 23일 출원)에 대하여 35 U.S.C §119(e)하에서 우선권을 주장한다.This application is directed to U.S. Provisional Application Nos. 60 / 369,945 filed April 4, 2002 and 60 / 330,669 filed October 26, 2002, and PCT / US02 / 26867 (August 23, 2002). Claiming priority under 35 USC §119 (e).

본 발명의 기술 분야Technical Field of the Invention

본 발명은 일반적으로 종양학과 진단학적 테스트 분야에 유용한 세포기질성 생물 분자의 유전자 특이적 증폭법, 분석법 및 프로필링에 관한 것이다. 본 발명은 화학요법 치료용으로서, 또는 암의 재발에 대한 암의 스크리닝, 선별 및 모니터링과 같은 분야에서 특히 유용하다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 계수 및 형태학적 이미지 분석을 위하여 세포의 일체성을 유지시키면서, 종양 세포, 또는 생물 샘플로부터 유래된 기타 희귀 세포의 mRNA 및 DNA의 광범위한 분석법을 촉진시키는 방법, 장치 및 키트를 제공한다. 이를 위해서, 본 발명은 또한 세포 예컨대, 종양 세포로부터 방출될 수 있는 가용성 세포기질성 생물 분자를, 방출된 핵산의 발현 프로필 측정을 위해 침투화 시약(permeabilization reagent)을 사용하여 분석할 수 있는 방법을 제공하며, 이 방법에서는 후속의 또는 동시 수행되는 다중 매개변수유동혈구계측법, 이미지 및 면역세포화학적 분석법에 사용되는 세포의 형태학적 특성 및 항원 특성이 유지된다(미국 특허 제6,365,362호 참조). 본 발명은 또한 알데히드 및 알데히드-우레아 유도체계 고정제로 안정화된 샘플을 사용하는, 상기와 같이 광범위한 분석을 수행할 수 있는 방법을 제공한다.The present invention relates generally to gene specific amplification, analysis and profiling of cytoplasmic biological molecules useful in the field of oncology and diagnostic testing. The present invention is particularly useful for chemotherapy treatment or in such fields as screening, screening and monitoring of cancer for cancer recurrence. More specifically, the present invention provides methods, devices, and kits for facilitating extensive analysis of mRNA and DNA of tumor cells, or other rare cells derived from biological samples, while maintaining cell integrity for counting and morphological image analysis. To provide. To this end, the present invention also provides a method for analyzing soluble cytoplasmic biomolecules that can be released from cells, such as tumor cells, using permeabilization reagents to determine the expression profile of the released nucleic acid. The method maintains the morphological and antigenic properties of the cells used in subsequent or concurrent multiparameter flow cytometry, imaging and immunocytochemical analysis (see US Pat. No. 6,365,362). The present invention also provides a method capable of performing such a wide range of assays using samples stabilized with aldehyde and aldehyde-urea derivative based fixatives.

도 1은 본 발명에 의해 실현 가능한 단일 샘플에 대한 다중 매개변수 분석법에 있어서, 본원에 기술된 다수의 수행능 및 선택을 나타내는 것이다. 표현형 및 유전자형 분석법은 고정되거나 또는 고정되지 않은 세포상에서 수행된다.1 illustrates a number of performances and choices described herein in a multi-parameter assay for a single sample feasible by the present invention. Phenotypic and genotyping assays are performed on fixed or unfixed cells.

도 2는 Trizol + 펠렛 페인트 공침전법을 통하여 생성된 상청액으로부터 총 RNA를 분리하기 이전의 여러 시점에서 이뮤니펌(Immuniperm) 처리된 약 1600개의 SKBR3 유방암 세포를 SYBR 골드 염색시킨 후에 2% 아가로스 겔 전기영동법을 수행하여 분석된, 변성 총 RNA 의 역상(음) 이미지를 나타내는 것이다.FIG. 2 shows 2% agarose after SYBR gold staining of about 1600 SKBR3 breast cancer cells treated with Imuniperm at various time points prior to isolation of total RNA from the supernatant produced via Trizol + pellet paint coprecipitation. Inverted (negative) images of denatured total RNA were analyzed by gel electrophoresis.

도 3은 전세포, 세포 펠렛 분획으로부터 유래된 이뮤니펌 (사포닌)-침투화된 세포 및, 이뮤니펌(등록상표명) 침투화된 SKBR3 유방암 세포의 상청액 분획으로부터 얻은 세포를 포함하는, 에티듐 브로마이드로 염색된 1% 변성 총 RNA 아가로스 겔을 나타내는 것이다.FIG. 3 shows ethidium comprising whole cells, immunopumin (saponin) -infiltrated cells derived from cell pellet fractions, and cells obtained from the supernatant fraction of immunopenim® impregnated SKBR3 breast cancer cells. 1% denatured total RNA agarose gel stained with bromide.

도 4는 폴리뉴클레오티드 키나제 처리된32P-표지 올리고(dT)(25머) 프로브에 의하여 혼성화된, 도 3에 나타낸 겔의 노던 블롯 인광 물질 이미지를 나타내는 것이다. 방사활성 시그널은 도 3에 나타낸 겔로부터 얻은 전세포 및 2개의 이뮤니펌(등록상표명) 처리된 세포 분획에서 유래된, 총 RNA의 모든 폴리(A) + mRNA 전사체의 존재를 나타낸다.FIG. 4 shows a Northern blot phosphor image of the gel shown in FIG. 3, hybridized with polynucleotide kinase treated 32 P-labeled oligo (dT) (25 mer) probes. Radioactive signals indicate the presence of all poly (A) + mRNA transcripts of total RNA, derived from whole cells and two immunoperm (R) treated cell fractions obtained from the gel shown in FIG. 3.

도 5는 통상의 분해법 및 표지화된 올리고(dT) 프로브의 제거를 통해 스트리핑하고, 핵 특이적 전구체 rRNA 프로브로 재프로빙된, 도 4의 노던 블롯 결과를 나타내는 것이다.FIG. 5 shows the northern blot results of FIG. 4, stripped through conventional digestion and removal of labeled oligo (dT) probes and reprobed with nuclear specific precursor rRNA probes.

도 6은 미토콘드리아 특이적 12s rRNA 프로브로 스트리핑 및 재프로빙된, 도 5에서 얻은 노던 블롯 결과를 나타내는 것이다.FIG. 6 shows the Northern blot results obtained in FIG. 5, stripped and reprobed with mitochondrial specific 12s rRNA probes.

도 7은 도 3의 겔 이미지를 얻어내는데 사용된, 해당 mRNA가 제1 가닥 올리고(dT) 프라이밍된 cDNA 합성중에 표지화된 알파-32P-뉴클레오티드일 경우, cDNA 어레이 닷 블롯 혼성화 패턴 비교 결과를 나타내는 것이다. 표지화된 제1 가닥 cDNA는 이후 혼성화 프로브로서 사용되었다. 패턴 비교 결과, 3개의 모든 RNA 세포 분획에 존재하는 mRNA는 동일한 상대적 존재비를 알 수 있다.FIG. 7 shows cDNA array dot blot hybridization pattern comparison results when the mRNA used was an alpha- 32 P-nucleotide labeled during first strand oligo (dT) primed cDNA synthesis, used to obtain the gel image of FIG. 3. will be. The labeled first strand cDNA was then used as hybridization probe. As a result of the pattern comparison, the mRNA present in all three RNA cell fractions shows the same relative abundance.

도 8은 약 770개의 PC-3 세포를 함유하는 다수의 분취액을 각각 이뮤니펌(등록상표명)으로 처리한 후 정질적 및 정량적으로 얻어진, 상대적 세포기질 총 RNA의 겔 이미지를 나타내는 것이다.FIG. 8 shows gel images of relative cytoplasmic total RNA obtained quantitatively and quantitatively after each of multiple aliquots containing about 770 PC-3 cells were treated with Immunep®.

도 9는 시토첵스(상표명) 및 기타 알데히드계 고정제를 사용하여 처리한후 효소 분해를 수행한, 총 RNA 라이브러리중 90∼100%에 대한 보존, 회수 및 RNA 일체성에 관한 분석 결과를 나타내는 것이다. 본 실험에서는, 처음에 3개의 상이한 고정제 즉, 시토첵스(상표명), 스태빌사이트(상표명) 및 트랜스픽스(Transfix)(상표명)를 보유하지 않는 래인(포스페이트 완충 염수, PBS) 및 이들을 보유하는 래인과 같은 대조군 래인들의 300,000개 SKBR3 세포주 세포의 다량의 표준화 분액을 먼저 새로 채혈한 말초 혈액 7.5 ㎖에 스파이킹시켰다. 이를 혼합한후, 실온(20∼25℃)에서 24 시간 동안 항온처리하였다. 그후 VU-1D9(EpCAM)-자성유체 면역자기적 선별법을 통하여 혈액으로부터 SKBR3 세포를 증폭시켰다. 각 처리 과정에서 얻어진 증폭 세포를 3개의 균일한 분취액으로 나누고, 프로티나제 K 분해 처리하거나("Post"라 표시함), 또는 프로티나제 K 분해 처리하지 않았다(즉석 RNA 분리의 경우는 "Pre"라 표시하고, 여기서 "No"표시된 래인은 포로티나제 K 성분이 첨가되고, 다른 모든 조작은 Post와 동일하다는 점에서 상기 Post와 상이함). 결과의 표준화 RNA 분리는 SYBR 골드로 염색되고 알파 이미지 밀도계로 이미지화된 1% 변성 아가로스로 분리한 후, 노던 블롯팅을 수행하였으며, 마지막으로 올리고(dT) 프로빙시켜 회수된 총 RNA 및 mRNA 라이브러리 각각에 대한 상대적 정질 분석 및 정량 분석 결과를 나타내었다.FIG. 9 shows the results of analysis on preservation, recovery, and RNA integrity for 90-100% of the total RNA libraries, which were subjected to enzyme digestion after treatment with cytochrome® and other aldehyde-based fixatives. In the present experiment, initially, three different fixatives, ie, lanes (phosphate buffered saline, PBS), which do not possess cytostatics (trade name), Stabilsite (trade name) and Transfix (trade name), and those having Large standardized aliquots of 300,000 SKBR3 cell line cells from control lanes such as lanes were first spiked into 7.5 ml of freshly collected peripheral blood. After mixing this, it was incubated for 24 hours at room temperature (20-25 degreeC). SKBR3 cells were then amplified from blood via VU-1D9 (EpCAM) -magnetic fluid immunomagnetic screening. The amplified cells obtained in each treatment were divided into three homogenous aliquots and treated with proteinase K digestion (labeled “Post”) or without proteinase K digestion (for immediate RNA isolation, “ Pre ", where the lane marked" No "differs from Post in that the phosphotinase K component is added and all other operations are identical to Post). The resulting standardized RNA isolation was isolated with 1% denatured agarose stained with SYBR Gold and imaged with alpha image density meter, followed by Northern blotting, and finally total RNA and mRNA libraries recovered by oligo (dT) probing, respectively. Relative qualitative and quantitative analysis results for.

도 10a 및 10b는 1 시간, 2 시간 및 4 시간 경과하였을 때의 시토첵스(상표명), 스태빌사이트(상표명), 트랜스픽스(상표명), 파라포름알데히드, 포름알데히드, 글루타르알데히드 및 글리옥살 고정의 상대적 비율을 나타내는 것이다. 본 실험에서는, 시토첵스(상표명), 스태빌사이트(상표명), 트랜스픽스(상표명), 파라포름알데히드, 포름알데히드, 글루타르알데히드 및 글리옥살 고정에 대한 상대 비율 경시성을 1 시간, 2 시간 및 4 시간 경과시에 평가하였다. 도 9에 도시한 방법과 동일한 방법에 의하여 단일의 공여체로부터 혈액 샘플 7.5 ㎖를 제조하였다. 유일한 차이점은, 상기 샘플들이 1시간, 2시간 및 4시간 경과하였을때 RNA 분리에 대하여 선별 및 처리되었다는 점이다. 결과의 표준화된 RNA 분리물은, 1% 변성 아가로스를 이용하여 분리하고, SYBR Gold로 염색하여, 알파 이미지 형성 밀도계로 이미지화한 다음, 노던 블롯팅시키고, 마지막으로 올리고(dT) 프로빙된 회수된 각각의 총 RNA 및 mRNA 라이브러리의 상대적 정질 및 정량 분석 결과를 나타냈다.10A and 10B show cytotoxicity, Stabilsite®, transfix®, paraformaldehyde, formaldehyde, glutaraldehyde and glyoxal fixation after 1 hour, 2 hours and 4 hours It represents the relative ratio of. In this experiment, the relative ratio stiffness to cytosfex®, stabilsite®, transfix®, paraformaldehyde, formaldehyde, glutaraldehyde and glyoxal fixation was 1 hour, 2 hours and Evaluation was made after 4 hours. 7.5 ml of a blood sample was prepared from a single donor by the same method as shown in FIG. The only difference is that the samples were screened and processed for RNA isolation at 1, 2 and 4 hours. The resulting standardized RNA isolate was isolated using 1% denatured agarose, stained with SYBR Gold, imaged with an alpha image forming density meter, followed by Northern blotting, and finally oligo (dT) probed recovered. The relative qualitative and quantitative analysis of each total RNA and mRNA library is shown.

도 10c는 15분, 30분 및 45분 경과시의 시토첵스(상표명) 대 파라포름알데히드의 상대적 고정 비율을 나타내는 것이다. 본 실험에서는, 시토첵스(상표명) 대 파라포름알데히드의 상대 속도 경시 결과를 15분, 30분 및 45분에 각각 평가하였다. 도 9에 도시된 것과 동일한 방법에 의하여 단일 공여체로부터 혈액 샘플 7.5 ㎖를 준비하였다. 유일한 차이점은, 상기 샘플들이 15분, 30분 및 45분 경과하였을때의 것이라는 점이다. 올리고(dT) 프로빙된 블롯의 인광 이미지 정량 분석 결과는 mRNA 라이브러리의 상대적 정질 및 정량 분석 결과를 나타내는 것으로서, 다음과 같은 상대 비율을 나타낸다 : 포름알데히드 = 파라포름알데히드(약 4배) > 트랜스픽스(상표명) (약 2배) > 스태빌사이트(상표명) (약 1.5배) > 시토첵스(상표명) (약 1배) = 글루타르알데히드 및 글리옥살은 너무 느려서 평가 불가. 결과의 표준화된 RNA 분리물은 1% 변성 아가로스를 이용하여 분리하고, SYBR Gold로 염색하여, 알파 이미지 형성 밀도계로 이미지화한 다음, 노던 블롯팅시키고, 마지막으로 올리고(dT) 프로빙하여 회수된 총 RNA 및 mRNA 라이브러리 각각에 대한 상대적 정량 및 정질 분석 결과를 나타내었다.FIG. 10C shows the relative fixed ratio of cytoscopy to paraformaldehyde at 15, 30 and 45 minutes. In this experiment, the relative velocity over time results of cytotoxic® versus paraformaldehyde were evaluated at 15, 30 and 45 minutes, respectively. 7.5 ml of blood sample was prepared from a single donor by the same method as shown in FIG. 9. The only difference is that the samples are after 15, 30 and 45 minutes. Phosphorescence image quantitative results of the oligo (dT) probed blots indicate the relative quantitative and quantitative results of the mRNA library, with the following relative ratios: formaldehyde = paraformaldehyde (about 4 times)> transfix ( Trademark name) (approx. 2 times)> Stabilsite (trade name) (approx. 1.5 times)> Cytoxex (trade name) (approx. 1x) = glutaraldehyde and glyoxal are too slow to be evaluated. The resulting standardized RNA isolate was isolated using 1% denatured agarose, stained with SYBR Gold, imaged with an alpha image forming density meter, followed by Northern blotting, and finally oligo (dT) probing Relative quantitative and qualitative analysis results were shown for RNA and mRNA libraries, respectively.

도 11은 시토첵스(상표명) 보존에 있어서 RNA 회수의 정질 및 정량 분석을 위한, 친핵제 및 효소 변이의 효과를 나타내는 것으로서, 여러 처리법을 병용하면 개선된 서열의 정질 분석이 가능하다는 사실을 지지한다. 결과의 표준화된 RNA 분리물은, 1% 변성 아가로스를 이용하여 분리하고 SYBR Gold로 염색하여, 알파 이미지 형성 밀도계로 이미지화한 다음, 노던 블롯팅시키고, 마지막으로 올리고(dT) 프로빙하여, 회수된 각각의 총 RNA 및 mRNA 라이브러리의 상대적 정질 및 정량 분석 결과를 나타냈다.FIG. 11 shows the effect of nucleophile and enzyme mutations for the qualitative and quantitative analysis of RNA recovery in cytospheric preservation, supporting the fact that improved treatment can be achieved by using multiple treatments in combination. . The resulting standardized RNA isolate was isolated using 1% denatured agarose, stained with SYBR Gold, imaged with an alpha image forming density meter, followed by Northern blotting, and finally oligo (dT) probing, recovered. The relative qualitative and quantitative analysis of each total RNA and mRNA library is shown.

도 12a는 24 시간 시토첵스(상표명) 안정화시킨 혈액중 10개의 SKBR3 세포/7.5 ㎖ 혈액으로부터 유래된 특이적 mRNA를 프로티나제 회수 및 aRNA 예비 증폭에 의해 검출함으로써 입증된 진단법의 신뢰성을 나타내는 것이다. 본원에 있어서, 진단 방법의 신뢰성은 7.5 ㎖의 말초 혈액에 3회 스파이킹된 10개 또는 20개 의 SKBR3 세포로부터 유래된 특이적 mRNA의 감수성 및 반복 검출에 의해 입증된다. 상기 스파이킹된 혈액을 곧바로 시토첵스 처리하여 안정화시킨 결과, 세포성 RNA가 안정화되었다. 실온(20∼25℃)에서 1일 동안 항온처리한후, VU-1D9(EpCam)-자성유체 면역 자기적 선별법을 사용하여 안정화된 세포들을 선택적으로 증폭시켰다. 증폭후 프로티나제 K 분해에 의해 RNA를 골라낸후 실리카 결합 RNA 분리법을 수행하였으며, 그후 CK19 및 EpCAM에 대해 aRNA 예비 증폭법 및 유전자 특이적 정량 RT-PCR를 수행하였다.FIG. 12A shows the reliability of a proven assay by detecting specific mRNAs derived from 10 SKBR3 cells / 7.5 mL blood in 24 hour cytostable stabilized blood by proteinase recovery and aRNA preliminary amplification. As used herein, the reliability of a diagnostic method is evidenced by the sensitivity and repeat detection of specific mRNAs derived from 10 or 20 SKBR3 cells spiked three times in 7.5 ml of peripheral blood. The spiked blood was immediately stabilized by cytotoxicity, resulting in stabilization of cellular RNA. After incubation for 1 day at room temperature (20-25 ° C.), stabilized cells were selectively amplified using VU-1D9 (EpCam) -magnetic fluid immunomagnetic screening. After amplification, RNA was isolated by proteinase K digestion, followed by silica binding RNA separation, followed by aRNA preamplification and gene specific quantitative RT-PCR for CK19 and EpCAM.

도 12b 및 12c는, SKBR 세포 스파이크, 자성유체 선별법 및 시토첵스(상표명) 처리후 역으로 프로티나제 처리하여 얻어진, CK19 및 EpCAM에 대한 각각의 Q-PCR 결과를 나타내는 것이다. 본 실험은 그래프 작성 이전에 총 RNA의 원래 질량에 대하여 정질화된 정량적 RT-PCR의 결과를 나타낸다. 따라서, 이에 나타낸 수치들은 aRNA 증폭 이전에 원래의 RNA 분리물에 함유된 원래 mRNA 군집의 경우와 동일하다.12B and 12C show the respective Q-PCR results for CK19 and EpCAM, obtained by reverse proteinase treatment after SKBR cell spikes, magnetic fluid screening and cytoscetics treatment. This experiment shows the results of quantitative RT-PCR quantified against the original mass of total RNA prior to graphing. Thus, the figures presented here are the same as for the original mRNA population contained in the original RNA isolate prior to aRNA amplification.

도 12d 및 12e는 세포 안정화 시약으로 처리된 SKBR 세포 유래의 aRNA에 대한 CD10 및 EpCAM에 대한 각각의 Q-PCR 결과를 나타내는 것이다. 본 실험은 3개의 상이한 고정제(도 9에서 시토첵스(상표명), 스태빌사이트(상표명) 및 트랜스픽스(상표명)로 나타낸 것)로부터 유래된 RNA를 나타내는 것이다. 본원에 있어서 프로티나제 K 회수된 RNA 샘플에 대하여 이를 또한 도 12b 및 12c에 각각 나타낸 CK19 및 EpCAM에 대한 aRNA 예비 증폭법 및 유전자 특이적 정량 RT-PCR에서와 동일한 mRNA 주형 분석법을 수행시켰다. 본원에 제시한 데이터는 총 RNA 질량에 대하여 표준화하였는데, 이는 본 실험에서의 aRNA 질량 수율과 동일하다. 따라서, 이러한 고정제 유도성 상대적 RNA 정량 및 정질 비교는 상기 두개의 aRNA(도 12a)에 대해서 행해졌으며, 이후 본원에 나타낸 정질적 RT-PCR을 수행하였다. 이 두개의 비교 결과는 RNA가 프로티나제 K법만을 사용하여 회수된 이후의 각 고정제 의존성 RT 주형 정질 분석 결과이다.12D and 12E show the respective Q-PCR results for CD10 and EpCAM for aRNAs derived from SKBR cells treated with cell stabilization reagents. This experiment shows RNA derived from three different fixatives (shown as Cytox®, Stabilsite® and Transfix® in FIG. 9). Proteinase K recovered RNA samples herein were also subjected to the same mRNA template assay as in aRNA pre-amplification and gene specific quantitative RT-PCR for CK19 and EpCAM, respectively, shown in FIGS. 12B and 12C. The data presented herein were normalized to total RNA mass, which is equivalent to aRNA mass yield in this experiment. Thus, these fixative inducible relative RNA quantifications and quantitative comparisons were made for the two aRNAs (FIG. 12A), followed by the qualitative RT-PCR shown herein. The results of these two comparisons are the results of each fixative dependent RT template qualities after RNA was recovered using only the proteinase K method.

도 13a는 3' 말단에 대략 800개의 염기로 이루어진 CK19 mRNA 전사체 서열을 함유하는 CK19-cRNA 표준의 RT-PCR 증폭 효율을 나타내는 것이다. 200개, 100개, 50개, 25개, 12개 및 5개의 복사체를 함유하는 CK19-cRNA 표준의 2회 연속 희석물을 백혈구로부터 유래된 CK19 네가티브 총 RNA 2 ng에 3회 스파이킹한 결과, 최대 변이 계수는 27%였다. 표준 편차 바를 나타내었다. cRNA를 1개 미만의 복사체로 희석시키고, 주형 대조군이 없을 경우에는 검출 가능한 시그널을 발생시키지 않았다.FIG. 13A shows the RT-PCR amplification efficiency of the CK19-cRNA standard containing a CK19 mRNA transcript sequence consisting of approximately 800 bases at the 3 'end. Two consecutive dilutions of the CK19-cRNA standard containing 200, 100, 50, 25, 12 and 5 copies were spiked three times to 2 ng of CK19 negative total RNA derived from leukocytes, The maximum coefficient of variation was 27%. Standard deviation bars are shown. The cRNA was diluted to less than one copy and no detectable signal was generated in the absence of template control.

도 13b는 아가로스 겔 전기영동 수행후 상대적 RT-PCR 유전자 발현 수준을 나타내는 것이다. CK19 cRNA를 백혈구로부터 유래된 총 RNA에 패널 1, 패널 2, 패널 3 및 패널 4에서 25개 복사체, 250개 복사체, 2,500개 복사체 및 25,000개 복사체의 농도로 스파이킹시켰다.Figure 13b shows the relative RT-PCR gene expression levels after agarose gel electrophoresis. CK19 cRNA was spiked to total RNA derived from leukocytes at concentrations of 25 copies, 250 copies, 2,500 copies and 25,000 copies in Panel 1, Panel 2, Panel 3 and Panel 4.

도 13c는 증폭되지 않은, 그리고 T7 프로모터계 증폭된 mRNA 전사체의 동일한 mRNA 라이브러리내 상대적 위치를 비교한 결과이다. RT-PCR 역학 곡선 방법을 이용함으로써 8개의 상이한 mRNA 전사체(PSA, PSM, MGB1, MGB2, CK8, CK19, PIP, EpCam)를 관찰하여 상대적 존재비를 평가하였다.FIG. 13C shows the comparison of relative positions in the same mRNA library of unamplified and T7 promoter-based amplified mRNA transcripts. Eight different mRNA transcripts (PSA, PSM, MGB1, MGB2, CK8, CK19, PIP, EpCam) were observed by using the RT-PCR dynamics curve method to assess relative abundance.

도 14a는 순환성 상피 세포의 존재를 시사하는, 유전자 조망에 대한 산포 플롯 막대 그래프를 나타내는 것이다. EpCAM 항원을 발현하는 세포에 대하여 이들의 세포 표면에서 면역자기학적으로 증폭시킨, 인간 혈액 샘플을 처음에 aRNA 예비 증폭시킨후, 이것 25 ng을 역전사시켰다. 이후 유전자 선별군에 대하여 RT-PCR 수행후 아가로스 겔 전기영동법으로 분액을 분석하였다. 13명의 건강한 공여자(남성 7명, 여성 6명)를 측정된 각 유전자에 대하여 N 컬럼으로 명명하고, 순환성 종양 세포(CTC)를 함유하는 9명의 연속 샘플링한 HRPC 환자들을 유동혈구계측법으로 검사하였으며, 이를 측정된 각각의 유전자에 대하여 P 컬럼으로 명명하였다. 각 컬럼의 수평선은 실제 양수로서 계수된 수치 이상의 한계치를 나타내는 것이다.FIG. 14A shows a scatter plot bar graph for gene vista suggesting the presence of circulating epithelial cells. Human blood samples, which were immunomagnetically amplified at their cell surface for cells expressing EpCAM antigen, were initially aRNA pre-amplified and then 25 ng of this was reverse transcribed. After the RT-PCR for the gene selection group was analyzed by agarose gel electrophoresis. Thirteen healthy donors (7 males and 6 females) were named N columns for each gene measured, and nine consecutively sampled HRPC patients containing circulating tumor cells (CTCs) were examined by flow cytometry. This was named P column for each gene measured. The horizontal line in each column represents a threshold above the numerical value counted as a real positive number.

도 14b는 도 14a에 관한 설명에서 기술한 바와 동일한 방법으로 무결성 전립선 종양 기관을 나타내는 유전자의 관찰 결과이다.FIG. 14B is a result of observation of a gene representing an integrity prostate tumor organ in the same manner as described in the description of FIG. 14A. FIG.

도 14c는 도 14a에 관한 설명에서 기술한 바와 동일한 방법으로 치료할 표적 증상이 존재함을 나타내는 것이다.FIG. 14C shows that there is a target symptom to be treated in the same manner as described in the description of FIG. 14A.

도 15a, 15b 및 15c는 새로운 계열의 화학요법 수행전, 수행중 및 수행후CTC 및 RT-PCR 다중유전자 분석을 모니터링하는 각각의 HRPC 환자를 세로열에 나타낸 것이다. 여기서, x-축은 샘플채취 시간(주)을 나타내고, 죄측의 y-축에서는 ○로 표시한 것은 CTC 수준을 나타낸다. 우측의 y-축에서는 안드로겐 수용체(AR)( □), 헵신(HPN)( ○) 및 다중 약물 내성(MDR1)( △ )에 대한 mRNA의 상대적 발현 수준을 나타낸다. 이 도면에서는 루프론(Lupron)만을 처리하였을때(도 15a)의 상대적 mRNA 수준을 나타내었으며, 2명의 환자들은 Taxotere 투여 및 Estramustine 화학 요법과 병행하여 치료하였다[도 15b 및 15c의 X-축상에 수직 화살표로 나타냄(Tx/Ex)]. 상부의 막대는 장기간 동안 호르몬 제거 처리가 진행중인 경우를 나타낸다.15A, 15B and 15C show in column columns each HRPC patient monitoring CTC and RT-PCR multigene analysis before, during and after a new series of chemotherapy. Here, the x-axis represents the sampling time (week), and in the y-axis on the opposite side, the symbol ○ indicates the CTC level. The y-axis on the right shows the relative expression levels of mRNA for androgen receptor (AR) (□), heptin (HPN) (○) and multiple drug resistance (MDR1) (Δ). This figure shows the relative mRNA levels when only Lupron was treated (FIG. 15A) and two patients were treated in parallel with Taxotere administration and Estramustine chemotherapy (vertical on the X-axis of FIGS. 15B and 15C). Indicated by arrow (Tx / Ex)]. The bar at the top shows the case where the hormone removal treatment is in progress for a long time.

본 발명의 개요Summary of the invention

본 발명은 전술한 종래 기술의 단점을 극복한, 순환성 희귀 세포(도 1 참조)로부터 분리된 증폭 mRNA에 있어서 유전자 발현을 평가하기 위한 방법, 장치 및 키트를 제공한다. 본 발명은 세포의 구조적 일체성 또는 표현형에 관한 특성을 유지시키면서 가용성 또는 방출 가능한 세포질 생물 분자를 단일 표적 세포 또는 세포 군집으로부터 분리하는 방법을 제공한다. 따라서, 세포(들)는 신선하거나 또는 안정화된 것으로서, 가교제로 고정된후, 공극-형성 침투화 조성물(pore-forming permeabilization)과 접촉시키면, 핵산이 회수된다. 안정화된 세포로부터 얻은 RNA(PCT/US02/26867)는 증폭 및 후속적 정질 및 정량 PCR 분석법, 또는 보편적 프라이머와 융합된 역전사(RT) 프라이머의 유전자 특이적 하위세트를 통한 정질 분석을 위하여 프로티나제 및 친핵성 반전 제제(nucleophiles reversal agent)를 이용하여 회수된후, 상기 보편적 프라이머를 사용한 PCR 증폭을 수행한다. 따라서, 본발명의 하나의 양태는 침투 이전에 세포를 안정화 및 고정시킨후, 이 안정화된 세포로부터 핵산을 방출시킴으로써, 세포질성 생물 분자 분석법 및 세포 표현형 분석법 모두를 위한 세포를 제조하는 것이다.The present invention provides methods, devices, and kits for assessing gene expression in amplified mRNA isolated from circulating rare cells (see FIG. 1) that overcome the disadvantages of the prior art described above. The present invention provides a method for separating soluble or releasable cytoplasmic biomolecules from a single target cell or cell population while maintaining properties relating to the structural integrity or phenotype of the cell. Thus, the cell (s) are fresh or stabilized and, after immobilization with a crosslinker, are contacted with a pore-forming permeabilization, the nucleic acid is recovered. RNA obtained from stabilized cells (PCT / US02 / 26867) is a proteinase for amplification and subsequent quantitative and quantitative PCR assays or for quantitative analysis through gene specific subsets of reverse transcriptase (RT) primers fused with universal primers. And recovery using a nucleophiles reversal agent, followed by PCR amplification using the universal primer. Thus, one aspect of the present invention is to prepare cells for both cytoplasmic biomolecular assays and cell phenotyping assays by stabilizing and immobilizing cells prior to infiltration and then releasing nucleic acids from these stabilized cells.

본 발명은 또한 세포 또는 세포 군집과 침투 조성물을 접촉시키고, 방출된/방출되거나 방출되지 않은 분획을 1 이상의 구성성분 예컨대, 핵 및/또는 미토콘드리아 DNA, 총 RNA(total RNA), mRNA, 가용성 단백질 및 기타 표적 물질에 관하여 독립적으로 분석함으로써, 표적화된 세포내 핵 및/또는 미토콘드리아의 DNA, RNA, 단백질 및 기타 가용성 성분들을 분리하는 것에 관한 것이다[미국 특허출원 제60/330,669호].The invention also provides a method of contacting a cell or cell population with a permeation composition and releasing / released or unreleased fractions into one or more components such as nuclear and / or mitochondrial DNA, total RNA, mRNA, soluble proteins and By independently analyzing other target materials, it relates to the isolation of DNA, RNA, proteins and other soluble components of targeted intracellular nuclei and / or mitochondria (US Patent Application No. 60 / 330,669).

본 발명은 형질 전환된 세포와 정상 세포를 준별하기 위해서, 세포(들)를 침투 조성물과 접촉시키고, 세포질성 생물 분자 및 표면 생물 분자를 각각 분석하여, 유전자형 및 표현형 세포 특성으로부터 유래된 특징들을 비롯한 기능성 세포 프로필을 얻음으로써, 동일한 세포(들) 또는 세포 군집으로부터 유래된 세포질성 생물 분자 및 막 또는 표면 생물 분자를 분석하는 것을 인용하고 있다.The present invention is directed to contacting cell (s) with a permeation composition and analyzing cytoplasmic and surface biomolecules, respectively, to quasi-transform the transformed and normal cells, including features derived from genotypic and phenotypic cell properties. By obtaining a functional cell profile, it is cited to analyze cytoplasmic biomolecules and membrane or surface biomolecules derived from the same cell (s) or cell population.

본 발명의 분리법 및 희귀 세포 분석법은 서로 병행되어 희귀 세포로부터 얻은 mRNA의 광범위한 프로필링을 가능하게 하는 방법과 시약을 제공한다. 예를 들어, 순환성 종양 세포(CTC)를 한정하는 세포의 군집은 암 환자의 말초 혈액 및 골수에서 발견되는 유형의 희귀 세포이다. 상기 mRNA는 본 발명에 기술된 세포 제조법을 통하여 얻어지지만, 당 업계에 일반적으로 사용되는 임의의 프로토콜과 병행될 수도 있었다.The isolation and rare cell assays of the present invention provide methods and reagents that, in parallel, allow for extensive profiling of mRNA obtained from rare cells. For example, the population of cells that define circulating tumor cells (CTCs) is a rare cell of the type found in the peripheral blood and bone marrow of cancer patients. The mRNA is obtained through the cell preparation described in the present invention, but could also be combined with any protocol commonly used in the art.

목적 세포를 함유하는 샘플로부터 mRNA를 분리 및 정제한 후, mRNA 복사체 수가 적은, 매우 희귀한 세포 현상은 T7 RNA 중합효소(T7RNAP)계 예비 증폭 방법을 이용하거나 또는 이용하지 않고 유전자 특이적 RT-PCR 패널을 통하여 검출될 수 있다[미국 특허출원 제60/369,945호]. 예비 증폭은 전체(entire) mRNA 라이브러리를 Eberwine a RNA 방법(Van Gelder 등, 1990)의 변법을 사용하여 1차적으로 증폭시킴으로써 종결된다. 바람직한 구체예에서, 안티센스 mRNA 라이브러리(aRNA 라이브러리)를 예비 증폭시키면, 자성유체(ferrofluid) 농축 순환성 세포로부터 분리된 원래의 mRNA에 존재하는 모든 메시지를 최소한 1000배 증가시킨다. 이후 유전자 특이적 프라이머는 목적 유전자 패널만을 증폭시키는데 사용된다. 상기 프라이머는 순환성 종양 세포와 같은 기지의 휘귀 현상을 나타내는 전사물을 증폭시키도록 고안된 것이다. 표적 서열의 수는 2개 정도이거나, 또는 상기 희귀 현상을 나타내는 일부 특징과 연관될 수 있는 정도의 크기를 가질 수 있다. 이는 개개의 독립적 반응으로서, 또는 단일의 반응 바이얼내에서 일어날 수 있다. 후속 분석법을 통하여 표적 서열을 최소한 정질적으로 평가할 수 있고, 또한 이는 예를 들어, 본원에 유전자 특이적 프라이밍된(GSP) 어레이 및/또는 GSP 세트-RT(보편적 PCR)로서 제시된, 두가지 유형의 다중유전자 분석법중 한가지와 같은 방법(이에 한정되는 것은 아님)에 의하여 수행된다.After isolating and purifying mRNA from a sample containing the cells of interest, very rare cellular phenomena with a small number of mRNA copies may be genetically specific RT-PCR with or without T7 RNA polymerase (T7RNAP) based preamplification methods. It can be detected through the panel (US Patent Application No. 60 / 369,945). Preliminary amplification is terminated by first amplifying the entire mRNA library using a variation of the Eberwine a RNA method (Van Gelder et al., 1990). In a preferred embodiment, the preamplification of the antisense mRNA library (aRNA library) increases at least 1000 fold all the messages present in the original mRNA isolated from ferrofluid enriched circulating cells. The gene specific primers are then used to amplify only the panel of genes of interest. The primers are designed to amplify transcripts that exhibit known whirling phenomena such as circulating tumor cells. The number of target sequences may be on the order of two or may be of a size that may be associated with some feature exhibiting this rare phenomenon. This can occur as individual independent reactions or in a single reaction vial. Subsequent assays allow at least qualitative evaluation of the target sequence, which is also provided, for example, in two types of multiplexes, presented herein as, for example, gene specific primed (GSP) arrays and / or GSP set-RT (universal PCR). It is performed by one of the genetic assays, such as but not limited to.

보편적 PCR(universal PCR)을 통하여 mRNA 라이브러리 예비 증폭을 실시하거나 또는 실시하지 않은 단일 반응 튜브내의 mRNA가 회수된 샘플로 다중유전자 분석법을 수행할 수 있다. 어떠한 예비 증폭법도 한번에 유전자의 하나의 패널만을 분석가능하게 만들 수는 없다. 예비 증폭법은 1000회 이하의 상이한 반응에서 단일 샘플을 분석하는 이점을 추가로 제공하므로, 다수의 상이한 유전자 패널은 상이한 회수만큼의 관찰이 가능하다. 다른 방법들이 유용하다는 사실에 주목하면, 보편적 PCR 칵테일 패널 분석법은 어레이 또는 모세관 겔 전기영동법(CGE)에 의하여 수행된다. 따라서, 이 시스템은 cDNA 마이크로어레이 포멧으로 측정할때, 동시에 각 유형의 mRNA 하나∼수천개를 정량 및 정질 측정 모두 가능하게 한다.Preliminary amplification of the mRNA library through universal PCR (PCR) may be performed, or a multigene assay may be performed on a sample of recovered mRNA in a single reaction tube. No preliminary amplification can make it possible to analyze only one panel of genes at a time. Preliminary amplification further provides the advantage of analyzing a single sample in up to 1000 different reactions, allowing multiple panels of different genes to be observed for different times. Note that other methods are useful, the universal PCR cocktail panel assay is performed by array or capillary gel electrophoresis (CGE). Thus, this system enables both quantitative and qualitative determination of one to thousands of mRNAs of each type simultaneously when measured in cDNA microarray format.

그러므로, 본 발명은 소규모 또는 대규모 마이크로어레이, 모세관 겔 전기영동법(CGE), HPLC, 전기영동 및 기타 분석용 기술을 활용하여 광범위한 RNA 분석 결과를 이해 및 분석하기 위하여, 침투 조성물, 가교후 RNA 회수, 올리고(dT) 프로브가 표면에 공유 결합되어 있는 자기적 미소구 및 기타 유전자 특이적 자기적 미소구-결합 프로브를 비롯한 필수 시약을 일부 또는 전부 포함하는 키트 및 프로토콜과 관련된, 전술한 분리 및 프로필링 분석법의 병용법을 포함한다.Therefore, the present invention utilizes small or large scale microarrays, capillary gel electrophoresis (CGE), HPLC, electrophoresis and other analytical techniques to understand and analyze a wide range of RNA analysis results, including permeation compositions, post-crosslinked RNA recovery, The isolation and profiling described above in connection with kits and protocols comprising some or all of the essential reagents, including magnetic microspheres and other gene specific magnetic microsphere-binding probes, wherein the oligo (dT) probes are covalently bound to the surface Include combinations of assays.

