KR20120129182A - Potable hypermulticolor imaging optical module and Microbead colorcoding kinase inhibition drug screening system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A portable hypermulticolor imaging optical module is provided to screen drugs of a cellular level or molecular level. CONSTITUTION: A portable hypermulticolor imaging optical module(HMI system) comprises a case; a first lens member(20); a variable filter(40), a mechanical plate, long pass filter, or band pass filter(50); and an image sensor(60). The case has a module structure which is coupled to a microscrope at one side. The first lens member is mounted at an opening part at one side of the case and collects fluorescent beam. The variable filter is placed in the case and is able to control the wavelength of the fluorescent beam by each shore wave length ever second.

Description

휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모듈 및 마이크로비드 컬러코딩 기반 키나아제 저해 약물 스크리닝 시스템{Potable hypermulticolor imaging optical module and Microbead colorcoding kinase inhibition drug screening system}Portable hypermulticolor imaging optical module and Microbead colorcoding kinase inhibition drug screening system

본 발명은 현미경에 부착시켜서 다파장 스캐닝을 통한 고효율 다색 이미징을 할 수 있는 휴대용 Hypermulticolor imaging (HMI) 시스템 개발 및 그 적용에 관한 것이다.The present invention relates to the development and application of a portable Hypermulticolor imaging (HMI) system capable of high efficiency multicolor imaging through multi-wavelength scanning by attaching to a microscope.

구체적으로, 본 발명은 기존 High-content screening (HCS) 약물 스크리닝 기기를 대체할 수 있는 Alternative 약물 스크리닝 시스템으로써 Wheel type의 밴드패스 광학필터 (Bandpass optical filter) 교체를 통한 다파장 이미징을 구현하는 기존 HCS 약물검색 스크리닝 시스템이 아닌 신속한 주사형태의 단일 파장의 이미지를 각각 얻을 수 있는 휴대용 약물 검색 MHI 시스템을 발명하는 것이다.
Specifically, the present invention is an alternative drug screening system that can replace the existing high-content screening (HCS) drug screening device, and implements the existing HCS for implementing multi-wavelength imaging by replacing a wheel-type bandpass optical filter. Rather than a drug screening screening system, the inventors have invented a portable drug screening MHI system that can each obtain a single-wavelength image of a rapid injection form.

이러한 휴대용 약물 검색 MHI 시스템은 Upright 및 Inverted 광학현미경 모두 포함하여 기존 바이오 연구 그룹에 대부분 확보되어 있는 광학현미경 측면에 부착되어 사용될 수 있는 휴대용 약물 검색 다파장 이미징 시스템으로 In vitro 약물 검색을 위한 다파장 세포 이미징 및 분자 수준에서의 다파장 분자 이미징을 가능하게 한다. 이 약물 검색 시스템은 현미경 측면에 부착시키는 c-mount lens, Acousto-optical tunnable filter (AOTF) 그리고 CCD를 포함하여 이미지센서로 구성되는 HMI 시스템 개발과 관련된 것이다.This portable drug search MHI system is a portable drug search multi-wavelength imaging system that can be attached to the side of an optical microscope that is mostly secured in existing bio research groups, including both upright and inverted optical microscopes. Imaging and multi-wavelength molecular imaging at the molecular level. The drug discovery system involves the development of an HMI system consisting of an image sensor, including a c-mount lens, an acousto-optical tunnable filter (AOTF) and a CCD attached to the side of the microscope.

그리고 그 적용 범위로써 분자 수준에서의 라이브러리 화합물들의 Kinase inhibitor로써의 약물 효능을 파이펫팅을 필요로 하지 않는 신속하고도 대규모의 약물 효능 스크리닝에 적합한 마이크로비드 (Microbead)를 이용하여 적용하였다. 또한 미토콘드리아 기능상실을 매개로한 약물의 간세포 독성 평가를 마이크로비드 테크놀로지를 이용하여 수행하였다.
As a scope of application, the drug efficacy of the library compounds at the molecular level as a Kinase inhibitor was applied using a microbead suitable for rapid and large-scale drug efficacy screening that does not require pipetting. In addition, hepatotoxicity evaluation of drugs mediated by mitochondrial dysfunction was performed using microbead technology.

현재 약물 스크리닝을 위한 약물검색 세포기반 에세이는 on/off 타겟 효과, side effect를 단 한 번의 에세이로 확인할 수 없고, 에세이를 여러 번 실시하여 얻을 수 있다. 이러한 스크리닝 시스템은 신약개발 전체 과정에서 약물 부작용에 의한 drug fail 확률이 항상 크게 존재하는 상태다. 그에 따라 drug fail의 확률을 급격하게 줄일 수 있는 혁신적인 약물 검색 플랫폼 기술이 요구되고 있다.Currently, drug-based cell-based assays for drug screening cannot be identified with a single essay on / off target effect and side effect, but can be obtained by conducting multiple assays. This screening system is always in a state of drug failure probabilities due to drug side effects throughout the entire drug development process. There is a need for innovative drug discovery platform technology that can dramatically reduce the probability of drug fail.

혁신적 약물 검색 플랫폼의 핵심 기술은 결국 약물에 의해서 일어날 수 있는 많은 on/off 타겟 효과 및 세포 독성을 한 번의 세포 기반 에세이를 통해서 가능한 최대로 비용적 효율성을 갖추어 검증하는 것이다.
The core technology of the innovative drug discovery platform is to verify as many cost-effectively as possible on-off target effects and cytotoxicity in a single cell-based assay, which can eventually be caused by drugs.

현재 약물 효능 및 독성에 관련되어 널리 사용되는 기기로 대표적으로 flow cytometer가 있다. flow cytometer는 세포를 유체 상태에서 검출부 부분을 통과시키면 그 부분에 레이저를 쏘아서 각각의 세포가 가지는 여러 가지 형광 프로브 물질을 측정하는 장비다.Currently, the flow cytometer is a widely used device related to drug efficacy and toxicity. The flow cytometer is a device that measures various fluorescent probe substances of each cell by shooting a laser on the part when the cell passes through the detector part in the fluid state.

flow cytometer의 장점은 짧은 시간 동안에 수많은 세포에 부착되어있는 형광 물질을 감지함으로써 수많은 세포에 대한 양적 측정을 가능하게 하는 것이다. 특히 모든 검출이 단일 세포 수준에서 이루어지고 동시에 동일 입자나 세포에 대한 여러 가지 성질을 측정 가능하다.The advantage of the flow cytometer is that it allows quantitative measurement of numerous cells by detecting fluorescent substances attached to many cells in a short time. In particular, all detection can be done at the single cell level and at the same time measure different properties of the same particle or cell.

그러나 flow cytometer로는 이미지는 얻을 수 없다는 단점을 가지고 있다. 세포 이미지는 외부 자극에 대한 세포 반응이 어디에서 일어나고 언제 일어나며 어떻게 변화하는지를 보여주기 때문에 자극에 대한 세포 반응을 관찰할 수 있는 매우 중요한 기술이다.
However, the disadvantage is that images cannot be obtained with flow cytometers. Cell imaging is a very important technique for observing cellular responses to stimuli because it shows where, when, and how the cellular response to external stimuli occurs.

세포 내 신호전달물질과 수많은 신호전달 단백질들은 signaling network를 형성하고 있는데, flow cytometry는 이러한 복잡한 신호전달 과정을 이해하기 쉽지 않으며, 신호전달과정 동안 단백질들의 이동을 관찰하기 쉽지 않다. 따라서 세포 이미지를 관찰할 수 있는 방법뿐만이 아니라 세포 내 유기적인 반응들을 동시 관찰할 수 있는 방법들이 개발되어 왔다. Intracellular signaling materials and numerous signaling proteins form a signaling network. Flow cytometry is difficult to understand these complex signaling processes, and it is difficult to observe the movement of proteins during the signaling process. Therefore, not only methods for observing cell images but also methods for simultaneously observing organic reactions in cells have been developed.

이미징 기술에 있어서 컴퓨터 분석법의 발달과 일반 세포생물학의 비약적인 발전이 target validation을 위한 high-throughput 이미징 기술을 크게 증대시키고 있다. 현존하는 High-content screening (HCS)은 형광 현미경관찰법과 정량 이미징 기술을 수행할 수 있는 자동화된 플래트폼으로써 다색 세포 이미징 분석의 강력한 도구로써 현재 활발히 이용되고 있는 기술이다.Advances in computer analysis and rapid advances in general cell biology in imaging techniques have greatly increased high-throughput imaging techniques for target validation. Existing high-content screening (HCS) is an automated platform capable of performing fluorescence microscopy and quantitative imaging techniques and is currently being actively used as a powerful tool for multicolor cell imaging analysis.

세포 이미징은 세포의 역동성과 세포 kinetics를 조사하고 morphology와 세포 이동 (movement)과 같은 세포의 특성을 관찰하는데 수많은 장점을 가지고 있다. high-content 이미징은 다색 세포 이미징 기술의 한 종류로, 세포 morphology를 포함한 세포 내 요소와 반응을 동시에 시각화시킬 수 있다. 자동화된 시스템은 high-content 이미징의 다기능을 실현시키기 위해서 필수적이다.
Cell imaging has numerous advantages in investigating cell dynamics and cell kinetics and observing cell characteristics such as morphology and cell movement. High-content imaging is a type of multicolor cell imaging technology that allows simultaneous visualization of cellular elements and responses, including cell morphology. Automated systems are essential to realize the versatility of high-content imaging.

현존하는 대표적인 HCS 측정 장비로는 BD bioscience와 셀로믹스사에서 출시된HCS 시스템이 있다. BD pathway high-content 이미징 시스템은 다수의 여기 필터 휠 (excitation filter wheel)과 발광 필터 휠(emission filter wheel)을 포함하고 있다. 비록 최대 8종의 서로 다른 색의 세포 이미징이 가능하지만, 발광 필터들은 좁은 narrow band pass filters이고, 발광 파장 영역은 선택에 있어서 제한되어있다. 또한 구매가격에 있어서도 개인 연구실의 실험장비로 구매하기에는 매우 가격이 비싼 편이다. Representative HCS measuring instruments currently exist include BD bioscience and HCS system released by Cellomix. The BD pathway high-content imaging system includes a number of excitation filter wheels and emission filter wheels. Although cell imaging of up to eight different colors is possible, the luminescent filters are narrow narrow band pass filters, and the emission wavelength range is limited in the selection. In addition, the purchase price is very expensive to purchase as a laboratory equipment in a private laboratory.

이러한 이미징 기술과 더불어 본 발명에서 개발하고자 하는 또 하나의 주요 기술로는 마이크로비드 테크놀로지이다. 마이크로 비드기술은 마이크로비드 내에서 잠재적으로 다양한 바이오에세이가 실행될 수 있는데 이러한 바이오에세이를 본 발명에서는 약물 스크리닝의 주요 플랫트폼으로써 활용하고자 한다. 즉 6, 12, 24, 96 well에서의 분자 및 세포 수준 에세이를 웰이 아닌 마이크로비드에서 수행하는 방식이다.In addition to such imaging technology, another major technology to be developed in the present invention is microbead technology. Microbead technology can potentially run a variety of bioassays in microbeads, and this bioassay is intended to be utilized as a major platform for drug screening in the present invention. That is, molecular and cell level assays at 6, 12, 24, and 96 wells are performed in microbeads rather than wells.

웰 타입에서는 공간적으로 분리된 well에서의 에세이를 통해서 각각의 에세이가 구분되나 웰이 아닌 마이크로 비드에서 스크리닝을 하면 한 웰 또는 공간에서 수많은 비드를 동시 모니터링 하기 때문에 각각의 비드에서 일어나는 에세이를 구분하기 위한 마이크로비드의 어드레싱이 반드시 필요하다.In the well type, each assay is distinguished through the assays in spatially separated wells, but screening in microbeads, rather than the wells, simultaneously monitors a large number of beads in one well or space. Addressing of microbeads is essential.

이러한 마이크로 비드의 어드레싱을 통해서 각각의 마이크로 비드에 존재하는 테스트 물질 또는 약물에 의한 반응을 구분할 수 있게 된다.Through the addressing of these microbeads, it is possible to distinguish reactions due to test substances or drugs present in each microbead.

마이크로 비드의 어드레싱은 보통 컬러코딩에 의해서 이루어질 수 있다. 따라서 마이크로 비드의 어드레싱을 위해서 다색의 컬러를 구분할 수 있는 광학적 시스템이 반드시 갖추어져 있어야만 한다.Addressing of microbeads can usually be done by color coding. Therefore, for the addressing of microbeads, an optical system that can distinguish multicolored colors must be equipped.

이 마이크로비드 기반 약물 스크리닝은 무엇보다도 약물 타겟을 함유한 각각의 마이크로비드들에 하나의 약물을 동시에 처리할 수 있어 파이펫팅이 필요치 않은 플랫폼 구축이 가능하여 수많은 라이브러리 화합물을 약물 스크리닝 에세이를 통해 선별하는데 매우 신속하고도 경제적인 플랫폼을 실현할 수 있다.
This microbead-based drug screening, among other things, can simultaneously process one drug on each of the microbeads containing drug targets, allowing for the construction of a platform that does not require pipetting, thereby screening numerous library compounds through drug screening assays. A very fast and economical platform can be realized.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, AOTF가 갖는 1 nm의 높은 분광분해능에 기초한 다파장 고분해능 컬러 선택을 이용하여 마이크로비드의 컬러 코딩을 위한 휴대용 광학적 이미징 모듈 시스템을 개발하고자 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and aims to develop a portable optical imaging module system for color coding of microbeads using multi-wavelength high resolution color selection based on 1 nm high spectral resolution of AOTF. .