바람직한 구체예의 상세한 설명Detailed Description of the Preferred Embodiments

전술한 바에서 나타낸 것과 같이, 암 진단법의 보다 광범위하고 실용적인 유형은 또한 지금까지 상호 독점적 방법(미국 특허 제6,365,362호)인, 세포 내막 및 세포 외막 항원의 분석 뿐만 아니라, 동일한 세포 또는 세포 군집에서의 세포성 RNA 함유물 및 DNA 함유물 분석을 포함한다. 이 방법의 독점성은 주목적이 세포의 일체성을 유지시키는 것인, 구조적 세포내 항원에 대한 예비-분석 세포 제조 방법과 세포질성 생물 분자를 분리하는 방법의 기본적인 부적합성으로 인한 것이었다. 대안적으로, 예비-분석적 세포 제조법은 또한 주목적이 가용성 세포내 성분들을 방출시키기 위하여 세포를 균질화시키는 것인, 가용성 세포질 RNA, 총 세포성 RNA, 총 세포성 DNA, 및/또는 단백질에 한정될 수 있었다(미국 특허 제6,329,179호). 특히, 통상의 표현형적 특성 규명에는, 가교제 예컨대, 파라포름알데히드, 포름알데히드, 글루타르알데히드 등에 세포를 노출시킴으로써, 세포 구조물을 고정시킬 필요가 있었다. 이러한 격렬한 고정화 조건은 분리 가능한 모든 RNA 종의 바람직하지 않은 가교 및/또는 단편화를 유발시킨다. 최근들어, 유사한 세포내 DNA-단백질 가교에 관하여 보고된 바 있다[Quievryn and Zhitkovick, Loss of DNA-Protein Crosslinks from Formaldehyde-Exposed Cells Occurs Through Spontaneous Hydrolysis and an Active Repair Process Linked to Proteosome Function,Carcinogenesis, 21: 1573-1580 (2000)]. 소위 비-포름알데히드 또는 비-파라포름알데히드 고정제(예를 들어, 시토첵스(Cyto-Chex)(상표명) Streck Labs, Omaha, NE)는 포름알데히드-우레아 유도체 공여 화합물을 함유하는 세포-안정화 첨가제이다. 이는 공동 계류중인 특허출원(PCT/US02/26867, 본원에 참고문헌으로 인용)에 개시된 바와 같이 선적 또는 보관시 혈중 순환성 종양 세포에 대한 보존제로서 사용된다. 그러나, 본 발명자에 의하여 수행된 연구 결과, 미량의 유리 포름알데히드만을 함유하는 시토첵스(상표명) 조차도 세포내 RNA를 세포내 단백질과 가교시킬 수 있는 포름알데히드를 서서히 방출시킨다는 것을 알 수 있었다. 이러한 가교는 본 발명의 방법에 의하여 완전히 반전되어 광범위한 RNA 분석이 가능하도록 만든다. 그러므로, 세포성 RNA 및 DNA 분석법은 통상적으로 고정되지 않은 신선한 세포, 또는 가교시키지 않는 시약으로 보존되거나, 또는 세포로부터 mRNA가 방출되는 동안에 가교가 반전될 수 있는 세포들에 대하여 준비된다. RNAlater(상표명)(Ambion)는 시판중인 RNA 안정화 용액으로서, RNA를 안정화시키지만, 동일 샘플에 대해서 면역자기적, 면역화학적 또는 이미지 분석법은 수행될 수 없으며, 혈액에는 유용하지 않다. PreAnalytiX는 혈액 RNA 안정화제를 제공하지만, 총 RNA 분리를 기본으로 하는 통상의 균질화를 가능하게 하는 Vacutainer(상표명) 튜브내 카오트로픽 제제(chaotropic agent)인 구아니딘 이소티오시아네이트 용액(GITC 용액)에 불과하다.As indicated above, the broader and more practical types of cancer diagnostics have also been described in the same cell or cell population, as well as in the analysis of endothelial and extracellular membrane antigens, which so far are mutually exclusive methods (US Pat. No. 6,365,362). Cellular RNA content and DNA content analysis. The monopoly of this method was due to the fundamental inadequacy of the pre-analytical cell preparation method for structural intracellular antigens and the separation of cytoplasmic biomolecules, whose primary purpose is to maintain cell integrity. Alternatively, pre-analytical cell preparation may also be limited to soluble cytoplasmic RNA, total cellular RNA, total cellular DNA, and / or protein, wherein the primary purpose is to homogenize the cells to release soluble intracellular components. (US Pat. No. 6,329,179). In particular, conventional phenotypic characterization required fixing cell structures by exposing the cells to crosslinking agents such as paraformaldehyde, formaldehyde, glutaraldehyde and the like. Such vigorous immobilization conditions cause undesirable crosslinking and / or fragmentation of all separable RNA species. Recently, similar intracellular DNA-protein crosslinking has been reported [Quievryn and Zhitkovick, Loss of DNA-Protein Crosslinks from Formaldehyde-Exposed Cells Occurs Through Spontaneous Hydrolysis and an Active Repair Process Linked to Proteosome Function, Carcinogenesis, 21: 1573-1580 (2000). So-called non-formaldehyde or non-paraformaldehyde fixatives (e.g., Cyto-Chex ™ Streck Labs, Omaha, NE) are cell-stabilizing additives containing formaldehyde-urea derivative donor compounds to be. It is used as a preservative for blood circulating tumor cells upon shipment or storage as disclosed in co-pending patent application (PCT / US02 / 26867, incorporated herein by reference). However, studies conducted by the inventors have shown that even cytoscene® containing only trace amounts of free formaldehyde releases formaldehyde capable of crosslinking intracellular RNA with intracellular proteins. Such crosslinking is completely reversed by the method of the present invention to enable extensive RNA analysis. Therefore, cellular RNA and DNA assays are typically prepared for fresh cells that are not immobilized, or for cells that can be preserved with reagents that do not crosslink, or whose crosslinking can be reversed while mRNA is released from the cell. RNAlater ™ is a commercially available RNA stabilization solution that stabilizes RNA but cannot be immunomagnetic, immunochemical or image assayed on the same sample and is not useful for blood. PreAnalytiX provides a blood RNA stabilizer, but is only a guanidine isothiocyanate solution (GITC solution), a chaotropic agent in a Vacutainer ™ tube that enables common homogenization based on total RNA isolation. Do.

일반적으로, 고정된 세포로부터 회수된 mRNA는 정량적이지 않으며, 평균 크기가 무결성(intact) RNA에 비하여 약 1750 염기(이는 평균 크기가 대략 200 염기정도로 매우 다양한 경우의 10배 정도 큰 염기임)인, 염기가 상당 부분 분해 또는 단편화되어, 그 크기가 감소하였고, 또한 다수의 복잡한 화학 변형이 일어난 것으로서, 널리 공지되어 있다. 그러나, 고정제 유래 RNA에 대한 전반적인 효과는 mRNA 분석법과 상당한 정도로 타협된다[Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, (2002)]. 길이 100 염기쌍 미만인 앰플리콘에 대해서 디자인된 역전사 중합효소 연쇄 반응(RT-PCR) 분석법과 병행되는, 장황한 비-정량적 mRNA 구원 기법은 정량적 방식이 아닌 정질적 방식으로 행하여짐에도 불구하고, 제한된 수치를 나타낸다[미국 특허 제5,346,994호]. 뿐만 아니라, 고정된 세포의 이러한 제한된 RNA 분석법은 표현형 분석에 따라서 수행되어야 한다. 그러므로, 상기 두가지 방법은 동일한 세포 샘플상에서 연속적으로 수행될 수 없는데, 그 이유는 통상의 RNA 분리 기법은 완전한 세포 분해 또는 균질화를 수행할 경우, 세포 구조가 파괴되고 추가로 세포성 DNA와 RNA 군집을 서로 혼화시켜 복합적인 분석을 수행할 필요가 있기 때문이다[Maniatis et al., Molecular Cloning-A Laboratory Manual,2nd ed. , Cold Spring Harbor Press (1989)]. 이전의 보고서에 따르면, 조직내에서 RNA를 회수하는 방법을 개선시킬 필요가 있다고 기술되어 있다[Godfrey 등, Quantitative mRNA Expression Analysis from Formalin-Fixed, Paraffin-Embedded Tissues Using 5' Nuclease Quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction, J. of Molecular Diagnostics, 2: 84-91 (2000)]. 혈액으로부터 회수 가능한 정량적, 고급 전장 무결성 총 mRNA 라이브러리를 안정화시키는 포름알데히드 및 우레아계 고정제를 사용하여, 광범위한 분석을 수행 가능하게 하는 것이 본 발명의 하나의 측면을 이루는 근간이 된다.In general, mRNA recovered from immobilized cells is not quantitative and has an average size of about 1750 bases, which is about 10 bases larger than the average size of about 200 bases, compared to intact RNA. It is well known that the base has been partially degraded or fragmented, reducing its size, and also causing a number of complex chemical modifications. However, the overall effect on fixative-derived RNA is significantly compromised with mRNA analysis (Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, (2002)). In combination with reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) assays designed for amplicons less than 100 base pairs in length, the lengthy non-quantitative mRNA rescue technique, although performed in a qualitative rather than quantitative manner, [US Pat. No. 5,346,994]. In addition, this limited RNA assay of immobilized cells should be performed according to phenotypic analysis. Therefore, the two methods cannot be performed continuously on the same cell sample, because conventional RNA separation techniques destroy cell structure and further remove cellular DNA and RNA populations when complete cell digestion or homogenization is performed. This is because it is necessary to hybridize with each other to perform complex analyzes [Maniatis et al., Molecular Cloning-A Laboratory Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Press (1989). Previous reports have stated that there is a need to improve the method of RNA recovery in tissues [Godfrey et al., Quantitative mRNA Expression Analysis from Formalin-Fixed, Paraffin-Embedded Tissues Using 5 'Nuclease Quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction, J. of Molecular Diagnostics, 2: 84-91 (2000). Using formaldehyde and urea-based fixatives to stabilize quantitative, high-field integrity total mRNA libraries recoverable from blood, it is the basis of one aspect of the present invention that enables extensive analysis to be performed.

의외로, 침투제로서 사용된 사포닌은 세포내 세포질 RNA 및 기타 생물 분자용인, 매우 선택적이고 효율적인 방출 제제이어서, 세포 분해 또는 균질화 과정이 필요하지 않다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 사포닌의 RNA 방출제로서의 신규한 용도는 본 발명의 특히 이로운 요소중 하나이다. 계면활성제 예컨대 사포닌은 통상적으로 세포의 일체성을 유지시키면서 염색 시약을 혼입시킬 수 있는, 세포막의 침투에 의한 세포내 항원의 발현을 관찰하는데 사용되었다. 예를 들어, 동일계내 혼성화(FISH)에서, 또는 세포내 성분 염색 예컨대, DAPI를 사용하는 핵내 DNA의 염색, 또는 특이적으로 표지화된 항체를 사용하는 시토케라틴의 면역 염색에 있어서, 형광성에 의한 염색체 또는 유전자의 분석은 매우 중요한 역할을 한다. 일반적으로 세포질성 세포내 단백질 RNA 또는 DNA의 방출은, 세포를 강력한 계면활성제 예컨대, Triton X-100으로 용해시키거나 또는 완전히 분해시켜 이루어질 수 있다. 그러나, 사포닌은 RNA를 비롯한 가용성 세포내 항원의 발현 및 동일한 표본내 각각의 세포 또는 세포 군집의 표현형별화 모두의 연구에 사용된다. 따라서, 동일한 세포 표본의 세포질내에서의 연속적 표현형 분석법과, 무결성 RNA 및 가용성 단백질의 분석법은 매우 바람직하며, 또한 본 발명의 주제이다.Surprisingly, it was found that saponins used as penetrants are highly selective and efficient release agents for intracellular cytoplasmic RNA and other biomolecules, requiring no cell degradation or homogenization process. This novel use of saponins as RNA release agents is one of the particularly beneficial elements of the present invention. Surfactants such as saponins have been commonly used to observe the expression of intracellular antigens by penetration of cell membranes, which can incorporate staining reagents while maintaining cell integrity. For example, chromosomes by fluorescence in in situ hybridization (FISH) or in intracellular component staining such as staining of nuclear DNA using DAPI, or immunostaining of cytokeratin using specifically labeled antibodies. Or gene analysis plays a very important role. In general, release of cytoplasmic intracellular protein RNA or DNA can be achieved by lysing or completely dissolving the cells with a strong surfactant such as Triton X-100. However, saponins are used for the study of both the expression of soluble intracellular antigens, including RNA, and the phenotypic characterization of each cell or cell population in the same sample. Therefore, continuous phenotypic assays in the cytoplasm of the same cell sample and assays of integrity RNAs and soluble proteins are highly desirable and are also subject of the present invention.

따라서, 본 발명은 생물학적 샘플중에서 발견되는 모든 세포, 특히 표적화된 세포의 신속 및 효과적인 RNA 프로필링에 유리한 방법, 장치 및 키트를 제공한다. 본 발명은 표현형 및 유전자형 모두를 독립적으로 분석할 수 있는 방법을 제공한다. 표현형은 세포 또는 세포 군집으로부터 유래된 무결성 세포질 RNA의 항체 항원 단백질 및 질량 분광분석 프로필링 방법과 광범위한 분석을 통하여 규명 및 프로필 링된다. 샘플 즉, 게놈형 및 미토콘드리아 DNA의 유전자형 분석은 당 업자가 파악 가능한 임의의 방법에 의하여 독립적으로 프로필링될 수 있다. mRNA 라이브러리의 증폭과 유사하게, 각각의 게놈형 및 미토콘드리아 라이브러리는 예비 증폭되어, 다수의 분석법이 의학적 감도를 상실하지 않고 수행될 수 있게 만드는데, 그 이유는 다중 치환 증폭(MDA) 기법이 제1의 유효 전체 게놈 증폭 방법을 가능하게 하기 때문이다. MDA는 소수의 세포로부터 DNA를 무제한적으로 생성시키게 하는, 신속하고, 신뢰성 있는 방법이다.Accordingly, the present invention provides methods, devices, and kits that are advantageous for rapid and effective RNA profiling of all cells found in biological samples, particularly targeted cells. The present invention provides a method capable of independently analyzing both phenotypes and genotypes. Phenotypes are identified and profiled through antibody antigen proteins and mass spectrometric profiling methods of integrity cytoplasmic RNA derived from cells or cell populations and extensive analysis. Genotyping of the sample, ie, genotype and mitochondrial DNA, can be independently profiled by any method known to the skilled person. Similar to the amplification of the mRNA library, each genotype and mitochondrial library is preamplified so that multiple assays can be performed without losing medical sensitivity, because multiple substitution amplification (MDA) techniques are the primary This is because it enables an effective whole genome amplification method. MDA is a fast and reliable way to generate unlimited DNA from a small number of cells.

본원에 기술된 본 발명은 세포 표현형 예컨대, 세포 표면 항원, 세포질간 항원 및 임의의 유형의 RNA, 그리고 유전자형을 효과적으로 분리 및 특성 규명하는데 사용될 수 있다. 표현형 및 유전자형 분석법 모두는 정확히 동일한 샘플에 대하여연속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 세포 표면 분석법 및 RNA 수집 이후, 잔류하는 무결성 핵 및 미토콘드리아는 모든 표준적인 RNA(mtRNA, hRNA), DNA 및 단백질계 분석 기법 예컨대, S1 뉴클레아제, 리보뉴클레아제 보호법, RT-PCR, SAGE, DD-RT-PCR, 마이크로어레이 cDNA 혼성화, ISH, FISH, SNP, 모든 RNA 및 모든 게놈계 PCR 기법 및 임의의 단백질 분석 시스템에 의하여 하향 분석될 수 있다.The invention described herein can be used to effectively isolate and characterize cell phenotypes such as cell surface antigens, intercellular antigens and any type of RNA, and genotypes. Both phenotypic and genotyping assays can be performed continuously on exactly the same sample. For example, after cell surface assays and RNA collection, the remaining integrity nuclei and mitochondria are all standard RNA (mtRNA, hRNA), DNA and protein based assay techniques such as S1 nuclease, ribonuclease protection, RT- Downstream can be analyzed by PCR, SAGE, DD-RT-PCR, microarray cDNA hybridization, ISH, FISH, SNP, all RNA and all genome-based PCR techniques and any protein analysis system.

이러한 유형의 세포 분석법의 다수의 용도중 하나는 암을 진단하는 것이다. 다수의 임상학자들은 암이 그 초기 단계에 한정된 기관 특이적 질병이라고 생각하고 있다. 이러한 질병은 시간이 경과함에 따라서 전신에 발생하는 것으로서, 현재 사용되고 있는 방법들을 사용하여 처음 검출된 것이다. 따라서, 혈류중 종양 세포의 존재를 제시하는 증거는, 기타 테스트 예컨대, 유방 X선 조영법 또는 전립선 특이적 항원의 측정법을 대체하거나, 또는 이와 함께 작용하는 제1 계열 검출 기작을 제공할 것이라는 사실을 제안한다. 상기 세포에 특이적인 마커를 통하여 세포 표현형(단백질 및 RNA) 및 유전자형을 분석함으로써, 이러한 세포들의 기원 기관 예를 들어, 유방, 전립선, 결장, 폐, 난소 또는 기타 비조혈세포성 암은 용이하게 측정될 수 있다. 그러므로, 단백질, RNA 및 게놈이 분석될 수 있는 경우, 특히 종앵의 임상적 징후가 나타나지 않는 경우, 특이적 종양 및 기원 기관이 존재함을 확인할 수 있을 것이다. 이러한 프로필이 세포의 기능을 정의하기 때문에, 이 프로필은 또한 암 세포 관찰에 사용될때 가장 적당한 유형의 치료 방법 및 치료 경로가 무엇인지를 나타내기도 한다. 뿐만 아니라, 외과 수술후 또는 기타 연속 치료에 있어서, 순환성 종양 세포에 관한 검출 가능한 증거가 없는 경우에 모니터할 때, 추가의 임상학적 연구로부터 추가의 치료가 필요한지 여부를 결정할 수 있다.One of the many uses of this type of cell assay is to diagnose cancer. Many clinicians believe that cancer is an organ specific disease that is limited in its early stages. This disease occurs systemically over time and was first detected using current methods. Thus, evidence suggesting the presence of tumor cells in the blood stream suggests that it will provide a first line of detection mechanism that will replace, or work in conjunction with, other tests such as mammography or measurement of prostate specific antigens. do. By analyzing cell phenotypes (proteins and RNA) and genotypes through markers specific to the cells, organs of these cells such as breast, prostate, colon, lung, ovary or other non-hematopoietic cancers can be readily measured. Can be. Therefore, if proteins, RNA and genomes can be analyzed, especially if no clinical signs of the carp are present, specific tumors and organs of origin will be identified. Because this profile defines the function of the cell, it also indicates what type of treatment method and treatment route is most appropriate when used for cancer cell observation. In addition, post-surgical or other continuous treatment, when monitored in the absence of detectable evidence for circulating tumor cells, further clinical studies may determine whether additional treatment is needed.

보다 광범위하고 보다 조기에 진단할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 하나의 구체예는, 후속적인 표현형 및 형태학상 분석을 위해서 세포의 일체성을 유지시키면서, 세포 또는 세포 군집으로부터 세포질성 생물 분자를 분리하고, 상기 세포 또는 세포 군집을 침투화 화합물(permeabilization compound)과 접촉시키며, 목적 세포질성 생물 분자를 세포로부터 분리하는 단계를 포함한다.In order to allow for a broader and earlier diagnosis, one embodiment of the present invention separates cytoplasmic biological molecules from cells or cell populations while maintaining cell integrity for subsequent phenotypic and morphological analysis. And contacting the cell or cell population with a permeabilization compound, and separating the desired cellular biological molecule from the cell.

본 발명에서 표적화된 희귀 현상(targeted rare event)이란, 최소한 부분적으로 기지의 희귀 현상을 지시하는 임의의 생물 분자를 발현시키는 것을 의미한다. 따라서, 호르몬, 단백질, 펩티드, 렉틴, 올리고뉴클레오티드, 약물, 화학 물질, 핵산 분자(예컨대, RNA 및/또는 DNA) 및 생체 입자 예컨대, 세포, 아파토체(apoptotic body), 세포 파편, 핵, 미토콘드리아, 바이러스, 박테리아 등은 본 발명의 구체예에 포함될 것이다.By targeted rare event in the present invention is meant expressing any biological molecule that at least partially indicates a known rare phenomenon. Thus, hormones, proteins, peptides, lectins, oligonucleotides, drugs, chemicals, nucleic acid molecules (eg RNA and / or DNA) and biological particles such as cells, apoptotic bodies, cell fragments, nuclei, mitochondria, Viruses, bacteria, and the like will be included in embodiments of the present invention.

유체 샘플로서는 세포 함유 체액, 말초 혈액, 골수, 뇨, 침, 가래, 정액, 조직 균질화물, 젖 흡출물 및, 인간 피험체로부터 얻을 수 있는 임의의 기타 희귀 세포 공급원을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Fluid samples include, but are not limited to, cell-containing body fluids, peripheral blood, bone marrow, urine, saliva, sputum, semen, tissue homogenates, milk effluents, and any other rare cell source available from human subjects. no.

"세포질성 생물 분자"로서는 목적으로 하는 세포성 표적 분자를 포함하며, 그 예로서는 세포의 세포질성 분획에 위치하는 단백질, 폴리펩티드, 당단백, 올리고당, 지질, 전해질, RNA, DNA 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 침투성 화합물과 세포를 접촉시킨후 세포를 분리할때, 세포질성 생물 분자는 다운 스트림 분석용 상청액에 존재한다. 모든 가용성 세포질 생물 분자 예를 들어, 막 공극을통과할 수 있는 전체 세포질 RNA 라이브러리 또는 표적 성분은 분리 및 분석될 수 있다. 바람직한 구체예에서는 암 진단 및 치료 수행시 목적으로 하는 발암성 전이의 지표로서, 예컨대, CTC중 전사된 mRNA 및 번역된 단백질의 분석에 촛점을 맞추고 있다.A "cytoplasmic biological molecule" includes a target cellular target molecule, examples of which include, but are not limited to, proteins, polypeptides, glycoproteins, oligosaccharides, lipids, electrolytes, RNA, DNA, etc., located in the cytoplasmic fraction of cells. It doesn't happen. When separating cells after contacting the cells with the permeable compound, cytoplasmic biological molecules are present in the supernatant for downstream analysis. All soluble cytoplasmic biomolecules, such as whole cytoplasmic RNA libraries or target components capable of passing through membrane pores, can be isolated and analyzed. Preferred embodiments focus on the analysis of transcribed mRNA and translated proteins in CTCs, for example, as indicators of carcinogenic metastasis aimed at performing cancer diagnosis and treatment.

"막성 생물 분자"로서는 세포막 예를 들어, 외부 세포막, 핵막, 미토콘드리아 및 기타 세포기관 막과 결합되어 있거나, 또는 여기에 매립되어 있는, 임의의 목적으로 하는 세포외, 막간, 또는 세포내 도메인 분자를 포함한다. 본 발명의 침투 화합물로 침투시킬때, 표적화된 막성 생물 분자는 보통 용해되지 않거나 또는 막으로부터 제거되지 않는다. 즉, 막성 생물 분자는 침투성 세포와 결합된 채로 남아있게 된다. 막성 생물 분자로서는, 외막의 외부 또는 세포외 표면에 존재하는 것들 뿐만 아니라, 외막의 내부 표면에 존재하는 것들, 그리고 핵막, 미토콘드리아막 및 기타 모든 세포내 기관막과 결합된 단백질을 비롯하여, 세포막과 결합되어 있는 단백질, 당단백질, 지질, 탄수화물, 핵산 및 이들의 조합체를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 막성 생물 분자로서는 또한 세포골격 단백질을 포함한다.“Membrane biomolecule” includes any desired extracellular, intercellular, or intracellular domain molecule that is associated with or embedded in a cell membrane, such as an outer cell membrane, nuclear membrane, mitochondria, and other organelle membranes. Include. When infiltrated with the penetrating compound of the present invention, the targeted membrane biomolecule is usually not dissolved or removed from the membrane. That is, the membrane biomolecules remain bound to the invasive cells. Membrane biomolecules bind to cell membranes, including those present on the outer or extracellular surface of the outer membrane, as well as those present on the inner surface of the outer membrane, and proteins associated with nuclear membranes, mitochondrial membranes and all other intracellular organ membranes. Proteins, glycoproteins, lipids, carbohydrates, nucleic acids, and combinations thereof. Membrane biomolecules also include cytoskeletal proteins.

"유전자형" 또는 "유전자형별화"란, 내부에 세포의 생존 및 사멸과 같은 모든 측면을 형성 및 제어하는 암호화된 유전 지시를 보유하는, 세포내 유전 물질 예컨대, DNA를 동정하는 방법을 의미한다. "표현형" 또는 "표현형별화"란, 관찰 가능한 외부의 구조적 요소 및 이의 생성물(즉, 중간체 RNA 포함)을 기초로 하여 세포를 분류하는 것을 의미한다. 이로서는 분류학적, 형태학적 및 기타 표면적 특성을 포함하며, 이들 모두는 내부적으로 암호화된 유전자형에 관한 정보로부터 얻을 수있는 것으로서, 본 발명의 방법과 병용될 수 있다. 대조적으로, 세포 구조 및 일체성은, 핵 및 미토콘드리아를 제외한 최소한의 모든 세포 구조체를 NP-40의 존재하에서, 일반적으로는 카오트로픽 염 처리법 및/또는 미토콘드리아 세포 균질화 동안에 모든 세포 구조를 붕괴시킴으로써 완전히 분해시키는 것과 관련된 통상의 RNA 분리 기법 수행시에는 유지되지 않는다. .By "genotype" or "genotyping" is meant a method of identifying an intracellular genetic material, such as DNA, that possesses encoded genetic indications that form and control all aspects such as cell survival and death. By "phenotype" or "phenotyping" is meant to classify cells based on observable external structural elements and their products (ie, including intermediate RNAs). These include taxonomic, morphological and other surface area characteristics, all of which can be obtained from information about internally encoded genotypes and can be used in combination with the methods of the present invention. In contrast, cell structure and integrity ensure that at least all cell constructs, except the nucleus and mitochondria, are completely degraded in the presence of NP-40, usually by disrupting all cell structures during chaotropic salt treatment and / or mitochondrial cell homogenization. It is not maintained in the performance of conventional RNA isolation techniques associated with this. .

세포 구조에 관한 형태학적 분석 또는 형태학은 세포 및 핵의 해부학적 관점 및 표면 특성 예컨대, 조직화학적 시약으로 염색될 수 있도록 하는 세포내 또는 표면상 마커, 에피토프 또는 검출 가능하게 표지화된 결합 파트너 예컨대, 항체와의 상호작용을 비롯한, 세포 및 핵의 해부학 및 표면 특성과 관련하여 통상적으로 정의되는 바 대로 사용된다. 형태학 이외에도, 다음과 같이 정의되는 "형태 측정(morphometry)"에 관한 전 분야를 포함한다 : 핵내 크로마틴 분포에 관한 정량적 측정.Morphological analysis or morphology of the cell structure may be used to determine the anatomical aspects and surface properties of cells and nuclei such as intracellular or surface markers, epitopes or detectably labeled binding partners such as antibodies that can be stained with histochemical reagents. It is used as commonly defined in relation to the anatomy and surface properties of cells and nuclei, including their interaction with. In addition to morphology, it covers the entire field of “morphometry”, defined as follows: Quantitative measurement of chromatin distribution in the nucleus.

게놈형 및 프로테오믹(proteomic)이란 용어는, 통상적으로 정의된 바 대로 사용된다. 본원에 있어서 "기능성"이란 용어는 실험적으로 검출 가능한 세포의 생물학적 특징 또는 특성을 일컫는 형용사로서 예를 들어, "기능성 셀로믹(functional celomic)"이란 용어는 게놈형 및 프로테오믹, 그리고 기타 표적 카테고리 모두를 포함하는 보다 광범위한 의미이고, 탄수화물에 대해서는 "글리코노믹(glyconomic)"를, 그리고 세포 지질에 대해서는 "리피도믹(lipidomic)"을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 결과의 세포 특징은 정상 세포와 형질전환된 세포를 구별하게 할 수 있는 프로필을 제공한다.The terms genotype and proteomics are used as commonly defined. As used herein, the term "functional" is an adjective that refers to a biological feature or characteristic of an experimentally detectable cell, for example, the term "functional celomic" refers to genomic and proteomic and other target categories. The broader meaning encompasses all, but includes, but is not limited to, "glyconomic" for carbohydrates and "lipidomic" for cell lipids. The resulting cellular characteristics provide a profile that can differentiate normal cells from transformed cells.

"접촉"이란, 세포의 물리적인 인접부와 화합물 또는 시약을 직접적으로 또는 간접적으로 접촉시키는 것을 의미한다. 세포 및/또는 화합물은 임의의 수의 완충액, 염, 용액 등에 존재한다. 세포(들)를 얻기 위하여 행해지는 접촉은 예를 들어, 시약 용액을 튜브, 미세역가 플레이트, 마이크로어레이, 세포 배양 플라스크 등에 넣는 것을 포함한다. 핵산 및 단백질을 포함하는(이에 한정되는 것은 아님) 다수의 세포성 표적 화합물 또는 성분을 동시에 분석하기 위한 미세역가 플레이트 및 마이크로어레이 포맷은 추가의 복합적 분석법을 수행 가능하게 만든다."Contact" means contacting a compound or reagent directly or indirectly with a physical contiguous portion of a cell. Cells and / or compounds are present in any number of buffers, salts, solutions, and the like. Contacting made to obtain the cell (s) includes, for example, placing the reagent solution into a tube, microtiter plate, microarray, cell culture flask, or the like. Microtiter plates and microarray formats for simultaneous analysis of multiple cellular target compounds or components, including but not limited to nucleic acids and proteins, make it possible to perform additional complex assays.

"침투성 화합물, 시약 또는 조성물"이란, 막, 세포질 및 핵 구조를 침투된 세포(들)에 대해서 후속적인 표현형 분석법을 수행하기에 충분할 정도로 유지시키면서, 지질-콜레스테롤 이중층을 비롯한 세포막에 소공을 형성하는 임의의 시약을 의미한다. 예를 들어, 사포닌은 세포막 성분들과 복합체를 형성하여 세포벽 또는 세포막에 크기 약 8 ㎚의 다수의 경막 공극을 형성하여, 작은 가용성 세포기질 성분들 예컨대, 효소, 단백질, 당단백질, 글로불린, 전해질 등을 외부로 확산시키고, 세포외 시약 성분 예컨대, 전해질과 내부 평형을 이루게 하는 공지의 "공극-형성" 화합물이다.An “invasive compound, reagent or composition” refers to the formation of pores in cell membranes, including lipid-cholesterol bilayers, while maintaining the membrane, cytoplasm and nuclear structure sufficient to perform subsequent phenotyping assays on the infiltrated cell (s). Means any reagent. For example, saponins complex with cell membrane components to form multiple transmembrane pores of about 8 nm in size on the cell wall or cell membrane, thereby allowing small soluble cell substrate components such as enzymes, proteins, glycoproteins, globulins, electrolytes, etc. Is a known “pore-forming” compound that diffuses outward and is in internal equilibrium with extracellular reagent components such as electrolytes.

"면역자기적 비드"는 실질적으로 세포상 표면 마커 또는 에피토프에 대하여 선택적 친화성을 보유하는 결합 시약(예를 들어, 항체)이 공유 결합되어 있어, 자기장 예컨대, 고 구배 자기 분리 시스템(HGMS)에서 형성되는 자기장에 노출되었을때 자기적으로 표지화된 세포를 선택적으로 포획할 수 있는, 자기적으로 표지화된 나노입자 또는 마이크로입자이다. 방법, 시약 및 기구에 대하여 본원에 사용된 다른 용어들은 당업자에게 통상적으로 정의되어 공지된 바와 같다.“Immunomagnetic beads” are substantially covalently bound to binding reagents (eg, antibodies) that retain selective affinity for cellular surface markers or epitopes, and thus are used in magnetic fields such as high gradient magnetic separation systems (HGMS). Magnetically labeled nanoparticles or microparticles that can selectively capture magnetically labeled cells when exposed to a magnetic field being formed. Other terms used herein for methods, reagents, and instruments are as commonly defined and known to those skilled in the art.

기원 조직의 동정, 진단, 예후, 치료 표적 특성규명 및 모니터용의 바람직한 유전자 발현 표적(mRNA 및 단백질)으로서는, 예를 들어, 맘모글로빈 1(MGB1), 맘모글로빈 2(MGB2), 프로락틴 유도성 단백질(PIP), 발암성 배아 항원(carcinoembryonic antigen;CEA), 전립선 특이적 항원(PSA), 전립선 특이적 막성 항원(PSMA), 선상 칼리크레인 2(hK2), 안드로겐 수용체(AR), 프로스타신, 헵신(HPN), DD3, Her-2/Neu, BCL2, 상피성 성장 인자 수용체(EGFR), 티로신 키나제형 수용체(HER2), 티미딜레이트 합성효소(TS), 혈관 내피 성장 인자 VEGF, 췌장 뮤신(Muc1), 구아닐릴 시클라제 C(GC-C), 포스파티딜이노시톨 3 키나제(PIK3CG), 단백질 키나제 B 감마(AKT), 절개 수선 단백질(ERCC1), 알파-1 글로빈(F6), 대식세포 저해성 시토킨-1(G6), 디하이드로피리미딘 탈수소효소(DPYD), 인슐린 성장 인자 수용체(IGF2), 알파 및 베타 에스트로겐 수용체(ER), 프로게스테론 수용체(PR), 아로마타제(cyp19), 텔로머라제(TERT), 전신성 상피 조직 특이적 유전자, 시토케라틴 19(CK19), 시토케라틴 5(CK5), 시토케라틴 8(CK8), 시토케라틴 10(CK10), 시토케라틴 20(CK20), 상피 세포 부착 분자(EpCAM), 뮤신 예컨대, 뮤신 1(MUC1), 토포이소머라제, 유로키나제 플라스미노겐 활성인자(uPA), 유로키나제 플라스미노겐 활성인자 수용체(uPAR), 기질 메탈로프로티나제(MMP), 전신 백혈구 특이적 mRNA, 알파-1-글로빈, CD16, CD45, 및 CD31 등과 같은 마커 발현 감작성 또는 내성 유전자의 검출 및 모니터링하기 위한, 유방, 전립선, 폐, 결장, 난소, 신장, 방광 등으로부터 유래된 세포를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 목록은 다양한 기원,유형 및 질병으로부터 유래된 세포를 분화시키도록 합체될 수 있는 mRNA-특이적 유전자 어레이의 일반적인 다양성을 예시하기 위한 것이지, 이것이 전부인 것은 아니다.Preferred gene expression targets (mRNAs and proteins) for identification, diagnosis, prognosis, therapeutic target characterization and monitoring of tissues of origin include, for example, mammoglobin 1 (MGB1), mammoglobin 2 (MGB2), prolactin induction. Sex protein (PIP), carcinoembryonic antigen (CEA), prostate specific antigen (PSA), prostate specific membrane antigen (PSMA), onboard kallikrein 2 (hK2), androgen receptor (AR), prosta God, Hepsin (HPN), DD3, Her-2 / Neu, BCL2, Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR), Tyrosine Kinase Receptor (HER2), Thymidylate Synthetase (TS), Vascular Endothelial Growth Factor VEGF, Pancreas Mucin (Muc1), guanylyl cyclase C (GC-C), phosphatidylinositol 3 kinase (PIK3CG), protein kinase B gamma (AKT), incision repair protein (ERCC1), alpha-1 globin (F6), macrophages Inhibitory cytokin-1 (G6), dihydropyrimidine dehydrogenase (DPYD), insulin growth factor receptor (IGF2), alpha and beta Estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), aromatase (cyp19), telomerase (TERT), systemic epithelial tissue specific genes, cytokeratin 19 (CK19), cytokeratin 5 (CK5), cytokeratin 8 ( CK8), cytokeratin 10 (CK10), cytokeratin 20 (CK20), epithelial cell adhesion molecule (EpCAM), mucins such as mucin 1 (MUC1), topoisomerase, urokinase plasminogen activator (uPA), urokinase Detection of marker expression sensitization or resistance genes such as plasminogen activator receptor (uPAR), matrix metalloproteinase (MMP), systemic leukocyte specific mRNA, alpha-1-globin, CD16, CD45, and CD31, and Cells derived from breast, prostate, lung, colon, ovary, kidney, bladder, and the like for monitoring include, but are not limited to. The above list is intended to illustrate the general diversity of mRNA-specific gene arrays that can be incorporated to differentiate cells from various origins, types and diseases, but this is not all.

안정화, 방출 및 회수Stabilization, release and recovery

전술한 발명(본원 발명과 공동 양도된 미국 특허 제6,365,362호 및 미국 특허 출원 제10/079,939 ; 이들 모두는 본원에 참고용으로 인용됨)에 개시된 방법을 사용하여, 순환성 상피 세포를 백혈구에 비하여 2,500∼약 10,000배 정도까지 증폭시킬 수 있다. 혈중 순환성 상피 세포의 면역자기적 선별법 수행후 본원 발명에 구체화된 뉴클레오티드 분석법이 수행된다. 이러한 증폭은 본 발명의 구체예에 사용되는 특정 세포 군집을 선별하기 위한 당 업계에 공지된 다수의 방법들중 하나의 예이다.Circulating epithelial cells were compared to leukocytes using the methods disclosed in the above-described invention (US Pat. No. 6,365,362 and US Patent Application No. 10 / 079,939, co-assigned herein; all of which are incorporated herein by reference). It can be amplified by 2,500 to about 10,000 times. Following immunomagnetic screening of circulating epithelial cells in blood, nucleotide assays specified in the present invention are performed. Such amplification is an example of one of a number of methods known in the art for selecting specific cell populations for use in embodiments of the present invention.

이들 세포로부터 무결성 세포질성 총 RNA 및 mRNA를 방출시켜, 이들을 분리 및 정제하는 방법은, 염색 및 면역 염색시켜 동일한 세포, 세포 군집 또는 표본에 대하여 세포질성 RNA 및 세포내 항원 표현형별화 그리고 DNA 유전자형별화 모두의 경우에서 연속 또는 동시 분석법을 수행하기 이전에, 통상적으로 사포닌으로 세포를 침투화할 때 개발된 것으로서, 이는 놀랍고도 획기적인 것이었다.The method of releasing integrity cytoplasmic total RNA and mRNA from these cells, isolating and purifying them is performed by staining and immunostaining, both cytoplasmic RNA and intracellular antigen phenotyping and DNA genotyping for the same cell, cell population or sample. In the case of prior to performing continuous or simultaneous assays, they were usually developed when infiltrating cells with saponins, which was surprising and groundbreaking.

침투화(permeabilization)는 세가지 유형의 일반적인 계면활성제 또는 세제중 하나를 사용하여 본 발명의 기준하에서 수행될 수 있다 : 공극 형성 시약 예컨대, 사포닌, 또는 사포닌 분액 예컨대, QS-21, 에신, 디지티오닌, 카데놀리드 등. 상기 제제들 모두는 막의 공극도를 높여 소형의 가용성 세포내 성분들을 방출시킨다. 제제의 다른 군은 계면활성제이다. 이러한 제제들은 비교적 높은 친수성-친지성 밸런스를 유지하고 있어 분해되지 않고 막을 침투시킨다. 그 외에, 친수성-친지성 밸런스가 보다 낮은 용해성 계면활성제가 보다 많으면, RNA를 방출하되 막을 용해시키는 성향도 나타낸다. 이러한 계면활성제의 예로서는 폴리옥시에틸렌 소르비탄(Tween 20, 40 또는 80으로 시판중), 노닐페녹시 폴리에톡시 에탄올(NP-40) 등, t-옥틸 페녹시 에톡시 에탄올 또는 SDS를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Permeabilization can be carried out under the criteria of the present invention using one of three types of common surfactants or detergents: pore forming reagents such as saponin, or saponin aliquots such as QS-21, esin, digionine , Cardenolide etc. All of these agents increase the porosity of the membrane to release small soluble intracellular components. Another group of formulations are surfactants. These agents maintain a relatively high hydrophilic-lipophilic balance and do not degrade and penetrate the membrane. In addition, more soluble surfactants with lower hydrophilic-lipophilic balances also tend to release RNA but dissolve the membrane. Examples of such surfactants include t-octyl phenoxy ethoxy ethanol or SDS, such as polyoxyethylene sorbitan (commercially available as Tween 20, 40 or 80), nonylphenoxy polyethoxy ethanol (NP-40), It is not limited to this.

세포질성 RNA(및 기타 RNA 예컨대, mtRNA 및 hnRNA), 세포 표면 및 가용성 세포내 항원, 세포 기관 예컨대, 미토콘드리아 및 나머지 지표화된 핵의 후속 분석은 모든 표준적 RNA, DNA 및 단백질계 분석 기법에 의하여 다운 스트림 분석될 수 있다. 이러한 기법으로서는 모든 유형의 cDNA, RNA 및 프로필 분석용인 단백질 마이크로어레이, 질량 분광 분석법, 형광성 동일계 혼성화(FISH), 단일 뉴클레오티드 다형성법(SNP), 모든 게놈계 증폭 기법 예컨대, PCR 등, 마이크로세틀라이트(microsatellite) 분석법, 제한 단편 길이 다형성법(RFLP, ALFP), SAGE, DD-RT-PCR 등을 포함한다.Subsequent analysis of cytoplasmic RNA (and other RNAs such as mtRNA and hnRNA), cell surface and soluble intracellular antigens, organelles such as mitochondria and the rest of the indexed nuclei is down by all standard RNA, DNA and protein based assay techniques. Stream can be analyzed. Such techniques include protein microarrays for all types of cDNA, RNA and profile analysis, mass spectrometry, fluorescent in situ hybridization (FISH), single nucleotide polymorphism (SNP), all genome-based amplification techniques such as PCR, etc., microsatellite ) Assays, restriction fragment length polymorphism (RFLP, ALFP), SAGE, DD-RT-PCR, and the like.

이러한 분석법은 임의의 RNA 서열 유형 각각에 대하여 1∼10개의 RNA 분자상에서 수행될 수 있으나, 바람직하게는 수만개∼수백만개의 표적 복사체상에서 수행되어 임상학적 조건에서 병상에 대한 지표로서 세포성 번역 또는 전사 프로필이 경미하게나마 변형되었는지 여부를 검출할 수 있다. 방출 가능한 세포 성분 및 방출 불가능한 세포 성분 예컨대, 단백질, 당단백질, 지단백질, 올리고글리코시드 등에 대한 기타의 기능성 세포 프로필은 통상의 마이크로어레이, HPLC, 전기영동법 예컨대, 고해상 2D 전기영동법 또는 항체 어레이 프로필링에 의한 두가지 부류의 방법으로 분석함으로써 유사하게 규명될 수 있다.Such assays can be performed on 1-10 RNA molecules for each of any of the RNA sequence types, but are preferably performed on tens of millions to millions of target copies to provide cellular translation or transcription profiles as indicators of the condition in clinical conditions. It is possible to detect whether this is a slight deformation. Other functional cell profiles for releasable and non-releasable cellular components such as proteins, glycoproteins, lipoproteins, oligoglycosides, etc. can be applied to conventional microarrays, HPLC, electrophoresis such as high resolution 2D electrophoresis or antibody array profiling. By analysis in two classes of methods.

본 발명의 침투화 화합물로서는 사포닌, 지방산에 결합된 콜레스테롤 유사 아글리콘 또는 제닌(탄수화합물부를 전혀 포함하지 않는 트리터펜 또는 스테로이드) 및 하나 이상의 탄수화물(물에 용이하게 분산되어 구형 미셀을 형성함) 즉, 공극 형성에 있어서 활성인 화학종으로 구성된 천연 생성물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적당한 공극 형성제로 상기 칭하였던 것들 및 그 외의 것들 즉, 폴리옥시에틸렌 소르비탄(Tween 20, 40 또는 80으로 시판중), 노닐페녹시 폴리에톡시 에탄올(NP-40) 및 t-옥틸 페녹시 에톡시 에탄올은 고 HLB(친수성-친지성 밸런스) 수를 가지는 것으로서, 이는 저농도에서도 바람직하지 않은 세포 성분의 가용화 및 막 분해를 최소화하는데 충분한 정도로 사용되어야 한다. 침투화 화합물의 농도는 약 10%의 사포게닌을 함유하는 사포닌을 사용할때 약 0.01∼0.5%(w/v)이다. 바람직한 침투화 화합물로서는 사포닌(Sigma Catalog Number S-7900)이 있다. 기타의 공급원으로부터 유래된 사포닌 및 고순도의 사포닌이 사용될 수 도 있는데, 그 예로서는 순도 약 20∼25%의 사포닌인 사포게닌(Sigma S-4521) 및 고순도 사포닌인, QS-21(순도 약 99%로서, 매사츄세츠 프래밍엄 소재 Aquila Biopharmaceuticals에서 시판중임)이 있다. 기타 유용한 화합물로서는 알파-에신 및 베타-에신(Sigma E-1378)(이들 모두는 마로니에로부터 유래함)이 있다. 침투화화합물 예컨대, 포스페이트 완충 용액이 조성물 즉, 항미생물제 예컨대, 나트륨 아지드, Proclin 300(Rohm & Hass, Philadelphia, PA) 등을 포함하기도 하는 조성물중에 존재할 수있다. 다른 바람직한 침투제로서는 이뮤니펌(Immuniperm)(상표명)이 있으며, 이 자체는 핵 또는 미토콘드리아 뉴클레오티드 풀에 영향을 미치지 않는 세포질성 RNA(세포내 모든 RNA중 85% 차지)를 약 50%를 방출한다. 고정된 세포중 총 세포성 RNA중 나머지 50%와 모든 DNA는 SDS, 프로테아제 및 포름알데히드 스캐빈징 제제(scavenging agent)를 포함하는 방출 칵테일로 방출될 수 있으며, 여기서 상기 조성물은 본 발명의 하나의 구체예를 이루는 것이다. 각각의 칵테일 성분의 정확한 작용 방식에 관하여는 알려져 있지 않으나, 상기 SDS는 구조적 세포내 단백질에 가교된 세포내 RNA 및 DNA를 용해시켜, 단백 분해 및 포름알데히드 가교 핵산 방출을 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 만든다. 신규의 포름알데히드 스캐빈징 시약의 예로서는 히드록실아민, 카복시메톡실아민, 히드라진, 아세트히드라진 및 기타 히드라지드 또는 히드라진 유도체와, 아민 예컨대, 트리스를 포함하며(이에 한정되는 것은 아님), 이들은 증폭 속도 및 수율을 증가시키는 것으로 보아, 방출된 핵산의 양과 "질"을 상승시키는 것으로 파악된다. 이뮤니펌으로 방출된 2개의 부류 및 방출 칵테일은 각각 분석되거나 또는 풀링된후 분석될 수 있다.The penetrating compounds of the present invention include saponins, cholesterol-like aglycones or ginines (triterpenes or steroids containing no carbohydrates) and one or more carbohydrates (which are readily dispersed in water to form spherical micelles), namely And natural products consisting of species active in pore formation. Those mentioned above as suitable pore formers and others, such as polyoxyethylene sorbitan (commercially available as Tween 20, 40 or 80), nonylphenoxy polyethoxy ethanol (NP-40) and t-octyl phenoxy Toxic ethanol has a high HLB (hydrophilic-lipophilic balance) number, which should be used to a degree sufficient to minimize solubilization and membrane degradation of undesirable cellular components even at low concentrations. The concentration of the permeating compound is about 0.01-0.5% (w / v) when using saponin containing about 10% saponenin. Preferred penetrating compounds include saponins (Sigma Catalog Number S-7900). Saponins derived from other sources and saponins of high purity may also be used, such as saponin (Sigma S-4521), which is about 20-25% of saponin, and QS-21 (about 99%, which is high purity, saponin). , Aquila Biopharmaceuticals, Framingham, Mass.). Other useful compounds include alpha-essin and beta-essin (Sigma E-1378), all of which are derived from horse chestnut. Permeation compounds such as phosphate buffer solutions may be present in the composition, such as compositions that also include antimicrobial agents such as sodium azide, Proclin 300 (Rohm & Hass, Philadelphia, PA) and the like. Another preferred penetrant is Immunperm ™, which itself releases about 50% of cellular RNA (85% of all RNA in the cell) that does not affect the nuclear or mitochondrial nucleotide pool. The remaining 50% of total cellular RNA in immobilized cells and all DNA can be released in a release cocktail comprising SDS, protease and formaldehyde scavenging agent, wherein the composition is one of the invention A specific example is achieved. Although the exact mode of action of each cocktail component is unknown, the SDS dissolves intracellular RNA and DNA cross-linked to structural intracellular proteins, making proteolysis and formaldehyde cross-linked nucleic acid release more efficient. . Examples of novel formaldehyde scavenging reagents include, but are not limited to, hydroxylamine, carboxymethoxylamine, hydrazine, acethydrazine and other hydrazide or hydrazine derivatives, and amines such as tris, And to increase yield, it is believed to increase the amount and “quality” of nucleic acid released. The two classes and release cocktails released into the immunoperme can be analyzed or pooled, respectively.

따라서, 세포성 뉴클레오티드를 방출시킬 수 있는, 포름알데히드 스캐빈저를 첨가하거나 또는 첨가하지 않은 임의의 계면활성제 또는 프로테아제(또는 이들의 조합물)를 동시 분석에 적당한 형태로 저장 및 유지시키는 것도 본 발명의 범위내에 포함되는 것이다.Accordingly, the invention also stores and maintains any surfactant or protease (or combination thereof) with or without formaldehyde scavenger, which can release cellular nucleotides, in a form suitable for simultaneous analysis. It is included in the range of.

세포성 RNA를 상당 부분 단편화시키는 성향이 있는 현재의 세포 고정 및 RNA 회수 프로토콜과는 달리, 본 발명은 세포의 일체성을 유지시키면서 세포막을 관통화시키는 관통화제 예컨대, 사포닌으로 처리된 세포로부터 유래된 무결성 세포질성 총 RNA 및 mRNA중 90% 이상을 추출 및 분리할 수 있다. mRNA 분리는 또한 면역자기적 세포 증폭 및 면역형광성 세포 표지화 방법에 적합하다. 세포 분석 플랫폼에 의하여 동정 및 특성규명된 세포의 포괄적 RNA 발현 프로필 분석법 예컨대, T7, SP6, 또는 T3 프로모터, 유동혈구계측법, 마이크로어레이 및 Cell Spotter(등록상표명) 또는 CellTracks 시스템(이들 모두는 펜실베니아 소재 Immunicon Corp에 의해 제조)을 사용하는 RNA 중합효소 프로모터계 1차 증폭 방법은 발현 프로필을 직접적으로 유효화시키고, 보완 및 확대하여, 이로부터 얻어진 정보를 강화할 수 있다.Unlike current cell fixation and RNA recovery protocols that tend to fragment large amounts of cellular RNA, the present invention provides for integrity derived from cells treated with penetrants such as saponins that penetrate the cell membrane while maintaining cell integrity. More than 90% of the cytoplasmic total RNA and mRNA can be extracted and separated. mRNA isolation is also suitable for immunomagnetic cell amplification and immunofluorescent cell labeling methods. Comprehensive RNA expression profile analysis of cells identified and characterized by a cell assay platform such as T7, SP6, or T3 promoters, flow cytometry, microarrays, and Cell Spotter® or CellTracks systems (all of which are Immunicon, Pennsylvania) RNA polymerase promoter-based primary amplification method using (manufactured by Corp.) can directly validate, supplement, and expand expression profiles to enhance information obtained therefrom.

특정 고정제에 한정하는 것은 아니지만, 관통화된 세포는 가교제로 처리되어 전술한 바와 같이 형태학적, 항원 및 뉴클레오티드 일체성을 유지시킨다. 시판중인 안정화제중 3가지 유형의 예로서는 시토첵스(상표명), 스태빌사이트(Stabilcyte)(상표명) 및 트랜스픽스(상표명)이 있으며, 이들은 장기간 동안 혈액 표본중 혈액 세포를 안정화시키는데 유용하다. 이러한 안정화제는 대부분 유동성 혈구계측법에 의하여 측정되는 바와 같이, (주로 수축을 최소화하여) 세포 크기를 유지하고, 세포 표면상 항원을 보존하도록 최적화된다. 본 출원은 일반적으로 직접 분석법을 포함하며, 광범위한 샘플 조작 또는 특정 세포 군집의 증폭을 필요로 하지 않는다. 이와는 대조적으로, 본 발명에서 분리 및 검출된 순환성 종양 세포 또는 기타 희귀 표적 세포는 매우 낮은 빈도수로 존재하는 비정상적 병인성 세포 또는 희귀 세포를 포함하고, 또한 이로써 정의되며, 이를 위해서는 검출전에 상당령 증폭시킬 필요가 있다.Although not limited to a specific fixative, the permeated cells are treated with a crosslinking agent to maintain morphology, antigen and nucleotide integrity as described above. Three types of commercially available stabilizers are Cytox®, Stabilcyte® and Transfix®, which are useful for stabilizing blood cells in blood samples for long periods of time. These stabilizers are mostly optimized to maintain cell size (predominantly by minimizing contraction) and to preserve antigen on the cell surface, as measured by flow cytometry. The present application generally includes direct assays and does not require extensive sample manipulation or amplification of specific cell populations. In contrast, circulating tumor cells or other rare target cells isolated and detected in the present invention include and are defined as abnormal pathogenic cells or rare cells which are present at very low frequencies, and for this purpose, significant amplification before detection. I need to.

본 발명의 수행시 판명된 바와 같이 시토첵스(상표명) 안정화제는 세포 안정화제로서 사용될 수 있으며, 상기 안정화제는 세포내 RNA의 알데히드 방출성 고정제로서 세포내 단백질과 거대분자기적 복합체를 형성시킨다. 본 출원인은 예상외로 고정, 바람직하게는 포름알데히드 공여체(예컨대, 시토첵스(상표명))를 사용한 고정은 후속 샘플 처리에서 RNA를 보유 및 보호하는데 필수적이라는 사실을 발견하였으며, 또한 완전한 기능을 갖는 RNA의 전체 방출 및 최적 방출에는 전술한 방출 칵테일과 함께 사포닌이 필요하다는 사실을 발견하였다.As demonstrated in the practice of the present invention, cytostatic® stabilizers can be used as cell stabilizers, which form macromolecular complexes with intracellular proteins as aldehyde-releasing fixatives of intracellular RNA. . Applicants have unexpectedly found that immobilization, preferably immobilization with formaldehyde donors (e.g., cytotoxic®), is essential for retaining and protecting the RNA in subsequent sample processing, and also for the full functionality of RNA It has been found that release and optimal release require saponin in conjunction with the release cocktail described above.

이상적인 "안정화제" 또는 "보존제"(본원에서는 호환적으로 사용됨)는 생물 표본에 존재하는 표적 세포를 신속하게 보존할 수 있는 조성물로서 정의되는 것으로서, 이들은 어떠한 방식으로든 표적 세포의 분리, 검출 및 계수와, 비표적 세포와의 구별을 방해할 수 있는, 간섭성 응집체 및/또는 세포 파편이 생물 표본내에 형성되는 것을 최소화시킨다. 다시 말해서, 항응고제와 함께 사용될 경우, 안정화제는 항응고제의 수행성을 방해해서는 안된다. 역으로 말해서, 상기 항응고제는 안정화제의 수행능을 방해해서는 안된다. 뿐만 아니라, 개시된 안정화제는 또한 관통화된 세포를 고정시킴으로써 안정화시키는 제3의 기능을 할 수도 있다[여기서, "관통화된" 또는 "관통화" 및 "고정", "고정된" 또는 "고정화"란 표현은 세포 생물학 분야에서 통상적으로 정의되는 바와 같이 사용된다]. 본원에 있어서 안정화제라는 설명에는, 농도 또는 양이 표적 세포를 손상시키지 않고 안정화하는데 효과적일 경우, 적당한 농도 또는 양으로 상기 제제들을 사용하는 것(이는 세포 생물학계 당업자에게 용이하게 이해될 수 있는 것임)을 포함하는 것이다. 희귀 세포를 보존하기위해서 본 발명의 조성물, 방법 및 장치를 사용하는 것은 상기 희귀 세포를 손상시키거나 또는 파괴하는 방식으로 이용하는 것이 아니므로, 고유의 적당한 농도 또는 양을 선택하는 것이다. 예를 들어, 포름알데히드 공여체인 이미다졸리디닐 우레아는 바람직하게는 0.1∼10 부피% 농도, 더욱 바람직하게는 0.5∼5 부피%의 농도 및 가장 바람직하게는 1∼3 부피%의 농도에서 효과적인 것으로 파악된다. 추가의 제제 예컨대, 폴리에틸렌 글리콜도 역시 바람직하게는 약 0.1∼5%의 농도로 첨가될때 세포를 안정화시키는데 유효한 것으로 파악된다. 이러한 제제의 용도에 관하여는 PCT/US02/26867에 기술되어 있으며, 이는 본원에 참고 문헌으로 인용되어 있다.An ideal “stabilizer” or “preservative” (used herein interchangeably) is defined as a composition capable of rapidly preserving target cells present in a biological sample, which in some way isolates, detects, and counts target cells. And minimizes the formation of coherent aggregates and / or cell debris in the biological sample, which may interfere with distinction from non-target cells. In other words, when used with anticoagulants, stabilizers should not interfere with the performance of the anticoagulant. Conversely, the anticoagulant should not interfere with the performance of the stabilizer. In addition, the disclosed stabilizers may also have a third function of stabilizing by immobilizing penetrated cells [wherein "penetrated" or "penetrating" and "fixed", "fixed" or "fixed" Expression is used as commonly defined in the field of cell biology. As used herein, the term stabilizer refers to the use of such agents in suitable concentrations or amounts, as long as the concentration or amount is effective to stabilize without damaging the target cell (which will be readily understood to those skilled in the field of cell biology). ) Is included. The use of the compositions, methods and devices of the present invention to preserve rare cells is not intended to be used in a manner that damages or destroys such rare cells, and therefore selects an appropriate appropriate concentration or amount. For example, the formaldehyde donor imidazolidinyl urea is preferably effective at a concentration of 0.1 to 10% by volume, more preferably at a concentration of 0.5 to 5% by volume and most preferably at a concentration of 1 to 3% by volume. It is figured out. Additional agents, such as polyethylene glycol, are also understood to be effective for stabilizing cells when preferably added at a concentration of about 0.1-5%. The use of such formulations is described in PCT / US02 / 26867, which is incorporated herein by reference.

본 발명의 놀라운 양태는 거대 분자 복합체의 일부로서 세포내 RNA는 세포 안정화제 및 고정제로 미리 처리한 세포로부터 증폭 가능하게 회수할 수 있으며, 대부분 정량적으로 회수될 수 있다는 점이다. 가교 RNA의 완전한 방출에는 용해 세제 및 포름알데히드 스캐빈저의 존재하에서의 효소적 분해와 함께 사포닌이 필요하다. 예를 들어, 프로티나제 K, V8 프로티나제, 시토첵스(상표명) 처리된 세포의 프로나제 분해 결과, RNA를 완전히 회수하거나 또는 전장 RNA(full-length RNA)를 포괄적으로 분석할 수 있었다. 본 발명에 개시된 바와 같이, 포름알데히드 스캐빈저가 존재하면 RNA 회수율을 더욱 개선시키는 것으로 파악된다.A surprising aspect of the present invention is that intracellular RNA, as part of the macromolecular complex, can be amplifiably recovered, mostly quantitatively, from cells previously treated with cell stabilizers and fixatives. Complete release of the crosslinked RNA requires saponins with enzymatic degradation in the presence of soluble detergents and formaldehyde scavengers. For example, as a result of pronase digestion of proteinase K, V8 proteinase, cytoscene-treated cells, RNA could be recovered completely or full-length RNA could be comprehensively analyzed. As disclosed herein, the presence of formaldehyde scavenger is believed to further improve RNA recovery.

본 발명의 하나의 구체예에서, 표적 세포 예컨대, 순환성 암 세포 또는 태아 세포는 이 세포를 다른 비표적 세포로부터 효과적으로 분리하고, 이들의 핵산을 정제한후, 마이크로어레이 분석을 위해 목적으로 하는 표적(들)을 증폭시킴으로써 평가할 수 있다.In one embodiment of the invention, target cells such as circulating cancer cells or fetal cells effectively separate these cells from other non-target cells, purify their nucleic acids, and then target the target of interest for microarray analysis. It can be evaluated by amplifying (s).

그러므로, 세포질성 생물 분자의 분리는 처음에 원심분리 또는 면역자기적 비드 농축을 통하여 침투화 화합물로부터 침투화된 세포를 분리하여 수행된다. 이후 세포질성 생물 분자 혼합물은 상청액에 존재하게 된다. 세포질성 생물 분자의 분리는 자기적 비드를 포획하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 세포질성 생물 분자가 mRNA이면, 자기적 비드 또는 비자기적 지지체에 고정된 올리고(dT)는 상기와 같이 포획하는데 사용될 수 있으며, 따라서 원심 분리를 수행하거나 또는 수행하지 않고서 세포로부터 mRNA를 분리할 수 있다. 세포질성 생물 분자가 단백질이면, 특정 단백질에 결합할 수 있는 항체를 사용할 수 있으며, 이 경우 항체는 자기적 비드 또는 비자기적 지지체에 부착될 수 있다. 다른 분리 기법은 당 업자에게 널리 공지되어 있으며, 그 예로서는 표준 단백질 및 RNA 화학 추출법, 전기영동, 크로마토그래피, 면역분리법 및 친화성 기법이 있다. 세포 및 생물 분자를 분리하기 위한 면역자기적 증폭 시약 및 장치는 Immunicon Corp.(Huntingdon Valley, PA), Dynal(New Hyde Park, NY) 및 Miltenyi Biotec Inc.(Auburn, CA)를 비롯한 몇몇 제조사에 의해 제조된 것들을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 세포는 원핵세포 예컨대, 박테리아 세포, 또는 진핵 세포 예컨대, 포유 동물 세포일 수 있으며, 가장 바람직한 세포는 인간 기원의 세포이다. 바람직한 구체예에서, 세포는 발암 세포 또는 종양 세포이다. 바람직한 목적 암종으로서는 조직 절편 또는 체액에서 발견되는 유방, 전립선, 폐, 결장 및 난소 조직 등으로부터 유래된 암종 예컨대, 혈액 및 골수내 존재하는 순환성 종양 세포를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Therefore, the separation of cytoplasmic biological molecules is performed by first separating the infiltrated cells from the infiltrating compounds through centrifugation or immunomagnetic bead enrichment. The cytoplasmic biomolecular mixture is then present in the supernatant. Separation of cytoplasmic biological molecules can be accomplished by capturing magnetic beads. For example, if the cytoplasmic biomolecule is mRNA, oligos (dT) immobilized on magnetic beads or nonmagnetic supports can be used to capture as such, thus allowing mRNA to be removed from the cells with or without centrifugation. Can be separated. If the cytoplasmic biological molecule is a protein, an antibody capable of binding to a specific protein can be used, in which case the antibody can be attached to a magnetic bead or a nonmagnetic support. Other separation techniques are well known to those skilled in the art, and examples include standard protein and RNA chemical extraction, electrophoresis, chromatography, immunoassay, and affinity techniques. Immunomagnetic amplification reagents and devices for isolating cells and biomolecules have been produced by several manufacturers, including Immunicon Corp. (Huntingdon Valley, PA), Dynal (New Hyde Park, NY), and Miltenyi Biotec Inc. (Auburn, CA). Including but not limited to those prepared. The cell may be a prokaryotic cell such as a bacterial cell or eukaryotic cell such as a mammalian cell, the most preferred cell being a cell of human origin. In a preferred embodiment, the cells are carcinogenic cells or tumor cells. Preferred target carcinomas include, but are not limited to, carcinomas derived from breast, prostate, lung, colon and ovarian tissues, such as those found in tissue sections or body fluids such as blood and bone marrow.

세포질성 및/또는 전세포 생물 분자 분석 및, 동일 샘플상에서 연속으로 수행되는 막성 생물 분자 분석을 위한 세포 제조 방법에 관하여 개시되어 있다[이들을 각각 총칭하여 핵산 또는 단백질의 분석을 위한 기능성 제노믹스 또는 기능성 프로테오믹스라 칭함]. 전술한 바와 같이, 이러한 분석법은 이하 본 발명의 방법을 수행하기 이전에 동일한 세포(들)상에서 수행가능하다. 세포들을 침투화 화합물과 접촉시켜, 구조적 생물 분자 및 막성 생물 분자를 변형시키지 않고 전술한 바와 같은 세포질성 생물 분자를 방출시킨다.A method for preparing a cell for cytoplasmic and / or whole cell biomolecule analysis and membrane biomolecule analysis performed continuously on the same sample is described [Functionally, they are functional genomics or functional proteomics for the analysis of nucleic acids or proteins, respectively. Called]. As mentioned above, this assay can be performed on the same cell (s) before carrying out the method of the present invention. The cells are contacted with the permeating compound to release the cellular biological molecules as described above without modifying the structural and membrane biological molecules.

따라서, 본원에 개시된 바와 같이, 세포 샘플로부터 얻은 세포질성 생물 분자를 분석하는 방법 및 동일한 세포 샘플로부터 얻은 막성 생물 분자를 분석하는 방법은, 전술한 바와 같이 상기 세포들이 침투화 화합물과 접촉하여, 안정화된 후 세포질성 생물 분자가 회수된 후에 수행된다. 세포질성 생물 분자는 이에 결합된 생물 분자와 동시에 또는 연속적으로 분리 및 분석될 수 있다.Thus, as disclosed herein, methods for analyzing cytoplasmic biomolecules obtained from a cell sample and methods for analyzing membrane biomolecules obtained from the same cell sample are stabilized by contacting the cells with the infiltrating compound as described above. And then after the cellular biological molecules have been recovered. Cytoplasmic biological molecules can be separated and analyzed simultaneously or sequentially with biological molecules bound thereto.

본 발명은 또한 세포기질성 또는 전세포성 RNA, 구체적으로 mRNA를 분리하는 시약 및 키트를 제공한다. 상기 키트는 RNA 분리 및 검출용 침투화 화합물과 RNA 추출 시약, 또는 혼성화 프로브 예컨대, 다양한 길이의 올리고(dT) 또는 유전자 특이적 서열 또는 랜덤한 (축퇴성) 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 상기 키트는 또한 세포와 결합된 단백질에 결합하는 항체 예컨대, 막성 생물 분자에 결합하는 항체를 포함할 수 있다. 상기 항체 및 프로브는 효소적 표지화, 형광 표지화 또는 방사능 표지화되어 검출할 수 있다. 상기 항체 및 프로브는 또한 예를 들어, 자기적 비드 등에 부착되어 분리가 촉진될 수도 있다.The invention also provides reagents and kits for separating cytoplasmic or whole-cell RNA, specifically mRNA. The kit may comprise permeabilization compounds for RNA isolation and detection and RNA extraction reagents, or hybridization probes such as oligo (dT) or gene specific sequences or random (degenerate) oligonucleotides of various lengths. The kit may also include an antibody that binds to a protein bound to the cell, such as an antibody that binds to a membrane biomolecule. The antibodies and probes can be detected by enzymatic labeling, fluorescent labeling or radiolabelled. The antibodies and probes may also be attached to, for example, magnetic beads or the like to facilitate separation.

분석analysis

세포질성 생물 분자 분석에는 세포의 세포질로부터 분리된 생물 분자가 관여하는 임의의 유형의 분석법 또는 검정법을 포함한다. 세포질성 생물 분자 분석법은 기능성 게놈 발현 프로필링 예컨대, mRNA 프로필링, 단백질 발현 프로필링, 역전사효소 중합효소 연쇄 반응, 노던 블롯팅, 웨스턴 블롯팅, 뉴클레오티드 또는 아미노산 서열 분석법, 유전자 발현의 연속 분석법(SAGE), 경쟁적 게놈 혼성화(CGH), 전기영동, 2-D 전기영동, MALDI 또는 SELDI에 의한 질량 분광분석법, 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 핵 자기 공명법, 적외선, 원자 흡착법 등(이에 한정되는 것은 아님)을 추가로 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 뉴클레오티드 또는 아미노산 수준의 서열 분석법은 단백질, DNA/cDNA, 또는 mRNA 서열에 있어서의 돌연변이의 존재를 지시 및 동정할 수 있다. 예를 들어, 원래의 유전자 또는 단백질 프로필 분석법은 변이 세포 또는 종양 세포내 암유전자의 존재를 지시할 수 있다. 적당한 암 치료법 수행후 분석을 통하여, 약물 내성 또는 보다 공격적인 종양 세포의 암유전자 및 이의 출현을 추가로 돌연변이시킴으로써, 질병의 완화시 종양 부하량이 보다 낮아졌는지 또는 종양이 재발되었는지를 알 수 있다.Cytoplasmic biomolecule analysis includes any type of assay or assay involving biological molecules isolated from the cytoplasm of the cell. Cytoplasmic biomolecular assays include functional genomic expression profiling such as mRNA profiling, protein expression profiling, reverse transcriptase polymerase chain reaction, northern blotting, western blotting, nucleotide or amino acid sequencing, and continuous analysis of gene expression (SAGE ), Competitive genomic hybridization (CGH), electrophoresis, 2-D electrophoresis, mass spectrometry by MALDI or SELDI, gas chromatography, liquid chromatography, nuclear magnetic resonance, infrared, atomic adsorption, etc. But is not limited to such. Sequence analysis at the nucleotide or amino acid level can direct and identify the presence of mutations in protein, DNA / cDNA, or mRNA sequences. For example, original gene or protein profile assays can direct the presence of oncogenes in variant cells or tumor cells. Analysis after appropriate cancer therapy can further determine whether the tumor burden is reduced or the tumor recurs upon alleviation of the disease by further mutating the oncogene and its appearance of drug resistance or more aggressive tumor cells.

막성 생물 분자 분석에는 세포내에 존재하는 세포막에 결합되거나 또는 이와 합체된 생물 분자 예컨대, 세포외 및 세포내 생물 분자 또는 마커가 관여하는 임의의 유형의 분석법 또는 검정법을 포함한다. 적당한 분석 방법으로서는 유동혈구계측법, 효소 결합 면역흡착 검정법, 형태학적 염색, 세포 분류 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 침투화된 세포는 예를 들어, 검출 가능한 특정 단백질의 발현을 바탕으로 하는 형광성 활성화 세포 분류(FACS) 기법에 의하여 분류될 수 있다. 세포 분류 기법은 당업자에게 널리 공지되어 있는 것으로서, 예를 들어 암 진단시 검출 가능하게 라벨링된 세포를 간단히 계수하는데 사용되었다. 침투화된 세포 예컨대, CD4 또는 CD8 세포는 또한 특정 단백질의 발현을 기초로 하여 분류될 수도 있다. 막성 생물 분자 분석법은 또한 다운 스트림 막 분류물에 대하여 수행된 후, 단백질 발현 프로필링(이에 한정되는 것은 아님)을 비롯한 분석법을 통하여 수행될 수 있다. 웨스턴 블롯팅, 아미노산 서열 분석법, 질량 분광분석법, 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 핵 자기 공명법, 적외선, 원자 흡착법, 표면 플라스마 공명법(SPR) 및 임의의 기타 기법이 막성 성분의 분석에 적당하다.Membrane biomolecular assays include any type of assay or assay involving biological molecules, such as extracellular and intracellular biomolecules or markers, that are bound to or incorporated in the cell membrane present in the cell. Suitable assay methods include, but are not limited to, flow cytometry, enzyme-linked immunosorbent assay, morphological staining, cell sorting, and the like. Infiltrated cells can be sorted by, for example, fluorescent activated cell sorting (FACS) techniques based on the expression of specific detectable proteins. Cell sorting techniques are well known to those skilled in the art and have been used, for example, to simply count detectably labeled cells in the diagnosis of cancer. Infiltrated cells such as CD4 or CD8 cells may also be sorted based on the expression of a particular protein. Membrane biomolecular assays can also be performed on downstream membrane sorts and then via assays including, but not limited to, protein expression profiling. Western blotting, amino acid sequencing, mass spectrometry, gas chromatography, liquid chromatography, nuclear magnetic resonance, infrared, atomic adsorption, surface plasma resonance (SPR) and any other technique are suitable for the analysis of membrane components. .

기능성 게놈 분석법 또는 검정법은 침투화된 세포내에 보류되어 있는 유전 물질에 대해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 게놈 DNA, 핵(hnRNA), 미토콘드리아(mtRNA) 및 기관이 보유하는 기타 임의의 RNA 또는 DNA(세포를 침투화시킴에 따라서 세포내에 결합되어 있거나 또는 고정되어 있는 RNA 또는 DNA)를 평가할 수 있다. 그러므로, 전술한 바와 같은 유형의 세포질성 생물 분자에 대한 분석법은 동일계 혼성화, 중합효소 연쇄 반응, 차등적 디스플레이 PCR, 무작위 프라이밍 PCR, 마이크로새틀라이트 분석법, 단일 뉴클레오티드 다형성법(SNP), 경쟁적 게놈 혼성화(CGH), 제한 단편 길이 다형성 분석법, 핵 및 미토콘드리아 전사 진행 분석법 및 시험관내 단백질 번역 분석법을 비롯한 방법 또는 분석법(이에 한정되는 것은 아님)을 사용하여, 게놈성 DNA, hnRNA 및 mtRNA에 대하여 수행될 수 있다. 그러나, 게놈 DNA, 핵 hnRNA 및 mtRNA를 얻기 위해서는 침투화된 세포를 본 발명의 방출 칵테일에 노출시켜 완전히 용해시키거나, 또는 당업자에게 널리 공지된 종래의 수단으로 추가로 분획화시켜야 한다. 안정화된 세포에 있어서, 프로티나제 및 친핵제를 병용하면, 목적 핵산을 함유하는 거대분자기적 복합체를 반전 및 제거하여, RNA 및 DNA 핵산 성분을 방출시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 이후 침투화시 남아 있는 세포 기관은 예를 들어, 미토콘드리아 등의 대사 기능성 분석을 위해 추가로 분획화 및 분리될 수 있다.Functional genomic assays or assays can be performed on genetic material suspended in infiltrated cells. For example, genomic DNA, nucleus (hnRNA), mitochondria (mtRNA), and any other RNA or DNA possessed by an organ (RNA or DNA bound or immobilized within a cell as it penetrates the cell) can be assessed. Can be. Therefore, assays for cytoplasmic biomolecules of the type described above include in situ hybridization, polymerase chain reaction, differential display PCR, random priming PCR, microsatellite analysis, single nucleotide polymorphism (SNP), competitive genomic hybridization ( CGH), restriction fragment length polymorphism assays, nuclear and mitochondrial transcription progression assays, and in vitro protein translation assays, including, but not limited to, genomic DNA, hnRNA, and mtRNA. . However, in order to obtain genomic DNA, nuclear hnRNA and mtRNA, the infiltrated cells must be completely lysed by exposure to the release cocktail of the present invention or further fractionated by conventional means well known to those skilled in the art. In stabilized cells, the combination of proteinases and nucleophiles allows the macromolecular complex containing the desired nucleic acid to be reversed and removed to release RNA and DNA nucleic acid components. In addition, the organelles remaining upon subsequent infiltration can be further fractionated and separated for metabolic functional analysis, such as, for example, mitochondria.

따라서, 본 발명의 다른 구체예는 세포기질 RNA로부터 핵 또는 미토콘드리아 유전 물질을 분리하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 핵 또는 미토콘드리아 유전 물질 및 세포기질 RNA를 함유하는 세포는 전술한 바와 같이 침투화 화합물과 접촉된다. 핵 또는 미토콘드리아 유전 물질은 예를 들어, 추가의 적당한 하위 세포 분획화를 수행한 후, 이 분획화된 세포 물질의 완전 세포/기관 용해에 의하여 분리될 수 있다. 결과의 기관 특이적 성분(DNA, RNA, 단백질, 지질 탄수화물 등)은 균질화물로부터 추출되거나 또는 분리되어 분석될 수 있다. 분리는 또한 전술한 바와 같이 기관-특이적 면역자기적 비드를 사용하여 수행될 수도 있다.Accordingly, another embodiment of the present invention is to provide a method for separating nuclear or mitochondrial genetic material from cell substrate RNA. Cells containing the nuclear or mitochondrial genetic material and cytoplasmic RNA are contacted with the permeating compound as described above. Nuclear or mitochondrial genetic material can be separated, for example, by further appropriate subcell fractionation, followed by complete cell / organ lysis of this fractionated cellular material. The resulting organ specific components (DNA, RNA, proteins, lipid carbohydrates, etc.) can be extracted from homogenates or analyzed separately. Isolation may also be performed using organ-specific immunomagnetic beads, as described above.

본 발명으로부터 몇몇의 실질적으로 중요한 자동화 이점을 얻을 수 있다. 예를 들어, 세포로부터 침투화 용액을 제거한후, mRNA는 올리고(dT)-자기적 비드 즉, 마이크로어레이와 유사한 자동화 다운 스트림 조작법 및 광범위한 분석법에 이상적으로 적합화시킨 비드로 포획될 수 있다. 뿐만 아니라, 단백질과 mRNA 프로필을 모두 얻기 위해서는 본 발명의 mRNA 분석 프로토콜을 미소하게 변화시켜 소요 시간 및 시약의 사용량을 줄일 필요가 있다. 또한, 핵 및 미토콘드리아 각각의 무결성 세포성 게놈 DNA는 침투화된 세포내에 여전히 존재하므로 상기 침투화된 세포에서이를 얻을 수 있으며, 또한 DNA, RNA 및 단백질에 대한 종래의 방법 예컨대, FISH, SNP, SAGE, DD-PCR, PCR, RFLP, RT-PCR, CGH, cDNA 마이크로어레이, 질량 분광분석법 및 단백질 어레이 등에 의하여 다운 스트림 분석될 수도 있다. 따라서, 거대 마이크로어레이상에서의 DNA, RNA, 단백질, 지질, 탄수화물(및 이들의 전구체, 대사물질 및 보조인자)의 동시 다성분 분석 기술은 임의의 진핵 세포, 조직 샘플 또는 체액에 광범위하게 적용될 수 있다. 다세포 성분 또는 다중체(예를 들어, 마이크로어레이) 분석법과 병행되는 이 유형의 세포 발현 프로필링은 약물 후보물질의 고처리량 스크리닝으로부터 질병 진단 및 관리에 이르기 까지의 기법을 통하여 이루고자 하는 최종 목적이다.Several substantially important automation benefits can be obtained from the present invention. For example, after removing the permeation solution from the cells, mRNA can be captured with oligo (dT) -magnetic beads, i.e. beads that are ideally suited for microarray-like automated downstream manipulation and a wide range of assays. In addition, in order to obtain both protein and mRNA profiles, it is necessary to make small changes to the mRNA analysis protocol of the present invention to reduce the time required and the amount of reagent. In addition, since the integrity cellular genomic DNA of each of the nucleus and mitochondria is still present in the infiltrated cells, it can be obtained in such infiltrated cells, and also in conventional methods for DNA, RNA and protein such as FISH, SNP, SAGE , DD-PCR, PCR, RFLP, RT-PCR, CGH, cDNA microarrays, mass spectroscopy, protein arrays and the like can also be analyzed downstream. Thus, simultaneous multicomponent analysis of DNA, RNA, proteins, lipids, carbohydrates (and their precursors, metabolites and cofactors) on large microarrays can be widely applied to any eukaryotic cell, tissue sample or body fluid. . This type of cell expression profiling in combination with multicellular component or multibody (eg microarray) assays is the ultimate goal to be achieved through techniques ranging from high throughput screening of drug candidates to disease diagnosis and management.