현재 대부분의 개개의 생명과학 바이오 연구실에서 광학현미경을 갖추고 있기 때문에 기존 광학현미경 측면에 부착될 수 있는 휴대용 HMI 광학적 모듈이 개발될 경우 고가의 HCS 기기를 구비하지 않고서도 마이크로비드기반 분자 및 세포수준 약물 스크리닝을 수행할 수 있게 된다.Currently, most individual life science bio laboratories have optical microscopes, so when a portable HMI optical module is developed that can be attached to the side of an existing optical microscope, microbead-based molecular and cell-level drugs are not required without expensive HCS devices. Screening can be performed.

AOTF는 1nm 광학분해능으로 마이크로비드의 컬러를 코딩하기 위해서 선택해야 하는 3-7 파장 영역에서의 마이크로비드를 투과한 빛의 세기 프로파일을 만드는데 있어서 각 파장 영역의 겹침 현상을 최소화할 수 있고 또한 최종적으로 마이크로비드의 색깔을 만드는데 필요한 특정 파장영역을 지정하여 그 파장별 프로파일을 만드는데 선택이 자유로운 장점이 있다.AOTF can minimize the overlap of each wavelength region and finally create an intensity profile of light transmitted through the microbeads in the 3-7 wavelength region that should be selected for coding the color of the microbeads with 1 nm optical resolution. The advantage is the freedom to choose a specific wavelength range for the microbeads by specifying the specific wavelength range needed to produce the color.

이는 AOTF를 통해서 1nm 씩의 투과이미지를 얻을 수 있으므로 선택 파장영역 3-7개를 기존 Bandpass filter보다 겹치지 않고 얻을 수 있고 그 선택 파장영역을 용이하게 조절할 수 있어 컬러 코딩을 위한 색분해능을 크게 증가시킴으로써 마이크로 비드의 컬러 코딩의 수와 질을 매우 향상시킬 수 있다.It is possible to obtain the transmission image of 1nm through AOTF so that 3-7 selected wavelength regions can be obtained without overlapping with existing bandpass filter, and the selective wavelength region can be easily adjusted to greatly increase the color resolution for color coding. The number and quality of color coding of microbeads can be greatly improved.

본 발명은 휴대용 HMI 모듈 기반 다파장 이미징 광학적 시스템과 alginate gel 비드를 포함한 다양한 마이크로 비드를 이용하여 제작된 다색의 마이크로비드의 컬러코딩 방법을 고안한 것으로 이를 통해 마이크로비드에 색상에 따라서 각기 다른 약물 또는 약물 타겟을 encapsulation 시킴으로써 다수의 약물 또는 약물 타겟을 컬러 코딩에 의해서 구분하고, 각 약물의 분자 수준 또는 세포수준에서의 약리 효능 및 세포 독성을 스크리닝 하는데 적용하고자 한다.The present invention has devised a color coding method for multicolored microbeads manufactured using various microbeads including alginate gel beads and multi-wavelength imaging optical systems based on portable HMI modules. By encapsulation of drug targets, a number of drug or drug targets are distinguished by color coding and applied to screen pharmacological efficacy and cytotoxicity at the molecular or cellular level of each drug.

따라서, 휴대용 HMI 광학 모듈 및 마이크로비드를 기반으로 하는 약물 스크리닝의 새로운 플랫폼을 개발하는 데에 그 목적이 있다.
Therefore, the aim is to develop a new platform of drug screening based on portable HMI optical modules and microbeads.

마이크로비드를 이용해서 약물 스크리닝에 적용하고자 할 때 특히 스크리닝하고자 하는 약물 수가 10-100만에 이르는 라이브러리 화합물에 적용하고자 할 때에는 각각의 약물 또는 약물 타겟이 존재하는 개별 마이크로비드를 어드레싱 코드화하는 기술이 매우 중요한 기술로 부각된다.
When applied to drug screening using microbeads, particularly when applying to a library compound with a screening quantity of 10 to 100 million, the technique of addressing and coding individual microbeads in which each drug or drug target is present is very high. It is an important technology.

일반적으로 컬러 코드로 어드레싱하는 경우 Red, Green, Blue등의 색소의 비를 달리하여 각각 다른 색을 만들 수가 있다.In general, when addressing with a color code, different colors may be produced by varying the ratio of pigments such as red, green, and blue.

이러한 각각의 다른 색소가 조합된 곳에 백색광을 투과한 뒤 그 투과된 각각 다른 파장영역에서 검출한 빛의 세기를 조합하게 되면 인간의 눈으로 보게 되는 색의 이미지를 얻을 수 있다.When white light is transmitted to each other where these different pigments are combined, and then the intensity of light detected in each of the different wavelengths transmitted is combined to obtain an image of the color seen by the human eye.

이러한 색의 이미지가 원색에 가깝게 되기 위해서는 각기 다른 파장영역에서의 빛의 세기를 조합 결합시키는 파장영역의 수가 많을수록 원색에 가까워지는데 예를 들면 조합하는 파장영역의 수가 3개에서 5개, 5개에서 7개로 증가할수록 원색에 가까운 이미지를 얻을 수 있다.In order for the image of this color to be close to the primary color, the number of wavelength regions combining and combining the intensity of light in different wavelength regions is closer to the primary color. For example, the number of wavelength regions to be combined is from 3 to 5 and 5 As you increase the number to seven, you can get an image close to the primary color.

또한 파장영역은 예를 들어 빨간색 (630-740 nm), 주황색 (585-620 nm), 노란색 (570-580 nm), 초록색 (520-570 nm) 및 파란색 (440-490 nm)에 해당하는 각 파장영역의 빛을 모으기 위해서는 630-740 nm에 해당하는 파장범위에서의 투과된 빛의 세기를 하나의 조합으로 얻을 수 있어야 한다.
In addition, the wavelength range is for example red (630-740 nm), orange (585-620 nm), yellow (570-580 nm), green (520-570 nm) and blue (440-490 nm) In order to collect light in the wavelength range, the intensity of transmitted light in the wavelength range corresponding to 630-740 nm should be obtained in one combination.

본 발명은 이러한 원색의 고분해능 컬러 코딩을 가능하게 할 수 있는 광학시스템으로 AOTF에 기반한 휴대용 다파장 이미징 모듈을 개발하는 것이다. AOTF는 이러한 마이크로비드 기반 컬러 코딩에 매우 유리한 특징을 지니고 있다. 무엇보다도 AOTF에 기반한 마이크로 비드 이미징 시스템을 활용하면 1 nm 분해능으로 마이크로비드의 각 파장에서의 투과 이미지를 얻을 수 있다.The present invention is to develop a portable multi-wavelength imaging module based on AOTF as an optical system capable of high resolution color coding of such primary colors. AOTF is very advantageous for such microbead based color coding. Best of all, AOTF-based microbead imaging systems can be used to obtain transmission images at each wavelength of microbeads with 1 nm resolution.

이것은 색소를 함유한 마이크로 비드를 통과한 빛의 세기를 파장의 함수로 나타낼 경우 AOTF가 빛의 투과성이 보장된 가시광선에서 근적외선에 이르는 500-600개 단일파장에서의 투과된 빛의 세기를 측정할 수 있고 또한 이들 각각의 파장을 합하여 일정 범위의 파장으로 묶어서 그 파장범위의 빛의 세기 및 마이크로 비드의 이미지를 얻을 수 있다.
This indicates that when the intensity of light passing through the pigment-containing microbeads is a function of wavelength, AOTF can measure the intensity of transmitted light at 500-600 single wavelengths, from visible to near-infrared, where light transmission is guaranteed. It is also possible to combine each of these wavelengths and bundle them into a range of wavelengths to obtain an image of light intensity and microbeads in that wavelength range.

위의 예처럼 630-740 nm의 파장영역의 빛의 투과세기 이미지를 얻기 위해서는 우선 630-740 nm에 이르는 각 단일파장에서의 마이크로비드의 투과세기를 얻을 수 있고 빨간, 주황, 노란, 초록, 파란색에 해당하는 특정 파장범위에서의 마이크로비드의 투과세기를 측정하는데도 특정 파장영역을 AOTF를 통해서 선택적으로 지정하는데에도 AOTF 그 장점을 뚜렷하게 부각시킬 수 있다.In order to obtain the transmission intensity image of light in the wavelength range of 630-740 nm, we can obtain the transmission intensity of microbeads in each single wavelength ranging from 630-740 nm, and then red, orange, yellow, green and blue. Even when measuring the transmission intensity of the microbead in the specific wavelength range corresponding to AOTF, the advantages of AOTF can be clearly highlighted even if the specific wavelength region is selectively designated through the AOTF.

왜냐하면 기존 HCS 기기처럼 밴드패스 필터를 이용하는 경우에는 특정 파장을 선택적으로 지정하는 데에는 한계가 있기 때문이다. 이처럼 AOTF는 단일파장에서의 투과도를 주사에 의해서 가시광선과 근적외선 영역에서 얻을 수 있어 조합하는 파장영역의 선택을 용이하게 할 수 있으며 무엇보다도 색소들의 흡광에 의한 겹치는 파장영역을 피해 한 색소에 해당하는 순수한 파장영역의 빛의 세기를 측정함으로써 보다 원색에 가까운 이를 통해 보다 많은 수의 색 조합을 통해 마이크로 비드 어드레싱을 가능하게 할 수 있다.
This is because when using a bandpass filter like a conventional HCS device, there is a limit in selectively specifying a specific wavelength. As such, AOTF can obtain the transmittance in single wavelength in the visible and near-infrared region by scanning, which makes it easy to select the wavelength region to be combined, and above all, the pure color corresponding to the pigment avoiding the overlapping wavelength region by absorption of pigments. By measuring the intensity of light in the wavelength range, microbead addressing can be made possible through a greater number of color combinations, which is closer to the primary color.

또한 AOTF는 특정 파장에서의 빛만을 투과시키기 때문에 마이크로 비드에 조사시키는 광원을 백색광을 이용할 수 있는 장점을 가질 수 있다. 즉 특정 파장영역의 빛을 광원으로 이용하지 않고 백색광을 색소를 함유한 마이크로 비드 전체에 조사시켜 그 투과된 빛을 AOTF를 통해 각각 파장에서 주사시켜 받을 수 있기 때문에 측정이 간편하고 측정 소요시간을 단축시킬 수 있다.
In addition, since AOTF transmits only light at a specific wavelength, it may have an advantage of using white light as a light source irradiating the microbeads. That is, it is easy to measure and shorten the measurement time because white light can be irradiated to the whole microbead containing dye without scanning light of specific wavelength range as a light source and the transmitted light can be scanned at each wavelength through AOTF. You can.

휴대용 HMI 모듈의 또 하나의 장점은 현미경의 측면에 부착되기 때문에 Bright field 모드에서 백색광을 현미경 스테이지에 놓인 마이크로비드에 조사시켜 그 투과된 빛을 AOTF를 주사시켜 원하는 파장영역의 빛의 세기를 측정한 뒤 현미경의 측정 모드를 형광 모드로 바꾸어서 다시 AOTF를 통해서 마이크로 비드를 통해서 일어난 형광을 측정할 경우 마이크로비드의 컬러코딩과 마이크로비드에서의 약물 반응에 의한 형광을 신속하고도 편리하게 측정할 수 있는 시스템을 갖추게 된다.Another advantage of the portable HMI module is that it is attached to the side of the microscope, so in bright field mode, white light is irradiated to the microbead placed on the microscope stage, and the transmitted light is scanned by AOTF to measure the intensity of light in the desired wavelength range. When the measurement mode of the rear microscope is changed to the fluorescence mode and the fluorescence generated through the microbeads is measured again through the AOTF, the system can quickly and conveniently measure the fluorescence caused by the color coding of the microbeads and the drug reaction in the microbeads. Will be equipped.

따라서 본 발명은 휴대용 HMI 모듈을 기존 현미경에 부착시켜 사용할 수 있기 때문에 마이크로비드 기반 분자 수준 및 세포 수준에서의 약물 스크리닝이라는 새로운 패러다임의 약물 스크리닝 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. 이러한 새로운 패러다임의 약물 스크리닝은 휴대용 광학 모듈 HMI가 갖는 가격 경쟁성으로 인해 기존 광학현미경을 보유한 단일 바이오 의약학 연구실 수준에서 행해질 수 있는 시스템을 제공하게 된다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a drug screening system of a new paradigm of drug screening at the microbead-based molecular level and cell level because the portable HMI module can be attached to an existing microscope. Drug screening of this new paradigm will provide a system that can be done at the level of a single biopharmaceutical laboratory with existing optical microscopes due to the price competitiveness of the portable optical module HMI.

본 발명에 따른 HMI 1과 2 시스템 및 HMI 광학모듈을 이용한 마이크로비드의 color coding에 기초한 Kinase inhibitor 스크리닝 시스템은 다음과 같은 발명의 효과를 가지고 있다.Kinase inhibitor screening system based on color coding of microbeads using HMI 1 and 2 systems and HMI optical modules according to the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명은 휴대용 HMI 광학 모듈에 기반한 마이크로비드 약물 스크리닝 시스템은 기존 광학현미경, Upright 및 inverted 현미경 측면에 부착되어 사용될 수 있는 HMI 광학모듈을 사용을 통해서 기존 광학현미경 보유 연구실에서 저가의 범용의 다파장 세포 및 분자 이미징 장비를 제공함으로써 관련 바이오이미징 연구의 저변화에 크게 기여할 수 있다. 특히 대부분의 바이오 연구실에서는 광학현미경을 보유하고 있기 때문에 모듈화된 광학시스템 장착을 통해 바이오이미징 연구를 확산시킬 수 있다. First, the present invention is a microbead drug screening system based on a portable HMI optical module is a low-cost and versatile in the existing optical microscope holding laboratory through the use of an HMI optical module that can be attached to the side of the existing optical microscope, upright and inverted microscope Providing wavelength cellular and molecular imaging equipment can greatly contribute to the low change in relevant bioimaging research. In particular, since most bio laboratories have optical microscopes, bioimaging research can be spread through modular optical systems.

둘째, HMI광학모듈 시스템은 HCS 기기로 사용될 수 있는데, 이는 현존하는 HCS 기기에 비해서 가격이 1/7.4 수준으로 낮아서 큰 비용 절감의 효과가 있어서 경제적으로 볼 때 개인 연구실단위에서 보유할 수 있는 HCS 기기가 될 수 있어 이를 통해 개인 연구실 단위에서 대규모의 약물 스크리닝을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다.Second, the HMI optical module system can be used as an HCS device, which has a cost savings of 1 / 7.4 compared to the existing HCS device, which has a significant cost saving effect. This can enable large-scale drug screening at the individual laboratory level.

셋째, 본 발명은 HCS 기기로써 96 well plate 1개당 이미지 측정 소요시간이 14.4분으로 현존하는 HCS 기기가 40분이 걸리는 데 비해서 약물 저장통 또는 Kinase와 같은 약물 타겟 단백질 저장통을 마이크로비드로 만들어서 그 혼합물들을 현미경 샘플 플래트폼에 놓고 반응에 필요한 시약들을 샘플 플래트폼에 넣어서 모든 마이크로비드에 동일한 반응을 일으킬 수 있어서 그 약물 효능 스크리닝 시간이 매우 단축될 수 있다. 이로 인해 하루에 측정 처리할 수 있는 약물수가 크게 증가하는 효과가 있다. 또한 96 well과 같이 각각의 well에 반응물들을 각각 넣지 않고 동시에 모든 마이크로비드들에 처리를 하기 때문에 그에 따라 소모되는 시약을 크게 절약할 수 있다. Third, the present invention is an HCS device, the time required for image measurement per 96 well plate is 14.4 minutes, while the existing HCS device takes 40 minutes. By placing the reagents required for the reaction on the sample platform and putting the same reaction on all the microbeads, the drug efficacy screening time can be greatly reduced. This greatly increases the number of drugs that can be measured and processed per day. In addition, since all the microbeads are treated at the same time without putting the reactants in each well, such as 96 wells, the reagents consumed can be greatly saved.

다섯째, 본 발명은 Narrow bandpass 필터 대신에 AOTF를 사용하기 때문에 기존에 8개의 Narrow bandpass 필터를 사용할 수 있는 HCS 기기에 비해서 적용가능한 파장수가 크게 증가하여 약물 효능 스크리닝을 위한 형광 프로브의 선택영역의 폭이 넓어진다. Fifth, since the present invention uses AOTF instead of Narrow bandpass filter, the number of applicable wavelengths is greatly increased compared to HCS devices that can use eight Narrow bandpass filters. Thus, the width of the selection region of the fluorescent probe for drug efficacy screening is increased. Widens

여섯째, 본 발명은 color coding법에 의해 각 약물마다 서로 다른 dye 또는 약물타겟을 넣고 encapsulation 시켜서 마이크로비드를 제작함으로써 각 약물을 indication할 수 있기 때문에 파이펫팅이 없는 새로운 개념의 약물 스크리닝 플래폼 시대를 열 수 있다.Sixth, the present invention can open the era of a new concept of drug screening platform without pipetting because each drug can be indicated by making microbeads by inserting different dyes or drug targets for each drug and encapsulation by color coding method. have.

일곱째, 본 발명은 마이크로비드의 컬러 코딩법에 의해 신약개발 과정의 필수 불가결한 약물 스크리닝 과정을 담당하는 하나의 시스템으로 이용할 수 있기 때문에 새로운 상품으로 관련 제약 산업에 활발히 활용될 수 있다.
Seventh, the present invention can be actively used in the pharmaceutical industry as a new product because it can be used as a system in charge of the essential drug screening process of the drug development process by the microbead color coding method.

도 1은 휴대용 HMI를 이용한 마이크로비드의 컬러 코딩 과정의 모식도이다.
도 2는 휴대용 HMI 마이크로비드의 컬러코딩 과정에 의해 얻어진 마이크로비드 흡광이미지이다.
도 3는 (a)Kinase GSK3b 활성에 의한 마이크로 비드 형광이미지고, (b)Methanesulfonate에 의한 GSK3b 저해 마이크로비드 형광이미지다.
도 4는 c-mount lens, AOTF 및 CCD로 구성되어있는 HMI 1 시스템 모식도이다.
도 5는 Beam collimator 또는 beam expander, AOTF 및 CCD로 구성되어 있는 HMI 2 시스템 모식도이다.
1 is a schematic diagram of a color coding process of a microbead using a portable HMI.
2 is a microbead absorbed image obtained by the color coding process of a portable HMI microbead.
Figure 3 is (a) microbead fluorescence image by Kinase GSK3b activity, (b) GSK3b inhibited microbead fluorescence image by Methanesulfonate.
4 is a schematic diagram of an HMI 1 system composed of a c-mount lens, an AOTF, and a CCD.
5 is a schematic diagram of an HMI 2 system composed of a beam collimator or a beam expander, an AOTF, and a CCD.

본 발명은 일반적 모든 광학 현미경에 부착시켜서 사용할 수 있는 휴대용 HMI 광학 모듈이며, 이를 활용한 마이크로 비드 컬러코딩법과 이에 기초한 Kinase 저해제 (inhibitor) assay 및 약물 유발 간독성 세포기반 HCS 측정법이 제공된다.The present invention provides a portable HMI optical module that can be attached to all optical microscopes in general, and provides a microbead color coding method using the same, a Kinase inhibitor assay, and a drug-induced hepatotoxic cell-based HCS measurement method.

본 발명은 일반 광학현미경에 부착되어 사용되는 HMI 광학 모듈을 이용한 초다파장 이미징을 기반으로, 수많은 라이브러리 화합물의 약효 및 독성을 평가하기 위한 새로운 플래트폼으로써의 마이크로 비드를 활용할 경우 필요로 되는 비드 어드레싱을 컬러코딩 함으로써 새로운 패러다임의 약물 스크리닝 기술을 제공한다.
The present invention is based on ultra-wavelength imaging using an HMI optical module attached to a general optical microscope, which eliminates the bead addressing required when utilizing microbeads as a new platform for evaluating the efficacy and toxicity of numerous library compounds. Color coding provides a new paradigm of drug screening technology.

HCS 기기인 BD bioscience사와 비교할 때 휴대용 HMI 광학 모듈은 일반 현미경에 부착되어 고분해능(1nm) 다파장 이미징이 가능한 편리한 사용과 가격적 측면에서 훨썬 저렴한 특징을 갖으며 성능면에서는 밴드패스 필터 셋의 휠을 사용하는 필터 시스템에 비해서 훨씬 빠른 주사속도가 가능하며 약물 스크리닝을 위한 다양한 발광 파장 영역의 브로브 물질을 보다 많이 동시에 사용할 수 있는 범용성이 증가되는 장점을 갖추고 있다.Compared with BD bioscience, an HCS device, the portable HMI optical module is attached to a conventional microscope for high resolution (1 nm) multiwavelength imaging, which is convenient for use and cost-effective, and features a wheel of a bandpass filter set in terms of performance. Compared to the filter system used, a much faster scanning speed is possible and the versatility of using more than one brob material in various emission wavelength ranges for drug screening is increased.

뿐만 아니라 HMI 시스템은 고효율 이미징 뿐만 아니라 CCD 검출기로 얻어진, AOTF로 주사한 각각의 파장에서 얻어진 이미지들의 특정 광검출소에서의 세기를 파장의 함수로 도식하면 스펙트럼 또한 제공할 수 있다.In addition, the HMI system can provide not only high-efficiency imaging but also spectrum by plotting the intensity at a particular photodetector of the images obtained at each wavelength scanned with AOTF, obtained with a CCD detector, as a function of wavelength.

우선, 휴대용 HMI는 기존 HCS 약물 스크리닝 시스템과 비교해 비용 경제적 시스템으로, 소비자들의 재정적인 부담을 줄여줄 수 있다. HMI 하드웨어는 소비자의 요구에 따라 다른 모드로(HMI 1과 HMI 2) fabrication 시킨다.
First of all, the portable HMI is a cost-effective system compared to the existing HCS drug screening system, which can reduce the financial burden on consumers. The HMI hardware can be fabricated in different modes (HMI 1 and HMI 2) according to customer requirements.

본 발명에서 HMI는 마이크로비드를 이용하여 실제 약물들에 의한 Kinase inhibition 및 미토콘드리아 기능마비에 의한 간세포 독성 측정을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. Kinase inhibition assay에 기초한 Kinase inhibitor들을 발견하는 기존 약물 스크리닝은 96 well 같은 웰에 Kinase 및 Substrate의 반응에 의한 형광 또는 Luciferin, Luciferase 기반 화학발광 (Chemiluminescence)이 Kinase inhibitor에 의해서 저해되는 것을 모니터링 하는 것으로 진행되고 있다.In the present invention, the HMI may be characterized by performing hepatotoxicity measurement by kinase inhibition and mitochondrial paralysis by actual drugs using microbeads. Existing drug screening to detect kinase inhibitors based on kinase inhibition assay proceeds to monitor kinase and substrate-induced fluorescence or luciferin and luciferase-based chemiluminescence inhibition by kinase inhibitors in wells such as 96 wells. have.

이 경우 다국적기업과 같은 거대 기업은 수만에서 수십만개의 라이브러리 화합물의 스크리닝을 자동화된 Robotics를 이용한 자동화 플래폼을 통해서 해결하고 있다. Robotics는 파이펫팅을 자동화시켜서 Kinase inhibition assay를 위한 다양한 화합물과 반응물들을 운반하고 반응시키는 시스템이다.
In this case, large corporations such as multinationals are solving the screening of tens of thousands to hundreds of thousands of library compounds through an automated platform using automated robotics. Robotics is a system that automates and pipettes the delivery and reaction of various compounds and reactants for the Kinase inhibition assay.

본 발명을 마이크로비드를 이용한 컬러코딩을 통해서 하나의 약물 또는 Kinase에 대해서 하나의 마이크로비드를 캡슐화하고 각각의 마이크로 비드의 컬러코딩을 통해서 어떤 마이크로 비드에 어떤 약물을 저장했는지 알 수 있다.The present invention encapsulates one microbead for one drug or kinase through color coding using microbeads, and knows which drug is stored in which microbeads through color coding of each microbead.

이를 통해 수많은 약물 함유 마이크로비드에서 각각 Kinase와 그 Substrate 사이의 반응을 통해 형광체를 만들고 그 형광 반응을 모니터링함으로써 어떤 약물이 Kinase에 대한 저해 효능이 있는지 그 형광을 관찰함으로써 컬러코딩된 약물의 저해제로써의 효능을 확인할 수 있다.
This allows numerous drug-containing microbeads to produce phosphors through the reaction between Kinase and its substrates, respectively, and monitor the fluorescence response to observe which fluorescence has an inhibitory effect on Kinase. Efficacy can be confirmed.

이 마이크로 비드 Kinase 저해법은 기존 Robotics와 달리 모든 반응물들을 한꺼번에 마이크로비드에 처리함으로서 각각의 Kinase inhibition과 관련된 반응물 각각을 파이펫팅할 필요를 자연스럽게 제거할 수 있고 마이크로 비드 형광 이미지를 통해서 매우 신속하게 저해 효능을 확인할 수 있는 새로운 개념 혁신적 스크리닝 플래폼을 구축할 수 있다.Unlike conventional robotics, this microbead Kinase Inhibition eliminates the need for pipetting each of the reactions associated with each Kinase inhibition by treating all the reactants at once in microbeads, and very quickly through microbead fluorescence imaging. A new concept innovative screening platform can be built to demonstrate this.

이 마이크로 비드 Kinase 저해법 스크리닝은 특히 수만에서 수십만으로 스크리닝할 화합물의 수가 증가할수록 그 스크리닝의 효율성 신속성의 장점이 부각될 수 있다.This microbead Kinase Inhibition Screening can highlight the efficiency and speed of screening, especially as the number of compounds to be screened increases from tens to hundreds of thousands.

특히 HMI 시스템은 AOTF가 초당 한 파장씩 그리고 투과 파장간격을 자유롭게 (1 nm - 몇 십 nm - 몇 백 nm) 신속하게 조절함으로써 스크리닝하고자 하는 화합물 수가 급격히 증가됨으로써 인해 발생되는 컬러코딩의 부하도 줄일 수 있다. 또한 컬러코딩과 kinase 반응 형광을 마이크로 비드에서의 검출을 현미경 백색광 Briefield와 형광 모드에서 움직이지 않고 동일하게 작동되는 현미경 측면에 부착된 검출기 HMI를 통해 신속하게 검출할 수 있게 된다.
In particular, the HMI system can reduce the color coding load caused by the rapid increase in the number of compounds to be screened by the AOTF's rapid adjustment of the wavelength at one wavelength per second and the transmission wavelength freely (1 nm-tens of nm-hundreds of nm). have. In addition, the detection of color coding and kinase reaction fluorescence in the microbeads can be quickly detected by microscopic white light Briefield and a detector HMI attached to the side of the microscope that operates identically without moving in fluorescence mode.