본 발명은 또한 세포간질 또는 전세포 RNA 특히, mRNA 분리용 시약 및 키트를 제공한다. 상기 키트는 RNA 분리 및 검출용 침투화 화합물 및 RNA 추출 시약 또는 혼성화 프로브 예컨대, 다양한 길이의 올리고 dT 또는 유전자-특이적 서열 또는 랜덤한 (축퇴성) 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 상기 키트는 또한 세포와 합체되어 있는 단백질과 결합하는 항체 예컨대, 막성 생물 분자에 결합하는 항체를 포함할 수도 있다. 상기 항체 및 프로브는 효소적으로 표지화하거나, 형광 표지화하거나, 또는 방사능 표지화하여 검출 가능하다. 항체 및 프로브는 또한 예를 들어 자기적 비드 등에 부착되어 분리를 촉진할 수도 있다.The present invention also provides reagents and kits for interstitial or whole cell RNA, in particular mRNA. The kit may comprise permeation compounds for RNA isolation and detection and RNA extraction reagents or hybridization probes such as oligo dT or gene-specific sequences or random (degenerate) oligonucleotides of various lengths. The kit may also include an antibody that binds to a protein incorporated into the cell, such as an antibody that binds to a membrane biomolecule. The antibodies and probes can be detected by enzymatic labeling, fluorescent labeling, or radiolabeling. Antibodies and probes may also be attached to, for example, magnetic beads or the like to facilitate separation.

이후 무결성 라이브러리는 상피 세포의 존재를 확인하고/하거나 상피 세포 기원의 조직이 존재하는지를 확인하는 것과 관련된 임의의 메시지의 존부에 관하여 조사된다. 이러한 목적을 위하여, 샘플내에 존재하는 모든 mRNA는 각각의 목적으로하는 특정 유전자(각각은 다른 것과 같은 감도/선택성을 보유하며, 한번에 목적 mRNA 모두를 인식할 수 있음)에 대하여 분석되어야 한다.The integrity library is then examined for the presence of any message related to confirming the presence of epithelial cells and / or confirming that tissue of epithelial cell origin exists. For this purpose, all mRNAs present in the sample must be analyzed for the specific gene of interest (each with the same sensitivity / selectivity as the other, capable of recognizing all of the target mRNAs at once).

전술한 기준하에서, 마이크로어레이에 의한 전체적인 유전자 발현 분석법은 희귀 현상에 비감수성일 것이다. 특히, 샘플내 시그널 대 노이즈 비율은 비현실적으로 낮은데, 그 이유는 예컨대, 임의의 주어진 증폭 샘플에서 백혈구 면역자기적법 수행시 오염과 같은 문제가 발생하기 때문이다. 예를 들어, 면역자기적 선별에 의한 특정 표적 세포 군집에 대하여 증폭된 유체 샘플에 있어서, 1∼10개의 세포로 이루어진 표적 군집에 의해서는 잠재적으로 약 10,000개의 백혈구 세포가 오염될 수 있다. 표적 세포(들)는 목적 희귀 현상을 발현시키며, 백혈구에서 발견되는 뉴클레오티드에 의해 마스킹될 것이다. 표적 mRNA의 극히 드문 복사체의 수준으로 인한 백그라운드 RNA 노이즈로부터 유래된 과량의 백혈구 세포는 검출될 수 없는 잠재적 시그널을 생성시킨다.Under the aforementioned criteria, overall gene expression analysis by microarray will be insensitive to rare phenomena. In particular, the signal-to-noise ratio in the sample is unrealistically low because, for example, problems such as contamination occur when performing leukocyte immunomagnetism in any given amplified sample. For example, in a fluid sample amplified for a particular target cell population by immunomagnetic selection, a target population of 1 to 10 cells could potentially contaminate about 10,000 white blood cells. The target cell (s) express the desired rare phenomenon and will be masked by nucleotides found in white blood cells. Excess leukocyte cells derived from background RNA noise due to the level of extremely rare copies of target mRNAs generate potential signals that cannot be detected.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, SP6, T3 또는 T7 RNA 중합효소 프로모터계 시험관내 1차 예비 증폭 방법중 어느 하나를 이용하여 총 RNA(또는 정제된 mRNA)를 예비 증폭시킨다. 통상의 예로서는 T7 RNA 중합효소(T7RNAP), 프로모터(T7RNAPP) 및 효소 증폭 시스템이 있으나, 임의의 동등한 시스템은 당 업자에게 명백한 시스템으로 대체될 수 있다. 모든 메시지의 1차 예비 증폭법은 RNA 군집내 각각의 mRNA 서열의 상대적 존재비를 최소한으로 어긋나게 만들어서, 원래의 mRNA 라이브러리 수를 1000배 이상 증가시키게 된다. 동일한 예비 증폭 방법은 또한 전사체 증폭법, 연속 증폭법 또는 시험관내 증폭법으로 알려져 있을 수 있다.따라서, 본 발명의 하나의 구체예의 특징은 전체 라이브러리중 폴리A 테일을 보유하는 mRNA 복사체 수를 1000배 증가시키는 1차 예비 증폭법이라는 것이다. 단일 표준 mRNA는 올리고뉴클레오티드를 함유하는 T7 프로모터중 올리고(dT) 부분의 폴리A 테일 영역에 어닐링되는 것이다. RNA 중합효소는 전체 mRNA 라이브러리의 안티센스 복사체(aRNA)를 생성한다. 그러므로, 일반적으로 전체 라이브러리중에 폴리A 테일을 보유하는 mRNA의 복사체의 수는 1000배 이상 증가하게 되며, 이와 관련하여 임의의 특정 mRNA 서열 유형의 감도는 1000배 증가하게 된다.In order to solve the above problems, the total RNA (or purified mRNA) is pre-amplified using any one of SP6, T3 or T7 RNA polymerase promoter-based in vitro primary preamplification methods. Typical examples include T7 RNA polymerase (T7RNAP), promoter (T7RNAPP) and enzyme amplification systems, but any equivalent system may be replaced with a system apparent to those skilled in the art. The primary preliminary amplification of all messages results in a minimum deviation of the relative abundance of each mRNA sequence in the RNA community, increasing the number of original mRNA libraries by more than 1000 times. The same preliminary amplification method may also be known as transcript amplification, continuous amplification or in vitro amplification. Thus, a feature of one embodiment of the invention is that the number of mRNA copies carrying a polyA tail in the entire library is 1000. The first preliminary amplification method is to increase fold. A single standard mRNA is one that is annealed to the polyA tail region of the oligo (dT) portion of the T7 promoter containing oligonucleotides. RNA polymerase produces an antisense copy (aRNA) of the entire mRNA library. Therefore, in general, the number of copies of mRNA carrying polyA tail in the entire library will increase by more than 1000 times, and in this regard the sensitivity of any particular mRNA sequence type will be increased by 1000 times.

예를 들어, 제1 가닥 RT 프라이머 및 후속 T7RNAP 증폭 프라이머로서 사용되는 T7 프로모터 올리고뉴클레오티드 프라이머는 다음과 같은 염기쌍 배열을 갖는 5' T7 RNA 중합효소 프로모터 서열을 함유하는 3' 올리고(dT) 부분을 갖는 67개의 염기로 이루어져 있다.For example, the T7 promoter oligonucleotide primer used as the first strand RT primer and subsequent T7RNAP amplification primers has a 3 'oligo (dT) moiety containing a 5' T7 RNA polymerase promoter sequence having the following base pair configuration: It consists of 67 bases.

예비 증폭 반응은 역전사 반응 이후 무작위 프라이밍된 DNA 중합효소 의존성 제2 가닥 합성을 수행하고, 마지막으로 T7RNAP와 밤새도록 함온처리함으로써 종결된다. 이후 본 전체 반응 혼합물중 일부를 사용하여 PCR 반응 분석을 수행하는데, 이로써 목적으로 하는 적당히 디자인된 유전자 특이적 프라이머(GSP) 또는 임의의 기타 적당한 RNA 분석 방법으로 특정 단일 밴드 앰플리콘을 얻는다.The preamplification reaction is terminated by performing a randomly primed DNA polymerase dependent second strand synthesis after the reverse transcription reaction and finally incubating with T7RNAP overnight. PCR reaction analysis is then carried out using some of the total reaction mixtures, whereby a specific single band amplicon is obtained by a suitably designed gene specific primer (GSP) or any other suitable RNA analysis method of interest.

유전자 특이적 프라이머의 디자인 및 합성은 증폭될 특정 표적 서열에 따라 달라지며, 공지된 임의의 수단에 의하여 디자인될 수 있다는 사실은 당업자에 의하여 인지될 것이며, 또한 당업계에서도 인정될 것이다. 예를 들어, 유전자 특이적 프라이머는 NCBI(National Center for Biotechnology Information) BLAST(등록상표명) (Basic Local Alignment Search Tool) 소프트웨어 및 GenBank 인간 cDNA 서열 데이터베이스를 사용하여 디자인된다. 프라이머는 약 55∼65℃의 어닐링 온도에 최적화되며, 이는 특정 mRNA에 대해서 양성인 것으로 알려진 복합 mRNA 라이브러리로부터 무DNA, RT-PCR 의존성 단일 밴드를 나타낸다. 상기 복합 mRNA 라이브러리는 종종 정상 및 암성 인간 조직과 시험관내 세포주로부터 추출된다. 디자인된 프라이머는 모두 아가로스 겔 상에 전기영동된 바람직한 표적 서열 특이적 PCR 밴드를 생성하며, 그 결과 디자인으로 예측된 분자량과 공지의 표준을 비교할 수 있다. 겔 분석 소프트웨어상에서 측정된 Rf수치를 사용하여 계산을 마친다. 앰플리콘 서열은 직접 서열결정, 블롯 프로빙, 제한 효소 맵핑 등에 의하여 추가로 서열 확인될 수 있다.The design and synthesis of gene specific primers depends on the particular target sequence to be amplified, and it will be appreciated by those skilled in the art that it can be designed by any means known in the art and will also be recognized in the art. For example, gene specific primers are designed using the National Center for Biotechnology Information (NCBI) BLAST® Basic Local Alignment Search Tool software and the GenBank human cDNA sequence database. Primers are optimized for annealing temperatures of about 55-65 ° C., showing DNA-free, RT-PCR dependent single bands from complex mRNA libraries known to be positive for specific mRNAs. The complex mRNA library is often extracted from normal and cancerous human tissues and in vitro cell lines. The designed primers all produce the desired target sequence specific PCR bands electrophoresed on agarose gel, as a result of which the molecular weight predicted by the design can be compared with known standards. Computation is done using the R f value measured on gel analysis software. Amplicon sequences can be further sequenced by direct sequencing, blot probing, restriction enzyme mapping, and the like.

전술한 바와 같이 cDNA 어레이 분석법에 고유한 시그널-대-노이즈(S/N)로 인한 제한을 피하기 위하여, RNA 중합효소 프로모터 유도성 1차 증폭 기술의 신규한 변법이 개발되었다. 대안적으로, 단일 반응 튜브내 cDNA의 다중 유전자-특이적 역전사의 보편적 PCR 증폭법을 바탕으로한 단일 튜브, 다중 유전자 RT-PCR 분석 시스템은 백그라운드 노이즈를 실질적으로 감소시킨다. 이러한 두개의 시그널-대-노이즈 개선 방법은 본 발명에서 구체화된 특정 요소이다.In order to avoid the limitations due to signal-to-noise (S / N) inherent in cDNA array assays as described above, novel variations of RNA polymerase promoter-induced primary amplification techniques have been developed. Alternatively, a single tube, multi-gene RT-PCR analysis system based on universal PCR amplification of multiple gene-specific reverse transcription of cDNA in a single reaction tube substantially reduces background noise. These two signal-to-noise improvement methods are specific elements embodied in the present invention.

예비-증폭된 라이브러리의 제2의 표준적 합성법은 선택된 영역내에서 이루어지고, 단일 샘플에 대하여 1∼1000개의 목적 독립 영역을 포함하며, 또한 원래의라이브러리에 비하여 100% 감도를 유지한다. 제2의 가닥 합성법은 목적 유전자들을 선택적으로 증폭시켜 종결된다. 따라서, 유전자 특이적 프라이머(GSP)는 목적 영역만을 포함하도록 제2 가닥 합성법에 대해서 디자인된다. 상기 영역으로서는 예를 들어, 전립선 특이적 항원(PSA), PSM, CK19, EpCam, AR, HPN, F6, 맘모글로빈 및/또는 모든 시토케라틴을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. GSP는 그 테일 말단부에 보편적 프라이머를 포함하도록 디자인된다.The second standard synthesis of the pre-amplified library is within the selected region, contains 1-1000 target independent regions for a single sample, and also maintains 100% sensitivity compared to the original library. The second strand synthesis is terminated by selectively amplifying the genes of interest. Thus, gene specific primers (GSPs) are designed for second strand synthesis to include only the region of interest. Such regions include, but are not limited to, for example, prostate specific antigen (PSA), PSM, CK19, EpCam, AR, HPN, F6, mammoglobin and / or all cytokeratin. GSPs are designed to include universal primers at their tail ends.

선행 기술과는 대조적으로, 제1 가닥 합성법이 유전자 특이적 프라이머 세트로 수행될 경우, 본 발명의 신규한 측면중 일부는, CAPswitch.TM.올리고뉴클레오티드(미국 특허 제6,352,829호)를 사용하지 않고 제2 가닥 합성법만을 위한 유전자 특이적 프라이머를 사용하는 것이다. 선행 기술은, 유전자 특이적 프라이머는 그의 5' 말단에 CAPswitch 올리고뉴클레오티드를 포함하는 무작위 앵커 서열을 함유하도록 디자인되는 것이라 교시하고 있다. 놀랍게도, 본원에 개시된 본 발명에 의해서는 프라이머의 보편적 부분은 상기 CAPswitch 부분을 포함하지 않는다.In contrast to the prior art, when the first strand synthesis is performed with a gene specific primer set, some of the novel aspects of the present invention can be achieved without using CAPswitch.TM. Oligonucleotides (US Pat. No. 6,352,829). One is to use gene specific primers for two strand synthesis only. The prior art teaches that a gene specific primer is designed to contain a random anchor sequence comprising a CAPswitch oligonucleotide at its 5 'end. Surprisingly, according to the invention disclosed herein, the universal portion of the primer does not include the CAPswitch portion.

유전자 특이적 프라이머의 길이는 약 15∼30 뉴클레오티드인 반면에, 보편적 프라이머 부분의 길이는 통상적으로 약 15 뉴클레오티드일 것이다.The length of a gene specific primer will be about 15-30 nucleotides, while the length of the universal primer portion will typically be about 15 nucleotides.

T7 증폭된 안티센스 RNA(aRNA) 라이브러리의 소부분의 역전사는 당업계에 공지된 사이클 조건을 이용하여 수행된다. 모든 RT-PCR 결과는 본 발명에 공지된 방법에 따라서, 처음에는 에티듐 브로마이드를 함유하는 2% 아가로스 겔상에서 분석된다.Reverse transcription of a small portion of the T7 amplified antisense RNA (aRNA) library is performed using cycle conditions known in the art. All RT-PCR results are first analyzed on a 2% agarose gel containing ethidium bromide, according to the methods known in the present invention.

증폭된 aRNA 라이브러리의 선택된 부분을 증폭시킨후에, 생성물을 당 업계에공지된 어레이 포맷으로 분석하거나, 또는 임의의 전기영동 포맷으로 분석한다.After amplifying a selected portion of the amplified aRNA library, the product is analyzed in an array format known in the art, or in any electrophoretic format.

전술한 바와 같이 예비 증폭시킨후, 제2 가닥을 증폭시키는 이외에, 보편적 PCR 다중 유전자 증폭법을, 동시 역전사효소에 대해서는 유전자 특이적 프라이머(P1) 세트를, 동시적 제2 가닥 합성에 대해서는 대향 프라이머(P2)의 적당한 세트와 함께 합체시켜, 단일의 튜브내에서 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 프라이머들은 두개의 말단부(알파 및 베타)를 한정하여 목적으로 하는 GSP 다중 유전자 패널과 균등한 유전자 특이적 앰플리콘의 완벽한 세트를 형성한다. 유전자 특이적 제1 및 제2 가닥 합성에 대한 GSP1 및 GSP2 프라이밍은 당업자에게 공지된, 적당한 효소를 사용하여 프라이머-표적 어닐링 고 특이 조건하에서 수행된다. 적당한 프라이머 특이성을 이루는 보다 고난이도의 연구법은 천연 재조합 세포 수복 기작으로부터 얻은 단백질 예컨대, recA를 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 시험관내 수복 시스템을 적당히 사용하면, 탁월한, 심지어는 완벽하기까지 한 프라이머 주형 형성 특이성을 얻을 수 있다. 표준적 주형으로는 mRNA 또는 mRNA:cDNA 이형 이중체, 또는 이중 가닥 이중체 cDNA가 있다. 또한, 본원에 기술된 바와 같은, 세포의 천연 수복 기작을 이용한다는 혁신적인 생각은 기타의 유전자 특이적 프라이머 방법 예컨대, 이하 희귀한 세포 현상에 대한 cDNA 어레이 분석이 가능한 시그널 대 노이즈를 바꾸는 GSPs-RT 서브세트에 대하여 이하 기술된 방법에 사용될 수 있다. PCR 프라이머의 임의의 GSP 다중 유전자 패널 세트에 존재하는 P1 및 P2 프라이머는 각각 5' 말단에 보편적 프라이머 서열[모든 유전자 특이적 P1 및 P2(또는 P1 및 모든 P2에 공통적으로 존재하는 독립적 보편 서열)에 공통적인 서열]을 함유한다. 제2 가닥 합성 이후 바람직하지 않은 면과 경쟁적 반응을 제어하기 위하여, 모든 GSP1 및 2를 목적 이중 가닥 cDNA 앰플리콘 패널 세트로부터 제거하여, 이들의 다운 스트림 방법에 대한 비특이적 영향을 없애야 한다. 당업자는 다양한 기술 예컨대, 분자 크기를 기초로 한 배제법(Sephadex 및 Centricon 등에 의해 제공), 크로마토그래피, 고형 지지체 선택적 부착법, 단일 가닥 특이적 DNase(Mung Bean, S1 등) 프라이머 서열 특이적 기술 예컨대, 티미딘(T) 대신 데옥시우리딘(U)으로 합성된 DNA 올리고뉴클레오티드 프라이머와 우라실-N-글리코실라제(UNG)의 병용법을 이용할 수 있다. 대안적으로, RNA-DNA 올리고-프라이머 하이브리드가 DNA-우라실 대신에 사용될 수 있으며, 상기와 유사하게 이는 제1 및/또는 제2 가닥 합성법 이후에 무DNase RNase 처리에 의하여 제거될 수 있다. UNG 분해에 대한 PCR 통합의 용이성과 함께, 우라실 함유 DNA 프라이머의 이용가능성은 바람직하지 않은 복잡한 프라이머 상호작용을 없애는 효율적인 방법을 제공한다. 이러한 UNG 분해 기술은 선택된 PCR 어닐링 온도하에서 어닐링될 수 있는 올리고머보다 더 작은 올리고머를 생성시킬 것이다. UNG 처리법 이후에, 상기 cDNA 주형 혼합물은 또한 무DNase RNase 처리하여, 매우 복잡한 RNA에 의해 유발될 수 있는 바람직하지 않은 모든 부반응을 없애는 것으로부터 이점을 얻을 수 있다. UNG 처리법(임의적 RNase 처리로 모든 RNA를 제거하는 방법) 수행 이후, 남아있는 유일한 핵산은 제1 및 이에 상보적인 제2 가닥에 혼성화되어, 샘플로부터 얻을 수 있는 PCR 주형을 구성하는 dsDNA 이중체를 형성한다. 그 다음, 비-UMP 함유 보편적 프라이머(1 또는 2)는 후속 PCR을 수행하기 위하여 첨가된다. 전체적인 효과는 임의의 바람직한 mRNA(또는 DNA-RT) 서열의 임의의 바람직한 세트를 하나 또는 두개의 PCR 적합성 고효율 프라이머로 포획하는 것이며, 이때 상기 프라이머는 단일 튜브내에서 RT-PCR 다중 유전자를 정량함과 동시에 증폭시켜 분석할 수 있다. 상기 프라이머는 보편적이기 때문에, 이 프라이머는 각각의 GSP 앰플리콘을 정확히 동일한 효율로 프라이밍하여, 다중체 GSP 프라이머 수행능에 대한 문제로 인하여 복잡해지는 것을 막을 수 있다. 각 GSP는 패널로 앰플리콘을 한정하거나, 또는 앰플리톤 세트는 각 GSP 서열이 예컨대, 수직 및 수평 PAGE 및 아가로스 겔 전기영동, 모세관 겔 전기영동, SELDI, MALDI, cDNA 어레이 등과 같이 크기를 바탕으로 한 분석 시스템에서의 독특한 Rf수치로 분석 및 동정될 수 있도록 소정의 상이한 단편 크기를 보유할 수 있다. 그러므로, 신속한 다중 유전자 RNA/DNA 패널은 다양한 진단학적 치료 세트 및 모니터링용인 다수의 샘플을 신속하게 조사할 수 있다. 본 방법에 의하여 mRNA의 각 샘플로부터 유래된 다중 유전자를 mRNA 라이브러리 예비 증폭을 수행하거나 또는 수행하지 않고 단일의 반응 튜브내에서 분석할 수 있다. 예비 증폭법은 하나의 샘플중에서 하나의 유전자 패널만을 1회의 분석법으로 분석 가능하도록 할 수는 없다. 예비 증폭법은 1000개 이하의 상이한 분석법에서 단일의 샘플을 분석하는 이점을 제공하므로, 다수의 상이한 유전자 패널은 하나의 샘플에서 상이한 횟수로 조사될 수 있다. 임의의 특정한 방법으로 제한할 의도는 없지만, cDNA 어레이 또는 모세관 겔 전기영동법(CGE)을 통한 보편적 PCR 패널 분석법이 바람직한 방법이다.In addition to amplifying the second strand after preliminary amplification as described above, a universal PCR multiple gene amplification method is used, a set of gene specific primers (P1) for simultaneous reverse transcriptase, and an opposite primer for simultaneous second strand synthesis. Incorporation with a suitable set of (P2) can be performed in a single tube. In addition, the primers define two terminal ends (alpha and beta) to form a complete set of gene specific amplicons equivalent to the desired GSP multiple gene panel. GSP1 and GSP2 priming for gene specific first and second strand synthesis is performed under primer-target annealing high specific conditions using suitable enzymes known to those skilled in the art. More sophisticated methods of achieving appropriate primer specificity can be performed using proteins such as recA from natural recombinant cell repair mechanisms. Appropriate use of such in vitro repair systems yields excellent, even complete primer template formation specificities. Standard templates include mRNA or mRNA: cDNA heterozygotes, or double stranded duplexes cDNA. In addition, the innovative idea of utilizing the natural repair mechanisms of the cells, as described herein, is another GSPs-RT sub that alters signal-to-noise that enables other gene-specific primer methods such as cDNA array analysis for rare cellular phenomena below. It can be used in the method described below for the set. P1 and P2 primers present in any of the GSP multiple gene panel sets of PCR primers each have a universal primer sequence at the 5 'end (in an independent universal sequence common to all gene-specific P1 and P2 (or P1 and all P2)). Consensus sequence]. In order to control the competitive reactions with the undesirable side after the second strand synthesis, all GSP1 and 2 should be removed from the set of target double strand cDNA amplicon panels to eliminate their nonspecific effects on their downstream methods. Those skilled in the art will appreciate various techniques such as molecular size exclusion (provided by Sephadex and Centricon et al.), Chromatography, solid support selective attachment, single strand specific DNase (Mung Bean, S1, etc.) primer sequence specific techniques such as Instead of thymidine (T), a combination of DNA oligonucleotide primer synthesized with deoxyuridine (U) and uracil-N-glycosylase (UNG) can be used. Alternatively, RNA-DNA oligo-primer hybrids may be used in place of DNA-uracil, and similarly above, may be removed by DNase RNase treatment after the first and / or second strand synthesis. With the ease of PCR integration for UNG degradation, the availability of uracil containing DNA primers provides an efficient way to eliminate undesirable complex primer interactions. This UNG digestion technique will produce smaller oligomers than oligomers that can be annealed under selected PCR annealing temperatures. After UNG treatment, the cDNA template mixture can also benefit from the treatment of DNase RNase-free, eliminating all undesirable side reactions that can be caused by highly complex RNA. After performing the UNG treatment (a method of removing all RNA by random RNase treatment), the only remaining nucleic acid hybridizes to the first and second complementary strands to form a dsDNA duplex that constitutes a PCR template obtainable from the sample. do. Then, a non-UMP containing universal primer (1 or 2) is added to perform subsequent PCR. The overall effect is to capture any desired set of any desired mRNA (or DNA-RT) sequences with one or two PCR compatible high efficiency primers, wherein the primers quantify RT-PCR multiple genes in a single tube and It can be amplified and analyzed simultaneously. Since the primers are universal, they can prime each GSP amplicon with exactly the same efficiency, thus avoiding complexity due to problems with multiplex GSP primer performance. Each GSP defines an amplicon with a panel, or sets of amplicons, each GSP sequence is based on size such as vertical and horizontal PAGE and agarose gel electrophoresis, capillary gel electrophoresis, SELDI, MALDI, cDNA array, etc. Certain different fragment sizes can be retained so that they can be analyzed and identified by unique R f values in one analysis system. Therefore, a rapid multi-gene RNA / DNA panel can quickly examine multiple samples for various diagnostic treatment sets and monitoring. By this method multiple genes derived from each sample of mRNA can be analyzed in a single reaction tube with or without mRNA library preamplification. Preliminary amplification cannot make it possible to analyze only one panel of genes in a single assay. As preliminary amplification provides the advantage of analyzing a single sample in up to 1000 different assays, multiple panels of genes can be examined at different times in one sample. While not intending to be limited to any particular method, universal PCR panel analysis via cDNA array or capillary gel electrophoresis (CGE) is the preferred method.

그러므로, 선행 기술의 통상적인 기법과 본 발명을 구별하는데 중요한 특징은 희귀한 표적 mRNA 종을 선택적으로 증폭시킴으로써 시그널 대 노이즈를 개선시킴으로써, 본 발명을 기존의 다변수성 mRNA 분석법에 비하여 한층 개량시킨다는 것이다. 공지의 다변수성 분석 시스템 예컨대, 복합 RT-PCR은 실질적으로 시그널을 노이즈로 변화시킬 수 있으나, 유용한 복합 시스템을 디자인 및 최적화시키기 위한 시도는 상기 시스템을 특히, 반응 용기내 2 이상의 표적 하위세트에 대하여 일반적으로 비실용적인 것으로 만들었다.Therefore, an important feature in distinguishing the present invention from the conventional techniques of the prior art is that it improves the signal to noise by selectively amplifying rare target mRNA species, thereby further improving the present invention over existing multivariate mRNA assays. Known multivariate analysis systems, such as complex RT-PCR, can substantially transform the signal into noise, but attempts to design and optimize useful complex systems may be directed to such systems, particularly for two or more target subsets in a reaction vessel. Generally made impractical.

본 발명은 또한 각각의 전사체를 선별하기 위하여 시그널 대 노이즈를 고도로 개선시키는 것을 이용할 뿐만 아니라, 하나의 반응 바이알에서 검출될 표적 서열(들)의 전체 세트를 증폭시킨다.The present invention also utilizes highly improving signal to noise to select individual transcripts, as well as amplifying the entire set of target sequence (s) to be detected in one reaction vial.

따라서, 본 발명은 다음과 같은 특정 용도에 국한되지 않으면서, 각각의 유전자 특이적 프라이머 세트(들)를 사용하여 기지의 병태에서 발견되는 표적 유전자 하위세트(들)를 생성시킬 수 있다. 대표적인 세트는 목적 병태의 지표가 되는 2 이상의 상이한 표적 유전자를 포함할 것이다. 각각의 반응 바이알에 있어서, 유전자 특이적 프라이머 세트의 수는 병태 및 병태를 한정할 공지의 특징에 의하여 결정될 것이다.Thus, the present invention can be used to generate target gene subset (s) found in known conditions using each gene specific primer set (s), without being limited to the following specific uses. An exemplary set will include two or more different target genes that are indicative of the desired condition. For each reaction vial, the number of gene specific primer sets will be determined by known conditions that will define the condition and conditions.

이하의 실시예는 개시된 본 발명의 유용성을 예시한 것으로서 진단 기술에 미치는 효과를 입증하는 것이다. 이하 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 인용 또는 기술된 각각의 특허, 특허 출원 및 공보에 개시된 사항들은 그 전체로서 본원에 참고 문헌으로 인용되어 있다. 이하의 실시예들을 통하여, 분자 클로닝 반응 및 기타 표준적인 재조합 분자생물학적 기법들은 문헌[Maniatis et al., Molecular Cloning-A Laboratory Manual, 2nd ed.,Cold Spring Harbor Press (1989) (이하, "Maniatis 등"이라 칭함) 및 Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, 2002]에 기술된 방법에 따라서 수행되었으며, 이때 다른 언급이 없는한 시판중인 시약을 사용하였다.The following examples illustrate the usefulness of the disclosed invention and demonstrate the effect on diagnostic techniques. The following examples are not intended to limit the scope of the invention. In addition, the disclosures of each patent, patent application, and publication cited or described herein are incorporated herein by reference in their entirety. Through the following examples, molecular cloning reactions and other standard recombinant molecular biology techniques are described in Maniatis et al., Molecular Cloning-A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Press (1989) (hereinafter "Maniatis et al. And Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, 2002, commercially available reagents were used unless otherwise noted.

실시예 1Example 1

세포질 RNA의 분리Isolation of Cytoplasmic RNA

0.05% 사포닌 및 0.1% 나트륨 아지드를 포함하는 인산염 완충액인 이뮤니펌으로 침투화된 자성유체 선별 비고정 세포로부터 얻은 상청액은 세포의 세포질에 잔존하는 세포성 총 RNA의 80% 이상을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 상청액으로부터 분리된 RNA는 천연 및 변성 아가로스 겔 전기 영동 및 에티듐 브로마이드 염색을 통해 판단하였을때, 분해되었다는 증거는 나타나지 않았다. 이러한 상청액은 보통 자성유체 선별된 세포의 세포내 염색후 폐기되는데, 여기서 이 상청액은 무결성 또는 미분해 전장 형태의 RNA를 포함하여 형태학적 분석에 사용되는 동일한 세포의 mRNA 프로필을 제공하게 되는, 예상 밖의 결과로 나타났다. 도 2는 총 RNA방출이 1 분 미만 이내로 일어나게 되며, 세포질 총 RNA의 약 95%가 용이하게 그리고 반복적으로 분리될 수 있다는 것을 나타낸다.The supernatant obtained from magnetic fluid-selected unfixed cells infiltrated with Immunep, a phosphate buffer containing 0.05% saponin and 0.1% sodium azide, was found to contain at least 80% of the total cellular RNA remaining in the cytoplasm of the cell. Turned out. RNA isolated from this supernatant showed no evidence of degradation as determined by natural and modified agarose gel electrophoresis and ethidium bromide staining. These supernatants are usually discarded after intracellular staining of ferrofluid selected cells, where the supernatants contain mRNAs of the same cells that are used for morphological analysis, including RNA in the integrity or intact full-length form. The result was 2 shows that total RNA release occurs in less than 1 minute, and about 95% of cytoplasmic total RNA can be easily and repeatedly isolated.

대조적으로, 통상의 방법 즉, 상업적 입수가 가능한 페놀계 RNA 용해 완충액 트리졸(등록상표)시약(Gibco BRL, 게터스버그, MD, Cat # 10296)에 의한 분리 방법을 사용하여 유방암 세포주 SKBR3의 세포로부터 분리한 RNA는 모든 세포성 구조체를 완전 용해 및 균질화하였으며, 또한 이로써 게놈 및 미토콘드리아 DNA와, 세포질, 미토콘드리아 및 핵 RNA를 방출하게 된다. EpCAM 자성유체(상세한 절차는 실시예 2 참조)를 사용하여 선별한 이뮤니펌(사포닌) 처리된 SKBR3 세포 유래의 세포 펠렛을 조사한 결과, 거의 100%의 게놈 및 미토콘드리아 DNA가 존재하는 것으로 나타났으며, 모든 세포성 총 RNA의 약 15∼20%에 해당하는 핵 RNA와 미토콘드리아 RNA는 침투화되지 않은 동일 수의 전세포로부터 얻어지는 것으로 예상된다. 예상 세포질 RNA중 약 95%는 이뮤니펌 상청액 층으로부터 무결성로 회수된다.In contrast, cells of the breast cancer cell line SKBR3 using conventional methods, ie, isolation methods by commercially available phenolic RNA lysis buffer Trizol® reagent (Gibco BRL, Gettersburg, MD, Cat # 10296). RNA isolated from complete lysis and homogenization of all cellular constructs, thereby releasing genomic and mitochondrial DNA and cytoplasm, mitochondrial and nuclear RNA. Examination of cell pellets derived from immunopump (saponin) treated SKBR3 cells using EpCAM magnetic fluid (see Example 2 for detailed procedures) revealed that nearly 100% of genomic and mitochondrial DNA was present. Nuclear and mitochondrial RNA, which accounts for about 15-20% of all cellular total RNA, is expected to be obtained from the same number of whole cells that have not been infiltrated. About 95% of the predicted cytoplasmic RNA is recovered to integrity from the immunoperm supernatant layer.

도 3에 도시한 바와 같이, 유방암 세포주 SKBR3의 약 250,000개의 세포를 포함하는 2개의 튜브를 우선 면역자기적으로 농축시킨 후, 15 분간 실온에서 이뮤니펌의 존재(+IP) 및 부재(PBS 단독)하에서 항온처리하였다. 이뮤니펌 처리 침투화된 세포를 침투화된 가시적 세포 펠렛으로서 5 분간 800×g RCF로 원심분리하였다. 모든 세포질 가용성 성분을 포함하는 이뮤니펌 상청액 분획을 제2의 튜브으로 옮겼다. 미처리 전세포로부터 분리한 총 RNA, 이뮤니펌 처리된 침투화 세포 펠렛 및 이뮤니펌 처리된 세포 상청액 분획을 RNeasy(등록상표)(미국 캘리포니아주 발렌시아에 소재하는 키아젠 인코포레이티드) 실리카 결합법을 사용하여 분리하였다. 이러한 총 RNA 분획을 DNase 처리하여 미량의 DNA를 제거하였다. DNase 처리된 RNA 분획의 분광학적 정량화에 의하면, 전세포에 대한 총 RNA/세포의 평균 수율은 20 pg이었으며(=100%), 펠렛 분획으로부터는 총 RNA/침투 세포 4 pg (20%)을, 그리고 상청 분획으로부터는 총 RNA/세포 16 pg(80%)을 얻었다. 도 3에서 도시한 바와 같이, DNase 처리된 총 RNA 분획으로부터 2.5×104개의 세포 균등물을 포름아미드 변성 처리하고, 1% 아가로스 겔을 통한 전기영동후 에티듐 브로마이드를 사용하여 염색 처리하였다. 아가로스 겔 밀도계에 의한 정량화 결과는 분광학적 회수 수치와 일치하였다. 또한, 도 3의 겔 이미지는 18S rRNA 밴드와 동시 이동하는 2 kb ssRNA 마커에 대한 28S rRNA 밴드와 동시 이동하는 4.4 kb ssRNA의 상대적 비율에 의하여 입증된 바와 같이, 전장이며, 일체성이 큰 것을 알 수 있었다. 일반적으로, 18S rRNA에 대한 28S rRNA의 상대적 비율의 측정치가 약 2라는 사실은, 도 4에 도시한 바와 같이 이러한 겔을 노던 블로팅 처리하고, 이를 올리고(dT)로 프로빙함으로써 추가로 입증되는 mRNA 일체성에 관한 우수 지표이다. 핵으로부터 기인한 총 RNA의 비율에 대한 문헌상의 수치는 15∼25%이다. 그러므로, RNA를 20% 포함하는 이뮤니펌(등록상표) 처리 세포 분획은 공개된 핵 기여도와 일치한다.As shown in FIG. 3, two tubes containing about 250,000 cells of breast cancer cell line SKBR3 were first immunomagnetically concentrated, followed by the presence (+ IP) and absence (+ IP) of immunofem at room temperature for 15 minutes. Incubated under). Immune perm treatment Infiltrated cells were centrifuged for 5 min at 800 × g RCF as infiltrated visible cell pellet. The immunoperm supernatant fractions containing all cytosolic soluble components were transferred to a second tube. Total RNA isolated from untreated whole cells, immunotreated permeated cell pellets and immunotreated treated cell supernatant fractions were subjected to RNeasy® (Kiagen Incorporated, Valencia, CA) silica binding. Isolate using the method. This total RNA fraction was treated with DNase to remove trace DNA. Spectroscopic quantification of the DNase treated RNA fraction showed that the average yield of total RNA / cells for all cells was 20 pg (= 100%) and from the pellet fraction 4 pg (20%) of total RNA / infiltrating cells, And 16 pg (80%) of total RNA / cell was obtained from the supernatant fraction. As shown in FIG. 3, 2.5 × 10 4 cell equivalents from DNase treated total RNA fractions were subjected to formamide denaturation and stained with ethidium bromide after electrophoresis through 1% agarose gel. Quantification by agarose gel density meter was consistent with the spectroscopic recovery value. In addition, the gel image of FIG. 3 shows full length and high integrity, as evidenced by the relative ratio of 4.4 kb ssRNA co-migrating with the 28S rRNA band to the 2 kb ssRNA marker co-migrating with the 18S rRNA band. Could. In general, the fact that the measure of the relative ratio of 28S rRNA to 18S rRNA is about 2, is further demonstrated by Northern blotting of this gel and probing it with oligo (dT) as shown in FIG. 4. Excellent indicator of unity. The literature figures for the percentage of total RNA resulting from the nucleus are 15-25%. Therefore, the immunoperm® treated cell fraction containing 20% RNA is consistent with the published nuclear contribution.