도 4는 c-mount lens, AOTF 및 CCD로 구성되어있는 HMI 1 시스템 모식도이고, 도 5는 Beam collimator 또는 beam expander, AOTF 및 CCD로 구성되어 있는 HMI 2 시스템 모식도이다.4 is a schematic diagram of an HMI 1 system composed of a c-mount lens, an AOTF, and a CCD, and FIG. 5 is a schematic diagram of an HMI 2 system composed of a beam collimator or a beam expander, an AOTF, and a CCD.

도면을 참조하면, 본 발명(휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모듈, 즉 HMI 시스템)은 케이스(10), 제1 렌즈부재(20), 가변형필터(40), 메카니컬 플레이트, 롱패스필터 또는 밴드패스필터(50), 및 이미지센서(60)를 포함한다.
Referring to the drawings, the present invention (portable hypermulticolor imaging optical module, that is, HMI system) is a case 10, the first lens member 20, variable filter 40, mechanical plate, long pass filter or band pass filter 50, and an image sensor 60.

상기 케이스(10)는 일측부가 현미경과 체결가능한 모듈형의 구조를 가진다.The case 10 has a modular structure in which one side can be fastened to the microscope.

또한, 제1 렌즈부재(20)는 케이스(10)의 일측부의 개구부에 설치되며, 현미경으로부터 나오는 형광빔을 집광하는 집광렌즈(22)를 가진다.In addition, the first lens member 20 is provided in an opening of one side portion of the case 10 and has a condenser lens 22 for condensing a fluorescent beam emitted from the microscope.

물론, 상기 케이스(10)의 일측부의 개구부에는, 현미경으로부터 나오는 형광빔의 크기를 줄이는 빔 콜리메이터(beam collimator) 또는 빔 익스펜더(beam expander)(24)를 가진 제1 렌즈부재(20)가 설치될 수도 있다.
Of course, the first lens member 20 having a beam collimator or beam expander 24 for reducing the size of the fluorescent beam emitted from the microscope is installed in the opening of one side of the case 10. May be

아울러, 상기 가변형필터(40)는 케이스(10) 내에 배치되며, 제1 렌즈부재(20)를 통과한 형광빔의 파장을 매초 단파장별로 주사 조절이 가능한 구성을 지닌다.In addition, the variable filter 40 is disposed in the case 10 and has a configuration in which the wavelength of the fluorescent beam that has passed through the first lens member 20 can be adjusted for scanning for each short wavelength.

그리고, 상기 메카니컬 플레이트(mechanical plate)(미도시)는 케이스(10) 내에 배치될 수 있으며, 가변형필터(40)를 통과한 형광빔에서 비회절된 파장의 빔을 기계적으로 제거하는 역할을 한다.In addition, the mechanical plate (not shown) may be disposed in the case 10 and serves to mechanically remove the beam of the non-diffraction wavelength from the fluorescent beam passing through the variable filter 40.

이에 더하여, 상기 롱패스필터(longpass filter) 또는 밴드패스필터(bandpass filter)(50)는 가변형필터(40)를 통과한 형광빔에서 여기 광원의 빛을 제거하도록 케이스(10) 내에 배치된다.In addition, the longpass filter or the bandpass filter 50 is disposed in the case 10 to remove light of the excitation light source from the fluorescent beam passing through the variable filter 40.

또한, 상기 이미지센서(60)는 케이스(10) 내에 설치되며, 메카니컬 플레이트 및 롱패스필터 또는 밴드패스필터(50)를 통과한 형광빔을 검출한다.
In addition, the image sensor 60 is installed in the case 10 and detects a fluorescent beam passing through the mechanical plate and the long pass filter or the band pass filter 50.

이때, 상기 이미지센서 전측에 배치되어 고화질 이미지를 얻도록 제2 렌즈부재(미도시)가 구성된다.In this case, a second lens member (not shown) is disposed in front of the image sensor to obtain a high quality image.

이러한 제2 렌즈부재는 이미지센서의 전면에 씨마운트(C-mount)되어 장착될 수 있을 뿐만 아니라, 별도로 케이스 내에서 이미지센서 전측에 설치될 수 있음은 물론이다.The second lens member may not only be mounted on the front of the image sensor in a C-mount, but may also be separately installed in the case in front of the image sensor.

즉, 제2 렌즈부재의 설치구조는 최종적으로 고화질의 발광이미지를 얻을 수 있도록, 이미지센서 앞에서 견고하게 위치고정되면 될 뿐 본 발명에 의해 한정되지 않는다.
That is, the installation structure of the second lens member is not limited by the present invention as long as the position of the second lens member is firmly fixed in front of the image sensor so as to obtain a high quality emission image.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 하이퍼멀티컬러 이미징(Hypermulticolor imaging, HMI)이 가능하며, 휴대용으로서 모듈식으로 현미경에 착탈가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
The present invention configured as described above is capable of hypermulticolor imaging (HMI), and is characterized in that it is configured to be detachably attached to the microscope as a portable.

나아가, 본 발명은 상기 가변형필터(40), 메카니컬 플레이트, 롱패스필터 또는 밴드패스필터(50), 및 이미지센서(60)를 각각 상방지지하여 고정시키는 지지바(80)를 구비한다.Furthermore, the present invention includes a support bar 80 for fixing the variable filter 40, the mechanical plate, the long pass filter or the band pass filter 50, and the image sensor 60 to prevent the phases.

이때, 상기 지지바(80)는 케이스(10) 내의 하면에 설치된 레일부재(90)에 장착된다.At this time, the support bar 80 is mounted on the rail member 90 installed on the lower surface of the case 10.

즉, 제1 렌즈부재(20)로부터 가변형필터(40), 메카니컬 플레이트, 롱패스필터 또는 밴드패스필터(50), 및 이미지센서(60)가 일직선 방향으로 이동가능하기 위해, 레일부재(90)에는 길이방향으로 지지바(80)의 하단부가 이동가능하도록 체결되며, 이에 따라 이미지가 포커싱(focusing)될 수 있다.
That is, in order to move the variable filter 40, the mechanical plate, the long pass filter or the band pass filter 50, and the image sensor 60 from the first lens member 20 in a straight direction, the rail member 90 The lower end of the support bar 80 in the longitudinal direction is fastened to be movable, and thus the image can be focused.

한편, 상기 케이스(10)는, 내부에 배치된 상기 제1 렌즈부재(20), 가변형필터(40), 메카니컬 플레이트, 롱패스필터 또는 밴드패스필터(50), 및 이미지센서(60)를 교체 및 수리가능하도록, 일면에 형성된 개폐도어(12)를 구비한다.
Meanwhile, the case 10 replaces the first lens member 20, the variable filter 40, the mechanical plate, the long pass filter or the band pass filter 50, and the image sensor 60 disposed therein. And an opening / closing door 12 formed on one surface thereof so as to be repairable.

또한, 상기 집광렌즈(22)는 적어도 하나 이상으로 이루어진다.In addition, the condenser lens 22 may include at least one.

아울러, 집광렌즈(22)가 케이스(10) 개구부에 착탈가능하기 위해, 집광렌즈(22)의 테두리및 케이스(10) 개구부의 테두리에는 나사선이 형성되어, 케이스(10) 개구부에 적어도 하나 이상의 집광렌즈(22)가 씨마운트(C-mount)되도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, in order to attach and detach the condenser lens 22 to the opening of the case 10, a thread is formed at the edge of the condenser lens 22 and the edge of the opening of the case 10, so that at least one condensing light is formed at the opening of the case 10. Preferably, lens 22 is configured to be C-mount.

여기에서, 본 발명은 상기 제1 렌즈부재(20)가 케이스(10)의 일측부의 개구부에서 거치지지되도록 구성되는 렌즈지지부재(30)를 더 포함할 수 있다.
Here, the present invention may further include a lens support member 30 configured to be supported by the first lens member 20 at an opening of one side portion of the case 10.

그리고, 상기 가변형필터(40)는 음향광학 파장가변형필터(40)(acousto-optic tunable filter, 음향광학 파장가변형필터(40)(acousto-optic tunable filter, AOTF))인 것이 바람직하다.In addition, the variable filter 40 is preferably an acoustic-optic tunable filter 40 (acousto-optic tunable filter 40).

또한, 상기 이미지센서(60)는 CCD 카메라(charge coupled device camera), 포토다이오드 어레이(photodiode array)를 포함하는 2-디멘션널(dimensional) 이미지센서(60)인 것이 바람직하다.
In addition, the image sensor 60 may be a two-dimensional image sensor 60 including a charge coupled device camera and a photodiode array.

한편, 상기 케이스(10)는, 가변형필터(40) 또는 이미지센서(60)를 쿨링(cooling)하기 위해, 환기시키도록 구성되는 에어쿨링(air-cooling)부재 또는 냉각수에 의한 워터쿨링(water-cooling)부재를 더 구비할 수 있다.On the other hand, the case 10, in order to cool the variable filter 40 or the image sensor 60, the water cooling (air-cooling) by an air-cooling member or cooling water configured to ventilate Cooling) may be further provided.

아울러, 상기 케이스(10)는 외부의 빛이 들어오는 것을 차단하도록 불투명 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
In addition, the case 10 is preferably made of an opaque material to block the light from the outside.

실시예1: HMI 1 모듈 Example 1 HMI 1 Module

본 발명은 (a) c-mount lens, AOTF, 및 CCD를 이용한 HMI 1 시스템, (b) beam expander AOTF, 및 CCD를 이용한 HMI 2 시스템을 제공하고, 이 시스템을 이용하여 마이크로비드에서의 컬러 코딩 및 Kinase inhibitor 스크리닝 그리고 약물 유발 미토콘드리아 이상기능 경유 간세포 독성 세포 이미징 관찰에 적용하였다. 특히 이 HMI 모듈은 기존 현미경에 부착되어 사용되는 것으로 이 모듈을 통해서 기존 현미경 보유 연구실에서 언급한 약물 효능 분자수준 및 세포수준에서의 HCS 이미징 통해 휴대용 HMI 및 마이크로비드 테크놀로지에 기반한 새로운 약물 스크리닝 플래트폼을 실현할 수 있게 되는 것을 목적으로 한다.
The present invention provides (a) an HMI 1 system using a c-mount lens, AOTF, and a CCD, (b) a beam expander AOTF, and an HMI 2 system using a CCD, and using this system, color coding in microbeads. And Kinase inhibitor screening and drug-induced mitochondrial dysfunction via hepatocellular cytotoxic cell imaging observation. In particular, this HMI module is used to attach to existing microscopes, and through this module, a new drug screening platform based on portable HMI and microbead technology through HCS imaging at the molecular and cellular levels mentioned in the existing microscope-held laboratory. It aims to be able to realize it.

본 발명에 있어서 HMI 1 모듈은 형광 현미경 측면에 부착시켜서 HCS를 실시할 수 있게 해주는 시스템으로써, 그 구성은 크게 광학 형광현미경 측면에 부착되는 HMI 모듈 입구에 c-mount lens 등의 현미경 측면에서 나오는 빔을 집광시키는 제1 렌즈부재, 그리고 제1 렌즈부재로부터 오는 빔이 투과되는 AOTF와, AOTF를 투과해서 나온 빔의 초점에 위치하여 그 이미지를 얻는 CCD로 구성되어 있다.In the present invention, the HMI 1 module is a system that can be attached to the side of the fluorescence microscope to perform the HCS, the configuration is largely beams coming from the side of the microscope, such as c-mount lens at the inlet of the HMI module attached to the side of the optical fluorescence microscope A first lens member for condensing light, an AOTF through which a beam from the first lens member passes, and a CCD positioned at a focal point of the beam passing through the AOTF to obtain an image thereof.

CCD 앞에는 일반적으로 형광 현미경의 광원에서 나온 빛은 여기 필터를 통과하고 dichroic mirror를 거쳐 대물렌즈를 통해 집광되어 현미경의 샘플 스테이지에 있는 샘플에 도달하게 된다.In front of the CCD, light from the light source of a fluorescence microscope typically passes through an excitation filter and is then collected through an objective lens through a dichroic mirror to reach a sample on the sample stage of the microscope.

도달된 빛은 형광 프로브 물질이 포함되어있는 샘플에 도달하여 형광 프로브 물질을 발광시키고, 발광된 빛이 다시 렌즈에 집광이 된다.The reached light reaches the sample containing the fluorescent probe material to emit the fluorescent probe material, and the emitted light is focused again on the lens.

집광된 빛은 내부에 dichroic mirror를 거쳐 현미경 측면으로 나오게 되는데, 이때 현미경 측면을 통해 나오는 빛은 상업용 현미경에 따라서 다른 다양한 직경을 가지는 빔이다. 이러한 특정 빔의 직경은 일반적으로 1×1 cm2의 window를 가지고 있는 AOTF의 window 보다 더 크다.
The focused light exits through the dichroic mirror to the side of the microscope, where the light from the side of the microscope is a beam with different diameters, depending on the commercial microscope. The diameter of this particular beam is generally larger than that of the AOTF, which has a window of 1 x 1 cm 2 .

따라서 현미경 측면에서 나온 빔을 AOTF로 통과시키기 위하여 HMI 모듈의 입구는 현미경에서 부착시킬 수 있는 c-mount 렌즈와 같은 제1 렌즈부재가 부착되어 있으며 이를 이용하여 현미경 측면에서 나온 빛을 집광시킨다.Therefore, in order to pass the beam from the side of the microscope to the AOTF, the inlet of the HMI module is attached with a first lens member such as a c-mount lens that can be attached from the microscope and uses it to condense the light from the side of the microscope.

모듈 속 AOTF는 모듈 입구 c-mount 제1 렌즈부재 뒤에 가까이 위치해 렌즈를 통해 집광된 빛이 AOTF의 window를 통과하게 된다. AOTF를 통과한 빛 중에서 특정 파장의 빛은 AOTF 결정에서 회절되어 AOTF와 투과 입사빔의 주축으로 부터 특정 각도 (약 3-15o 범위이내)통과하고 나머지 파장의 빛은 통과하지 못하게 된다.The AOTF in the module is located behind the module inlet c-mount first lens member so that the light collected through the lens passes through the window of the AOTF. Of the light passing through the AOTF, light of a certain wavelength is diffracted in the AOTF crystal so that it passes through a certain angle (within the range of about 3-15 o ) from the principal axis of the AOTF and the transmitted incident beam, and the light of the remaining wavelengths cannot pass.

AOTF를 통과한 특정 파장의 빛은 CCD를 통해서 검출하는데 AOTF에서 회절되어 통과한 특정 파장의 빛 이외에도 회절되지 않고 바로 투과되는 바탕 빛 또한 존재한다. 이 바탕 빛은 보통 입사 빔의 축방향과 동일한 방향으로 AOTF내 결정을 통과하는데 이 바탕 빛과 회절되어 투과되는 특정 파장 빛 사이의 각도 차 (약 3-15o 범위이내)가 있음을 이용하여 Mechanical plate를 AOTF 뒤 CCD 앞에 설치하여 바탕 빛만 선택적으로 제거하고 특정 투과 파장 빛만을 CCD를 통해서 검출한다.
The light of a specific wavelength passing through the AOTF is detected by the CCD. In addition to the light of a specific wavelength diffracted and passed through the AOTF, there is also a background light that is directly transmitted without diffraction. This background light usually passes through the crystal in the AOTF in the same direction as the axial direction of the incident beam, and there is an angular difference (within about 3-15 o range) between the background light and the particular wavelength light that is diffracted and transmitted. The plate is placed in front of the CCD behind the AOTF to selectively remove only the background light and detect only specific transmission wavelength light through the CCD.

한편 특정 각도로 AOTF에서 회절되어 나오는 특정 파장 빛은 형광 현미경에서 여기 광원의 빛과 함께 나오기 때문에 이 여기 광원의 빛을 제거하기 위한 수단으로 Longpass filter 또는 bandpass filter를 CCD 앞에 설치하여 보다 선명한 이미지를 얻도록 하였다.On the other hand, since the specific wavelength light diffracted from the AOTF at a certain angle comes out with the light of the excitation light source in the fluorescence microscope, a longpass filter or a bandpass filter is installed in front of the CCD as a means to remove the light of the excitation light source to obtain a clearer image. It was made.

또한 CCD 바로 앞에는 뚜렷한 고화질 이미지를 위해서 c-mount 렌즈가 부착되어 있어서 AOTF 투과 특정 파장 빛이 원활히 집광될 수 있도록 되어 있다. 이러한 HMI 광학 모듈 구조는 현미경 샘플 스테이지에 세포내 형광 물질 또는 프로브 물질, 마이크로 비드 내 형광물질 등등 현미경에서 여기 된 모든 형광 빛을 1 nm 분광분해능으로 주사시켜 각 파장에서의 이미지를 얻을 수 있게 한다.In addition, a c-mount lens is attached in front of the CCD for clear, high-definition images so that AOTF-transmitted specific wavelengths of light can be smoothly collected. This HMI optical module structure allows scanning of all fluorescent light excited in the microscope with intracellular fluorescent material or probe material, microbeads, etc. at 1 nm spectral resolution to obtain an image at each wavelength.

또한 이러한 이미지들에서 CCD의 특정 위치 광검출소(pixel)에서의 세기를 파장별로 연결하면 일정 파장범위의 스펙트럼 또한 동시에 얻을 수 있게 한다. 이때 주사속도는 1 frame/sec이다. 이렇게 얻은 이미지는 Metamorph 등등의 software를 통해서 분석된다.
In addition, by connecting the intensities of the CCD at a specific location of the pixel (pixel) by wavelength, it is possible to simultaneously obtain a spectrum of wavelengths. At this time, the scanning speed is 1 frame / sec. The image thus obtained is analyzed by software of Metamorph et al.

이러한 광학 모듈은 구성 요소인 입구 쪽 c-mount 제1 렌즈부재, AOTF, Longpass filter(또는 bandpass filter) 그리고 CCD를 포함한 two-dimensional 이미지 검출기는 입구 쪽 제1 렌즈부재 에 의한 집광을 고감도로 검출하기 위한 광학 배열을 위해서 레일 또는 이와 유사한 이동 장치를 통해서 각각의 구성 요소가 움직일 수 있도록 되어 있고 HMI 모듈 내에 존재하는 특정 지지대를 통해서 고정되는 것이 가능하다.The optical module is a two-dimensional image detector including an inlet c-mount first lens member, an AOTF, a longpass filter (or a bandpass filter) and a CCD. It is possible for each component to be movable through a rail or similar moving device for the optical arrangement for this purpose and to be fixed via a specific support present in the HMI module.

광학 모듈은 하나의 패키지로 일체의 상품이며 모든 상업용 형광 현미경을 포함한 광학 현미경의 측면에 부착시켜서 이용할 수 있도록 제작되어 있다. QHMI 모듈은 CCD를 포함한 이미지 검출기 및 AOTF의 장시간 사용에 따른 과열을 방지하고자 Air-cooling 또는 water-cooling 시스템이 장착되어 있다.
The optical module is a complete product in one package and is designed to be attached to the side of an optical microscope, including all commercial fluorescence microscopes. The QHMI module is equipped with an image detector including a CCD and an air-cooling or water-cooling system to prevent overheating due to prolonged use of the AOTF.

실시예2: HMI 2 시스템 Example 2 HMI 2 System

본 발명에 있어서 HMI 2 시스템은 HMI 1 시스템과 다른 광학적 특성을 갖는 모듈을 위해 제작한 또 다른 광학 모듈 시스템이다. HMI 1은 광학모듈 입구에 위치한 c-mount 제1 렌즈부재에 의해 현미경 측면에서 나오는 빔이 집광되는 구조를 가지고 있다.In the present invention, the HMI 2 system is another optical module system manufactured for a module having an optical characteristic different from that of the HMI 1 system. HMI 1 has a structure in which the beam coming from the side of the microscope is focused by the c-mount first lens member located at the entrance of the optical module.

그 결과 HMI 1 광학 모듈은 상대적으로 이미지 크기가 작은 반면에 이미지는 그 세기가 크고 분해능이 좋다. HMI 2 시스템은 HMI 1과 다른 광학적 부품 및 배열을 달리하여 다른 특성을 갖는다. 이 경우 이미지 크기가 더 증가하고 세포를 포함한 더 자세한 물질의 morphology를 관찰할 수 있게 된다.As a result, the HMI 1 optical module has a relatively small image size, while the image is high in intensity and high resolution. The HMI 2 system has different characteristics with different optical components and arrangements than HMI 1. This increases the size of the image and allows us to observe more detailed morphology of the material, including cells.

HMI 2의 광학 모듈 입구는 빔 Collimator 또는 Expander를 부착하여 현미경 측면에서 나오는 큰 반경의 빔을 평행빔 (반경이 직진방향에 대해서 거의 일정하게 유지되는)이나 그 반경을 작게 만든다.The optical module inlet on HMI 2 attaches a beam collimator or expander to make a large radius beam from the side of the microscope a parallel beam (where the radius remains almost constant with respect to the straight direction) or its radius.

Collimator는 평행한 현미경 측면으로 나오는 빔이 들어갈 경우 직경이 감소된 평행한 빔을 만드는 조합렌즈 이다. 이때 빔 Expander는 거꾸로 즉 입력과 출력 방향을 바꾸어 HMI 2 모듈 입구에 설치함으로써 현미경 측면에서 오는 빔이 거꾸로 배열된 Expander에 들어오면 출력 빔은 직경을 증가하는 것이 아니라 감소하게 된다.Collimators are combination lenses that produce parallel beams with reduced diameters as they enter the parallel microscope side. At this time, the beam expander is installed upside down, that is, the input and output directions are installed at the inlet of the HMI 2 module so that when the beam from the side of the microscope enters the expander arranged upside down, the output beam is not increased but decreased in diameter.

Collimator 또는 Expander가 부착된 입구는 c-mount가 부착되어 역시 현미경 측면에 HMI 2 모듈을 결합시켰다.The entrance with the collimator or expander was attached to the c-mount, which also coupled the HMI 2 module to the side of the microscope.

반경이 감소된 평행빔의 반경은 AOTF의 1cm X 1cm window에 들어갈 수 있도록 Collimator 또는 Expander가 제작되어 1 cm 이하의 반경을 갖는 평행빔이 Collimator 또는 Expander를 통해서 얻어진다.The collimator or expander is fabricated so that the radius of the parallel beam with reduced radius can enter the 1cm x 1cm window of the AOTF. A parallel beam with a radius of less than 1 cm is obtained through the collimator or expander.

이러한 반경의 평행빔은 Acoustic field를 걸어주었을 때 특정 파장의 투과 빛만 AOTF를 통과하는데 특정 파장의 투과 빛만을 Mechanical plate를 통해 회절되지 않고 투과된 빛으로부터 선택적으로 제거한 뒤 Longpass filter 또는 Bandpass filter를 이용해 여기 광원을 감소시킨 뒤 CCD를 포함한 이차원적 이미지 검출기를 통해서 그 이미지를 얻는다. 또한, CCD 바로 앞에는 뚜렷한 고화질 이미지를 위해서 C-mount 렌즈(상술된 제2 렌즈부재)가 부착되어 있어서 AOTF 투과 특정 파장 빛이 원활히 집광될 수 있도록 되어 있다.
The parallel beam of this radius passes through the AOTF only through the Acoustic field. Only the transmitted light of the specific wavelength is selectively removed from the transmitted light without diffraction through the mechanical plate. After reducing the light source, the image is acquired through a two-dimensional image detector with a CCD. In addition, a C-mount lens (second lens member described above) is attached in front of the CCD for a clear high-quality image, so that the AOTF transmission specific wavelength light can be smoothly collected.

HMI 2 광학 모듈은 하나의 패키지로 일체의 상품이며 모든 상업용 형광 현미경을 포함한 광학 현미경의 측면에 부착시켜서 이용할 수 있도록 제작되어 있다.The HMI 2 optical module is a complete product in one package and is designed to be attached to the side of an optical microscope, including all commercial fluorescence microscopes.

HMI 2 모듈은 CCD를 포함한 이미지 검출기 및 AOTF의 장시간 사용에 따른 과열을 방지하고자 Air-cooling 또는 water-cooling 시스템이 장착되어 있다. 또한 모든 구성요소들을 최적화된 광학 배열을 완성시키기 위해 레일을 포함한 각 구성요소 부품들의 이동이 가능하며 지지대를 이용하여 특정 위치에서 고정이 될 수 있다. 이렇게 얻은 이미지는 metamorph 등등의 software를 통해서 분석된다.
The HMI 2 module is equipped with an air-cooling or water-cooling system to prevent overheating due to prolonged use of image detectors and CCDs, including CCDs. In addition, all components can be moved around each component, including the rails, to achieve an optimized optical arrangement and can be fixed at a specific location using a support. The image thus obtained is analyzed by software such as metamorph.

실시예3: HMI 시스템을 이용한 마이크로비드의 Color coding을 통한 Addressing Example 3 Addressing by Color Coding of Microbead Using HMI System

마이크로비드는 sodium alginate 및 calcium chloride를 이용해서 제작된다. powder 상태의 sodium alginate를 autocleaved water에 녹여서 2% sodium alginate 용액을 만든다.Microbeads are prepared using sodium alginate and calcium chloride. Sodium alginate in powder form is dissolved in autocleaved water to form a 2% sodium alginate solution.

Sodium alginate 용액에 여러 가지 색의 polystyrene microsphere dye 또는 유기물 dye 등의 색소를 넣어서 서로 다른 색을 가지는 sodium alginate 용액을 제조한다. dye가 들어간 sodium alginate 용액을 syringe에 넣고 syringe pump에 장착한 뒤 sodium alginate 용액을 2%의 calcium chloride 용액에 떨어뜨려서 구형의 마이크로비드를 제작한다.Sodium alginate solution is prepared by adding a variety of colors such as polystyrene microsphere dye or organic dye dye sodium alginate solution. Spherical microbeads are prepared by adding sodium alginate solution containing dye to the syringe and placing it in the syringe pump, then dropping the sodium alginate solution into 2% calcium chloride solution.

이때 syringe needle과 calcium chloride 용액 사이의 거리는 5 cm였고 syringe needle에 걸어준 전압은 10.0 kV 였고 syringe 젤의 용출 속도는 1.5 mL/min 였다. Ca2 +이 고분자인 sodium alginate의 bridge 역할을 해서 용액이 젤 (gel) 상태로 변한다.The distance between the syringe needle and calcium chloride solution was 5 cm, the voltage applied to the syringe needle was 10.0 kV, and the dissolution rate of the syringe gel was 1.5 mL / min. Ca 2 + solution to the bridge role of sodium alginate polymer is changed to a gel (gel) state.