결론적으로, 이뮤니펌계 침투화는 예상밖으로 이뮤니펌 처리된 비고정 세포의 상청액에서 용이하게 회수 가능한 세포기질성 총 RNA를 거의 100% 보유하는 핵성 및 세포기질성 총 RNA를 완전히 분리하는 것으로 입증되었다. 또한, 총 RNA의 핵 분획은 놀랍게도 이뮤니펌 처리 후 생성된 침투 세포 구조에서 무결성로 남아 있는 것으로 밝혀졌다.In conclusion, immunopeptide-based infiltration unexpectedly demonstrates complete isolation of nuclear and cytoplasmic total RNA that retains nearly 100% of totally recoverable cytoplasmic total RNA in the supernatants of immunotreated permeated cells. It became. In addition, the nuclear fraction of total RNA has been surprisingly found to remain integrity in the infiltrating cell structure generated after immunoprep treatment.

폴리-A 테일 혼성화를 이용하여, 도 3에 도시된 겔로부터 양으로 하전된 나일론 필터에 변성 RNA를 노던 블롯으로 이동시켜 2 개의 이뮤니펌(등록상표) 세포 분획으로부터 유래된 RNA중 mRNA 부분을 전세포에 대하여 분석하였다. 올리고(dT) 25-머 프로브를32P 및 폴리뉴클레오티드 키나제로 표지화한 후, 노던 블롯으로 혼성화하였다. 폴리-A 테일을 포함하는 단쇄 RNA의 크기에 관한 래더(size ladder)를, mRNA 군집의 상대 정질적 크기 분별화응 위한 분자량 밴드 래더를 형성할 수 있는 마커로서 사용하였다. 도 4의 올리고(dT) 혼성화 결과를 통하여 이들 3 가지의 샘플간의 mRNA 라이브러리에 대한 크기 범위에 있어서는 큰 차이가 없었음을 알 수 있었다.Using poly-A tail hybridization, the denatured RNA from the gel shown in FIG. 3 to the positively charged nylon filter was transferred to a Northern blot to isolate the mRNA portion of the RNA derived from the two Immunep® cell fractions. The whole cell was analyzed. Oligo (dT) 25-mer probes were labeled with 32 P and polynucleotide kinase and then hybridized to Northern blot. A size ladder of the size of the short-chain RNA containing the poly-A tail was used as a marker capable of forming a molecular weight band ladder for relative quantitative size fractionation of mRNA populations. The oligo (dT) hybridization results of FIG. 4 showed that there was no significant difference in the size range for the mRNA library between these three samples.

전세포 mRNA 라이브러리로부터 전체 mRNA-블롯팅 영역(즉, 전체 dT 하이브리드 시그날)의 비교용인 정량적 인광 물질 이미지 분석 결과는 이뮤니펌 처리 침투화 세포 펠렛(핵 분획)과 이뮤니펌 유도 세포질 분획으로부터의 총합과 거의 같았다. 게다가, 인광 물질 이미지화에 의하여 측정된 dT-프로브 시그날로부터 얻어진 mRNA의 세포 분획 비율은 아가로스 겔 이미지 밀도계 분석으로부터 측정한 28S/18S rRNA 비율과 동일하다. 이러한 데이터에 의하면, 이뮤니펌 유래 세포기질성 총 RNA 및 이의 mRNA 성분 모두는 정량적으로 분리되며, 이는 일체성이 크며, 전장이라는 것을 입증한다. 세포기질성 mRNA의 거의 100%가 이뮤니펌 상청액으로부터 회수 가능하며, rRNA 28S/18S의 일체성은 mRNA 일체성을 완벽하게 갖추고 있다는 것을 나타내기 때문에, 이뮤니펌-유래 mRNA의 방출은 전사체 크기에 의하여 한정되지 않는다.Comparative quantitative phosphor image analysis of whole mRNA-blotting regions (i.e., full dT hybrid signals) from whole cell mRNA libraries was performed from immunoperme treated infiltrating cell pellets (nuclear fractions) and immunoperm induced cytoplasmic fractions. It was almost the same as the sum. In addition, the cell fraction ratio of mRNA obtained from the dT-probe signal measured by phosphor imaging was equal to the 28S / 18S rRNA ratio measured from agarose gel image density meter analysis. These data demonstrate that all of the immunoferment-derived cytoplasmic total RNA and its mRNA components are quantitatively separated, which is large in integrity and full length. Since nearly 100% of the cytoplasmic mRNA is recoverable from the immunopereum supernatant, and the integrity of rRNA 28S / 18S indicates complete mRNA integrity, release of the immunoperim-derived mRNA is transcript size It is not limited by.

도 4에 도시된 노던 블롯을 스트리핑 처리하고, 핵 특이적 전구체 rRNA 프로브로 재프로빙하였다. 도 5에 의하면, 세포를 이뮤니펌 처리하면 핵성 및 세포기질성 총 RNA 군집을 완전히 분리할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리하여, 핵막 구조는 이뮤니펌 처리 중에 무결성대로 유지되며, 핵은 이의 모든 가용성 성분을 보유하게 된다.The northern blot shown in FIG. 4 was stripped and reprobed with nuclear specific precursor rRNA probes. According to Figure 5, it can be seen that if the cells are treated with the immunonuclear and cytoplasmic total RNA population can be completely separated. Thus, the nuclear membrane structure remains intact during the immunopreparation process, and the nucleus retains all of its soluble components.

도 5의 노던 블롯을 스트리핑 처리하고, 미토콘드리아-특이적 12s rRNA 프로브로 재프로빙하였다. 도 6에 도시한 결과는 세포를 이뮤니펌 처리하면 미토콘드리아 및 세포기질 RNA 군집을 완전히 분리할 수 있다는 것을 입증하는 것이다. 따라서, 미토콘드리아막 구조는 이뮤니펌 처리중에 무결성로 유지된다.The northern blot of FIG. 5 was stripped and reprobed with mitochondrial-specific 12s rRNA probes. The results shown in FIG. 6 demonstrate that immunization of cells can completely separate mitochondrial and cytoplasmic RNA populations. Thus, the mitochondrial membrane structure is maintained intact during immunological processing.

도 3 내지 도 6의 이미지를 얻는데 사용되는 동일한 총 RNA 스톡 용액을 사용하여 동일한 질량 및 특이적 활성을 갖는32P-표지화된 제1 가닥 cDNA 라이브러리를 얻었다. 이러한 3 가지의 표지화된 제1 가닥 라이브러리 프로브를 혼성화 처리하여 도 7에 도시한 바와 같이 독립적이기는 하나, 동일하게 생성된 cDNA 어레이 도트 블롯을 얻게 된다. 본원은, 각각의 이미지 형성 필터에 대한 각각의 cDNA 하이브리드 시그날 패턴의 상대적 비율을 비교함으로써 이뮤니펌 유래 세포 분획 각각에 나타나는 상대적 존재비를 평가하는 것을 목적으로 한다. 주형상에서 무작위로 선별된 cDNA 유전자 어레이 동일성은 도 7에 도시된 바와 같다. 가장 윗줄에 있는 도트는 약어 즉, 23 kd = 23 kD 단백질, a-tub = α-투불린, b-act = β액틴, b2mic = β-2-마이크로글로불린, phos = 포스포리파제 A2로 표시된 하우스키핑 유전자 세트이다. 두번째 열은 f6 =α-1-글로빈, CD16 = 클러스터 결정인자 16,CD12, CD38, CD45 및 CD31으로 표시되어 있다. 아래의 열은 g6 = 대식세포 억제 사이토킨 1, CK8 = 시토케라틴 8, CK18 = 시토케라틴 18, CK19 = 시토케라틴 19, EpCam = 상피 세포 부착 분자, uPA = 유로키나제 플라스미노겐 활성제로 표시한 일반적인 상피 특이적 유전자로 이루어져 있다. 각각의 분획의 정성적 및 정량적 인광 물질 이미지화 비교에 의하면, 어레이상의 유전자의 상대적 존재비에 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 흥미롭게도, 이러한 데이터에 의하면, 전세포로부터 유래한 mRNA의 상대적 존재비는 대략 이의 세포질 분획과 동일하며, 또한 핵 분획과도 동일한데, 여기서 총 RNA 질량은 약 20%(핵) 내지 약 80%(세포질) 정도로 다양할 수 있다. 이러한 cDNA 어레이에서의 전사체의 각각의 길이는 1∼5 kb로서, 이는 이뮤니펌 처리 세포로부터의 mRNA 방출에서 크기가 편중되지 않는 노던 블롯 결과를 더욱 개선시키게 된다. 또한, 도 7의 동일한 상대적 제시 패턴은 이뮤니펌(등록상표) 유래된 mRNA가 종래의 방법에 의하여 유래된 전세포 mRNA만큼 제1 가닥 합성용의 역전사 효소 주형으로서 효과적인 것을 입증하는 것이다.The same total RNA stock solution used to obtain the images of FIGS. 3-6 was used to obtain a 32 P-labeled first strand cDNA library with the same mass and specific activity. Hybridization of these three labeled first strand library probes yields an identical but generated cDNA array dot blot as shown in FIG. 7. The present application aims to assess the relative abundances present in each of the immunoperim derived cell fractions by comparing the relative proportions of each cDNA hybrid signal pattern for each image forming filter. Randomly selected cDNA gene array identity on the template is shown in FIG. 7. The uppermost dot is the house represented by the abbreviation: 23 kd = 23 kD protein, a-tub = α-tubulin, b-act = βactin, b2mic = β-2-microglobulin, phos = phospholipase A2 It is a set of keeping genes. The second column is labeled f6 = α-1-globin, CD16 = cluster determinants 16, CD12, CD38, CD45 and CD31. The column below shows g6 = macrophage inhibitory cytokine 1, CK8 = cytokeratin 8, CK18 = cytokeratin 18, CK19 = cytokeratin 19, EpCam = epithelial cell adhesion molecule, uPA = general epithelial specificity expressed as urokinase plasminogen activator It consists of enemy genes. Qualitative and quantitative phosphorescent imaging comparisons of each fraction showed no significant difference in the relative abundance of genes on the array. Interestingly, these data show that the relative abundance of mRNA from whole cells is approximately equal to its cytoplasmic fraction and also to the nuclear fraction, where the total RNA mass is from about 20% (nucleus) to about 80% ( Cytoplasmic). The length of each of the transcripts in this cDNA array is 1-5 kb, which further improves the Northern blot results of unbiased size in mRNA release from immuno-treated cells. In addition, the same relative presentation pattern of FIG. 7 demonstrates that the mRNA derived mRNA is as effective as the reverse transcriptase template for first strand synthesis as whole cell mRNA derived by conventional methods.

전반적인 데이터에 의하면, 모든 세포기질성 총 RNA중 > 95%를 차지하는 이뮤니펌-유래 세포질 RNA가 전체 균질화된 세포중 모든 세포성 총 RNA 질량의 약 80%를 차지하는 전장 형태이며, 종래의 페놀 및 실리카 추출법에 의하여 분리된 총 RNA와 동일한 역전사 효율을 갖는다는 놀라운 사실을 알 수 있었다. 그러므로, 이뮤니펌-유래 세포기질성 총 RNA 및 이의 수반하는 이종 핵성 RNA 성분은, 종래의 전세포 고난이도 RNA 분리법과 비교하였을때 모든 종래의 다운 스트림 RNA 분석법에서 동등하게 효과적인 주형이 된다.Overall data show that immunofibre-derived cytoplasmic RNA, which accounts for> 95% of all cytoplasmic total RNA, is a full-length form that accounts for about 80% of all cellular total RNA mass in total homogenized cells, It was surprising that silica extraction method had the same reverse transcription efficiency as total RNA isolated. Therefore, the immunoperm-derived cytoplasmic total RNA and its accompanying heterologous nuclear component are equally effective templates in all conventional downstream RNA assays when compared to conventional whole cell high difficulty RNA isolation methods.

도 8은 약 770개의 PC-3 세포를 이뮤니펌으로 처리하여 얻은 세포기질 RNA의 겔 이미지를 나타내는 것이다. 이러한 데이터에 의하면, 소수의 세포로부터 얻은 이뮤니펌-유래 세포기질 mRNA는 도 3, 4, 5, 6 및 7에 도시된 것과 동일한 비율의 RNA를 산출한다. 그러므로, 세포기질 RNA의 이뮤니펌-매개 세포 방출은 세포수에 비의존성이다.FIG. 8 shows a gel image of cell substrate RNA obtained by treatment of about 770 PC-3 cells with an immunoperm. According to these data, the immunophim-derived cell substrate mRNA obtained from a small number of cells yielded the same proportion of RNA as shown in FIGS. 3, 4, 5, 6 and 7. Therefore, immunonime-mediated cell release of cell substrate RNA is independent of cell number.

실시예 2Example 2

말초 혈액으로부터 유래한 순환성 종양 세포의 분리Isolation of Circulating Tumor Cells Derived from Peripheral Blood

말초 혈액으로부터 순환성 종양 세포를 분리한후, 유동혈구계측법에 의한 세포 분석 및 RT-PCR에 의한 유전자 발현 분석을 하기와 같이 수행할 수 있었다 : EDTA-항응고 처리된 혈액(7.5 ㎖)을 15 ㎖의 원추형 튜브에 옮기고, 6.5 ㎖의 시스템 완충액(0.05% 나트륨 아지드, Cat #7001을 포함하는 PBS, 미국 펜실베이니아주 헌팅던 밸리에 소재하는 이뮤니콘 코포레이션)을 첨가하였다. 튜브를 마개로 꼭 막고, 여러번 거꾸로 뒤집어 혼합하였다. 혈액-완충액 혼합물을 800×g으로 10 분간 실온에서 원심분리하였다. 담황갈색 코팅층이 뒤섞이지 않도록 주의해서 상청액을 흡출시켰다. 약간의 상청액이 튜브에 잔류할 수 있다. 흡출한 상청액을 따라버렸다. AB 완충액(가역적 응집 시약으로서 스트렙타비딘을 포함하는 시스템 완충액, 미국 펜실베이니아주 헌팅던 밸리에 소재하는 이뮤니콘 코포레이션)을 튜브에 최종 부피 10 ㎖가 되도록 첨가하였다. 튜브에 마개를 덮고, 여러번 거꾸로 뒤집어 혼합하였다. 바이알을 여러번 가볍게 거꾸로 뒤집어 VU/데스티오비오틴 EpCAM 자성유체 입자(스트렙타비딘과의 비오틴-가역 응집용인 데스티오비오틴에 접합된 항-EpCAM모노클로날 항체에 결합된 면역자기 나노입자, 미국 펜실베이니아주 헌팅던 밸리에 소재하는 이뮤니콘 코포레이션)를 재현탁시켰다. AB 완충액중의 샘플에 100 ㎕의 VU/데스티오비오틴 EpCAM 자성유체를 첨가하고, 튜브를 여러번 거꾸로 뒤집어 혼합하였다. 튜브를 진탕시켜 거품이 발생하지 않도록 한다. 튜브를 즉시 QMS17(Cat. # AS017, 미국 펜실베이니아주 헌팅던 밸리에 소재하는 이뮤니콘 코포레이션)자기 분리기에 삽입하고, 이를 10 분간 정치시켰다. 튜브를 분리기로부터 꺼내고, 튜브를 여러번 거꾸로 뒤집어 이의 내용물을 재현탁시켰다. 튜브를 다시 QMS17 자기 분리기에 삽입하고, 이를 10 분간 정치시켰다. 튜브를 분리기로부터 꺼내고, 튜브를 여러번 거꾸로 뒤집어 이의 내용물을 재현탁시켰다. 마개를 떼어내고, 튜브를 20 분 더 QMS17 분리기에 넣었다. QMS17내에 삽입한 튜브에서 세포-완충액 혼합물을 파스퇴르 피펫을 사용하여 조심스럽게 흡인한후, 흡인된 상청액을 버렸다. 그 즉시 튜브를 분리기로부터 꺼내고, 여기에 3 ㎖의 시스템 완충액을 첨가하였다. 자기 수집된 세포를 약한 와류에 의하여 재현탁시켰다. 상부의 세포가 씻겨서 내려가도록 하기 위해서 와류 처리중에 액체가 튜브 높이까지 올라와야 한다. 마개를 덮지 않은 튜브를 다시 QMS17 분리기에 10 분간 넣고, 상청액을 파스퇴르 피펫으로 흡인시켰다. 흡인된 상청액을 버렸다. 자기 수집된 세포를 RNase 억제제(RNase OUT, Cat. #10777019, 미국 매릴랜드주 락빌에 소재하는 인비트로겐)를 포함하는 200 ㎕의 이뮤니펌/RNase 억제제(침투화 시약, 미국 펜실베이니아주 헌팅던 밸리에 소재하는 이뮤니콘 코포레이션)에서 와류 처리하여 재현탁시켰다. 액체는 모든 세포가 씻겨서 내려가도록 와류 처리중에 튜브 높이까지 올라와야 한다. 25 ㎕ 부피의 항체,예컨대 모노클로날 항-시토케라틴 항체(C11-PE, 0.25 ㎍)(R-피코에리트린에 접합된 시토케라틴 4,5, 6, 8, 10, 13, 18을 인지하는 항체의 칵테일; 미국 펜실베이니아주 헌팅던 밸리에 소재하는 이뮤니콘 코포레이션)및 10 ㎕의 CD45 PerCP(Pan 항-백혈구 마커, Cat. #347464, 미국 캘리포니아주 산 호세에 소재하는 벡턴 디킨슨)또는 임의의 기타 적절한 항체를 첨가하고, 이를 와류 처리하여 혼합하였다. 항온처리 15 분후, 튜브 바닥을 살짝 두드려서 샘플을 가볍게 진탕시켰다. 튜브를 5 분간 QMS17에 다시 넣었다. 상청액을 조십스럽게 흡인하고, 이뮤니펌-RNA 분획을 적절히 표지화된 튜브에 옮겼다.After isolation of circulating tumor cells from peripheral blood, cell analysis by flow cytometry and gene expression analysis by RT-PCR can be performed as follows: EDTA-anticoagulated blood (7.5 mL) 15 Transfer to a ml conical tube and add 6.5 ml of system buffer (0.05% sodium azide, PBS with Cat # 7001, Immunicon Corporation, Huntingdon Valley, Pa.). The tube was capped and mixed upside down several times. The blood-buffer mixture was centrifuged at 800 x g for 10 minutes at room temperature. The supernatant was aspirated carefully to avoid mixing the pale yellow brown coating layer. Some supernatant may remain in the tube. Aspirated supernatant was followed. AB buffer (system buffer containing streptavidin as the reversible aggregation reagent, Immunicon Corporation, Huntingdon Valley, Pa.) Was added to the tube to a final volume of 10 ml. The tube was capped and mixed upside down several times. Inverted vial several times, inverted VU / desthiobiotin EpCAM magnetic fluid particles (immunomagnetic nanoparticles bound to anti-EpCAM monoclonal antibodies conjugated to desthiobiotin for biotin-reversible aggregation with streptavidin, Pennsylvania, USA Immunicon Corporation, Huntingdon Valley). 100 μl of VU / desthiobiotin EpCAM magnetic fluid was added to the samples in AB buffer and the tubes were mixed upside down several times. Shake the tube to prevent foaming. The tube was immediately inserted into a QMS17 (Cat. # AS017, Immunicon Corporation, Huntingdon Valley, Pennsylvania) magnetic separator and allowed to stand for 10 minutes. The tube was removed from the separator and the tube was inverted upside down several times to resuspend its contents. The tube was inserted back into the QMS17 magnetic separator and allowed to stand for 10 minutes. The tube was removed from the separator and the tube was inverted upside down several times to resuspend its contents. The stopper was removed and the tube was placed in the QMS17 separator for another 20 minutes. The cell-buffer mixture was carefully aspirated using a Pasteur pipette in a tube inserted into QMS17, and then the aspirated supernatant was discarded. Immediately the tube was removed from the separator and 3 ml of system buffer was added thereto. Self-collected cells were resuspended by weak vortex. During vortexing, the liquid must rise to the tube level in order to allow the upper cells to be washed down. The unsealed tube was put back into the QMS17 separator for 10 minutes and the supernatant was aspirated with a Pasteur pipette. Aspirated supernatant was discarded. Self-collected cells were placed in 200 μl of immunoperm / RNase inhibitor (infiltration reagent, Huntingdon Valley, Pennsylvania, USA) containing RNase inhibitor (RNase OUT, Cat. # 10777019, Invitrogen, Rockville, MD). Resuspended by vortexing at Immunicon Corporation). The liquid must rise to the tube level during the vortexing process so that all cells are washed off. 25 μl volume of antibodies, such as monoclonal anti-cytokeratin antibodies (C11-PE, 0.25 μg) (recognizing cytokeratins 4,5, 6, 8, 10, 13, 18 conjugated to R-phycoerythrin) Cocktail of antibodies; Immunicon Corporation, Huntingdon Valley, Pennsylvania) and 10 μl of CD45 PerCP (Pan anti-white blood cell marker, Cat. # 347464, Beckton Dickinson, San Jose, CA) or any other Appropriate antibody was added and vortexed and mixed. After 15 minutes of incubation, the sample was gently shaken by tapping the bottom of the tube. The tube was put back into QMS17 for 5 minutes. The supernatant was aspirated gently and the immunoperm-RNA fractions were transferred to appropriately labeled tubes.

실시예 3Example 3

말초 혈액으로부터 유래된 순환성 종양 세포의 세포 분석Cellular Analysis of Circulating Tumor Cells Derived from Peripheral Blood

실시예 2로부터 얻은 세포를 200 ㎕의 CellFix(탈응집 시약 및 세포 보존 성분으로서 비오틴을 함유하는 PBS계 완충액, 미국 펜실베이니아주 헌팅던 밸리에 소재하는 이뮤니콘 코포레이션)에 재현탁시키고, 이를 5 분간 항온처리시켰다. 샘플을 12×75 ㎜ 유동 튜브에 옮기고, 300 ㎕의 PB와 합한 후, 핵산 염료 티오플라빈 T(Sigma # T3516, 10 ㎕)와, 약 10 ㎕의 형광 비드(10,000개의 비드; Flow-Set Fluorospheres, Cat. #6607007, 미국 플로리다주 마이애미에 소재하는 쿨터)를 첨가하였다. 샘플을 와류 처리하여 혼합하였다. 형광 비드 튜브는 비드를 피펫팅하기 전에 와류시켜 혼합하는 것이 바람직하다. 샘플을 유동혈구계측기로 분석하였다.The cells obtained from Example 2 were resuspended in 200 μl of CellFix (PBS based buffer containing biotin as a deagglomerating reagent and cell preservation component, Immunicon Corporation, Huntingdon Valley, Pa.) And incubated for 5 minutes. Treated. The sample was transferred to a 12 × 75 mm flow tube, combined with 300 μl of PB, followed by the nucleic acid dye thioflavin T (Sigma # T3516, 10 μl), and about 10 μl of fluorescent beads (10,000 beads; Flow-Set Fluorospheres). , Cat. # 6607007, Coulter, Miami, Florida, USA. Samples were mixed by vortexing. The fluorescent bead tubes are preferably swirled and mixed before pipetting the beads. Samples were analyzed with a flow cytometer.

실시예 4Example 4

말초 혈액으로부터 유래된 순환성 종양 세포의 유전자 발현 분석Gene Expression Analysis of Circulating Tumor Cells Derived from Peripheral Blood

폴리(A)+ mRNA는 자기 올리고(dT)표지화된 비드 [Dynabeads (등록상표)mRNA Direct(등록상표)Micro Kit, Dynal, Prod. # 610.21, 미국 뉴욕주 뉴 하이드 파크]를 사용하여 분리하였다. 또는, 총 RNA는 실리카 결합, 중합체 결합 및 트리졸(등록상표)(GibcoBRL, Cat # 10296)과 같은 보다 통상적인 페놀 추출과 같이 당업자에게 적절한 임의의 기타의 수단을 사용하여 분리할 수 있다. 게놈 DNA는 DNase I(GibcoBRL)과 같은 DNase 효소를 사용한 처리에 의하여 제거하였다. 2:1의 10×DNase I(1 U/:1), 1:1의 RNase 억제제(클로닝됨), 5:1의 dH20 및 10:1의 RNA 또는 대조군(250 ng, 게놈 DNA)으로 이루어진 효소 혼합물을 생성하였다. 효소 혼합물을 37℃에서 20 분간 항온처리하였다. DNase 처리된 RNA를 자기 올리고(dT)표지화된 비드 또는 트리졸(등록상표) 분리에 의하여 재정재하고, 10:1의 RNase를 함유하지 않는 물에 재현탁시켰다. DNase 효소의 활성은 에티듐 브로마이드 염색을 사용하여 2% 아가로스 겔상에서 대조군 게놈 DNA(+/-DNase 처리)를 전개시켜 확인하였다.Poly (A) + mRNAs are self- oligo (dT) labeled beads [Dynabeads® mRNA Direct® Micro Kit, Dynal, Prod. # 610.21, New Hyde Park, NY, USA. Alternatively, total RNA can be isolated using any other means suitable to those skilled in the art, such as silica bonds, polymer bonds, and more conventional phenol extractions such as Trizol® (GibcoBRL, Cat # 10296). Genomic DNA was removed by treatment with a DNase enzyme such as DNase I (GibcoBRL). With 2: 1 10 × DNase I (1 U /: 1), 1: 1 RNase inhibitor (cloned), 5: 1 dH 2 0 and 10: 1 RNA or control (250 ng, genomic DNA) An enzyme mixture was produced. The enzyme mixture was incubated at 37 ° C. for 20 minutes. DNase treated RNA was rearranged by magnetic oligo (dT) labeled beads or Trizol® separation and resuspended in 10: 1 RNase-free water. The activity of DNase enzyme was confirmed by developing control genomic DNA (+/- DNase treatment) on 2% agarose gel using ethidium bromide staining.

특이적 mRNA 서열은 rTth(서보필러스 서보필리스 ;Thermos thermophilis) RT-PCR을 사용하여 증폭시킬 수 있다. 10:1의 5×EZ 완충액, 1.5:1의 dATP, 1.5:1의 dCTP, 1.5:1의 dGTP, 1.25:1의 dUTP, 5:1의 Mn++(25 mM), 2:1의 rTth(2.5U/ :1), 0.5:1의 UNG(1U/:1), 12.25:1의 dH20, 2.25:1의 센스 프라이며 및 2.25:1의 안티센스 프라이머로 이루어진 주 혼합물(master mix)은 특이적 mRNA 종의 역전사를 위하여 제조할 수 있다. 10:1의 DNase 처리된 RNA 및 10:1의 H2O를 포함하는 해당음성 대조군 튜브에 40:1 부피의 주 혼합물을 첨가하였다. PCR 열 사이클링은 50℃ 2 분간(예비-PCR), 62℃/65℃ 30 분간(예비-PCR), 95℃ 1 분간(예비-PCR), 94℃ 15 초간(PCR), 62℃/65℃ 30 초간(PCR)및 62℃/65℃ 7 분간(후-PCR)과 같이, 40회의 사이클로 수행하였다. 열 사이클링을 완료한 직후, 샘플 튜브를 -20℃의 블록에 2 분간 두었다. 이를 완료한 후, 겔 분석을 수행할 때까지 튜브를 4℃의 블록에 두었다. 20:1의 부피를 에티듐 브로마이드 염색으로 2% 아가로스 겔상에서 전개하였다. 특이적 mRNA 전사체의 정성적 및 정량적 유전자 발현 측정은 알파 이미지기 및 UV 투조기를 사용하여 예상 분자량을 갖는 앰플리콘의 존재에 대한 겔 이미지를 관찰함으로써 수행하였다.Specific mRNA sequences rTth; it can be amplified using a (servo filler servo Phyllis Thermos thermophilis) RT-PCR. 10: 1 5 × EZ buffer, 1.5: 1 dATP, 1.5: 1 dCTP, 1.5: 1 dGTP, 1.25: 1 dUTP, 5: 1 Mn ++ (25 mM), 2: 1 rTth (2.5 The master mix consisting of U /: 1), UNG (1U /: 1) of 0.5: 1, dH 2 0 of 12.25: 1, sense primer of 2.25: 1 and antisense primer of 2.25: 1 It can be prepared for reverse transcription of enemy mRNA species. A 40: 1 volume of main mixture was added to the corresponding negative control tube containing 10: 1 DNase treated RNA and 10: 1 H 2 O. PCR thermal cycling was performed at 50 ° C. for 2 minutes (pre-PCR), 62 ° C./65° C. for 30 minutes (pre-PCR), 95 ° C. 1 minute (pre-PCR), 94 ° C. for 15 seconds (PCR), 62 ° C./65° C. 40 cycles were performed, such as 30 seconds (PCR) and 62 ° C./65° C. for 7 minutes (post-PCR). Immediately after completion of thermal cycling, the sample tube was placed in a block at -20 ° C for 2 minutes. After this was completed, the tube was placed in a block at 4 ° C. until gel analysis was performed. A volume of 20: 1 was developed on a 2% agarose gel with ethidium bromide staining. Qualitative and quantitative gene expression measurements of specific mRNA transcripts were performed by observing gel images for the presence of amplicons with expected molecular weights using alpha imagers and UV permeators.

본 명세서에서 설명한 것 이외에, 상기의 설명으로부터 본 발명의 각종의 변형예는 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 이러한 변형예는 첨부된 청구의 범위내에 포함시키고자 한다.In addition to those described herein, various modifications of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description. Also, such modifications are intended to be included within the scope of the appended claims.

실시예 5Example 5

말초 혈액중의 순환성 종양 세포로부터 유래한 단백질의 분리 및 분석Isolation and Analysis of Proteins from Circulating Tumor Cells in Peripheral Blood

0.05% 사포닌 및 0.1% 나트륨 아지드를 포함하는 인산염 완충액인 이뮤니펌으로 침투화된 약 1 백만개의 자성유체 선택된 SKBR3 세포로부터 얻은 상청액은 실시예 1∼4에서 분석한 핵산 성분 이외에, 세포의 세포질에 잔류하는 방출된 가용성 세포기질성 단백질을 함유한다. 이러한 상청액중의 가용성 단백질 및, 세포의 표면 또는 세포내에 잔존하는 불용성 단백질은 세포 형태 뿐만 아니라, 세포의 총 단백질 발현 프로필 또는 프로테오믹스 프로필을 측정하기 위한 수단을 제공하게 된다.The supernatant obtained from about 1 million magnetic fluid selected SKBR3 cells infiltrated with Immunepim, a phosphate buffer containing 0.05% saponin and 0.1% sodium azide, was used in the cytoplasm of the cells, in addition to the nucleic acid component analyzed in Examples 1-4. Contains soluble cytoplasmic protein released. Soluble proteins in these supernatants, and insoluble proteins remaining on or in the cell's surface, provide a means for measuring cell morphology as well as the total protein expression profile or proteomic profile of the cell.

첫번째로, 이뮤니펌 처리로 인한 세포질로부터 방출되는 총 세포기질 가용성 단백질 분획을, 세포로부터 유래된 총 세포기질 단백질에 대하여 바람직한 제제인 NP-40 계면활성제로 처리된 2개의 세포 제제로부터 방출된 단백질의 총량에 대하여 측정하였다. 상기 처리된 세포 제제 둘다는, 분광학 Lowry 및 Bradford 방법과 같은 통상의 방법에 의하여 총 가용성 단백질을 관찰하기 이전에 원심분리 또는 자기 분리에 의하여 막성 파편으로부터 분리하였다.First, the total cytoplasmic soluble protein fraction released from the cytoplasm due to the immunoperim treatment was released from two cellular preparations treated with NP-40 surfactant, which is the preferred formulation for the total cytoplasmic protein derived from the cell. The total amount of was measured. Both treated cell preparations were separated from the membrane debris by centrifugation or magnetic separation before observing total soluble protein by conventional methods such as spectroscopy Lowry and Bradford methods.

두번째로, 2개의 샘플 제제의 분액을 4∼20% 구배 SDS 폴리아크릴아미드 겔에서 전기영동 처리하여(a)이뮤니펌-유래 세포기질 단백질에 대한 분자량 결정점을 측정하고,(b) 상기 2개의 제제에서의 밴드당 단백질의 밴드 형성 패턴 및 상대적 함량을 비교하였다.Secondly, aliquots of two sample preparations were subjected to electrophoresis on a 4-20% gradient SDS polyacrylamide gel (a) to determine molecular weight determinants for immuno-derived cell substrate proteins, (b) The band formation pattern and relative content of protein per band in dog formulations were compared.

세번째로, 분액을 2D 전기영동에 의하여 추가로 분석하고, 통상적으로 염색시키거나 또는 검출 가능하도록 표지화하여 확인 가능한 성분 및 미확인 성분의 정성적 및 정량적 도트 형성 패턴을 바탕으로 하여 2개의 분획중 단백질의 크기 및 등전점에 대한 "핑거프린트(fingerprint)" 정보를 제공하였다. 파생된 정보는 정상 및 변형된 세포 군집의 세포기질 및 총 단백질 분획에서의 상대적 및 절대적 단백질 발현 패턴의 프로테오믹 발현 프로필을 산출한다.Third, the aliquots are further analyzed by 2D electrophoresis and are typically stained or labeled so as to be detectable so that the protein in the two fractions is based on the qualitative and quantitative dot formation patterns of the identifiable and unidentified components. "Fingerprint" information was provided for size and isoelectric point. The derived information yields proteomic expression profiles of relative and absolute protein expression patterns in cell substrates and total protein fractions of normal and modified cell populations.

실시예 6Example 6

희귀 세포 현상 및 희귀 전사체의 cDNA 어레이 분석과 같은 고유한 시그날-대-노이즈(S/N)한계치를 사용한 진단 포맷을 가능케하는 mRNA 라이브러리 하위세트의 유전자 특이적으로 프라이밍된 (GSP) RNA 중합효소계 증폭Gene-specific primed (GSP) RNA polymerase systems of a subset of mRNA libraries that allow for diagnostic formats using unique signal-to-noise (S / N) limits, such as rare cell phenomena and cDNA array analysis of rare transcripts Amplification

RNA 분리후, 여러개의 RNA 분석법을 적용하였다. 통상의 RT-PCR 또는 보다 바람직한 정량적 변형을 적용하기는 하였지만, 이러한 샘플은 매우 소량의 출발 물질을 보유하기 때문에 일반적으로는 각각의 샘플에 사용하기에는 바람직하지 않은 것으로 간주된다. 그 결과, 임상적 감도를 다중유전자 분석에 대하여 보완시켰다. 그래서, 미증폭된 mRNA/cDNA 라이브러리는 임상적(그리고 최대 기술적)감도를 보완하지 않고도 하나의 유전자에 대해서만 1회로 분석할 수 있다. 각각의 샘플이 소량이므로, 여러가지의 고처리량 방법을 개발하였다.After RNA isolation, several RNA assays were applied. Although conventional RT-PCR or more preferred quantitative modifications have been applied, these samples are generally considered undesirable for use in each sample because they contain very small amounts of starting material. As a result, clinical sensitivity was complemented for multigene analysis. Thus, an unamplified mRNA / cDNA library can only be analyzed once for one gene without compensating for clinical (and maximal technical) sensitivity. Since each sample is small, several high throughput methods have been developed.

본 출원인은 단 하나의 반응 튜브으로부터 얻은 모든 마이크로어레이에서와 같이 고처리량 포맷을 통하여 동시에 다중 유전자(2∼1000)의 발현도를 측정할 수 있는 것이 매우 바람직하다는 것을 알아냈다. 이는 워크로드(workload)를 상당히 감소시키지 않으면서 감도를 손상시키지 않고도 달성된다. 희귀 세포 현상 및 이의 희귀 mRNA 샘플에 대한 단일 튜브 cDNA 마이크로어레이 분석에 대한 커다란 장애는 출발 mRNA 샘플에서의 바람직하지 못한 고유의 S/N 비율이다.Applicants have found that it is highly desirable to be able to measure the expression levels of multiple genes (2 to 1000) simultaneously through high throughput formats, as in all microarrays obtained from only one reaction tube. This is achieved without compromising the sensitivity without significantly reducing the workload. A major obstacle to rare cell phenomena and single tube cDNA microarray analysis of their rare mRNA samples is the undesirable inherent S / N ratio in the starting mRNA sample.

방사능 표지화된 cDNA 어레이의 경우, 이러한 한계치는, S/N 비율의 백그라운드 필터(고상 지지체) 노이즈 성분을 증가시키지 않고 한꺼번에 나일론 필터 어레이 시스템으로 혼성화될 수 있는, 표지화된 비-특이적 (백그라운드 노이즈) 표적(20 ng = 2×1011, 무작위적으로 표지화된 표적 분자의 라이브러리)의최대량(b)으로 하나의 특이적 공지 표적이 스파이킹되는 경우, 용액상(약 5×105)에서 검출 가능한 표적 복사체 수의 하한치(a)로부터 얻는다.For radiolabeled cDNA arrays, this limit is labeled non-specific (background noise), which can be hybridized to a nylon filter array system at a time without increasing the background filter (solid support) noise component of the S / N ratio. Detectable in solution phase (about 5 × 10 5 ) when one specific known target is spiked with the maximum amount (b) of target (20 ng = 2 × 10 11 , a library of randomly labeled target molecules) It is obtained from the lower limit (a) of the target copy number.

면역자기적으로 농축된 샘플의 경우, 상당한 백그라운드 노이즈 mRNA는 농축 공정중에 불가피하게 발생된 WBC의 생성에 기인한 것이다. 하나의 해결책으로는 소정의 유전자의 하위세트만을 선택하는 RNA 중합효소 증폭(RNAPA)의 제2 라운드를 수행함으로써 희귀 세포로부터 목적하는 희귀 mRNA를 얻기 위하여 S/N 비율을 1000배 이하로 변경하는 것이다.For immunomagnetically enriched samples, significant background noise mRNA is due to the production of WBCs which inevitably occurred during the enrichment process. One solution is to perform a second round of RNA polymerase amplification (RNAPA), which selects only a subset of a given gene, thereby changing the S / N ratio to 1000 times or less to obtain the desired rare mRNA from rare cells. .

임상적 샘플(약 5000개의 WBC중 총 RNA 10 ng)/CTC(약 50개의 CTC중 총 RNA 0.5 ng)에서 발견되는 전형적인 WBC mRNA 복사수 비율을 반영하는 모델 시스템을 사용하여 본 실시예에서 수행하기 위한 이러한 GSP 하위세트 RNAPA 선택 방법은 감소화된다. 50 CTC로 이루어진 출발 샘플 스톡의 등가의 분액에서, 실시간 정량적 RT-PCR 횟수를 하기 표 1에 기재한 바와 같이, 전립선 특이적 항원(PSA = 2650), 전립선 특이적 막 항원(PSM = 1750), 안드로겐 수용체(AR = 100)및 상피 세포 유착 분자(EpCAM = 1163)에서 검출 가능한 모든 mRNA에 대하여 측정하였다. 비-특이적 백그라운드 노이즈에 비례하는 출발 WBC mRNA 총 복사수는 약 108∼109이다. 이러한 구체예에 있어서, 출발 총 RNA/mRNA를 실시간 정량적 RT-PCR에 의하여 측정한 바와 거의 등가인 모든 mRNA 종에 비례하여 증가하는 증폭의 제 1 라운드로 처리하였다(표 1). 그후, 제1 라운드에서 증폭된 aRNA의 분액 25 ng을 GSP 하위세트 RNAPA의 제2의 라운드로 처리하고, 이하에서 기술한 바와 같이, 4개의 GSP 표적의 시그날-대-노이즈를 변경시켰다.(표 1).Performed in this Example using a model system that reflects the typical WBC mRNA copy number ratio found in clinical samples (10 ng total RNA in about 5000 WBCs) / CTC (0.5 ng total RNA in about 50 CTCs) This GSP subset RNAPA selection method is reduced. In an equivalent aliquot of the starting sample stock consisting of 50 CTC, real-time quantitative RT-PCR counts are shown in Table 1 below, prostate specific antigen (PSA = 2650), prostate specific membrane antigen (PSM = 1750), All mRNAs detectable at the androgen receptor (AR = 100) and epithelial cell adhesion molecule (EpCAM = 1163) were measured. The starting WBC mRNA total copy number relative to non-specific background noise is about 10 8-10 9 . In this embodiment, the starting total RNA / mRNA was treated with a first round of amplification that increased in proportion to all mRNA species nearly equivalent to those measured by real time quantitative RT-PCR (Table 1). 25 ng aliquots of aRNA amplified in the first round were then treated with a second round of GSP subset RNAPA and altered the signal-to-noise of the four GSP targets, as described below. One).

제2 라운드 GSP RNAPA에서, 중요 선별 단계는 유전자 특이적 RT 프라이머가 포함되는 소정의 mRNA 라이브러리 하위세트에 대하여서만 제1 가닥을 동시에 형성하는 단일의 RT 반응 동안 이루어 진다. 이러한 실시예에서 GSP RT 프라이머의 하위세트는 상기 4개의 mRNA(PSA, PSM, AR, EpCAM)에 대한 것이다. GSP-RT 선택적 제1 가닥 합성후, T7RNAP 프로모터를 보유하는 올리고(dT)프라이머 및 적절한 DNA 중합효소를 사용하여 상보성 제2 가닥의 합성을 수행하여 이본쇄 DNA 주형 T7RNAP 용의 선택적 세트를 제조하였다.In the second round GSP RNAPA, an important screening step takes place during a single RT reaction which simultaneously forms the first strand only for a given mRNA library subset that contains gene specific RT primers. In this example the subset of GSP RT primers is for the four mRNAs (PSA, PSM, AR, EpCAM). After GSP-RT selective first strand synthesis, the synthesis of complementary second strand was performed using oligo (dT) primers carrying the T7RNAP promoter and appropriate DNA polymerase to prepare an optional set for double stranded DNA template T7RNAP.

따라서, RNAPA 가능한 목적 주형 하위세트는 GSP 제1 및 제2 가닥 합성을 통하여 선택되었다. 이때, 잔존하는 모든 RNA는 DNase가 없는 RNase의 칵테일에 제2 가닥 반응 혼합물을 노출시켜 분해한다. 대안적으로, dT 의존성 제2 가닥 합성중에 형성되는 임의의 잔존하는 1본쇄 RNA 및 임의의 외인성(비-폴리 U/폴리 A 의존성)1본쇄 cDNA는 녹두 뉴클레아제와 같은 1본쇄 특이적 뉴클레아제에 의하여 제거될 수 있다. 그후, 이본쇄 cDNA 주형 하위세트는 페놀 추출 및/또는 실리카 결합에 의하여 정제된다. 선택된 RNAPA용 주형의 세트는 밤새 RNAP 증폭되어, 그 결과 WBC mRNA 유도 노이즈를 나타내는 F6(α1 글로빈 서열)와 같은 기타의 가능한 주형에 대한 S/N 변동에 있어서 4개의 목적 유전자만이 약 1000배 증가하였다. 표 1에 의하면, 후속 GSP-제2 라운드 S/N 변동을 비롯한 방법을 통한 4개의 목적 유전자에 대한 실시간 정량적 RT-PCR의 결과를 나타내는 것이며, 여기서 F6는 WBC에서는 매우 높은 비율로 존재하나 상피 세포에서는 검출되지 않는, 이러한 시스템에서 발견되는 α1 글로빈 서열로서 정의된다. 이러한 결과는 4 개의 선택된 GSP 표적은 평균 844 배 증가하는 반면, 비-표적화 F6 WBC 노이즈는 5.9 배만이 증가한다는 것을 명백히 보여주는 것이다. 따라서, GSP 표적 시그날 증가분을 F6 WBC 노이즈로 나눌 경우, 각각의 GSP 표적에 대한 최종 시그날 대 노이즈가 개선된다. 전술한 녹두 뉴클레아제 및 GSP-RT 프라이머 서열 선택/최적화와 같은 변형예를 사용함으로써 추가로 개선시킬 수 있을 것이라는 점이 중요하다.Thus, RNAPA possible target template subsets were selected through GSP first and second strand synthesis. At this time, all remaining RNA is degraded by exposing the second strand reaction mixture to a cocktail of RNase without DNase. Alternatively, any remaining single-stranded RNA and any exogenous (non-poly U / poly A-dependent) single-stranded cDNAs formed during dT dependent second strand synthesis are single-chain specific nucleases such as mung bean nucleases. Can be removed by agent. Substrates cDNA template subsets are then purified by phenol extraction and / or silica bonding. The set of templates for the selected RNAPA was amplified overnight for RNAP, resulting in only about four orders of magnitude increase in S / N fluctuations for other possible templates such as F6 (α1 globin sequence) exhibiting WBC mRNA induced noise. It was. Table 1 shows the results of real-time quantitative RT-PCR for four target genes via methods including subsequent GSP-second round S / N fluctuations, where F6 is present at a very high rate in WBC but epithelial cells Is defined as the α1 globin sequence found in this system. These results clearly show that the four selected GSP targets increased by an average of 844 times, whereas the non-targeted F6 WBC noise increased by only 5.9 times. Thus, dividing the GSP target signal increment by F6 WBC noise improves the final signal versus noise for each GSP target. It is important to note that further improvements can be made by using modifications such as the mung bean nuclease and GSP-RT primer sequence selection / optimization described above.

유전자gene rRNA 출발복사수rRNA Start Copy 제1 라운드 후의aRNA 총 복사수Total number of aRNA copies after the first round GSP 제2 라운드 후의 총 복사수Total copy after round 2 of GSP 제1 라운드:제2 라운드First round: Second round GSPS/N(F6)GSPS / N (F6) PSAPSA 26502650 2.10×107 2.10 × 10 7 3.00×1010 3.00 × 10 10 12381238 510510 PSMPSM 17501750 7.80×106 7.80 × 10 6 4.03×109 4.03 × 10 9 517517 8787 ARAR 100100 6420064200 2.90×107 2.90 × 10 7 458458 7878 EpCAMEpCAM 375375 5.20×106 5.20 × 10 6 6.05×109 6.05 × 10 9 11631163 197197 F6F6 NANA 1.40×1010 1.40 × 10 10 8.30×1010 8.30 × 10 10 5.95.9 1One

실시예 7Example 7

고정된 샘플로부터의 세포 RNA의 프로티나제 및 친핵제계 회수는 다운 스트림 RT 의존적 분석을 위한 고품질의 RNA 주형을 산출한다.Proteinase and nucleophile recovery of cellular RNA from immobilized samples yields high quality RNA templates for downstream RT dependent analysis.

알데히드 및 우레아계 안정화제 또는 고정제에 노출된 샘플에 있어서 놀라운 점은, 시토첵스(상표명) 및 기타 포름알데히드 및 포름알데히드-우레아 유도체계 고정제는 대응하는 비고정 대조군과 비교하여 전혈에서 발견되는 모든 세포에서 전장 총 RNA, mRNA 및 기타 핵산의 거의 100%를 안정화시킨다는 점이다. 거대분자 복합체로서 안정화된 무결성 RNA는 그 RNA의 화학적 특성을 변화시키며, 현행의 전통적인 세포 용해 및 카오트로픽(chaotropic) 염을 기초로 한 RNA 분리 방법, 예컨대페놀 추출, 실리카 결합 및 올리고(dT) 혼성화에 의해 영향을 받지 않는다.Surprising to samples exposed to aldehyde and urea stabilizers or fixatives, cytotoxics and other formaldehyde and formaldehyde-urea derivative fixers are found in whole blood compared to the corresponding unfixed control. Stabilizing nearly 100% of full-length total RNA, mRNA and other nucleic acids in all cells. Stabilized integrity RNAs as macromolecular complexes change the RNA's chemical properties, and RNA isolation methods based on current traditional cell lysis and chaotropic salts, such as phenol extraction, silica binding and oligo (dT) hybridization Not affected by

이러한 거대분자 복합체(공유 결합 및 비공유 결합 둘 다)는 해리되었다가 효소 분해 및/또는 화학적 친핵제 항온처리의 조합을 통해 역반응이 일어난다. 그 결과 핵산은 유리되어 원래의 DNA 및 RNA 라이브러리를 거의 100% 완전 무결한 상태로 분리할 수 있다. 이러한 고정제 유래 RNA 라이브러리는 제1 가닥 cDNA의 역전사효소(RT) 의존적 형성을 위한 고품질의 주형을 제공한다.These macromolecular complexes (both covalent and non-covalent) are dissociated and reverse reactions occur through a combination of enzymatic degradation and / or chemical nucleophile incubation. The result is that the nucleic acid can be freed to separate the original DNA and RNA libraries with almost 100% integrity. This fixative derived RNA library provides a high quality template for reverse transcriptase (RT) dependent formation of the first strand cDNA.

이러한 고정제에 의해 회수된 RNA는, 총 RNA 라이브러리 및 mRNA 라이브러리의 종합적 분석 다운 스트림 또는 일반적인 기능적 능력 부여에 대해 본원에서 기술하는 aRNA 예비증폭 또는 보편적 PCR 방법과 병용한다.RNA recovered by this fixative is combined with the aRNA preamplification or universal PCR methods described herein for comprehensive analysis downstream or general functional competence of total RNA libraries and mRNA libraries.

도 9는 시토첵스(상표명)가 다른 알데히드계 고정제와 유사한 기능을 수행한다는 것을 보여준다. 고정제에 24 시간 노출된 후 mRNA의 1% 미만 및 불균형량의 18S-rRNA가 회수될 수 있다(약 10%). 극단적인 카오트로픽 염 변성 화학반응(즉, GITC 및 페놀, 실리카 또는 (dT) 혼성화, BRL 트리졸 시약, 키아젠 RNA 미니 실리카 결합 및 다이날 Dynabeads mRNA 다이렉트 올리고(dT) 폴리(A)+키트)이 적용될 경우에도 회수율이 극히 낮다.9 shows that Cytox® performs a similar function to other aldehyde-based fixatives. After 24 hours exposure to fixatives, less than 1% of mRNA and an unbalanced amount of 18S-rRNA can be recovered (about 10%). Extreme chaotropic salt denaturation chemistry (ie, GITC and phenol, silica or (dT) hybridization, BRL Trizol reagent, kiagen RNA mini silica bonds, and dynal Dynabeads mRNA direct oligo (dT) poly (A) + kits) Even when this is applied, the recovery rate is extremely low.

놀라운 점은, 프로티나제, 예컨대 프로티나제 K, 및 트리스 염기와 같은 친핵제를 사용한 처리는 핵산을 비롯한 다른 거대분자에 공유 결합된 단백질 및 폴리펩티드의 대부분을 제거하고, 완전 무결한 상태로 원래의 총 RNA 및 mRNA의 90% 이상을 회수할 수 있도록 충분한 핵산 화학작용 특성을 회복시켰다는 점이다. 도 9에 도시된 총 RNA의 질량 표준화 분액에서 유래된 25 ng의 aRNA 분액(도 12a)을 CK 19및 EpCAM 둘 다에 대해 RT-PCR 비교 분석을 정량화하는 데 적용하였다. 이러한 비교는 비고정 RNA에 비하여 고정제 유래 RNA로부터의 복사체수가 3.8배 및 3.9배 낮다는 것을 보여주었다. 이것이 RT-PCR 분석을 위해 최대 RT-주형 활성의 25% 이상을 회복시키기 위한 현행 프로티나제 K 처리로서 이해된다.Surprisingly, treatment with nucleophiles such as proteinases such as proteinase K, and tris bases removes most of the proteins and polypeptides covalently bound to other macromolecules, including nucleic acids, and are completely intact. Enough nucleic acid chemistry to restore over 90% of total RNA and mRNA. 25 ng of aRNA aliquots (FIG. 12A) derived from the mass normalized aliquots of total RNA shown in FIG. 9 were applied to quantify RT-PCR comparative assays for both CK 19 and EpCAM. This comparison showed that the number of copies from fixative derived RNA was 3.8 and 3.9 times lower than unfixed RNA. This is understood as the current proteinase K treatment to recover at least 25% of the maximum RT-template activity for RT-PCR analysis.

이러한 고정-회수 시스템을 통한 최대 RT-주형 활성의 25%의 회복은, 서로 다른 작업자가 동일한 절차를 수행하고 비고정 대응 샘플에 대하여 정량적 RT-PCR을 통해 특이적 mRNA(알파 글로빈)에 대해 Percoll 유래 백혈구를 분석할 경우 재현성이 있다. 또한, 본원에서 사용되는 트랜스픽스(상표명) 제제는 단위 부피 혈액당 파라포름알데히드 고정제의 최종 농도를 0.1%로 만드는 것으로 알려져 있다.Recovery of up to 25% of maximal RT-template activity through this fixed-recovery system allowed Percoll to specific mRNA (alpha globin) via quantitative RT-PCR for different operators performing the same procedure and for non-fixed corresponding samples. Analysis of derived white blood cells is reproducible. In addition, the Transfix® formulations used herein are known to bring the final concentration of paraformaldehyde fixative to 0.1% per unit volume of blood.

시토첵스(상표명)에 노출된 RNA의 손실 및 회수 양상은 트랜스픽스(상표명) 및 하기의 기타 포름알데히드와 동일하지만, 시토첵스(상표명) 및 스태빌사이트(상표명)의 제제에서 관찰되는 포름알데히드 우레아 유도체 성분들의 포름알데히드 공여체 성분이 단백질에 대한 핵산의 공유 결합에 관여할 가능성이 크다.The loss and recovery behavior of RNA exposed to cytoscene® is the same as that of Transfix® and other formaldehydes below, but the formaldehyde urea observed in the preparations of cytoscece® and Stabilsite® The formaldehyde donor component of the derivative components is likely to be involved in the covalent binding of the nucleic acid to the protein.

생물학적 시스템에서 관찰되는 다수의 거대분자 친핵제(즉, 단백질 및 핵산) 존재하에서의 포름알데히드-우레아 유도체는 이들 유도체의 해리 속도를 증가시킨다. 해리는 생물학적 친핵제 복합체, 가능하게는 공유 결합을 초래하는 RNA와 특이적으로 회합된 조절 단백질과 매우 가까이서 발생한다. 그 후 프로티나제 및 더 강력한 친핵제의 후속 처리에 의해 그러한 결합 및 회합을 제거 및 반전시킨다. 공지된 가교제인 트랜스픽스(상표명)가 24 시간 안정화된 전혈 세포 유래의 무결성이 큰 전장 mRNA 라이브러리를 산출한다는 사실은 모든 알데히드계 안정화제가 유사한고품질의 핵산을 산출한다는 것을 입증한다. 이로써 보존 및 회수 후에 핵산의 재현가능한 산출이 가능하게 된다.Formaldehyde-urea derivatives in the presence of many macromolecular nucleophiles (ie proteins and nucleic acids) observed in biological systems increase the dissociation rate of these derivatives. Dissociation occurs very close to the biological nucleophile complex, possibly the regulatory protein specifically associated with RNA resulting in covalent bonds. Subsequent treatment of proteinases and more potent nucleophiles then removes and reverses such binding and association. The fact that the known crosslinker, Transfix®, yields a full-length mRNA library with high integrity derived from 24-hour stabilized whole blood cells, demonstrates that all aldehyde-based stabilizers yield similar high quality nucleic acids. This allows for reproducible calculation of nucleic acids after preservation and recovery.

총 RNA 및 이들의 상응하는 mRNA 라이브러리의 90∼100%의 분석은 하기 도 10A, 10B 및 10C에 추가로 도시된 바와 같은 상기한, 그리고 대부분의 기타 알데히드 및/우레아 유도체 고정제를 사용하면 가능하다. 또한, 이러한 유형의 고정된 핵산의 대부분은 도 11에 도시된 바와 같이 60℃와 같은 높은 온도에서 가열된 프로티나제와 친핵제 칵테일의 조합에 의해 회수할 수 있다.Analysis of 90-100% of total RNA and their corresponding mRNA libraries is possible using the above and most other aldehyde and / urea derivative fixatives as further shown in Figures 10A, 10B and 10C below. . In addition, most of these types of immobilized nucleic acids can be recovered by a combination of a proteinase and a nucleophile cocktail heated at a high temperature such as 60 ° C. as shown in FIG. 11.

이러한 결과들은 고온에서 1 시간 동안 고정된 RNA를 완충액에서만 가열하면 mRNA 라이브러리의 일부분을 산출한다는 것을 보여준다. 이러한 고온 회수의 효과는 포르말린 고정 및 파라핀 포매된 조직 RNA 회수에 대해 이전에 개시된 바 있지만, 이러한 결과는 전혈에 대해서는 어디에도 보고된 바 없다. 또한, 본원에서 회수된 mRNA 라이브러리의 품질 및 양은 포르말린 고정, 파라핀 포매된 조직 RNA 회수를 이용하는 그러한 보고에서도 얻어지지 않았다.These results show that heating the immobilized RNA in buffer only for 1 hour at high temperature yields a portion of the mRNA library. The effect of this hot recovery has been previously disclosed for formalin fixation and paraffin embedded tissue RNA recovery, but these results have not been reported anywhere for whole blood. In addition, the quality and amount of mRNA libraries recovered herein have not been obtained in such reports using formalin fixed, paraffin embedded tissue RNA recovery.

이러한 mRNA 라이브러리와 다른 친핵제(Tris, 아세트산 하이드라자이드 및 히드록실아민)를 사용하여 회수한 mRNA 라이브러리를 비교하면, 각 친핵제에 대한 mRNA 전사체 크기 분포 비율은 샘플이 RNA 분해를 전혀 보이지 않음에도 불구하고 서로 다르다. 이것은 서로 다른 유형의 mRNA 서열이 특이적 친핵제 및 항온처리 조건에 의해 회수될 수 있음(즉, 서로 다른 유형의 포름알데히드 변형이 반전된다)을 시사한다. 사용되는 다양한 효소들 역시 서로 다른 비율이 회수됨을 보여준다(도 11, 겔의 저부).Comparing this mRNA library with mRNA libraries recovered using other nucleophiles (Tris, acetic acid hydrazide and hydroxylamine), the ratio of mRNA transcript size distribution for each nucleophile shows that the sample shows no RNA degradation. Despite being different. This suggests that different types of mRNA sequences can be recovered by specific nucleophiles and incubation conditions (ie, different types of formaldehyde modifications are reversed). The various enzymes used also show that different ratios were recovered (FIG. 11, bottom of the gel).

프로티나제 K 분해 단독은 최대 RT-주형 활성의 25%를 회복시킨다는 사실과 상이한 고정제 반전제는 서로 다른 비율의 mRNA 라이브러리를 산출한다는 사실의 조합은 친핵제와 효소의 조합을 이용하여 분명 크게 향상된 회수율을 달성할 수 있음을 강하게 시사한다.The combination of the fact that proteinase K degradation alone recovers 25% of the maximum RT-template activity and the fact that different fixative reversals yield different proportions of the mRNA library are clearly largely achieved using a combination of nucleophiles and enzymes. It strongly suggests that improved recovery can be achieved.

특히 비교적 비침입성인(non-invasive) 말초 혈액 모델을 사용하는 암에 대한 mRNA 진단 용도의 가능성을 입증하기 위해, 도 12a는 10 및 20 SKBR3 세포의 삼중 샘플에서 분리된 총 RNA/mRNA의 단일 T7RNAP 예비증폭으로부터의 aRNA의 최종적인 상대적 품질 및 양은 실온에서 24 시간 동안 시토첵스(상표명)으로 안정화한 후에 7.5 ㎖ 말초혈로 스파이킹된다는 것을 보여준다. 그 후 이들 다중 샘플 각각을, 세포 용해물을 프로티나제 반전 조건으로 처리한 것으로부터 면역자기적으로 농축시킨 다음 실리카 결합 총 RNA 분리를 수행하였다. 표준화된 동량의 aRNA를 두 개의 특이적 유전자 CK19 및 EpCAM에 대하여 정량적 RT-PCR 반응에 사용하였다. 그 결과를 도 12b 및 12c에 제시하였다. 도 12b 및 12c에서 알 수 있듯이, CK19에 의해 측정된 바와 같이 모든 스파이크는 공여자 대응 삼중 샘플(비-스파이크 대조군)에 비해 강한 양성을 보였다. 유사하게, EpCAM은 이러한 공여자 삼중 샘플 비-스파이크 대조군에서 관찰되는 정규 장소 외(내생)이고 극히 낮은 발현율에도 불구하고 모든 스파이크에 대해 동일한 100% 양성 값을 나타내었다. 사실, RT-PCR에 의한 EpCAM mRNA 검출의 이러한 낮은 수준은 이러한 서열에 대해 일반적으로 관찰되는 것이며 오류의 양성 PCR 오염에 의한 것이 아니다.In particular, to demonstrate the potential of mRNA diagnostic use for cancer using a relatively non-invasive peripheral blood model, FIG. 12A shows a single T7RNAP of total RNA / mRNA isolated from triple samples of 10 and 20 SKBR3 cells. The final relative quality and amount of aRNA from the preamplification shows that it is spiked into 7.5 ml peripheral blood after stabilizing with Cytox® for 24 hours at room temperature. Each of these multiple samples was then immunomagnetically concentrated from the cell lysate treated with proteinase inversion conditions followed by silica bound total RNA isolation. Normalized equivalent amounts of aRNA were used for the quantitative RT-PCR response for two specific genes CK19 and EpCAM. The results are shown in FIGS. 12B and 12C. As can be seen in FIGS. 12B and 12C, all spikes showed strong positives as compared to donor corresponding triple samples (non-spike controls) as measured by CK19. Similarly, EpCAM showed the same out-of-regular (endogenous) observed in this donor triple sample non-spike control and showed the same 100% positive value for all spikes despite extremely low expression rates. In fact, this low level of EpCAM mRNA detection by RT-PCR is generally observed for this sequence and not due to false positive PCR contamination.

도 12d 및 12e는 3종의 상이한 알데히드계 고정제, 즉 시토첵스(상표명), 스태빌사이트(상표명) 및 트랜스픽스(상표명)로부터 유래된 mRNA RT-주형 품질이 다양함을 보여준다. 도시된 바와 같이 트랜스픽스(상표명)는 시토첵스(상표명) 또는 스태빌사이트(상표명)보다 RT 품질이 약간 더 낮을 수 있는 mRNA 주형을 산출한다. 게다가, 이러한 데이터를 스파이킹된 세포의 수로 표준화하여 SKBR3 세포의 정확히 동일한 플라스크에서 시간 = 0일 때의 비변형 세포와 비교할 때, 고정된 CK19 및 EpCAM mRNA와 비고정 CK19 및 EpCAM mRNA 사이의 차이는 4배에 불과하였다(도 9에서 유래된 RNA 데이터는 도시하지 않음). 이는 24 시간의 안정화 과정과 프로티나제 K 회수 단독 및 aRNA 증폭을 조합하면 RT를 위한 가능한 주형 품질의 25%를 산출한다는 것을 의미하는 것으로 해석된다. 또한, RT 품질이 100%보다 낮은 이유는 프로티나제 K만으로 제거할 수 없는 알데히드 변형에 의한 것일 수 있다. 따라서 프로티나제 및 친핵제 칵테일의 조합은 이러한 실험에서 입증된 바와 같이 이러한 주형의 RT-품질을 25% 이상으로 현저히 개선시킬 것이다. 유사한 조건하에서의 관련 문헌과의 비교를 위해, 포르말린 고정된 파라포름알데히드 포매 조직 유래의 RT RNA 주형 품질의 동일한 파라미터를 평가하는 실험은 비고정 조직에 비하여 RT-주형 품질에 있어서 13∼60배 감소를 나타낸다(Godfrey 등, Quantitative mRNA Expression Analysis form Formalin-Fixed, Paraffin-Embedded Tissues Using 5' Nuclease Quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction, J. of Molecular Diagnostics, 2:84-91(2000)]. 그 결과 4배 감소는 종래 기술에 비해 현저한 향상을 제공한다.12D and 12E show that the quality of mRNA RT-templates derived from three different aldehyde-based fixatives, namely Cytox®, Stabilsite® and Transfix®, are varied. As shown, Transfix® yields an mRNA template that may have slightly lower RT quality than Cytox® or Stabilsite®. In addition, these data were normalized to the number of spiked cells and compared to unmodified cells at time = 0 in exactly the same flask of SKBR3 cells, the difference between fixed CK19 and EpCAM mRNA and unfixed CK19 and EpCAM mRNA Only 4 times (RNA data derived from FIG. 9 is not shown). This is interpreted to mean that combining the 24 hour stabilization process with proteinase K recovery alone and aRNA amplification yields 25% of possible template quality for RT. In addition, the reason why the RT quality is lower than 100% may be due to an aldehyde modification that cannot be removed by proteinase K alone. Thus the combination of proteinase and nucleophile cocktail will significantly improve the RT-quality of these templates by 25% or more, as demonstrated in this experiment. For comparison with related literature under similar conditions, experiments evaluating the same parameters of RT RNA template quality from formalin fixed paraformaldehyde embedded tissues resulted in a 13-60 fold reduction in RT-template quality compared to unfixed tissue. (Godfrey et al., Quantitative mRNA Expression Analysis form Formalin-Fixed, Paraffin-Embedded Tissues Using 5 'Nuclease Quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction, J. of Molecular Diagnostics, 2: 84-91 (2000)). The reduction provides a significant improvement over the prior art.

도 12a, 12b, 12c, 12d 및 12e는 혈액 RNA 샘플 보존에 대한 재현성있고 생성물 생존성인 절차 및 순환성 상피 세포, 암 세포일 가능성이 큰 상피 세포의 종합적인 분석을 확인시켜 준다. 높은 수준의 mRNA 보존은 세포 내에 적어도 50 mRNA 분자/세포(즉, 단지 50 복사체/샘플)로 존재하는 임의의 mRNA에 대해 7.5 ㎖의 혈액으로 스파이킹된 단일 세포의 존재를 검출할 수 있는 정량적 분석에 적용될 수 있다.12A, 12B, 12C, 12D and 12E confirm reproducible and product viable procedures for blood RNA sample preservation and a comprehensive analysis of epithelial cells likely to be circulating epithelial cells, cancer cells. High levels of mRNA retention are quantitative assays capable of detecting the presence of a single cell spiked with 7.5 ml of blood for any mRNA present in the cell with at least 50 mRNA molecules / cells (ie, only 50 copies / sample). Can be applied to

요약하면, 전혈 중의 공유결합 고정의 속도 및 유형은 고정제의 유형에 따라 다르다. 마찬가지로, 공유결합 고정제 반전 및 회수의 속도 및 유형은 사용되는 프로티나제 및 친핵제의 유형 및 조합에 따라 달라진다. 고정 속도는 흥미있는 mRNA의 반감기가 고정 속도보다 더 빠를 경우의 용도에 있어서 중요한 문제가 된다. 정방향 고정 및 역방향 회수 반응(과정) 둘 다 RNA의 품질 및 양을 더욱 증가시키도록 최적화할 수 있다. 그러나 안정화되어 회수된 RNA의 현재의 품질 및 양은 혈액 내에서 이전에 개시된 어떠한 것보다 훨씬 더 우수한 것으로 입증된다.In summary, the rate and type of covalent fixation in whole blood depends on the type of fixative. Likewise, the rate and type of covalent fixation reversal and recovery depends on the type and combination of proteinases and nucleophiles used. Fixed rate is an important issue for applications where the half-life of the mRNA of interest is faster than the fixed rate. Both forward fixation and reverse recovery reactions can be optimized to further increase the quality and amount of RNA. However, the current quality and amount of stabilized and recovered RNA proves to be much better than anything previously disclosed in the blood.

실시예 8Example 8

신선한 비고정 혈액 중의 CTC로부터의 mRNA의 농축 및 분석Concentration and analysis of mRNA from CTC in fresh unfixed blood

진행된 호르몬 저항성 전립선암(HRPC) 환자 9명과 건강한 지원자 13명으로부터 인간 혈액을 분리하고, 이것을 순환성 상피 세포에 특이적인 유전자 발현 mRNA에 대해 평가하였다.Human blood was isolated from nine patients with advanced hormone-resistant prostate cancer (HRPC) and 13 healthy volunteers and evaluated for gene expression mRNA specific for circulating epithelial cells.

환자patient

진행된 호르몬 저항성 전립선암(HRPC) 환자 9명 및 건강한 지원자 13명[남성 7명(연령대 24∼73세, 평균 45세) 및 여성 6명(연령대 27∼61세, 평균 39세)]으로부터 혈액을 채취하여 10 ㎖ EDTA VacutainerTM튜브(뉴저지주 벡턴-디킨슨)에 넣었다. 9명의 HRPC 환자 중에서 2명의 환자는 5개의 장기적(longitudinal) 혈액 샘플을 가졌고, 1명은 4개의 샘플, 3명은 2개의 샘플을 가졌고, 3명은 1개의 샘플 시점이었다. 환자의 연령대는 60∼81세(평균 74세)였고, 이들의 최초 진단은 연구 시작 2∼10년 전에 이루어졌다. 택솔/에스트라머스틴 및/또는 루프론을 사용한 치료를 받고 있는 3명의 환자로부터의 연속 샘플을 마련하고 장기적 연속물로서 분석하였다. 환자와 건강한 지원자는 승인된 연구 실험이라는 동의서에 사인을 하고 정보를 제공받았다.Blood from nine patients with advanced hormone-resistant prostate cancer (HRPC) and 13 healthy volunteers (7 males (ages 24-73, average 45 years) and 6 women (ages 27-61 years, 39 years old) Samples were taken and placed in 10 ml EDTA Vacutainer tubes (Becton-Dickinson, NJ). Of the nine HRPC patients, two had five longitudinal blood samples, one with four samples, three with two samples, and three at one sample time point. Patients ranged in age from 60 to 81 years (mean 74 years) and their initial diagnosis was made 2 to 10 years before the start of the study. Serial samples from three patients receiving treatment with Taxol / Estramusstin and / or Loopron were prepared and analyzed as long-term serials. Patients and healthy volunteers were informed and signed an informed consent form.

표적 세포 분리Target cell isolation

다른 언급이 없다면 채혈 후 혈액 샘플을 실온에 두었다가 2∼3 시간 내에 처리하였다. 혈액 15 ㎖를 7.5 ㎖의 분액으로 나누어서 내경이 17 mm인 1회용 튜브(피셔 사이언티픽)로 옮기고, 중도에 멈추지 않고 800 g에서 10분간 원심분리하였다. 소 혈청 알부민(BSA)을 함유하는 인산염 완충 염수(PBS)를 첨가하여 부피를 10 ㎖까지 만들고 샘플을 뒤집어 혼합하였다. 상피 세포 부착 분자(EpCAM)를 인식하는 Mab VU-1D9는 상피 세포 유래의 조직과 광범위하게 반응성을 나타내며, 자기 나노입자(자성유체, 이뮤니콘 제품, 펜실베니아주 헌팅턴 벨리 소재)에 결합되어 있다.Unless otherwise noted, blood samples were collected at room temperature after treatment and treated within 2 to 3 hours. 15 ml of blood was divided into 7.5 ml aliquots and transferred to a disposable tube (Fisher Scientific) with an internal diameter of 17 mm and centrifuged at 800 g for 10 minutes without stopping. Phosphate buffered saline (PBS) containing bovine serum albumin (BSA) was added to make the volume up to 10 ml and the samples were inverted and mixed. Mab VU-1D9, which recognizes epithelial cell adhesion molecule (EpCAM), is broadly reactive with tissue derived from epithelial cells and is bound to magnetic nanoparticles (magnetic fluid, Immunicon, Huntington Valley, Pennsylvania).

EpCAM 양성 세포의 자기 장입량을 증가시키고 세포 표면 상의 EpCAM 밀도의 차이로 인한 포획 효율의 편차를 줄이기 위하여, 본원에서 참고로 인용하는 출원 제09/351,515호 및 제09/702,188호에 기재된 바와 같이 EpCAM 표지된 자기 나노입자에 데스티오비오틴을 결합시켜 CA-EpCAM을 형성하였다. 그 후 CA-EpCAM 자성유체 및 스트렙타비딘 함유 완충액을 샘플에 첨가하여 세포의 자기 표지화에 있어서의 이러한 증가를 달성하였다. 그 후 CA-EpCAM 자성유체 상의 데스티오비오틴은 후술하는 투과 완충액 중에 포함되어 있는 비오틴으로 치환된다. 이로써 CA-EpCAM 자성유체 입자들간의 가교를 반전시킨다. 샘플을 즉시 4극자 자기 분리기에 10분간 둔다(QMS17, 이뮤니콘). 10분 후 분리기로부터 튜브를 꺼내고 5회 뒤집어 흔들고, 다시 자기 분리기에 넣고 10분간 더 둔다. 이 단계를 1회 이상 반복하고 튜브를 다시 분리기에 넣어 20분간 두었다. 분리 후 상청액을 흡입하여 버렸다. 자기 분리기로부터 튜브를 꺼내어 소 혈청 알부민(BSA) 함유 인산염 완충 염수(PBS) 3 ㎖로 재현탁시키고 용기의 벽으로부터 분획을 수집하였다.EpCAM labeling as described in applications 09 / 351,515 and 09 / 702,188, incorporated herein by reference, in order to increase the self loading of EpCAM positive cells and to reduce the variation in capture efficiency due to differences in EpCAM density on the cell surface. Desthiobiotin was bound to the magnetic nanoparticles formed to form CA-EpCAM. CA-EpCAM ferrofluid and streptavidin containing buffer were then added to the sample to achieve this increase in self labeling of cells. Desthiobiotin on the CA-EpCAM magnetic fluid is then substituted with biotin contained in the permeation buffer described below. This reverses the crosslinking between the CA-EpCAM magnetic fluid particles. The sample is immediately placed in a quadrupole magnetic separator for 10 minutes (QMS17, Immunicon). After 10 minutes, remove the tube from the separator, turn it upside down five times, shake it, and put it back into the magnetic separator for 10 more minutes. This step was repeated one more time and the tube was placed back in the separator for 20 minutes. Supernatant was aspirated and discarded after separation. The tube was removed from the magnetic separator and resuspended in 3 ml of bovine serum albumin (BSA) containing phosphate buffered saline (PBS) and the fractions collected from the walls of the vessel.

각 샘플로부터의 두 개의 7.5 ㎖ 분액을 개별적으로 처리하였다. 한 분액은 준비하여 유동세포계측법(실시예 12)에 의해 분석하고, 다른 분액으로부터의 RNA는 전술한 바와 같이 분석하였다.Two 7.5 mL aliquots from each sample were treated separately. One aliquot was prepared and analyzed by flow cytometry (Example 12), and RNA from the other aliquot was analyzed as described above.

뉴클레오티드 정제 및 증폭Nucleotide Purification and Amplification

바람직한 구체예로 본 발명을 이용하는 한 가지 방법은 먼저 뉴클레오티드 샘플을 정제하는 것이다. 이때 총 RNA 또는 mRNA는 농축된 세포 집단으로부터 분리한다. 분리는 mRNA를 무결한 상태로 유지하고 분해를 방지할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어 이중의 혈액 샘플로부터의 농축된 순환성 종양 세포는 100 ㎕의 트리졸 시약(BRL) 또는 100 ㎕의 RNA 추출 완충액(ZYMO Research)에 용해시키고, 와류로 균질화한 샘플을 RNA를 사용할 때까지 -80℃에 보관하였다. 균질물은 제조업자의 지시에 따라 총 RNA를 분리하는 데 사용하였다. 요약하면, 총 RNA를 DNase I으로 처리하였다. DNase 활성은 DNase 처리 후 에티듐 브로마이드 겔에서 검출가능한 게놈 DNA를 산출하는지로 검증하였다. DNase 처리된 DNA는 반복적인 트리졸 분리 절차로 정제하였다. 얻어진 총 RNA의 1/10을 총 RNA 질량 및 크기 표준물과 함께 1% 아가로스 겔 상에서 전기영동한 후, 노던 블롯팅하고, 등몰량의 리보솜 18S 및 28S 올리고의 혼합물을 사용하여 혼성화하였다. 형성된 하이브리드 블롯을32P로 표지하고, 인광물질로 이미지화하고(팩커드 사이클론), RNA 무결성 및 질량을 확인하기 위해 분석하였다. 그 후 각 샘플로부터의 남아있는 총 RNA 질량 값(90%)을 총 RNA의 샘플의 7.5 ㎖ 혈액 공여자 당량으로 표시하고, 그 중 1.5%는 mRNA인 것으로 계산하였다.One preferred method of using the present invention in a preferred embodiment is to first purify the nucleotide sample. Total RNA or mRNA is then isolated from the enriched cell population. Isolation can be performed by any method known in the art that can maintain mRNA intact and prevent degradation. For example, concentrated circulating tumor cells from duplicate blood samples are dissolved in 100 μl Trizol Reagent (BRL) or 100 μl RNA Extraction Buffer (ZYMO Research), and vortex homogenized samples are used when RNA is used. Store at -80 ° C until. Homogenates were used to separate total RNA according to the manufacturer's instructions. In summary, total RNA was treated with DNase I. DNase activity was verified by producing detectable genomic DNA on ethidium bromide gel after DNase treatment. DNase treated DNA was purified by repeated trizol separation procedure. One-tenth of the total RNA obtained was electrophoresed on a 1% agarose gel with total RNA mass and size standards, followed by northern blots and hybridized using a mixture of equimolar amounts of ribosomal 18S and 28S oligos. The hybrid blot formed was labeled with 32 P, imaged with phosphor (Packard cyclone) and analyzed to confirm RNA integrity and mass. The remaining total RNA mass value (90%) from each sample was then expressed as 7.5 ml blood donor equivalent of the sample of total RNA, of which 1.5% was calculated to be mRNA.

실시예 9Example 9

면역자기 선별 후 환자에 있어서의 유동세포계측 분석Flow cytometry analysis in patients after immunomagnetic screening

인간 혈액으로부터 취한 백혈구의 유동세포계측 분석을 순환성 상피 세포에서의 유전자 발현에 대해 평가하였다. 분리된 세포를 전술한 바와 같이 준비하고, 모노클로날 항체(Mab)-형광색소 접합체가 포화 조건으로 첨가된 비오틴(이뮤니콘 코포레이션) 함유의 투과 완충액 200 ㎕에 재현탁시켰다. 모노클로날 항체는 사이토케라틴 4,6,8,10,13 및 18(이뮤니콘)을 인식하는 피코에리스린(PE) 접합 항-사이토케라틴 모노클로날 항체(MAb C11) 및 페리디닌 클로로힐 단백질(PerCP) 표지 항-CD45(Hle-1, BDIS, 샌어제이, 캘리포니아주)로 구성되었다. 세포와 Mab를 15분 동안 항온처리한 후, 세포 완충액(PBS, 1% BSA, 50 mM EDTA) 2 ㎖를 첨가하고 이 세포 현탁액을 자기에 의해 10분간 분리하였다. 비분리 현탁액을 버린 후 수집된 세포를 Procount SystemTM에 사용된 핵산 염료(Procount, BDIS)가 첨가된 0.5 ㎖의 PBS에 재현탁시켰다. 또한, 이 현탁액에 10,000개의 형광 계측 비드를 첨가하여 분석된 샘플 부피를 확인하였다(Flow-Set Fluorospheres, Coulter, 플로리다주 마이애미 소재).Flow cytometry analysis of leukocytes taken from human blood was evaluated for gene expression in circulating epithelial cells. The isolated cells were prepared as described above and resuspended in 200 μl of permeate buffer containing biotin (immunicon corporation) to which monoclonal antibody (Mab) -fluorescent dye conjugate was added in saturation conditions. Monoclonal antibodies include phycoerythrin (PE) conjugated anti-cytokeratin monoclonal antibodies (MAb C11) and ferridinine chlorohill proteins that recognize cytokeratins 4,6,8,10,13 and 18 (immunicons). (PerCP) labeled anti-CD45 (Hle-1, BDIS, San Jose, CA). After incubating the cells and Mab for 15 minutes, 2 ml of cell buffer (PBS, 1% BSA, 50 mM EDTA) was added and the cell suspension was separated by magnetism for 10 minutes. After discarding the non-isolated suspension, the collected cells were resuspended in 0.5 ml PBS with the addition of the nucleic acid dye (Procount, BDIS) used in the Procount System . In addition, 10,000 fluorescence measurement beads were added to this suspension to confirm the sample volume analyzed (Flow-Set Fluorospheres, Coulter, Miami, FL).