서로 다른 dye를 포함하고 있는 sodium alginate 용액을 electrospray 방법을 이용해서 젤 상태의 마이크로비드를 제작한 뒤 이것을 HMI 광학 모듈을 부착한 광학 현미경을 이용할 경우 수많은 (수천 - 수만)마이크로비드를 그 각각의 컬러에 기초해 구분하는 Identification을 수행할 수 있다. 각각의 다른 컬러는 Green, Red 및 Blue dye의 혼합비율을 통해서 만들 수 있다.
Sodium alginate solutions containing different dyes were prepared using gel electrolytic microbeads using electrospray methods, and then using an optical microscope with HMI optical modules. Identification can be performed based on. Each of the other colors can be made from a blending ratio of green, red and blue dyes.

HMI 시스템 구성품 중 CCD를 포함한 이미지 센서에 맺힌 마이크로 비드 이미지를 통해서 color coding을 하기 위한 방법은 도 1과 같은 schematic diagram으로 나타낼 수 있다. 우선 특정 색깔의 마이크로비드 샘플을 현미경의 샘플 플랫폼에 올려놓는다. 현미경을 brightfield mode로 설정하고 백색광을 마이크로비드들에 조사한다. AOTF는 각 파장 주사속도를 1초로 설정하고 각 파장별 마이크로 비드 이미지를 얻기 위한 주사를 실시한다.The method for color coding through the microbead image formed on the image sensor including the CCD among the HMI system components may be represented by a schematic diagram as shown in FIG. 1. First, a microbead sample of a specific color is placed on the microscope sample platform. Set the microscope to brightfield mode and irradiate the microbeads with white light. The AOTF sets the scanning speed of each wavelength to 1 second and performs scanning to obtain microbead images for each wavelength.

이때 주사되는 파장 범위는 빨간색 (630-740 nm), 주황색 (585-620 nm), 노란색 (570-580 nm), 초록색 (520-570 nm) 및 파란색 (440-490 nm)에 해당하는 파장영역을 다 포함할 수 있도록 440 nm에서 740 nm에 이르는 각각의 파장을 1 초당 1 nm 씩 주사한다. AOTF가 주사될 때 CCD 이미지 센서도 Coincident operation이 행해져 AOTF가 1 nm 씩 주사될 때 1초의 노출시간을 가지고 CCD는 그 파장에서의 AOTF를 통한 빛의 이미지를 촬영한다.
The wavelength range scanned is red (630-740 nm), orange (585-620 nm), yellow (570-580 nm), green (520-570 nm), and blue (440-490 nm). Each wavelength from 440 nm to 740 nm is scanned by 1 nm per second to include all of them. When the AOTF is scanned, the CCD image sensor also performs a coincident operation, and when the AOTF is scanned by 1 nm, the CCD has an exposure time of 1 second and the CCD captures an image of light through the AOTF at that wavelength.

이러한 Coincident operation을 통해서 각 파장에서의 마이크로비드의 이미지를 얻고 마이크로비드가 존재하지 않은 상태에서 바탕신호에 해당하는 각 파장에서의 이미지를 동일한 Coincident operation을 통해서 얻은 뒤 마이크로비드의 이미지에서 바탕신호 이미지를 뺀 것으로 각각의 파장에서 마이크로비드흡광 이미지를 구한다. 그 후 정해놓은 5개의 빨간색, 주황색, 노란색, 초록색 및 파란색 파장영역의 마이크로비드 흡광이미지를 만들기 위해서 정해진 파장영역에 해당하는 각각의 파장들에서 마이크로비드 흡광이미지들의 세기를 합하여 5개 파장영역의 마이크로비드 흡광이미지를 얻는다.This coincident operation obtains the microbead image at each wavelength, and obtains the image at each wavelength corresponding to the background signal in the absence of microbeads through the same coincident operation, and then extracts the background signal image from the microbead image. Subtract the microbead absorption images at each wavelength. Then, in order to create the microbead absorbed images of the five red, orange, yellow, green, and blue wavelength ranges, the microbeads of the five wavelength ranges are summed together by intensities of the microbead absorbed images at the respective wavelengths corresponding to the predetermined wavelength ranges. Bead absorbance images are obtained.

그 뒤에 Metamorph를 포함한 소프트웨어에 이 다섯가지 파장영역의 마이크로비드의 흡광이미지들을 입력하면 현미경의 접안렌즈로 봤을 때 보이는 마이크로비드의 색깔에 해당하는 색을 가진 마이크로비드의 이미지를 컴퓨터를 통해서 얻을 수 있다.Subsequently, the absorbance images of the microbeads of these five wavelengths are inputted into the software including Metamorph, and the image of the microbeads with the color corresponding to the color of the microbeads seen through the eyepiece of the microscope can be obtained through a computer. .

도 2는 이러한 과정을 통해 HMI 광학 모듈을 통해서 얻은 빨간색 Polystyrene microsphere 함유한 Alginate 마이크로비드의 이미지를 나타낸다.
Figure 2 shows an image of Alginate microbeads containing red Polystyrene microspheres obtained through the HMI optical module through this process.

실시예4: Kinase-encapsulated 마이크로비드를 이용한 Kinase inhibitor 스크리닝 Example 4 Screening Kinase Inhibitors Using Kinase-encapsulated Microbeads

본 발명은 마이크로비드에 kinase를 encapsulation 시킨 뒤, 그 마이크로비드를 이용하여 약물의 Kinase inhibitor로써의 효능을 스크리닝하였다. 마이크로비드는 sodium alginate 용액을 이용하여 제작하였다.In the present invention, after encapsulation of kinase in microbeads, the efficacy of the drug as a kinase inhibitor was screened using the microbeads. Microbeads were prepared using sodium alginate solution.

2% sodium alginate 용액을 제조한 뒤, 그 용액에 한 개의 kinase와 한 개의 polystyrene dye를 넣었다. one kinase-one color 개념으로, 하나의 kinase에는 그 kinase를 indication할 수 있는 한 색상의 polystyrene dye를 Kinase와 함께 넣었다. 혼합용액을 잘 섞은 뒤 30 Gauge needle syringe에 혼합액을 넣고 electrospray 기법 (10.0 kV, 1.5 mL/min, 5 cm)으로 calcium chloride 수용액에 떨어뜨려서 150 ㎛ 크기의 마이크로비드를 제작하였다.After preparing a 2% sodium alginate solution, one kinase and one polystyrene dye were added to the solution. In the concept of one kinase-one color, one kinase contains a polystyrene dye with one kinase that can indicate that kinase. After mixing the mixed solution well, the mixture was placed in a 30 Gauge needle syringe and dropped into an aqueous calcium chloride solution by electrospray method (10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm) to prepare 150 micrometer microbeads.

마이크로비드를 모은 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였다. 그 후, 수득한 마이크로비드를 농도별로 약물 처리한 뒤 overnight 반응시켰다. 마이크로비드는 젤 상태로 되어있기 때문에 약물이 마이크로비드 안에 들어가 Kinase와 반응할 수 있도록 충분한 시간을 주기 위해 overnight 반응을 진행하였다.The microbeads were collected and washed three times with distilled water. Thereafter, the obtained microbeads were reacted overnight after drug treatment for each concentration. Since the microbeads are gelled, overnight reactions were performed to allow sufficient time for the drug to enter the microbeads and react with the kinase.

약물 반응 후 마이크로비드를 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, ATP, DTT, kinase buffer, 그리고 kinase substrate가 혼합된 용액에 넣고서 8 시간동안 37℃에서 반응시켰다.After drug reaction, the microbeads were washed three times with distilled water, and then reacted at 37 ° C. for 8 hours in a mixture of ATP, DTT, kinase buffer, and kinase substrate.

반응이 끝난 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였고 현미경-HMI 시스템을 통해서 마이크로비드의 이미지를 얻었다. kinase substrate는 Sox라는 chelation-enhanced fluorophore (CHEF) 8-hydroxy-5-(N,N-dimethylsulfonamido)-2- methlyquinoline이다. 약물이 없는 상태에서 kinase를 ATP, DTT, kinase buffer, 그리고 kinase substrate가 혼합된 용액에 넣고 반응을 시켰을 경우, kinase에 의해서 kinase substrate가 phosphorylation되고, Mg2 +가 Sox와 phosphote group을 연결시켜서 형광을 발광시킨다 (여기파장 = 360nm, 발광파장 = 485nm). 약물에 의해서 kinase가 inhibition이 될 경우에는 Kinase 비활성에 의해서 발광되는 형광 강도가 줄어들게 된다.
After the reaction was washed three times with distilled water and the image of the microbead was obtained through a microscope-HMI system. The kinase substrate is a sox chelation-enhanced fluorophore (CHEF) 8-hydroxy-5- (N, N-dimethylsulfonamido) -2-methlyquinoline. When the kinase in a drug-free state ATP, DTT, kinase buffer, and placed in a solution with a kinase substrate mixture sikyeoteul the reaction, the kinase substrate and phosphorylation by the kinase, by Mg 2 + is connected to the Sox as phosphote group fluorescence Light emission (excitation wavelength = 360 nm, emission wavelength = 485 nm). When kinase is inhibited by drugs, the fluorescence intensity emitted by kinase inactivation is reduced.

다음 그림은 이러한 Methanesulfonate inhibitor에 의한 Kinase GSK3b 저해 현상을 HMI-형광현미경 시스템을 이용하여 측정한 결과이다.The following figure shows the result of measuring Kinase GSK3b inhibition by Methanesulfonate inhibitor using HMI-fluorescence microscope system.

Methanesulfonate inhibitor에 의한 Kinase GSK3b 저해 현상을 모니터링하기 위해서 360 nm UV 빔에 마이크로비드를 노출시킨 뒤 485 nm 파장을 HMI AOTF의 투과 파장으로 설정한 후 마이크로비드의 형광이미지를 얻었다. (a)는 Inhibitor를 처리하지 않은 경우 얻은 밝게 나타난 Kinase 유발 형광을 보이는 마이크로비드를 보이고 있으며 (b)는 Inhibitor Methanesulfonate를 1 mM 처리한 후 바탕신호와 거의 비슷한 크기의 크게 감소한 마이크로비드 형광이미지를 나타낸다.
To monitor kinase GSK3b inhibition by methanesulfonate inhibitor, microbeads were exposed to 360 nm UV beam, and then 485 nm was set as the transmission wavelength of HMI AOTF. (a) shows microbeads showing brighter Kinase-induced fluorescence obtained without treatment with Inhibitor, and (b) shows a greatly reduced microbead fluorescence image of approximately the same size as the background signal after 1 mM treatment of Inhibitor Methanesulfonate. .

도 3에서 보듯 각 약물에 의한 Kinase 저해 현상은 현미경-HMI 시스템을 통해서 마이크로비드의 형광 이미지를 통해서 판별할 수 있다. 또한 약물이 반응한 특정 Kinase를 Identification하기 위해서는 현미경의 모드를 Brightfield 모드로 바꾼뒤 실시예3을 실행하면 마이크로비드의 컬러에 기초하여 그 대응되는 Kinase를 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3, kinase inhibition by each drug can be determined through fluorescence images of microbeads through a microscope-HMI system. In addition, in order to identify a specific Kinase to which the drug has reacted, after changing the mode of the microscope to the Brightfield mode, and executing Example 3, the corresponding Kinase can be identified based on the color of the microbead.

이러한 HMI-광학현미경을 이용하여 수만-수십만에 이르는 Library compound들의 Kinase inhibitor로써의 약물 효능을 스크리닝하는 방법은 다음과 같다. Alginate 수용액에 특정 Kinase와 특정 dye를 넣은 뒤 Electrospray 방법을 이용하여 마이크로비드를 만들 경우 이 마이크로비드는 Identification즉 어드레싱이 가능한 특정 Kinase에 저장통의 역할을 한다.
The method of screening drug efficacy as Kinase inhibitor of tens of thousands to hundreds of thousands of library compounds using HMI-optical microscope is as follows. When a specific Kinase and a specific dye are added to an aqueous solution of Alginate and then microbeads are made using the Electrospray method, the microbeads serve as a reservoir for a specific Kinase that can be identified or addressed.

이 Kinase 저장통 마이크로비드를 각각 다른 Kinase 저장 마이크로비드들을 섞어서 혼합물을 만들고 특정 약물을 마이크로비드 혼합물에 처리한 뒤 위에서 묘사한 에세이처럼 각 마이크로비드들의 형광이미지를 HMI 광학 모듈-현미경을 이용하여 형광모드에서 측정하면 각각 마이크로비드의 밝기에 따라 그 On/Off를 알게 되고 그 뒤 실시예3과 같이 바로 Brightfield 모드에서 마이크로비드들의 함유한 dye에 해당하는 흡광이미지를 측정하면 그 해당 색의 마이크로비드 흡광이미지를 얻을 수 있어 하나의 약물이 다양한 종류의 Kinase들에 대해서 저해제로써의 효능을 한번의 이미지측정으로 신속하게 확인할 수 있다.The Kinase reservoir microbeads are mixed with different Kinase storage microbeads to form a mixture, and a specific drug is treated in the microbead mixture. Fluorescence images of the microbeads are then fluoresced using an HMI optical module-microscope as described above. When measuring, the on / off of each of the microbeads was determined according to the brightness of the microbeads. Then, as shown in Example 3, the absorbance image corresponding to the dye containing the microbeads was immediately measured in the brightfield mode. One drug can quickly identify the efficacy of an inhibitor as an inhibitor of various kinds of kinases.