샘플을 488 nm 아르곤 이온 레이저(BDIS)가 장착된 FACSCalibur 유동세포계측기 상에서 분석하였다. 데이터 수집은 핵산 염료의 형광에 대한 한계값을 이용하여 CellQuestTM(BDIS)를 사용하여 수행하였다. 데이터 수집은 8000개의 비드 또는 샘플의 80%가 분석된 후에 중단하였다. 리스트모드 데이터에 대하여 다중 파라미터 데이터 분석을 실시하였다(Paint-A-GateTM, BDIS). 분석 기준은 정방향 광 산란기에 의해 정의되는 크기, 직교 광 산란기에 의해 정의되는 입상을 포함하였다. 핵산 염료를 사용한 양성 염색 및 PE-표지 Pan 항사이토케라틴 Mab C11(CK 4, 5, 6, 8, 10, 13 및 18)과 PerCP-표지 항-CD45 Mab를 사용한 염색을 함께, 차별적인 CTC/WBC 형광 염색 및 분석에 이용하였다. CTC의 것은 CD45 염색의 부재와 연관하여 핵산 염료 및 사이토케라틴 항원 존재에 의해 확인하였다. 각 샘플에 대하여 해당 영역, 일반적으로 상피 세포에 존재하는 사건의 수에 1.25를 곱하여 유동세포계측법으로 분석되지 않는 샘플 부피를 설명하였다.Samples were analyzed on a FACSCalibur flow cytometer equipped with a 488 nm argon ion laser (BDIS). Data collection was performed using CellQuest (BDIS) using limit values for fluorescence of nucleic acid dyes. Data collection was stopped after 80% of 8000 beads or samples were analyzed. Multi-parameter data analysis was performed on the list mode data (Paint-A-Gate , BDIS). The analysis criteria included the size defined by the forward light scatterer and the granularity defined by the orthogonal light scatterer. Positive staining with nucleic acid dyes and staining with PE-labeled Pan anticytokeratin Mab C11 (CK 4, 5, 6, 8, 10, 13 and 18) and PerCP-labeled anti-CD45 Mab, together with differential CTC / Used for WBC fluorescence staining and analysis. The CTC's was confirmed by the presence of nucleic acid dyes and cytokeratin antigens in association with the absence of CD45 staining. For each sample, the sample volume that was not analyzed by flow cytometry was described by multiplying the number of events present in that region, usually epithelial cells, by 1.25.

건강한 비-암 공여자 샘플에서 백혈구는 655∼5,560(중간값 4,350; 평균 1,759) 범위의 면역자기 선별을 보유하였다. HRPC 환자 샘플에서는 백혈구는813∼92,000(중간값 4,350; 평균 12,300) 범위를 보유하였다. 건강한 비-암 대조군 그룹의 남성 7명 및 여성 6명으로부터 얻은 혈액 샘플은 CTC를 나타내지 않은 반면, HRPC로부터 얻은 혈액 샘플은 혈액 7.5 ㎖ 중에 4-283 범위의 CTC를 나타내었다.In healthy non-cancer donor samples, leukocytes had immunomagnetic screening in the range of 655-5,560 (median 4,350; average 1,759). In the HRPC patient samples, leukocytes ranged from 813 to 92,000 (median 4,350; average 12,300). Blood samples from 7 men and 6 women in the healthy non-cancer control group did not show CTC, whereas blood samples from HRPC showed CTCs in the range of 4-283 in 7.5 ml of blood.

실시예 10Example 10

증폭된 라이브러리로부터의 mRNA 전사체의 정량Quantification of mRNA Transcripts from Amplified Libraries

mRNA/aRNA 질량의 표준화는 먼저, 각각의 면역자기적으로 농축된 7.5 ㎖의 혈액 샘플 부피로부터 분리된 총 RNA 질량을 정량하여 측정하였다. 이는 각 샘플의 총 RNA의 10%의 노던 블롯팅을 수행한 후, 28S + 18S 방사능 표지 올리고 프로브와 공지된 총 RNA 질량 세포주 표준물을 나란히 사용하여 혼성화를 수행하여 실시하였다. 이 과정 다음에는 인광물질 이미지 정량법(Cyclone, 패커드 인스트러먼츠)을 수행하였다. 얻어진 총 RNA 질량은 mRNA의 1 공여자 샘플 당량 = aRNA의 1 공여자 샘플 당량으로서 정의되었다:Normalization of mRNA / aRNA mass was first determined by quantifying total RNA mass isolated from each immunomagnetically concentrated 7.5 ml blood sample volume. This was done by performing Northern Blotting of 10% of the total RNA of each sample, followed by hybridization using 28S + 18S radiolabeled oligo probes and known total RNA mass cell line standards side by side. This process was followed by phosphor image quantification (Cyclone, Packard Instruments). The total RNA mass obtained was defined as 1 donor sample equivalent of mRNA = 1 donor sample equivalent of aRNA:

[(총 RNA 질량) x (1.5% mRNA)]/3*= 1 공여자 샘플 당량 aRNA[(Total RNA mass) x (1.5% mRNA)] / 3 * = 1 donor sample equivalent aRNA

*(aRNA 라이브러리의 평균 분자량은 비증폭 mRNA 분자량보다 3배 더 낮은 것으로 확인되었다) * (average molecular weight of aRNA library was found to be 3 times lower than unamplified mRNA molecular weight)

0, 1, 2, 3, 및 4의 상대적 유전자 발현 수준은, 공지된 복사체수의 CK19 시험관내 전사 RNA 작제물(CK19-cRNA) 표준 물질을 포함하는 증폭된 생성물의 아가로스 겔 역학 곡선 밴드 강도를 기초로 미지의 것에 할당하였다. 이러한 CK19-cRNA표준물은 CK19 야생형 mRNA 서열의 3'쪽 800 염기를 포함하였다. 1000배 역학 범위를 커버하는 표준물 CK19-cRNA 곡선은 20,000; 2,000; 200; 100; 50; 25 및 12.5 복사체로 삼중 샘플로 진행되었고, 상기 각 샘플은 Percoll 유래의 WBC로부터 분리된 총 RNA 2 ng으로 스파이킹된 것이다. 40 사이클 동안의 표준물 역학 곡선 진행은 13∼200 복사체 CK19-cRNA 전사체 간의 RNA 복사체수에 대한 직선 시그널 반응 플로팅 밴드 강도를 나타내었다[도 13A 및 13B 참조]. 외부 표준 곡선은 삼중으로 분석된 임의의 표준물에 대하여 최대 CV 27%를 나타내었다. 다변량 유전자 분석을 위해 CK19 외부 표준 곡선을 작도하고, 상대적인 유전자 발현 수준 0∼4를 할당하였다:The relative gene expression levels of 0, 1, 2, 3, and 4 were determined according to the agarose gel dynamic curve band intensities of amplified products comprising CK19 in vitro transcription RNA construct (CK19-cRNA) standards of known copy number. Based on the assignment to the unknown. This CK19-cRNA standard contained 800 bases on the 3 'side of the CK19 wild type mRNA sequence. Standard CK19-cRNA curve covering 1000-fold dynamic range was 20,000; 2,000; 200; 100; 50; Progressed in triplicate samples at 25 and 12.5 copies, each sample spiked with 2 ng of total RNA isolated from WBC from Percoll. Standard dynamic curve progression for 40 cycles showed a linear signal response floating band intensity for the number of RNA copies between 13-200 copy CK19-cRNA transcripts (see FIGS. 13A and 13B). External standard curves showed a maximum CV of 27% for any standard analyzed in triplicate. CK19 external standard curves were constructed for multivariate gene analysis and relative gene expression levels 0-4 were assigned:

0 - 검출 불능,0-not detectable,

1 - 약 25∼50 복사체의 CK19,1-CK19 of about 25-50 copies,

2 - 약 250∼500 복사체의 CK19,2-CK19 of about 250 to 500 copies,

3 - 약 2,500∼5,000 복사체의 CK19, 및3-CK19 of about 2,500 to 5,000 copies, and

4 - 25,000 복사체를 초과하는 CK19.CK19 exceeding 4-25,000 copies.

도 13B는 표준 곡선 상의 CK19 cRNA의 대략적인 복사체수에 상응하는 전형적인 밴드 강도를 보여주며, 이것을 상대적 유전자 발현 수준 1∼4를 할당하는 데 사용하였다.FIG. 13B shows typical band intensities corresponding to the approximate number of copies of CK19 cRNA on a standard curve, which was used to assign relative gene expression levels 1-4.

CTC 계산 및 유전자 전사체 발현 프로필은 13명의 건강한 공여자와 9명의 HRPC 환자의 Ep-CAM 면역자기적 농축 혈액 샘플로부터의 23개의 상이한 PCR 증폭 생성물을 사용하여 측정하였다. 면역자기 농축 과정 중에 비특이적으로 보유된 WBC로부터 유래된 비화합성을 노이즈하는 시그널로 인하여 이러한 유형의 샘플들을 분석하기에는 마이크로어레이가 효과적이지 않다. 이들 샘플에서의 CTC 특이적 시그널 대 WBC 보유 노이즈의 비는 103∼104WBC당 1∼1000 CTC의 범위이다. 이러한 마이크로어레이 한계는, 각각의 면역자기적 농축 혈액 샘플로부터의 전체 mRNA 라이브러리의 90%를 사용하는 10,000배 예비증폭 단계를 포함시키고, 그 후 어레이 대신에 다중유전자 RT-PCR 분석을 실시하여 극복하였다. 이러한 혁신은 수백 개의 개별적 PCR 반응이 각 7.5 ㎖의 혈액 샘플에 의해 수행되도록 하는 충분한 출발 물질을 제공한다. 따라서, 각 CTC mRNA 라이브러리의 각 mRNA 구성원에 대하여 분석 감도 또는 임상적 감도를 떨어뜨리지 않고 환자 개개인의 CTC 다변량 RT-PCR 프로필 분석을 수행할 수 있다.CTC calculations and gene transcript expression profiles were measured using 23 different PCR amplification products from Ep-CAM immunomagnetically enriched blood samples from 13 healthy donors and 9 HRPC patients. Microarrays are not effective for analyzing these types of samples due to non-compatibility noise signals derived from nonspecifically retained WBCs during immunomagnetic enrichment. The ratio of CTC specific signal to WBC retention noise in these samples ranges from 1 to 1000 CTC per 10 3 to 10 4 WBC. This microarray limit was overcome by including a 10,000-fold preamplification step using 90% of the total mRNA library from each immunomagnetically enriched blood sample, followed by multigene RT-PCR analysis instead of arrays. . This innovation provides enough starting material to allow hundreds of individual PCR reactions to be performed with each 7.5 ml of blood sample. Thus, for each mRNA member of each CTC mRNA library, individual CTC multivariate RT-PCR profile analysis can be performed without compromising assay sensitivity or clinical sensitivity.

전술한 부피 표준화 절차를 수행한 후 각 샘플로부터의 남아있는 90% 총 RNA를 SMART PCR cDNA 합성 키트를 사용하되, 전술한 67 염기 올리고(dT) 프라이머를 사용하여 역전사(RT)하였다.After performing the volume normalization procedure described above, the remaining 90% total RNA from each sample was reverse transcribed (RT) using the SMART PCR cDNA synthesis kit, using the 67 base oligo (dT) primer described above.

반응은 42℃에서 90분간 항온처리하여 수행하였다. 전체 10 ㎕ RT를 Advantage cDNA PCR 키트(클론텍)를 사용하여 50 ㎕ PCR 반응으로 이전하고, P1-SMART 프라이머 및 P2-T7 18 염기 프라이머(5'-TCTAGTCGACGGCCAGTGAATT-3')를 사용하고, PE-9600 및 열 사이클링 프로그램[95℃에서 1분간, 95℃에서 15초간 10 사이클, 65℃에서 1초간, 68℃에서 6분간 --> 72℃에서 20분간]을 이용하여 실시하였다. 전체 PCR 반응 부피를 Sephadex G-50 Quick Spin(TE) 컬럼(로쉐 다이애그노그틱스)에 로딩하고, 제조업자의 지시에 따라 용출물을 생성하였다.The reaction was carried out by incubation at 42 ° C. for 90 minutes. Transfer all 10 μl RT to 50 μl PCR reaction using Advantage cDNA PCR Kit (Clontech), use P1-SMART primer and P2-T7 18 base primer (5'-TCTAGTCGACGGCCAGTGAATT-3 '), PE- 9600 and a thermal cycling program (1 minute at 95 ° C., 10 cycles for 15 seconds at 95 ° C., 1 second at 65 ° C., 6 minutes at 68 ° C. to 20 minutes at 72 ° C.). The entire PCR reaction volume was loaded onto a Sephadex G-50 Quick Spin (TE) column (Roche Diagnotics) and the eluate was produced according to the manufacturer's instructions.

용출물은 Vacufuge(에펜도르프) 상에서 60℃에서 약 30분간 3 ㎕로 진공 농축시켰다. aRNA의 대표적인 라이브러리를 생성하는 T7 RNA 폴리머라제 전사체 증폭 반응은 AmpliScribe 키트(에피센터 테크놀로지스)를 제조업자의 지시에 따라 사용하여 20 ㎕ 부피로 조립하고, 37℃에서 6∼12 시간 동안 항온처리하였다. 트리졸 분리 절차를 반복하여 RNA 전사 반응물을 추가 정제하였다.The eluate was concentrated in vacuo to 3 μl at 60 ° C. on Vacufuge (Eppendorf) for about 30 minutes. T7 RNA polymerase transcript amplification reactions resulting in representative libraries of aRNAs were assembled in 20 μl volumes using AmpliScribe kit (Epicenter Technologies) and incubated at 37 ° C. for 6-12 hours. The trizol separation procedure was repeated to further purify the RNA transcription reactions.

RNA 크기 표준물, RNA 질량 표준물, 및 각 샘플로부터의 전사 반응 생성물의 1/10을 65℃에서 15분간 포름알데히드로 변성시키고 2% 아가로스 겔에 로딩하여 5 볼트/cm로 15분간 전개시키고, SYBR GoldTM(몰리큘러 프로브즈)로 1 시간 동안 후 염색한 후, AlphaImagerTM(알파 이노텍 코포레이션)을 사용하는 밀도계로 겔을 이미지화하였다. 각 전사체 라이브러리의 질량을 측정하였다.1/10 of the RNA size standard, RNA mass standard, and transcription reaction product from each sample were denatured formaldehyde at 65 ° C. for 15 minutes and loaded onto a 2% agarose gel and run at 5 volts / cm for 15 minutes. After 1 hour post-staining with SYBR Gold (Molecular Probes), the gels were imaged with a density meter using AlphaImager (Alpha Innotek Corporation). The mass of each transcript library was measured.

유전자 특이적 프라이머는 전술한 바와 같이 디자인하였다. 모든 프라이머 세트는 각각의 특이적 유전자 표적의 3'쪽 500 염기(평균 344 bp 및 길이 범위 266-513 bp) 내에 특이적 유전자 표적 cDNA를 증폭시키도록 디자인하였다. 게놈 DNA의 증폭을 피하기 위해 모든 RNA 샘플을 전술한 바와 같이 DNase로 처리하였다. 표 1은 상대적 RT-PCR에 의해 분석된 각 앰플리콘에 대한 프라이머쌍을 제시한다. 정방향 프라이머 P1은 각각의 프라이머 쌍에서 윗쪽 서열로 나타내었다. 아랫쪽 서열은 역방향 프라이머이다. 모든 서열들은 5' -> 3'으로 기재하였다.Gene specific primers were designed as described above. All primer sets were designed to amplify specific gene target cDNA within 500 bases (average 344 bp and length range 266-513 bp) of the 3 'side of each specific gene target. All RNA samples were treated with DNase as described above to avoid amplification of genomic DNA. Table 1 shows the primer pairs for each amplicon analyzed by relative RT-PCR. Forward primer P1 is shown as the top sequence in each primer pair. The bottom sequence is the reverse primer. All sequences are described as 5 '-> 3'.

(▼프라이머쌍)(▼ primer pair)

제조자의 지침에 따라서 램덤한 9머 50 ng, 1 ㎕ Superscript(상표명)(BRL)를 사용하여 T7 예비 증폭된 aRNA 라이브러리 25 ng에 대해서 역전사법(RT)을 수행하였다. RT를 25℃에서 10분 동안 →37℃에서 10분 동안 →42℃에서 20분 동안→50℃에서 60분 동안 항온처리하였다. 1 유니트의 백금 taq(BRL)를 함유하는 각각의 후속 PCR 반응물 50 ㎕중에서 aRNA 샘플당 10 당량의 공여체(50∼1300 pg)를 사용하였다. 다음과 같은 고온 사이클링 프로그램 진행중 31회, 35회 및 40회째 사이클에서 15 ㎕ 씩을 분취하여 각각의 단일 PCR 반응 튜브로부터 개개의 PCR 곡선을 그렸다 : 95℃에서 1 분 동안, 그리고 31회, 35회 및 40회째 사이클은 각각 95℃에서 1초 동안, 65℃에서 1초 동안, 72℃에서 1분 동안 →72℃에서 20분 동안 (PE-9600 열 사이클계(또는 고온 사이클계)를 사용함). 각각의 PCR 배치중 각 앰플리콘은 세포주 cDNA 증폭 양성 대조군와, cDNA 샘플을 제외한 모든 성분들이 포함된 주 혼합 PCR 시약 증폭 음성 대조군을 포함하였다. 모든 RT-PCR 결과를, BRL 저질량 분자량 및 점 밀도측정 분석(AlphaEase(상표명) 소프트웨어 제5.04판 사용)과 함께 에티듐 브로마이드를 함유하는 2% 아가로스 겔 상에서 분석하였다.Reverse transcription (RT) was performed on 25 ng of T7 preamplified aRNA library using random 9mer 50 ng, 1 μl Superscript ™ (BRL) according to the manufacturer's instructions. RT was incubated at 25 ° C. for 10 minutes → 37 ° C. for 10 minutes → 42 ° C. for 20 minutes → 50 ° C. for 60 minutes. 10 equivalents of donor (50-1300 pg) per aRNA sample were used in 50 μl of each subsequent PCR reaction containing 1 unit of platinum taq (BRL). Individual PCR curves were drawn from each single PCR reaction tube by aliquoting 15 μl in 31, 35 and 40 cycles during the following high temperature cycling program: 1 min at 95 ° C. and 31, 35 and The 40th cycle was for 1 second at 95 ° C., 1 second at 65 ° C., 1 minute at 72 ° C. for 20 minutes at 72 ° C. (using PE-9600 thermal cycle system (or hot cycle system)). Each amplicon in each PCR batch included a cell line cDNA amplification positive control and a main mixed PCR reagent amplification negative control containing all components except cDNA samples. All RT-PCR results were analyzed on a 2% agarose gel containing ethidium bromide with BRL low mass molecular weight and point densitometric analysis (using AlphaEase ™ software version 5.04).

유전자 조사의 목적은 상피 세포를 검출하기 위해 최고의 임상 특이성과 감도를 갖는 CTC에서의 mRNA 발현 프로필을 확인하는 것이었다. 먼저, WBC에서 발견되는 유전자를 건강한 공여자에서 증폭시켜 이 유전자의 발현 수준을 평가하였다. 후보 유전자는 광범위한 상피 특이적 발현 수준을 나타내는 공지의 문헌상 데이터를 기초로 하여 선택하였다. WBC에 존재하지 않는 후보물질을 확인함으로써 CTC를 프로필링시켜 3개의 기본적 해부학적 차원 즉, 상피 기원(도 14a), 기원 종양/기관(도 14b) 및 종양 치료 표적의 특성 규명(도 14c)을 기초로 하여 분류/특성 규명을 위한 프로필링이 가능했다.The purpose of the genetic investigation was to identify mRNA expression profiles in CTCs with the highest clinical specificity and sensitivity to detect epithelial cells. First, genes found in WBCs were amplified in healthy donors to assess the expression levels of these genes. Candidate genes were selected based on known literature data showing a wide range of epithelial specific expression levels. CTCs are profiled by identifying candidates that are not present in the WBC to characterize three basic anatomical dimensions: epithelial origin (FIG. 14A), origin tumor / organ (FIG. 14B), and tumor treatment target (FIG. 14C). On the basis of this, profiling for classification / characterization was possible.

RT-PCR 프로필링은 도 14a, 14b 및 14c의 앰플리콘 세트에 따라서 수행하였다. 도 14a는 23명의 건강한 공여자중 18명꼴(78%)인 경우에 비하여 13명의 건강한 공여자중 0명꼴로 CK19 양성이었을 경우, 상피 마커인 CK19는 HRPC에 대한 본 발명의 시스템에서 100% 특이적이었음을 나타낸다. HRPC 환자 샘플은 CK19 양성으로 스코어링하였다. CD5 및 TROP2는 또한 100% 특이적이었다. 그러나, 이들의 감도는 각각 1/23(4%) 및 2/23(9%)로 불량하여, 이들의 사용을 정당화하기에 충분한 프로필 수치를 제공할 수 없었다. 100% 특이적이지 않은 유전자들(EpCAM, Muc-1 및 MIC-1)중, WBC 백그라운드 한계치는 레벨 1 및 2의 중간에 해당하였으며, 이 레벨에서 모든 환자들은 양의 실수로 간주될 수 있는 경우보다 더욱 큰 시그널을 나타내었다. 상기 유전자 세트를 사용하여 최대 상피 감도의 프로필링시 CK19, EpCAM 및 Muc-1 감도를 조합하였을때, 23명중 23명꼴(100%)의 환자 샘플은 상피-양성(epithelial-positive)으로 스코어링되었다. 자성유체 증폭 방법으로부터 유도된 비특이적인 결합성이 낮음으로 인하여 모든 혈액 샘플이 WBC를 보유하였기 때문에, WBC 특이적 유전자(F6 = 알파 1-글로빈 유전자)를 RNA 프로세싱 및 증폭용 전체 시스템 양성 대조군으로 사용하였다. 36개의 샘플 모두는 레벨 4 이상으로 스코어링되었다(도 14a 참조).RT-PCR profiling was performed according to the amplicon set of FIGS. 14A, 14B and 14C. 14A shows that when CK19 positive in 13 healthy donors was CK19 positive compared to 18 in 23 healthy donors (78%), the epithelial marker CK19 was 100% specific in the system of the present invention for HRPC. Indicates. HRPC patient samples were scored CK19 positive. CD5 and TROP2 were also 100% specific. However, their sensitivity was poor at 1/23 (4%) and 2/23 (9%), respectively, and could not provide enough profile values to justify their use. Of the non-100% specific genes (EpCAM, Muc-1 and MIC-1), the WBC background threshold was in the middle of levels 1 and 2, where all patients could be considered positive mistakes. It showed a greater signal. When combining CK19, EpCAM and Muc-1 sensitivity in profiling maximum epithelial sensitivity using this gene set, 23 of 23 (100%) patient samples were scored epithelial-positive. WBC specific genes (F6 = alpha 1-globin gene) were used as whole system positive controls for RNA processing and amplification because all blood samples retained WBC due to the low nonspecific binding derived from the magnetic fluid amplification method It was. All 36 samples were scored at level 4 or higher (see FIG. 14A).

실시예 11Example 11

예비 증폭 감도의 보다 낮은 한계치에서의 재현성 평가Reproducibility evaluation at lower limit of preamplification sensitivity

변형된 T7 전사 예비 프로세싱 증폭 과정에서의 재현 가능한 최소 한계치 감도 수행성을 평가하기 위하여, 모든 조작이 수행된 임상 RNA 샘플로 모델 시스템을 작제하였다. 제조자의 지침에 따라서 트리졸 시약(Life Technologies, Inc.)을 사용하여 유방 및 전립선 암 세포주인 SKBR-3 및 LNCaP(버지니아 매너사 소재, 미국 모식균 배양 수집소)로부터 유래된 총 RNA를 분리하였다. 제1 가닥 합성 이전에 연속작으로 희석 하여, 2, 0.2, 0.02 SKBR-3 세포 균등물을 제조하였으며, 여기서 각 희석물을 Percoll-유도성 WBC로부터 유래된 총 RNA 2 ng에 스파이킹시켰다. RT-PCR 외부 CK19 표준 곡선을 SKBR-3 희석 곡선과 평행하게 작성하였으며, 그 결과 SKBR-3 세포 균등물당 약 1000개의 야생형 CK19 mRNA 복사체가 존재한다는 것을 알 수 있었다. 상기 CK19 특성규명된 SKBR-3 희석 곡선을 특이적 전사체의 두가지 유형중 어느 하나로서 사용하여, 상기 T7계 mRNA 라이브러리 증폭 시스템의 전체 과정에서의 최소치 감도 및 재현성을 모델링하였다. 제2 전사체는 1.2 kb의 폴리A(30) 전사체를 생산하는 외인성 람다 DNA계 작제물(Walker Biotech Publication)이었다. SKBR-3 세포로 스파이킹된 WBC에 대한 곡선을 3회[2000, 200 및 20 CK19 mRNA 복사 수준]에 걸쳐 검정하였다. 500, 50 및 5개의 복사체 수준에서 람다 곡선을 Percoll-유도성 WBC로부터 유래된 2 ng의 총 RNA로 3회 스파이킹하였다. 최종 분석에서, 50개 복사체 이상의 수준(N = 12)에서 재현성 RT-PCR 증폭을 수행하였으며, 이때 상기 각 샘플에 대해서는 전체 T7-전사체 예비 증폭이 수행되었으며, 그 결과 측정 가능한 시그널을 얻어냈다. 또한, 검출(임의의 하나의 서열의 50 mRNA 전사체로 출발)의 최소 한계치는 후속 세포주 스파이크 모델에서 재현되었으며, 이 경우 6개의 모든 유형의 서열(PSA, PSM, AR, HPN, CK19 및 EpCAM)은 aRNA 분석 및 정량적 RT-PCR 분석 이전에 연속적으로 희석시켜 공지의 복사 수준으로 희석시켰다(실시예 6).To assess the reproducible minimum threshold sensitivity performance in modified T7 transcription preprocessing amplification, a model system was constructed with clinical RNA samples on which all manipulations were performed. Trizol Reagent (Life Technologies, Inc.) was used to isolate total RNA from the breast and prostate cancer cell lines SKBR-3 and LNCaP (Schools of Caterpillar Culture, Manner, VA) according to the manufacturer's instructions. . Dilution serially prior to first strand synthesis yielded 2, 0.2, 0.02 SKBR-3 cell equivalents, where each dilution was spiked into 2 ng of total RNA derived from Percoll-induced WBC. The RT-PCR external CK19 standard curve was prepared parallel to the SKBR-3 dilution curve, indicating that there are about 1000 wild type CK19 mRNA copies per SKBR-3 cell equivalent. The CK19 characterized SKBR-3 dilution curve was used as either type of specific transcript, to model minimum sensitivity and reproducibility throughout the entire process of the T7 based mRNA library amplification system. The second transcript was an exogenous lambda DNA based construct (Walker Biotech Publication) that produced a 1.2 kb polyA (30) transcript. Curves for WBC spiked with SKBR-3 cells were assayed three times [2000, 200 and 20 CK19 mRNA copy levels]. Lambda curves were spiked three times with 2 ng of total RNA derived from Percoll-induced WBC at 500, 50 and 5 copy levels. In the final analysis, reproducible RT-PCR amplification was performed at levels above 50 copies (N = 12), with full T7-transcript preamplification performed on each of the samples, resulting in a measurable signal. In addition, the minimum limit of detection (starting with 50 mRNA transcripts of any one sequence) was reproduced in subsequent cell line spike models, in which case all six types of sequences (PSA, PSM, AR, HPN, CK19 and EpCAM) Serial dilution prior to aRNA analysis and quantitative RT-PCR analysis to dilute to known radiation levels (Example 6).

RT-PCR 이후, 31, 35 및 40 회째 사이클의 역학 곡선으로부터 얻은 분취액에 대해서 Alphalmager를 사용하여 분자량 및 점(spot) 밀도 측정 겔 분석법을 수행하였다. 12개의 스파이크 수준중 11개(92%)로부터 계산한 CV는 19.25%였다. 200개의 복사체 샘플중 하나의 샘플(8%)만이 그 강도가 예상보다 14배 작았으나, 이 샘플은 여전히 정질적으로 검출 가능한 것이었으며, 이를 레벨 1으로 명명하였다.After RT-PCR, aliquots obtained from the kinematic curves of cycles 31, 35 and 40 were subjected to molecular weight and spot density determination gel analysis using Alphalmager. The CV calculated from 11 of the 12 spike levels (92%) was 19.25%. Only one of the 200 copy samples (8%) was 14 times smaller in intensity than expected, but this sample was still qualitatively detectable and named Level 1.

별도의 연구에서, 본 발명의 T7 예비 증폭 방법이 mRNA 존재비에 미치는 효과를 동일하게 제조된 비증폭 라이브러리와 비교함으로써 모델링하였다. 도 13c에 나타낸 바와 같이, 처음에 1000개의 WBC 총 RNA(2 ng) 균등물에 전립선 암 세포주 LNCaP의 15개의 세포 균등물과 유방암 세포주 SKBR-3의 15개의 균등물로 스파이킹시킨 다음, T7 예비 증폭 방법 및 후속의 다중 유전자 RT-PCR 역학 곡선 분석법을 수행하였을 경우, N=8 유전자(PSA, PSM, MGB1, MGB2, PIP, CK8, CK19 및 EpCAM)에 대한 밴드의 강도비에 있어서의 차이는 그다지 크게 확인되지 않았다. 각 배치와 함께 존재하는 cDNA 주형 음성 증폭 대조군은 연구중에 어떠한 시그널도 검출되지 않았다.In a separate study, the effect of the T7 preamplification method of the present invention on mRNA abundance was modeled by comparing it with an identically prepared unamplified library. As shown in FIG. 13C, initially, 1000 WBC total RNA (2 ng) equivalents were spiked with 15 cell equivalents of prostate cancer cell line LNCaP and 15 equivalents of breast cancer cell line SKBR-3, followed by T7 preliminary When the amplification method and subsequent multi-gene RT-PCR dynamic curve analysis were performed, the difference in the intensity ratio of the bands for the N = 8 genes (PSA, PSM, MGB1, MGB2, PIP, CK8, CK19 and EpCAM) was Not much confirmed. The cDNA template negative amplification control group present with each batch did not detect any signal during the study.

총 RNA 라이브러리를 본 발명의 변형된 T7 방법의 제1 라운드로 비례적으로 증폭시켜, 평균 증가량이 원래 mRNA 질량의 10,000배 이상이 되도록 aRNA 라이브러리를 생성시켰다. 이는 소정의 총 RNA 질량의 1.5%인 원래 mRNA 수준의 측정값을 바탕으로 한 것이다. 전사체 증폭 방법을 수행한 결과, 중간 전사체 길이가 600 염기인(550∼800 염기 사이) 라이브러리가 생성되었다. 각 라이브러리내에 존재하는 각 전사체의 크기는 300∼3000 염기였다. 각 aRNA 라이브러리를 RT를 위해 랜덤하게 프라이밍하였으며, 이로부터 각 PCR 반응의 다중 유전자 패널은 aRNA/cDNA의 10개의 공여체 균등물을 사용하여 수행된 것이다.The total RNA library was proportionally amplified with the first round of the modified T7 method of the present invention to generate an aRNA library with an average increase of at least 10,000 times the original mRNA mass. This is based on measurements of the original mRNA level, which is 1.5% of the given total RNA mass. The transcript amplification method resulted in a library with an intermediate transcript length of 600 bases (between 550 and 800 bases). The size of each transcript present in each library was 300-3000 bases. Each aRNA library was randomly primed for RT, from which multiple gene panels of each PCR reaction were performed using 10 donor equivalents of aRNA / cDNA.

건강한 비-암성 샘플에 있어서의 보유된 WBC로부터 유래된 총 RNA의 양은 0.8∼11.12 ng(평균 3.5 ng)이었다. HRPC 환자 샘플로부터 유래된 총 RNA의 양은 0.8∼35.12 ng(평균 7.2 ng)이었다. 이후 총 RNA 샘플 모두는 출발 총 RNA 수치에 1차적으로 비례히는 질량을 갖는 aRNA 라이브러리를 생성하였다.The total amount of RNA derived from retained WBCs in healthy non-cancerous samples was 0.8-11.12 ng (average 3.5 ng). The total amount of RNA derived from HRPC patient samples was 0.8-35.12 ng (average 7.2 ng). All total RNA samples then produced an aRNA library with a mass primarily proportional to the starting total RNA level.

각 샘플의 총 RNA에 대한 노던 블롯중 10%를, 세포주 표준으로부터 유래된 공지의 질량을 갖는 총 RNA와 함께, 28S + 18S 방사능 표지된 올리고 프로브와 혼성화시킨후, 양과 특질을 측정하기 위해 포스포이미지화하였다. 각 증폭된 샘플당 SKBR-3 세포주 표준이 평균 1.55(범위 : 1.50∼1.64)이었을 경우, 18S의 양에 대한 28S의 비율로 그 특질을 평가한 결과, 13명의 건강한 공여체의 경우는 평균 1.36(범위 : 1.16∼1.60)이었으며, HRPC는 평균 1.10(범위 : 0.57∼1.80)이었다.10% of the Northern blots for the total RNA of each sample were hybridized with 28S + 18S radiolabeled oligo probes with total RNA having a known mass derived from cell line standards, followed by phospho to measure the quantity and character. Imaged. If the SKBR-3 cell line standard for each amplified sample was on average 1.55 (range: 1.50 to 1.64), the quality was assessed at the ratio of 28S to the amount of 18S; the average of 1.36 (range) for 13 healthy donors : 1.16-1.60) and HRPC averaged 1.10 (range: 0.57-1.80).

뿐만 아니라, 본 발명자들은 HRPC 환자로부터 유래된 자성유체 농축 CTC/WBC 샘플의 80%의 총 RNA 질량은 예상(1.5∼15배)보다 6배 작았음을 알 수 있었다. 이러한 예상은, WBC 평균 총 RNA 질량 = 세포당 2 pg이고, 평균 상피 세포의 총 RNA 질량 = 세포당 20 pg이라는 사실에 바탕을 둔 것이다. 이는 특히, 치료중 개체의 진단 및 치료 상태를 평가하는데 의미를 갖는다.In addition, the inventors found that 80% of the total RNA mass of the magnetic fluid-enriched CTC / WBC samples derived from HRPC patients was 6 times smaller than expected (1.5-15 fold). This projection is based on the fact that the WBC average total RNA mass = 2 pg per cell and the average epithelial cell total RNA mass = 20 pg per cell. This is particularly meaningful in evaluating the diagnosis and treatment status of an individual during treatment.

실시예 12Example 12

조직 특이적 유전자를 사용한 CTC 종양 기원 조직의 증명 및 환자 특이적 치료 프로필의 특성 규명Characterization of CTC Tumor-Derived Tissues Using Tissue-Specific Genes and Characterization of Patient-Specific Treatment Profiles

N=8인 앰플리콘으로 36개의 샘플에 대하여 추가로 프로필링하여, 순환성 상피 종양 세포의 기원 기관을 동정하기 위한 최적 특이성 및 감도 발현 프로필을 측정하였다. 전립선 특이적 동정을 위해, 본 발명자들은 PSA, PSM, HK2, HPN, PSGR, DD3, MGB1 및 MGB2를 평가하였다(도 14b 참조). 헵신(HPN)을 사용한 제3번 암컷 열외 개체 하나를 제외하고는 상기 앰플리콘중 어느 것도 WBC 군으로부터 시그널을 나타내지 않았다. 도 14b에 나타낸 바와 같이, PSA는 상기 전립선 군에 대한 감도가 가장 높은 것으로서, 20/23(89%) 샘플은 +로 스코어링하였고, 그 다음으로는 PSM 17/23(74%), HPM 13/23(57%), hK2 7/23(30%), PSGR 2/23(9%) 및 DD3 1/23(4%)였다. 예상외로, "유방 특이적" 유전자인 맘모글로빈 1 및 2는 모두 전립선에서 강력한 시그널 수준인(+), MBG1 1/23(4%) 및 MBG2 2/23(9%)으로 스코어링되었으나, 건강한 공여체 군집의 경우에는 그렇지 않았다. 상기 2개의 고감도 마코인 PSA 및 PSM을 합한 결과, 감도는 20/23(87%)였다. HPN을 첨가한 결과, 감도는 21/23(91%)였다. 헵신 및 PSM은 모두 특이적 세포 표적화 전달 기술이 실시될 수 있는, 조직 특이적이고 경막성인 것이기 때문에, 이들은 또한 치료 기술에 있어서도 중심적인 역할을 한다.Further profiling was performed on 36 samples with amplicons with N = 8 to determine optimal specificity and sensitivity expression profiles for identifying the organs of origin of circulating epithelial tumor cells. For prostate specific identification, we evaluated PSA, PSM, HK2, HPN, PSGR, DD3, MGB1 and MGB2 (see FIG. 14B). None of the amplicons showed a signal from the WBC group, except for one female exogenous individual with hepsin (HPN). As shown in FIG. 14B, PSA was the highest sensitivity for the prostate group, with 20/23 (89%) samples scored +, followed by PSM 17/23 (74%), HPM 13 / 23 (57%), hK2 7/23 (30%), PSGR 2/23 (9%) and DD3 1/23 (4%). Unexpectedly, the "breast specific" genes mammoglobin 1 and 2 were both scored with strong signal levels in the prostate (+), MBG1 1/23 (4%) and MBG2 2/23 (9%), but healthy donors Not so with clusters. When the two high-sensitivity markers, PSA and PSM, were combined, the sensitivity was 20/23 (87%). As a result of adding HPN, the sensitivity was 21/23 (91%). Since hepsin and PSM are both tissue specific and transmembrane in which specific cell targeted delivery techniques can be implemented, they also play a central role in therapeutic techniques.

CTC RNA 프로필링을 기초로 한 잠재적 치료 프로필에 관한 각 환자의 특성 규명을 수행하고, 그 결과를 도 14c에 나타내었다. 여기서 AR, NKX3A, EGFR 및 ER로 표시한 샘플에 있어서 각각의 특이성 스코어는 모두 100%였다. MDR1, MRP 및 Topo2a 모두는 WBC 군으로 인해 백그라운드 시그널이 상당히 컸다. HRPC CTC를 검출하기 위한 AR의 감도는 16/23(70%)이었으며, 그 다음으로는 NKX3A 4/23(17%),Topo2a 5/23(22%), MDR1 5/23(22%), EGFR 4/23(17%) 및 ER 1/23(4%)였다. 예상과는 달리, MDR 및 MRP는 상기 2개의 군들을 전략화하기에 유용해 보이지는 않았다.Characterization of each patient for potential treatment profiles based on CTC RNA profiling was performed and the results are shown in FIG. 14C. Here, each of the specificity scores of the samples represented by AR, NKX3A, EGFR and ER was 100%. MDR1, MRP and Topo2a all had significant background signals due to the WBC group. The sensitivity of AR to detect HRPC CTC was 16/23 (70%), followed by NKX3A 4/23 (17%), Topo2a 5/23 (22%), MDR1 5/23 (22%), EGFR 4/23 (17%) and ER 1/23 (4%). Unexpectedly, MDR and MRP did not seem useful to strategy the two groups.