이러한 측정이미지를 마이크로비드 용액 내 각각 다른 지역에 존재하는 마이크로비드 혼합물 형광이미지를 연속적으로 측정할 경우 파이펫팅이 필요없는 이미징기반 약물 효능 스크리닝의 새로운 세대의 플랫폼이 실현됨을 쉽게 알 수 있다. 기존 96-well plate에 기반한 약물 스크리닝의 경우 각 well에 Kinase 및 그 substrate를 포함한 반응물질과 함께 약물의 넣고 반응을 시키는데 이 경우 각 well에 파이펫팅에 의한 자동화된 well로의 deliver 파이펫팅을 이용하게 된다. 본 발명의 Kinase inhibitor로써의 수많은 Library compound의 스크리닝을 수행할 때 매우 간편하고 신속한 스크리닝 플랫폼을 제공한다.
Continuous measurement of microbead mixture fluorescence images in different regions of the microbead solution provides a new generation of platform for imaging-based drug efficacy screening without the need for pipetting. In the case of drug screening based on the existing 96-well plate, the drug is added and reacted with the reactants including the kinase and its substrate in each well. In this case, the pipette is used to deliver to the well by automated pipetting. . It provides a very simple and rapid screening platform when screening a large number of library compounds as the Kinase inhibitor of the present invention.

실시예5: Drug-encapsulated 마이크로비드를 이용한 Kinase inhibitor 스크리닝 Example 5 Screening Kinase Inhibitors with Drug-encapsulated Microbeads

본 발명은 kinase inhibition assay를 서로 다른 약물이 encapsulation 되어있는 마이크로비드를 이용하여 실시하는 약물 스크리닝 법에 관한 것이다. 마이크로비드는 2% sodium alginate 용액을 이용하여 제작한다.The present invention relates to a drug screening method using a kinase inhibition assay using microbeads in which different drugs are encapsulated. Microbeads are prepared using 2% sodium alginate solution.

2% sodium alginate 수용액에 하나의 약물과 한 가지 색의 polystyrene microsphere dye를 넣었다. 혼합용액을 잘 섞은 뒤 30 Gauge needle syringe에 혼합액을 넣고 1-10.0 kV, 1-5 mL/min 젤 유속, 1-20 cm syringe needle과 alginate 용액사이 거리를 갖는 조건의 electrospray 기법 (10.0 kV, 1.5 mL/min, 5 cm 선호)으로 calcium chloride 수용액에 떨어뜨려서 150 ㎛ 크기의 마이크로비드를 제작하였다. 마이크로비드를 모은 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였다.One drug and one colored polystyrene microsphere dye were added to a 2% aqueous sodium alginate solution. After mixing the mixture well, place the mixture in a 30 Gauge needle syringe and electrospray method with a distance of 1-10.0 kV, 1-5 mL / min gel flow rate, 1-20 cm syringe needle and alginate solution (10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm preferred) to 150 micrometers microbeads were prepared by dropping in an aqueous solution of calcium chloride. The microbeads were collected and washed three times with distilled water.

그 후, 수득한 마이크로비드를 Kinase GSK3b와 overnight 반응시켰다. GSK3b 이외에도 모든 Kinase는 본 에세이에 적용될 수 있다. 마이크로비드 내 약물과 Kinase와 반응 후 마이크로비드를 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, ATP, DTT, kinase buffer, 그리고 kinase substrate가 혼합된 용액에 넣고서 8 시간동안 37℃에서 반응시켰다. 반응이 끝난 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였고 현미경-HMI 시스템을 통해서 마이크로비드의 이미지를 얻었다.Thereafter, the obtained microbeads were reacted overnight with Kinase GSK3b. In addition to GSK3b, all Kinases may be applied to this assay. After the reaction with the drug and the kinase in the microbeads, the microbeads were washed three times with distilled water, and then reacted at 37 ° C. for 8 hours in an ATP, DTT, kinase buffer, and kinase substrate. After the reaction was washed three times with distilled water and the image of the microbead was obtained through a microscope-HMI system.

그 뒤 마이크로비드내 존재하는 약물을 알기 위해서 실시예3을 수행한다. 수천, 수만에 이르는 다양한 약물의 Kinase inhibition을 스크리닝하기 위해서는 각각의 다른 약물이 들어가있는 약물 저장통으로써의 마이크로비드들의 혼합물 수용액을 현미경 샘플 스테이지에 올려 놓은 뒤 위 과정을 반복한다.
Example 3 is then performed to determine the drug present in the microbeads. To screen for kinase inhibition of thousands and tens of thousands of different drugs, place an aqueous solution of a mixture of microbeads as drug reservoirs containing different drugs on the microscope sample stage and repeat the above procedure.

실시예6: 루시페린-루시페라아제 에세이를 이용한 약물 스크리닝 Example 6 Drug Screening Using Luciferin-Luciferase Essay

약물의 Kinase 저해제로써의 작용을 판별하는 실험법으로써 마이크로비드를 이용한 루시페린-루시페라아제 에세이는 효과적인 약물 스크리닝법으로 이용될 수 있다.As an experiment to determine the action of the drug as a Kinase inhibitor, luciferin-luciferase assay using microbeads can be used as an effective drug screening method.

발광 반응 (luminescent reactions)에서 루시페린이 산소와 반응을 하면 oxyluciferin으로 산화가 되면서 빛이 생산된다 (루시페린 + O2 → oxyluciferin + 빛). 대부분의 발광반응에서 이산화탄소가 product로써 방출된다. 루시페린과 산소 사이의 반응 속도는 매우 느리기 때문에 luciferase에 의해 촉매되고, 때로는 칼슘 이온이나 ATP와 같은 보조인자에 의해 조정된다.
In luminescent reactions, when luciferin reacts with oxygen, it is oxidized to oxyluciferin, producing light (luciferin + O 2 → oxyluciferin + light). In most luminescence reactions, carbon dioxide is released as a product. The reaction between luciferin and oxygen is very slow and catalyzed by luciferase and sometimes by cofactors such as calcium ions or ATP.

firefly luciferase에 의해 촉매된 반응은 두 단계로 일어난다. 먼저 루시페린이 ATP와 반응해서 luciferyl adenylate와 PPi를 생산하게 되고 (루시페린 + ATP → luciferyl adenylate + PPi), luciferyl adenylate는 산소와 반응하여 oxyluciferin과 AMP, 그리고 빛을 생산하게 된다 (luciferyl adenylate + O2 → oxyluciferin + AMP + 빛).The reaction catalyzed by firefly luciferase occurs in two steps. Luciferin reacts with ATP to produce luciferyl adenylate and PPi (luciferin + ATP → luciferyl adenylate + PPi), and luciferyl adenylate reacts with oxygen to produce oxyluciferin, AMP and light (luciferyl adenylate + O 2 → oxyluciferin + AMP + light).

이러한 반응은 매우 효과적인 반응으로 이 반응에 투입된 거의 모든 에너지가 빛 (560 nm)으로 변형된다. Kinase는 세포 내에서 ATP를 이용하여 substrate를 인산화시킨다.This reaction is very effective and almost all the energy put into it is transformed into light (560 nm). Kinase phosphorylates the substrate using ATP in cells.

따라서 Kinase와 substrate를 먼저 ATP와 반응을 시킬 경우 ATP가 소모되기 때문에 루시페린-루시페라아제 반응이 발생하지 않아서 빛이 형성되지 않는다. 그러나 약물이 Kinase 저해제로서 작용할 경우, 약물과 Kinase를 먼저 반응을 시킨 후 substrate과 ATP를 반응시켜도 약물이 키나아제가 substrate를 인산화시키는 것을 억제하기 때문에 ATP가 안정하게 존재하게 되고, 그에 따라 루시페린-루시페라아제 반응이 일어나서 빛이 발생하게 된다.
Therefore, when kinase and substrate are first reacted with ATP, ATP is consumed, so no light is formed because luciferin-luciferase reaction does not occur. However, when the drug acts as a Kinase inhibitor, even if the drug reacts with Kinase first and then reacts with the substrate and ATP, the ATP is stably present because the drug inhibits the kinase phosphorylation of the substrate and thus luciferin-luciferase reaction. This happens and light is generated.

본 발명은 이러한 논리로 서로 다른 Kinase가 캡슐화되어있는 마이크로비드를 이용하여 l루시페린-루시페라아제 에세이를 이용한 약물 스크리닝법을 소개한다.The present invention introduces a drug screening method using lluciferin-luciferase assay using microbeads in which different Kinases are encapsulated.

마이크로비드에 하나의 Kinase와 그 Kinase를 확인할 수 있는 한 가지 색의 polystyrene 비드를 넣은 2% sodium alginate 젤을 electrospray 방법을 이용해 제작한다. 제작된 마이크로비드는 약물이 용해되어있는 용액에 넣고 일정시간 배양하여 약물이 마이크로비드 내로 들어가 약물과 반응하도록 한다.A 2% sodium alginate gel containing one kinase and one colored polystyrene bead in microbeads was prepared by electrospray method. The prepared microbeads are placed in a solution in which the drug is dissolved and incubated for a certain time so that the drug enters the microbeads and reacts with the drug.

그 후, 마이크로비드를 세척한 뒤 substrate와 ATP를 넣고 반응시키고 다시 물로 세척한다. 마지막으로 루시페린과 루시페라아제를 넣고 일정시간 반응시킨다. 최종 반응 완료 후 HMI 시스템을 이용하여 형광을 검출하고 마이크로비드 컬러 코딩법을 실시하면 특정 약물들이 여러 가지 Kinase에 대한 효능을 판별할 수 있게 된다.
After washing the microbeads, the substrate and ATP are added, reacted, and washed again with water. Finally, luciferin and luciferase are added and reacted for a while. After completion of the final reaction, the fluorescence detection and microbead color coding method using the HMI system enables specific drugs to determine the efficacy of various kinases.

실시예7 : 마이크로비드를 이용한 약물 유발 미토콘드리아 기능장애 간세포 독성 측정 Example 7: Preparation of drug-induced mitochondrial dysfunction, liver toxicity measured using microbeads

본 발명은 세포가 캡슐화되어있는 마이크로비드를 이용한 약물 독성 스크리닝법을 제시한다.The present invention provides a drug toxicity screening method using microbeads in which cells are encapsulated.

이 방법은 세포를 마이크로비드에 캡슐화시키는 과정, 코팅처리를 하여 마이크로비드의 안정성을 향상시키는 과정, 그리고 약물 처리 후 독성을 검출하는 과정을 거치게 된다. 세포를 마이크로비드에 캡슐화시키는 과정은 8x106 cell/mL의 간세포주 (HepG2 등등)를 sodium alginate 용액에 넣고 1-10.0 kV, 1-5 mL/min 젤 유속, 1-20 cm syringe needle과 alginate 용액사이 거리를 갖는 조건의 electrospray 기법 (10.0 kV, 1.5 mL/min, 5 cm 선호)을 이용하여 BaCl2에서 경화시켜서 1-8% (2% 선호) sodium alginate 젤에 캡슐화시키게 된다.This method involves encapsulating the cells in microbeads, coating them to improve the stability of the microbeads, and detecting the toxicity after drug treatment. Encapsulating the cells in microbeads was performed by placing 8x10 6 cell / mL hepatocytes (HepG2, etc.) in sodium alginate solution, 1-10.0 kV, 1-5 mL / min gel flow rate, 1-20 cm syringe needle and alginate solution. Cured in BaCl 2 using an electrospray technique with a distance between them (10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm preferred) and encapsulated in 1-8% (2% preferred) sodium alginate gel.

sodium alginate 젤을 세포를 배양하기 위한 배지에서 안정되게 하기 위하여 코팅처리한다. 모아진 마이크로비드를 0.1% Poly-L-lysine에 넣고 7분간 처리하고, 그 다음 0.125% sodium alginate 용액에 5분간 처리를 하는 과정을 통해서 코팅처리가 완료된다.
Sodium alginate gels are coated to stabilize cells in culture medium. The collected microbeads were placed in 0.1% Poly-L-lysine and treated for 7 minutes, followed by 5 minutes in 0.125% sodium alginate solution.

코팅처리가 완료된 마이크로비드는 세포 배양 배지에 넣어서 37℃, 5% CO2에서 배양시킨다. 약물 독성 스크리닝은 세포 캡슐화가 완료된 마이크로비드를 이용하여 실시한다.The coated microbeads are placed in a cell culture medium and incubated at 37 ° C. and 5% CO 2 . Drug toxicity screening is performed using microbeads with complete cell encapsulation.

약물에 의해 유발되는 세포 독성으로 세포 내 칼슘 농도가 증기하면 증가된 칼슘은 미토콘드리아에 들어가고 이로 인해 미토콘드리아 내 Reactive oxygen species (ROS)가 증가해서 미토콘드리아의 투과성이 변화하게 되어 미토콘드리아 Permeability transition (MPT) 현상이 발생하여 미토콘드리아로부터 Cytochrome C가 방출되며 연속적으로 Caspase 9, Caspase 3가 발생하여 간세포가 죽게 되는 세포사멸이 일어나게 된다.
When intracellular calcium concentrations are caused by drug-induced cytotoxicity, the increased calcium enters the mitochondria, which increases the reactive oxygen species (ROS) in the mitochondria, which changes the permeability of the mitochondria. Cytochrome C is released from the mitochondria and caspase 9 and caspase 3 are generated in succession, resulting in cell death.

이러한 과정의 각각의 현상들은 형광 프로브 물질을 이용하여 관찰할 수 있다. 칼슘 증가는 칼슘 표지자를 통해서 검출하게 되는데 칼슘 표지자는 칼슘과 결합하여 형광물질을 발생한다.Each of these phenomena can be observed using fluorescent probe material. An increase in calcium is detected through calcium markers, which combine with calcium to generate fluorescent material.