3명의 환자들로부터 18∼26주에 걸쳐 장기간 경과한 샘플들을 채취하였다. 이들중 한 명의 환자에게는 루프론만을 처리하였으며, 두 명의 환자들에게는 루프론과 탁산(Taxane)/에스트라무스틴(Estramustine)을 함께 처리하였다. 일련의 샘플들은 치료 감도/내성 관련 유전자의 발현에 변화를 나타내었던 반면에, 나머지 샘플에서는 변화가 없었다. 도 15a, 15b 및 15c에 나타낸 바와 같이, 이러한 변화는 CTC 및 백혈구 갯수와는 무관하였다. 루프론만으로 처리한 환자(0, 5, 10 및 18주 경과시 수집한 4개의 장기간 경과 샘플)에 있어서, MDR1은 검출되지 않았으며(도 15a 참조), AR은 헵신량이 변하였음에도 비교적 일정하게 유지되었다. 도 15b 및 15c는 TX/ES 처리중 추가로 MDR1 mRNA 수준이 건강한 공여체에 비하여 꾸준히 감소함을 나타낸다. 도 15b에 나타낸 바와 같이, HRPC 진행에 중요한 역할을 담당하는 AR 발현 수준은 TX/ES 처리시에 전혀 확인되지 않았다. 이와는 대조적으로, 도 15c에서는 유사한 치료 과정중에 AR이 비교적 영향을 받지 않는다는 사실을 나타내고 었다. 미처리 군에 대한 발현 수준이 높았던 것으로부터, 헵신 mRNA에 대한 검출 결과는 급진적으로 변하여 도 15b 및 15c의 환자들 모두에 있어서 TX/ES 처리의 필요성이 없었다는 것을 알 수 있었다.Long-term samples were taken from three patients over 18-26 weeks. One patient was treated with loopon only and two patients received treatment with loopon and Taxane / Estramustine together. The series of samples showed a change in the expression of the therapeutic sensitivity / resistant genes, while there was no change in the remaining samples. As shown in Figures 15A, 15B and 15C, this change was independent of the number of CTCs and white blood cells. In patients treated with loopon alone (four long-term samples collected at 0, 5, 10, and 18 weeks), MDR1 was not detected (see FIG. 15A), and AR was relatively constant despite changes in hepcine levels. Maintained. 15B and 15C show that further MDR1 mRNA levels steadily decrease compared to healthy donors during TX / ES treatment. As shown in FIG. 15B, AR expression levels, which play an important role in HRPC progression, were not identified at all upon TX / ES treatment. In contrast, FIG. 15C shows that AR is relatively unaffected during a similar course of treatment. From the high expression level for the untreated group, the detection results for hepsin mRNA changed radically, indicating that there was no need for TX / ES treatment in both patients of FIGS. 15B and 15C.

실시예 13Example 13

CTC-상보성 데이터를 제공하는 동일한 샘플들로부터 얻은 플라스마 유래된(비-CTC) RNA를 이용한 병상의 프로필링Profiling of the bed using plasma derived (non-CTC) RNA obtained from the same samples providing CTC-complementarity data

이하, 혈액 샘플로부터 증폭된 CTC에서 유래한 mRNA를 분석하는 방법에 관하여 기술하고자 않다. 본 방법에 있어서 중요한 단계는 T7 예비 증폭 단계 즉, 1000개 이하의 상이한 개별 유전자 특이적 RT-PCR 반응으로 극소수의 전사체만을 분석할 수 있는 단계이다. 각각의 mRNA 라이브러리의 T7 예비 증폭을 통하여 제한된 샘플 mRNA 질량의 주요 한계를 효과적으로 없앤다. 이와 동일한 예비 증폭법이 비-CTC RNA에 대하여 수행될 수 있다. 실제로, 소정의 혈액 샘플중에는 다수의 RNA 공급원이 존재하며, 이들 비-CTC RNA 전사체중 일부는 다양한 정보를 제공할 것이다.Hereinafter, a method for analyzing mRNA derived from CTC amplified from a blood sample is not described. An important step in the method is the T7 preamplification step, ie only a few transcripts can be analyzed with up to 1000 different individual gene specific RT-PCR responses. T7 preliminary amplification of each mRNA library effectively removes major limitations of limited sample mRNA mass. This same preliminary amplification can be performed for non-CTC RNA. Indeed, there are a number of RNA sources in a given blood sample, and some of these non-CTC RNA transcripts will provide a variety of information.

CTC 존재의 확인 및 종양 기원 조직의 측정, 그리고 질병 기작의 포괄적 특성 규명은 자성유체 농축 과정중에 얻어진 플라스마 혈액 분획으로부터 유래된 RNA로 수행될 수 있다. 바람직하게, 이는 농축 CTC에 대하여 전술한 실시예의 T7 예비 증폭 방법과 병행할 수 있다. 상기 자성유체 농축 방법은 처음에 각 샘플의 혈장 분획을 분리한다. 통상적으로 이 분획은 CTC가 증폭될때 폐기한다.Confirmation of the presence of CTCs, determination of tissues of tumor origin, and comprehensive characterization of disease mechanisms can be performed with RNA derived from plasma blood fractions obtained during the magnetic fluid enrichment process. Preferably, this may be in parallel with the T7 preamplification method of the embodiment described above for concentrated CTC. The magnetic fluid concentration method first separates the plasma fraction of each sample. Typically this fraction is discarded when CTC is amplified.

그러나, 최근들어, 혈장 및 혈청 유래 mRNA 및 DNA는 다양한 암 발현(표현형) 및 유전자형(DNA 분석) 데이터를 제공한다고 문헌에 공지된 바 있다. 혈장 유래 mRNA 및 DNA는 다운 스트림 분석을 위한 통상의 분자 생물학적 방법으로 분리된다. mRNA는 혈장으로부터 용이하게 채취 가능하고, 다양한 RT-PCR 데이터를 제공하는 것으로 판명되었기 때문에, 이와 동일한 RNA 전사체는 본원에 기술된 바와 같이 보다 광범위하게 프로필링될 수 있다. 그러므로, CTC-독립성 및/또는 CTC-상보성 mRNA 발현 프로필은 각 샘플의 혈장-유래 분획으로부터 유래된 RNA를 사용하여 CTC에 대한 동일 프로필링 방법으로 얻을 수 있다.Recently, however, plasma and serum derived mRNAs and DNA have been known in the literature to provide various cancer expression (phenotype) and genotype (DNA analysis) data. Plasma derived mRNA and DNA are isolated by conventional molecular biological methods for downstream analysis. Since mRNA is readily available from plasma and has been found to provide a variety of RT-PCR data, such identical RNA transcripts can be more extensively profiled as described herein. Therefore, CTC-independent and / or CTC-complementary mRNA expression profiles can be obtained by the same profiling method for CTC using RNA derived from the plasma-derived fraction of each sample.

뿐만 아니라, 상기 T7계 발현 프로필링 연구법은 전술한 농축 방법에 적용되어, CTC-결핍 분획의 분석을 가능하게 할 수 있으며, 이 분석으로써 증폭중 비특이적으로 보유되는 WBC 발현 프로필에 대한 기여도를 차별화하고, 이로써 상기 기여도는 CTC 특이적 프로필을 형성하게 된다. 이는 차등적 패턴 비교와 후속적인 공제를 통하여 수행될 수 있으며, 이로써 분석중 CTC를 정확히 동정하는 기작을 추가로 제공한다. 또한, 상기 CTC-결핍 프로필 자체는 특정 치료법에 대한 반응성과 감도에 관하여 다양한 환자-특이적 정보를 제공할 것이다.In addition, the T7-based expression profiling methodology can be applied to the above-described enrichment method to enable analysis of the CTC-deficient fraction, which differentiates the contribution to the WBC expression profile retained nonspecifically during amplification. , Thereby contributing to the CTC specific profile. This can be done through differential pattern comparisons and subsequent deductions, providing additional mechanisms for accurately identifying CTCs during analysis. In addition, the CTC-deficient profile itself will provide a variety of patient-specific information regarding responsiveness and sensitivity to specific therapies.

본 발명과 관련된 업계의 당업자들은 본 발명이 본원에 개시된 바람직한 수체예의 설명과 검토 결과에 제한되지 않지만, 이하 첨부된 청구항들에 의해서만 한정되는 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 본원에 구체적으로 개시된 방법의 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있다는 사실을 이해할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains are not specifically limited to the description and examination results of the preferred embodiment described herein, but the method specifically disclosed herein without departing from the spirit and scope of the invention as defined only by the appended claims below. It will be understood that various modifications and variations can be made.

Claims (76)

a. 암을 보유할 것으로 의심되는 테스트 피검체의 혈액으로부터 상피 기원의 암 세포를 함유할 것으로 의심되는 혼합 세포 군집을 포함하는 샘플을 얻는 단계 ;a. Obtaining a sample from the blood of a test subject suspected of having cancer comprising a mixed cell population suspected of containing cancer cells of epithelial origin; b. 상기 샘플과 상기 암 세포에 특이적으로 결합하는 면역자기 입자를, 기타의 샘플 성분이 실질적으로 배제될 때까지 혼합하는 단계 ;b. Mixing said sample with immunomagnetic particles that specifically bind said cancer cells until other sample components are substantially excluded; c. 상기 샘플-면역자기 입자 혼합물에 고구배 자기장을 걸어주어 자기 입자-결합 암 세포가 농축된 개별 세포 분획을 제조하는 단계 ; 및c. Applying a high gradient magnetic field to the sample-immunomagnetic particle mixture to prepare individual cell fractions in which magnetic particle-bound cancer cells are concentrated; And d. 상기 농축된 분획을 상기 암 세포가 존재하는 지에 대하여 검정하는 단계로서, 이때 상기 샘플중 상기 암 세포의 존재는 암의 지표가 되는 것인 단계d. Assaying the concentrated fraction for the presence of cancer cells, wherein the presence of the cancer cells in the sample is indicative of cancer 를 포함하는, 테스트 피검체의 질병의 경중을 진단하는 방법.A method of diagnosing the severity of a disease of a test subject, comprising. 제1항에 있어서, 상기 테스트 피검체는 순환성 암 세포(circulating cancer cell)의 존재를 평가하기 위한 것인 방법.The method of claim 1, wherein the test subject is for assessing the presence of circulating cancer cells. 제1항에 있어서, 상기 테스트 피검체의 암 제거 방법에 대한 반응성은 상기 순환성 암 세포의 존재에 의하여 평가되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the responsiveness to the method for removing cancer of the test subject is assessed by the presence of the circulating cancer cells. 제1항에 있어서, 상기 테스트 피검체는 전립선암, 유방암, 결장암 아푸도마, 분리종, 새종, 악성 카르시노이드 증후군, 카르시노이드성 심장 질환, 암종 예컨대, 워커(Walker), 기저세포, 기저편평세포, 브라운-피어스(Brown-Pearce), 도관, 에를리히 종양, 동일계, 크렙스 2, 메르켈 세포, 뮤신 생산성, 비-소세포성 폐, 오트 세포(oat cell), 유두상, 경성암, 세기관지, 기관지원성 편평세포, 천이성 세포 세망조직증, 흑색종, 연골아세포종, 연골종, 연골육종, 섬유종, 섬유육종, 거대 세포 종양, 히스티코사이토마(histikocytoma), 지방종, 지방육종, 중피종, 점액종, 점액육종, 골종, 골육종, 유윙(Ewing) 육종, 활막성 종양, 선섬유종, 선림프종, 암육종, 척삭종, 감엽종, 중신종, 근육종, 법랑질 아세포종, 시멘트질종, 치아종, 기형종, 트로포블라스트 종양(thropoblastic tumor), 선암종, 선종, 담관종, 콜레스테린종, 원주종, 낭종 선암종, 낭종 선종, 그래뉼로스 세포 종양, 남녀아세포종, 간종양, 한선종, 섬 세포 종양, 라이디히 세포 종양, 유두종, 세르톨리 세포 종양, 난포막 세포 종양, 평활근종, 평활근육종, 근아세포종, 근종, 근육종, 횡문근종, 횡문근육종, 상의세포종, 신경절세포종, 신경교종 수아세포종, 수막종, 신경섬유초종, 신경아세포종, 신경상피종, 신경섬유종, 신경종, 부신경절종, 비-크롬친화성, 항각화종, 경화성 맥관종, 다발성 혈관종, 사구맥관종, 혈관내피종, 혈관종, 혈관주위세포종, 혈관주위세포육종, 림프관종, 림프관근종, 림프관육종, 송과체종, 암육종, 연골육종, 엽상 낭육종, 섬유육종, 혈관육종, 평활근육종, 백혈육종, 지방육종, 림프관육종, 근육종, 점액육종, 난소 암종, 횡문근육종, 육종(카포시 및 비만 세포), 신생종양(예컨대, 골, 소화계, 간, 췌장, 갑상선, 고환, 안와, 머리 및 목, 중추신경계, 청각, 골반, 기도 및 비뇨생식기), 뉴로브로마토시스(neurobromatosis) 및 경부형성장애로 이루어진 군으로부터 선택되는 암으로 진단되는 것인 방법.The method according to claim 1, wherein the test subject is prostate cancer, breast cancer, colon cancer afudoma, isolated species, new species, malignant carcinoid syndrome, carcinoid heart disease, carcinoma such as Walker, basal cell, basal Squamous Cells, Brown-Pearce, Conduit, Erlich Tumor, In situ, Krebs 2, Merkel Cells, Mucin Productivity, Non-Small Cell Lungs, Oat Cells, Papillary, Hard Cancer, Bronchus, Bronchus Squamous Cells, Transient Cell Retinopathy, Melanoma, Chondroma, Chondroma, Chondroma, Fibrosarcoma, Fibrosarcoma, Giant Cell Tumor, Histicocytoma, Lipoma, Liposarcoma, Mesothelioma, Myxoma, Myxarcoma , Osteosarcoma, osteosarcoma, Ewing sarcoma, synovial tumor, adenoma, adenocarcinoma, carcinosarcoma, chordoma, pericarcinoma, mesothelioma, myoma, enamel blastoma, cementomas, dental carcinoma, teratoma, tropoblast tumor ( thropoblastic tumor) Tumor, adenoma, cholangiocarcinoma, cholesteroma, columnar, cyst adenocarcinoma, cyst adenoma, granulocyte cell tumor, glioblastoma, hepatocellular carcinoma, adenoma, islet cell tumor, Leidihi cell tumor, papilloma, sertoli cell tumor, follicle Membrane Cell Tumor, Leiomyoma, Leiomyosarcoma, Myoblastoma, Myoma, Myoma, Rhabdomyosarcoma, Rhabdomyosarcoma, Epithelial Cell Tumor, Ganglion Cell Tumor, Glioma Tumor Celloma, Meningioma, Neurofibromatosis, Neuroblastoma, Neuroepithelioma, Neurofibroma, Neuroma , Adrenal ganglia, Non-Chrome-affinity, Antikeratoma, Curable angioma, Multiple hemangioma, Glomerular angioma, Hemangioendothelioma, Hemangioma, Peripheral hemangioma, Peripheral cell sarcoma, Lymphangioma, Lymphangioma, Lymphangioma, Pineal somatoma , Carcinosarcoma, chondrosarcoma, filamentous sarcoma, fibrosarcoma, angiosarcoma, leiomyarcoma, leukemia, liposarcoma, lymphangiosarcoma, myoma, myxarcoma, ovarian carcinoma, rhabdomyosarcoma, sarcoma (kaposi and obesity) Cells), neoplastic tumors (e.g., bone, digestive system, liver, pancreas, thyroid gland, testicles, orbits, head and neck, central nervous system, hearing, pelvis, airway and urogenital), neurobromatosis and cervical dysplasia Is diagnosed with a cancer selected from the group consisting of: 제1항에 있어서, 상기 암 세포 존재에 대한 상기 농축 분획의 검정 단계는 다음의 단계들로 이루어지는 것인 방법 :The method of claim 1, wherein the assaying of the concentrated fraction for the presence of cancer cells consists of the following steps: a. 상기 암 세포로부터 세포질성 생물분자를 방출시키는 단계 ;a. Releasing cytoplasmic biomolecules from the cancer cells; b. 상기 세포질성 생물분자를 분리하는 단계 ; 및b. Separating the cytoplasmic biomolecules; And c. 상기 세포질성 생물분자를 분석하는 단계.c. Analyzing the cellular biomolecules. 제1항에 있어서, 상기 유체 샘플을 얻는 단계는 세포 분획화에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein said obtaining a fluid sample is performed by cell fractionation. 제5항에 있어서, 상기 방출 단계는 침투화제(permeabilizing agent)를 첨가하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 5, wherein the release step is performed by adding a permeabilizing agent. 제7항에 있어서, 상기 침투화제는 세제, 계면활성제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.8. The method of claim 7, wherein said penetrant is selected from the group consisting of detergents, surfactants, and combinations thereof. 제7항에 있어서, 상기 침투화제는 사포닌, 이뮤니펌(Immuniperm) 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.8. The method of claim 7, wherein said penetrant is selected from the group consisting of saponin, Imuniperm, and combinations thereof. 제7항에 있어서, 상기 침투화제는 이뮤니펌인 것인 방법.8. The method of claim 7, wherein the penetrant is an immunoperm. 제1항에 있어서, 상기 유체 샘플을 얻는 단계는 세포 안정화제 처리에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein obtaining the fluid sample is performed by cell stabilizer treatment. 제11항에 있어서, 상기 안정화제는 알데히드, 우레아 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 11, wherein the stabilizer is selected from the group consisting of aldehydes, ureas, and combinations thereof. 제12항에 있어서, 상기 알데히드는 포름알데히드, 파라포름알데히드 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 12, wherein the aldehyde is selected from the group consisting of formaldehyde, paraformaldehyde and combinations thereof. 제11항에 있어서, 상기 안정화제는 디알데히드인 것인 방법.The method of claim 11, wherein the stabilizer is dialdehyde. 제14항에 있어서, 상기 디알데히드는 글루타르알데히드, 글리옥살 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 14, wherein the dialdehyde is selected from the group consisting of glutaraldehyde, glyoxal and combinations thereof. 제11항에 있어서, 상기 안정화제는 시토첵스(Cyto-Chex)(상표명), 스태빌로사이트(Stabilocyte)(상표명), 및 트랜스픽스(Transfix)(상표명)로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.The method of claim 11, wherein the stabilizing agent is selected from the group consisting of Cyto-Chex®, Stabilocyte®, and Transfix®. 제11항에 있어서, 상기 세포질성 생물분자의 방출 단계는 상기 안정화제에 노출시켜 형성된 거대분자 복합체가 관여하는 것인 방법.12. The method of claim 11, wherein the step of releasing cytoplasmic biomolecules involves macromolecular complexes formed by exposure to the stabilizer. 제17항에 있어서, 상기 세포로부터의 상기 세포질성 생물분자의 방출 단계는 효소적 분해에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 17, wherein the step of releasing the cytoplasmic biomolecule from the cell is performed by enzymatic digestion. 제18항에 있어서, 상기 효소적 분해 단계는 프로티나제, 친핵제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로 수행되는 것인 방법.The method of claim 18, wherein the enzymatic digestion step is performed in the group consisting of proteinases, nucleophiles, and combinations thereof. 제19항에 있어서, 상기 프로티나제는 프로티나제 K 분해, V8 프로티나제 분해, 프로나제 분해 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 19, wherein the proteinase is selected from the group consisting of proteinase K degradation, V8 proteinase degradation, pronase degradation, and combinations thereof. 제19항에 있어서, 상기 친핵제는 포스페이트계 완충액, 트리스계 완충액, 아세트산 히드라지드, 히드록실아민 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 19, wherein the nucleophilic agent is selected from the group consisting of phosphate-based buffers, tris-based buffers, hydrazide acetates, hydroxylamines, and combinations thereof. 제5항에 있어서, 상기 세포질성 생물분자는 단백질인 것인 방법.The method of claim 5, wherein said cytoplasmic biomolecule is a protein. 제22항에 있어서, 상기 단백질의 분리는 화학적 추출, 전기영동, 크로마토그래피, 면역분리(Immunoseparation) 및 친화성 기법(affinity technique)으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 22, wherein the separation of the protein is performed by a method selected from the group consisting of chemical extraction, electrophoresis, chromatography, immunosparation, and affinity technique. 제5항에 있어서, 상기 세포질성 생물분자는 핵산인 것인 방법.The method of claim 5, wherein said cytoplasmic biomolecule is a nucleic acid. 제24항에 있어서, 상기 핵산은 세포질성 RNA, 핵 및 미토콘드리아 RNA, 핵 및 미토콘드리아 DNA 및, 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 24, wherein the nucleic acid is selected from the group consisting of cytoplasmic RNA, nuclear and mitochondrial RNA, nuclear and mitochondrial DNA, and combinations thereof. 제24항에 있어서, 상기 핵산은 세포질성 mRNA인 것인 방법.The method of claim 24, wherein the nucleic acid is cytoplasmic mRNA. 제24항에 있어서, 상기 핵산의 분리는 RNA 또는 DNA 화학적 추출, 전기영동, 크로마토그래피, 면역분리 및 친화성 기법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 24, wherein the separation of the nucleic acid is performed by a method selected from the group consisting of RNA or DNA chemical extraction, electrophoresis, chromatography, immunoisolation and affinity techniques. 제24항에 있어서, 상기 핵산의 분리는 올리고(dT)에 부착된 자기 비드에 의해 포착하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 24, wherein the separation of the nucleic acid is carried out by capture by magnetic beads attached to the oligo (dT). 제5항에 있어서, 상기 표적 세포는 상기 유체 샘플을 얻은 후에 상기 세포질성 생물분자를 사용하여 평가되는 이외에, 표현형의 발현에 대하여 평가되는 것인 방법.The method of claim 5, wherein said target cell is assessed for expression of the phenotype in addition to being assessed using said cytoplasmic biomolecules after obtaining said fluid sample. 제29항에 있어서, 상기 표현형의 발현은 형태학적 관찰, 세포 성분 염색, 면역분석 및 이들을 조합한 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 29, wherein the expression of the phenotype is selected from the group consisting of morphological observation, cell component staining, immunoassay, and a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 분석은 다중 매개변수 유동혈구계측법, 면역형광현미경법, 레이저 주사 세포계측법, 명시야계 이미지 분석법, 모세관 부피측정법, 스펙트럼 이미지화 분석법, 수동식 세포 분석법 및 자동화 세포 분석법으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the assay is from the group consisting of multi-parameter flow cytometry, immunofluorescence microscopy, laser injection cytometry, bright field imaging, capillary volumetric, spectral imaging, manual cell assay, and automated cell assay. The method performed by the selected method. 제5항에 있어서, 상기 세포질성 생물분자의 분석은 기능성 프로테오믹스(functional proteomics)에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 5, wherein the analysis of cytoplasmic biomolecules is performed by functional proteomics. 제32항에 있어서, 상기 기능성 프로테오믹스는 단백질 발현 프로필, 웨스턴 블롯, 아미노산 서열 분석, 전기영동, 2-D 전기영동, 질량 분광분석, 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피 핵 자기공명법, 적외선, 원자 흡착법 및 이들을 조합한 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.33. The method of claim 32, wherein the functional proteomics is characterized by protein expression profiles, western blots, amino acid sequencing, electrophoresis, 2-D electrophoresis, mass spectrometry, gas chromatography, liquid chromatography nuclear magnetic resonance, infrared, atomic adsorption And a method of combining them. 제5항에 있어서, 상기 세포질성 생물분자의 분석은 기능성 제노믹스(functional genomics)에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 5, wherein the analysis of cytoplasmic biomolecules is performed by functional genomics. 제34항에 있어서, 상기 기능성 제노믹스는 mRNA 프로필 분석, 단백질 발현 프로필 분석, 중합효소 연쇄 반응, 노던 블롯, 웨스턴 블롯, 뉴클레오티드 또는 아미노산 서열 분석, 마이크로어레이(microarray)상의 유전자 발현, 전기영동, 2-D 전기영동, 질량 분광분석, 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피 핵 자기공명법, 적외선 및 원자 흡착법으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의하여 수행되는 것인 방법.35. The method of claim 34, wherein said functional genomics is characterized by mRNA profile analysis, protein expression profile analysis, polymerase chain reaction, northern blot, western blot, nucleotide or amino acid sequencing, gene expression on microarray, electrophoresis, 2- D electrophoresis, mass spectrometry, gas chromatography, liquid chromatography nuclear magnetic resonance, infrared and atomic adsorption methods. 제5항에 있어서, 상기 2 이상의 유전자 마커 존재에 대한 상기 세포질성 RNA의 분석법은 다중 유전자 RT-PCR에 의하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 5, wherein the assay of cytoplasmic RNA for the presence of two or more genetic markers is performed by multiple gene RT-PCR. 제5항에 있어서, 상기 유전자 마커는 상기 암 세포의 기원 조직을 확인하는 것인 방법.The method of claim 5, wherein said genetic marker identifies the tissue of origin of said cancer cell. 제5항에 있어서, 상기 유전자 마커는 공지의 암을 진단하는 것인 방법.The method of claim 5, wherein the genetic marker is to diagnose a known cancer. 제5항에 있어서, 상기 유전자 마커는 유방, 전립선, 폐, 결장, 난소, 신장 및 방광으로 이루어진 군으로부터 선택되는 암을 지정하는 것인 방법.The method of claim 5, wherein the genetic marker designates a cancer selected from the group consisting of breast, prostate, lung, colon, ovary, kidney and bladder. 제5항에 있어서, 상기 유전자 마커는 MGB1, MGB2, PIP, CEA, PSA, PSMA, hK2, AR, DD3, Her-/Neu, BCL2, EGFR, TS, DPYD, IGF2, ER, PR, cyp19, TERT, 전신성 상피 조직 특이적 유전자, CK19, CK8, CK20, EpCAM, MUC1, 토포이소머라제, uPA, uPAR, MMP, 전신 백혈구 특이적 mRNA, 알파-1-글로빈, CD16, CD45, 및 CD31로 이루어진 군으로부터 선택된, 암을 지정하는 것인 방법.The method according to claim 5, wherein the genetic marker is MGB1, MGB2, PIP, CEA, PSA, PSMA, hK2, AR, DD3, Her- / Neu, BCL2, EGFR, TS, DPYD, IGF2, ER, PR, cyp19, TERT , Systemic epithelial tissue specific genes, CK19, CK8, CK20, EpCAM, MUC1, topoisomerase, uPA, uPAR, MMP, systemic leukocyte specific mRNA, alpha-1-globin, CD16, CD45, and CD31 Selecting a cancer. 제5항에 있어서, 상기 유전자 마커에 대한 상기 세포질성 RNA의 분석은 다음과 같은 단계들을 포함하는 것인 방법 :The method of claim 5, wherein analyzing the cytoplasmic RNA for the genetic marker comprises the following steps: a. 5' 말단에 보편적 프라이머 연장부(universal primer extension)를 보유하는 유전자 특이적 프라이머중 하나 이상의 세트로 상기 유전자 마커를 역전사시키는 단계 ;a. Reverse transcription of said genetic marker with one or more sets of gene specific primers having a universal primer extension at the 5 'end; b. 상기 유전자 특이적 프라이머를 제거하는 단계 ;b. Removing the gene specific primer; c. 보편적 프라이머 연장부를 사용하여 유전자 특이적 앰플리콘을 PCR 증폭을 통하여 증폭시키는 단계 ; 및c. Amplifying the gene specific amplicon through PCR amplification using a universal primer extension; And d. 상기 유전자 특이적 앰플리콘을 확인하는 단계.d. Identifying the gene specific amplicon. 제41항에 있어서, 상기 유전자 특이적 프라이머의 제거는 분자 크기 배제법, 고형 지지체 선별적 부착법, 단일 가닥 특이적 DNase법 및, 데옥시우리딘으로 합성된 DNA 올리고뉴클레오티드 프라이머를 사용한 우라실-N-글리코실레이트의 혼입법으로 이루어진 군의 방법을 사용하여 수행되는 것인 방법.42. The method of claim 41, wherein the removal of said gene specific primers comprises uracil-N- using molecular size exclusion, solid support selective attachment, single strand specific DNase methods, and DNA oligonucleotide primers synthesized with deoxyuridine. The method is carried out using a method of the group consisting of incorporation of glycosylate. 제41항에 있어서, 상기 유전자 특이적 프라이머의 제거는 데옥시우리딘으로합성된 DNA 올리고뉴클레오티드 프라이머의 우라실-N-글리코실라제 처리에 의하여 수행되는 것인 방법.42. The method of claim 41, wherein the removal of said gene specific primers is performed by uracil-N-glycosylase treatment of DNA oligonucleotide primers synthesized with deoxyuridine. 제43항에 있어서, 상기 우라실-N-글리코실라제 처리후에 무 DNase-RNase를 혼입하는 것인 방법.44. The method of claim 43, wherein DNase-RNase is incorporated after the uracil-N-glycosylase treatment. 제41항에 있어서, 상기 유전자 특이적 프라이머는 고특이적 프라이머-표적 어닐링 조건하에서 사용되는 것인 방법.The method of claim 41, wherein the gene specific primer is used under high specific primer-target annealing conditions. 제45항에 있어서, 상기 고특이적 프라이머-표적 어닐링은 천연 재조합 세포 수복 기작으로부터 유래된 단백질에 의하여 수행되는 것인 방법.46. The method of claim 45, wherein said high specific primer-target annealing is performed by a protein derived from a native recombinant cell repair mechanism. 제46항에 있어서, 상기 고특이적 프라이머-표적 어닐링은 recA에 의하여 수행되는 것인 방법.47. The method of claim 46, wherein said high specific primer-target annealing is performed by recA. 제41항에 있어서, 상기 유전자 특이적 앰플리콘을 확인하는 단계는 크기를 기초로 하는 분석 시스템 자체 고유의 Rf 수치 측정에 의하여 수행되는 것인 방법.42. The method of claim 41, wherein identifying the gene specific amplicons is performed by measuring Rf values inherent to the analysis system itself based on size. 제48항에 있어서, 상기 크기를 기초로 하는 분석 시스템은 PAGE, 아가로즈 겔 전기영동, 모세관 겔 전기영동, SELDI, MALDI 및 cDNA 어레이로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.49. The method of claim 48, wherein said size based assay system is selected from the group consisting of PAGE, agarose gel electrophoresis, capillary gel electrophoresis, SELDI, MALDI, and cDNA arrays. 제5항에 있어서, 상기 분석 단계는 다음의 단계들을 포함하는 것인 방법 :The method of claim 5, wherein the analyzing step comprises the following steps: a. 1차적 증폭에 의하여 추출된 상기 핵산을 예비증폭시키는 단계로서, 이때 상기 예비 증폭 결과 aRNA의 형태인 모든 라이브러리 전사체가 1000배 이상 증가되는 것인 단계 ;a. Preamplifying the nucleic acid extracted by primary amplification, wherein the preamplification results in an increase of at least 1000-fold in all library transcripts in the form of aRNA; b. 상기 aRNA로부터 유래한 제2 가닥을 목적으로 하는 1000개 이하의 독립적 선택 유전자에 대하여 합성하는 단계 ; 및b. Synthesizing at least 1000 independent selection genes of interest for the second strand derived from the aRNA; And c. 어레이 분석법, 전기영동 및 이들을 조합한 방법으로 이루어진 군의 방법을 사용하여 증폭된 생성물을 인지하는 단계.c. Recognizing the amplified product using a method of the group consisting of array analysis, electrophoresis and a combination thereof. 제50항에 있어서, 상기 예비증폭 단계는 SP6 RNA 중합효소 프로모터, T3 RNA 중합효소 프로모터 및 T7 RNA 중합효소 프로모터로 이루어진 군의 프로모터에 의하여 수행되는 것인 방법.51. The method of claim 50, wherein said preamplification step is performed by a promoter of the group consisting of an SP6 RNA polymerase promoter, a T3 RNA polymerase promoter, and a T7 RNA polymerase promoter. 제50항에 있어서, 상기 예비증폭 단계는 랜덤한 프라이머를 사용하여 RNA 중합효소로 수행되는 것인 방법.51. The method of claim 50, wherein said preamplification step is performed with RNA polymerase using random primers. 제50항에 있어서, 상기 제2 가닥의 합성 단계는 고특이적 프라이머-표적 어닐링 조건하에서 수행되는 것인 방법.51. The method of claim 50, wherein said step of synthesizing said second strand is performed under high specific primer-target annealing conditions. 제53항에 있어서, 상기 고특이적 프라이머-표적 어닐링은 천연 재조합 세포 수복 기작으로부터 유래된 단백질로 수행되는 것인 방법.The method of claim 53, wherein the high specific primer-target annealing is performed with a protein derived from a native recombinant cell repair mechanism. 제54항에 있어서, 상기 고특이적 프라이머-표적 어닐링은 recA에 의하여 수행되는 것인 방법.55. The method of claim 54, wherein said high specific primer-target annealing is performed by recA. 제50항에 있어서, 상기 인지 단계는 무 DNase-RNase로 예비 처리하여 수행되는 것인 방법.51. The method of claim 50, wherein the recognition step is performed by pretreatment with DNase-RNase free. 제56항에 있어서, 상기 예비처리 단계는 페놀 추출, 실리카 결합 및 이들을 조합한 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 56, wherein the pretreatment step is selected from the group consisting of phenol extraction, silica bonding, and combinations thereof. 제50항에 있어서, 상기 인지 단계는 모든 이중 가닥 생성물을 증폭시켜 수행되는 것인 방법.51. The method of claim 50, wherein said recognition step is performed by amplifying all double stranded products. 제50항에 있어서, 상기 인지 단계는 어레이 분석, 전기영동 및 이들을 조합한 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.51. The method of claim 50, wherein said recognition step is selected from the group consisting of array analysis, electrophoresis, and combinations thereof. a. 암 세포에 특이적으로 결합하는 면역자기 입자 ;a. Immunomagnetic particles that specifically bind to cancer cells; b. 세포 침투화제 ;b. Cell penetrant; c. 세포 안정화제 ;c. Cell stabilizer; d. 핵산 방출 제제 ;d. Nucleic acid release agents; e. 핵산 증폭용 제제 ;e. Preparations for nucleic acid amplification; f. 이중 가닥 생성물을 선택하는 정제용 제제 ;f. Tablet formulations for selecting double stranded products; g. 이중 가닥 생성물을 확인할 수 있는, 뉴클레오티드 특이적 검출용 제제 ; 및g. Nucleotide specific detection agents capable of identifying double-stranded products; And h. 제1항의 방법을 실시하기 위한 프로토콜h. Protocol for implementing the method of claim 1 을 포함하는, 순환성 암 세포의 존재에 대한 환자 샘플 스크리닝용 테스트 키트.A test kit for screening a patient sample for the presence of circulating cancer cells. 제60항에 있어서, 상기 암 세포에 대한 결합 특이성을 보유하는 면역자기 입자를 추가로 함유하는 것인 키트.61. The kit of claim 60, further comprising immunomagnetic particles retaining binding specificity for said cancer cells. 제60항에 있어서, 상기 세포 침투화제는 사포닌, 세제, 계면활성제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein said cell penetrant is selected from the group consisting of saponins, detergents, surfactants, and combinations thereof. 제60항에 있어서, 상기 침투화제는 이뮤니펌인 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein said penetrant is an immunoperm. 제60항에 있어서, 상기 안정화제는 알데히드, 디알데히드, 우레아 및 이들의조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein the stabilizer is selected from the group consisting of aldehydes, dialdehydes, ureas, and combinations thereof. 제60항에 있어서, 상기 안정화제는 시토첵스(상표명). 스태빌로사이트(상표명) 및 트랜스픽스(상표명)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.61. The method of claim 60, wherein said stabilizing agent is cytostatics. The kit is selected from the group consisting of Stabilites® and Transfix®. 제60항에 있어서, 상기 방출 제제는 프로티나제, 친핵제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein said release agent is selected from the group consisting of proteinases, nucleophiles, and combinations thereof. 제66항에 있어서, 상기 프로티나제는 프로티나제 K, V8 프로티나제, 프로나제 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.67. The kit of claim 66, wherein said proteinase is selected from the group consisting of proteinase K, V8 proteinase, pronase and combinations thereof. 제66항에 있어서, 상기 친핵제는 포스페이트계 완충액, 트리스계 완충액, 아세트산 히드라지드, 히드록실아민 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.67. The kit of claim 66, wherein said nucleophilic agent is selected from the group consisting of phosphate-based buffers, tris-based buffers, hydrazide acetates, hydroxylamines, and combinations thereof. 제60항에 있어서, 상기 정제용 제제는 상기 핵산에 대하여 결합 특이성을 보유하는 면역자기 입자인 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein said preparative formulation is an immunomagnetic particle that retains binding specificity for said nucleic acid. 제60항에 있어서, 상기 정제용 제제는 RNA 또는 DNA 화학적 추출용 제제, 전기영동용 제제, 크로마토그래피용 제제, 면역분리용 제제 및 뉴클레오티드 친화성제제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.61. The kit according to claim 60, wherein the preparation for purification is selected from the group consisting of RNA or DNA chemical extraction preparations, electrophoretic preparations, chromatography preparations, immunoassay preparations and nucleotide affinity preparations. 제60항에 있어서, 상기 증폭용 제제는 SP6 RNA 중합효소/프로모터, T3 RNA 중합효소/프로모터, 및 T7 RNA 중합효소/프로모터로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 증폭용 제제는 핵산 함량을 1000배 증가시키는 것인 키트.61. The method of claim 60, wherein the amplification agent is selected from the group consisting of SP6 RNA polymerase / promoter, T3 RNA polymerase / promoter, and T7 RNA polymerase / promoter, wherein the amplification agent increases the nucleic acid content by 1000 times. Kit. 제60항에 있어서, 상기 증폭용 제제는 RNA 중합효소/랜덤 프라이머로서, 핵산 함량을 1000배 증가시키는 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein the amplification agent is an RNA polymerase / random primer, which increases the nucleic acid content by 1000 times. 제60항에 있어서, 상기 증폭용 제제는 고특이적으로 프라이머-표적 어닐링되는 중합효소/프라이머인 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein said amplification agent is a polymerase / primer that is highly specific primer-target annealed. 제60항에 있어서, 상기 정제용 제제는 무 DNase-RNase인 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein said tablet formulation is DNase-RNase free. 제60항에 있어서, 상기 정제용 제제는 페놀 추출 제제 및 실리카 결합 제제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein said tablet formulation is selected from the group consisting of phenolic extraction formulations and silica binding formulations. 제60항에 있어서, 상기 뉴클레오티드 특이적 검출용 제제는 이중 가닥 뉴클레오티드 증폭용 제제, 어레이 검출용 제제 및 전기영동용 제제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 키트.61. The kit of claim 60, wherein the nucleotide specific detection agent is selected from the group consisting of a double stranded nucleotide amplification agent, an array detection agent, and an electrophoretic agent.
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