미토콘드리아 MPT는 Calcein-AM을 통해서 측정할 수 있는데 Calcein-AM이 미토콘드리아막에 축적되어 있다가, MPT 변화 즉 미토콘드리아막이 손상을 입게되면 미토콘드리아막에 축적된 Calcein-AM이 세포질로 확산되어 Calcein-AM에 의한 형광의 밝기가 세포내에서 전체적으로 감소하게 된다.Mitochondrial MPT can be measured by Calcein-AM. When Calcein-AM accumulates in the mitochondrial membrane, when the MPT changes, that is, the mitochondrial membrane is damaged, Calcein-AM accumulated in the mitochondrial membrane is diffused into the cytoplasm and calcein-AM. The brightness of the fluorescence by the overall decrease in the cell.

그리고 Caspase-3는 Caspase-3 기질을 이용해서 검출할 수 있는데 Caspase-3 기질은 Caspase-3를 만나면 형광물질을 발생해 그 형광 검출을 통해서 Caspase-3의 발생했음을 파악할 수 있다.And Caspase-3 can be detected using Caspase-3 substrate. Caspase-3 substrate generates fluorescent material when it meets Caspase-3, and can detect that Caspase-3 is generated through fluorescence detection.

약물의 미토콘드리아 기능장애 기전에 의한 간세포 독성을 마이크로비드에서 관찰하기 위해서는 먼저 간세포 함유 마이크로비드를 세 가지 형광 표지자, 칼슘 표지자와 Calcein-AM 및 Caspase-3 기질이 포함된 용액에서 충분한 시간동안 반응을 시켜서 마이크로비드 내 존재하는 간세포들 속으로 형광 표지자들이 투입되도록 한 뒤 약물 (e.g. 네파조돈)을 처리하고 일정시간이 지난 뒤 HMI-현미경 시스템을 통해서 각 표지자의 형광 강도를 측정하여 증감을 판단한다.In order to observe hepatotoxicity in the microbeads due to the mitochondrial dysfunction mechanism of the drug, hepatocyte-containing microbeads were first reacted in a solution containing three fluorescent markers, calcium markers and Calcein-AM and Caspase-3 substrates for a sufficient time. Fluorescent markers are introduced into the hepatocytes present in the microbeads, and then the drug (eg nefazodone) is treated, and after a certain time, the fluorescence intensity of each marker is measured by HMI-microscope system to determine the increase and decrease.

약물이 간세포 독성을 갖을 경우에는 칼슘 표지자 형광의 증가, 미토콘드리아 MPT에 따른 Calcein-AM 형광의 감소, Caspase-3의 증가에 따른 Caspase-3 기질에서 발생하는 형광체로 인한 형광의 증가를 확인할 수 있다. 세 가지 형광의 변화를 모니터링 한 결과 위와 같은 형광의 변화가 관찰되면 약물에 의해 유발된 세포 독성이 미토콘드리아 기능 장애로 인한 것임을 확인할 수 있다.
When the drug has hepatotoxicity, the increase in the calcium marker fluorescence, the decrease of Calcein-AM fluorescence according to the mitochondrial MPT, and the increase in fluorescence due to the phosphor generated in the Caspase-3 substrate with the increase of Caspase-3 can be confirmed. Monitoring the changes in the three fluorescence, when the above fluorescence changes are observed it can be confirmed that the cytotoxicity caused by the drug is due to mitochondrial dysfunction.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

10 : 케이스 12 : 개폐도어
14 : 에어쿨링부재 20 : 제1 렌즈부재
22 : 집광렌즈 24 : 빔 콜리메이터 또는 빔 익스펜더
30 : 렌즈지지부재 40 : 가변형필터
50 : 롱패스필터 또는 밴드패스필터 60 : 이미지센서
80 : 지지바 90 : 레일부재
10 case 12: opening and closing door
14 air cooling member 20 first lens member
22 condenser lens 24 beam collimator or beam expander
30 lens support member 40 variable filter
50: long pass filter or band pass filter 60: image sensor
80: support bar 90: rail member

Claims (18)

일측부가 현미경과 체결가능한 모듈형 케이스;
상기 케이스의 일측부의 개구부에 설치되며, 상기 현미경으로부터 나오는 형광빔을 집광하는 집광렌즈를 가진 제1 렌즈부재;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 제1 렌즈부재를 통과한 형광빔의 파장을 파장별로 주사시키는 가변형필터;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광빔에서 비회절된 파장을 포함하는 형광빔을 기계적으로 제거하는 메카니컬 플레이트(mechanical plate);
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광빔에서 여기 광원의 빛을 제거하는 롱패스필터 또는 밴드패스필터;
상기 케이스 내에 설치되며, 상기 메카니컬 플레이트 및 롱패스필터 또는 밴드패스필터를 통과한 형광빔을 검출하는 이미지센서; 및
상기 이미지센서 전측에 배치되어 고화질 이미지를 얻도록 구성되는 제2 렌즈부재;를 포함하여 하이퍼멀티컬러 이미징(Hypermulticolor imaging, HMI)이 가능하며,
휴대용으로서 모듈식으로 상기 현미경에 착탈가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모듈.
Modular case that one side can be fastened to the microscope;
A first lens member disposed in an opening of one side of the case and having a condenser lens for condensing a fluorescent beam emitted from the microscope;
A variable filter disposed in the case and scanning wavelengths of the fluorescent beams passing through the first lens member for each wavelength;
A mechanical plate disposed in the case and mechanically removing a fluorescent beam including a wavelength undiffracted from the fluorescent beam passing through the variable filter;
A long pass filter or a band pass filter disposed in the case to remove light from the excitation light source from the fluorescent beam passing through the variable filter;
An image sensor installed in the case and detecting a fluorescent beam passing through the mechanical plate and the long pass filter or the band pass filter; And
And a second lens member disposed at the front side of the image sensor and configured to obtain a high quality image, and is capable of hypermulticolor imaging (HMI),
A portable hypermulticolor imaging optical module, characterized in that it is configured to be detachably detachable to the microscope as portable.
일측부가 현미경과 체결가능한 모듈형 케이스;
상기 케이스의 일측부의 개구부에 설치되며, 상기 현미경으로부터 나오는 형광빔의 크기를 줄이는 빔 콜리메이터(beam collimator) 또는 빔 익스펜더(beam expander)를 가진 제1 렌즈부재;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 제1 렌즈부재를 통과한 형광빔의 파장을 파장별로 주사시키는 가변형필터;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광빔에서 비회절된 파장을 포함하는 형광빔을 기계적으로 제거하는 메카니컬 플레이트(mechanical plate);
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광빔에서 여기 광원의 빛을 제거하는 롱패스필터 또는 밴드패스필터; 및
상기 케이스 내에 설치되며, 상기 메카니컬 플레이트 및 롱패스필터 또는 밴드패스필터를 통과한 형광빔을 검출하는 이미지센서; 및
상기 이미지센서 전측에 배치되어 고화질 이미지를 얻도록 구성되는 제2 렌즈부재;를 포함하여 하이퍼멀티컬러 이미징(Hypermulticolor imaging, HMI)이 가능하며,
휴대용으로서 모듈식으로 상기 현미경에 착탈가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모듈.
Modular case that one side can be fastened to the microscope;
A first lens member installed in an opening of one side of the case and having a beam collimator or a beam expander for reducing the size of the fluorescent beam emitted from the microscope;
A variable filter disposed in the case and scanning wavelengths of the fluorescent beams passing through the first lens member for each wavelength;
A mechanical plate disposed in the case and mechanically removing a fluorescent beam including a wavelength undiffracted from the fluorescent beam passing through the variable filter;
A long pass filter or a band pass filter disposed in the case to remove light from the excitation light source from the fluorescent beam passing through the variable filter; And
An image sensor installed in the case and detecting a fluorescent beam passing through the mechanical plate and the long pass filter or the band pass filter; And
And a second lens member disposed at the front side of the image sensor and configured to obtain a high quality image, and is capable of hypermulticolor imaging (HMI),
A portable hypermulticolor imaging optical module, characterized in that it is configured to be detachably detachable to the microscope as portable.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가변형필터, 메카니컬 플레이트, 롱패스필터 또는 밴드패스필터, 및 이미지센서를 각각 상방지지하여 고정시키는 지지바가 구비되며,
상기 케이스 내의 하면에 설치되며, 상기 제1 렌즈부재로부터 상기 가변형필터, 메카니컬 플레이트, 롱패스필터 또는 밴드패스필터, 및 이미지센서가 일직선 방향으로 이동가능하기 위해, 길이방향으로 상기 지지바의 하단부가 이동가능하도록 체결되는 레일부재;를 더 포함하여,
포커싱(focusing)되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method according to claim 1 or 2,
The variable filter, the mechanical plate, the long pass filter or the band pass filter, and a support bar for fixing the image sensor, respectively, is provided,
It is installed on the lower surface of the case, the lower end portion of the support bar in the longitudinal direction, so that the variable filter, the mechanical plate, the long pass filter or the band pass filter, and the image sensor can move in a straight direction from the first lens member The rail member is fastened to be movable; further comprising,
And an optical module configured to be focused.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 케이스는,
내부에 배치된 상기 제1 렌즈부재, 가변형필터, 메카니컬 플레이트, 롱패스필터 또는 밴드패스필터, 및 이미지센서를 교체 및 수리가능하도록, 일면에 형성된 개폐도어;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method according to claim 1 or 2,
In this case,
An opening / closing door formed on one surface of the first lens member, a variable filter, a mechanical plate, a long pass filter or a band pass filter, and an image sensor disposed therein so as to replace and repair the first lens member;
Optical module comprising a.
제1항에 있어서,
상기 집광렌즈는 적어도 하나 이상으로 이루어지며,
상기 집광렌즈가 상기 케이스 개구부에 착탈가능하기 위해, 상기 집광렌즈의 테두리및 상기 케이스 개구부의 테두리에는 나사선이 형성되어, 상기 케이스 개구부에 적어도 하나 이상의 상기 집광렌즈가 씨마운트(C-mount)되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method of claim 1,
The condensing lens is made of at least one,
In order to attach and detach the condensing lens to the case opening, a thread is formed at an edge of the condensing lens and an edge of the case opening so that at least one condensing lens is C-mounted in the case opening. Optical module characterized in that the.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 렌즈부재가 상기 케이스의 일측부의 개구부에서 거치지지되도록 구성되는 렌즈지지부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method according to claim 1 or 2,
A lens support member configured to be supported by the first lens member in an opening of one side of the case;
Optical module comprising a further.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가변형필터는 음향광학 파장가변형필터(acousto-optic tunable filter, AOTF)인 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method according to claim 1 or 2,
The variable filter is an optical-optic tunable filter (AOTF) characterized in that the optical module.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이미지센서는,
CCD 카메라(charge coupled device camera), 포토다이오드 어레이(photodiode array)를 포함하는 2-디멘션널(dimensional) 이미지센서인 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method according to claim 1 or 2,
The image sensor,
An optical module comprising a two-dimensional image sensor including a charge coupled device camera and a photodiode array.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 케이스는,
상기 가변형필터 또는 이미지센서를 쿨링(cooling)하기 위해, 환기시키도록 구성되는 에어쿨링(air-cooling)부재 또는 냉각수에 의한 워터쿨링(water-cooling)부재;
를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method according to claim 1 or 2,
In this case,
An air-cooling member or a water-cooling member by cooling water configured to ventilate the coolant for cooling the variable filter or the image sensor;
Optical module characterized in that it further comprises.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 케이스는,
외부의 빛이 들어오는 것을 차단하도록 불투명 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학모듈.
The method according to claim 1 or 2,
In this case,
Optical module, characterized in that made of an opaque material to block the light from the outside.
색소가 들어간 마이크로비드를 현미경 샘플스테이지에 올려놓은 뒤 백색광의 빔을 상기 마이크로비드에 조사시키고, 400nm - 800nm에 이르는 파장범위에서 1nm 분해능으로 음향광학 파장가변형필터(acousto-optic tunable filter, AOTF)를 주사시켜, 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백색광의 투과이미지를 얻는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 상기 마이크로비드 수용액에서 마이크로비드가 없는 수용액에 백색광의 빔을 조사시킨 후, 상기 단계 1를 수행하여 바탕신호에 해당하는 투과이미지를 얻는 단계(단계 2);
상기 단계 1에서 얻은 파장별 투과이미지들의 신호세기를 각각 단계 2에서 얻은 파장별 투과이미지들의 신호세기로 메타모프(Metamorph) 소프트웨어를 통해 빼는 단계(단계 3);
상기 단계 3에서 얻은 파장별 투과이미지에서 빨간색(630-740nm), 주황색(585-620nm), 노란색(570-580nm), 초록색(520-570nm) 및 파란색(440-490nm)에 해당하는 파장영역의 투과이미지를 얻기 위해 색깔별 파장영역에 해당하는 각각의 파장의 이미지를 머지(Merge)시키는 단계로 상기 메타모프(Metamorph) 소프트웨어를 이용하는 단계(단계 4); 및
상기 단계 4에서 얻은 색깔별 이미지들을 각각 파장별로 합하는 소프트웨어의“Overlay" 기능 실행을 통해 입력하여 상기 마이크로비드에 들어간 색소에 해당하는 색깔의 마이크로비드 이미지를 얻어 마이크로비드 컬러 코딩을 완성하는 단계(단계 5);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로비드 컬러 코딩에 기초한 마이크로비드 판별단계.
After placing the microbeads with pigments on the microscope sample stage, a beam of white light is irradiated onto the microbeads, and an acoustic-optic tunable filter (AOTF) is applied at a resolution of 1 nm in the wavelength range from 400 nm to 800 nm. Scanning to obtain a transmission image of white light corresponding to the pigment of the microbead at each wavelength (step 1);
Irradiating a beam of white light on the microbead-free aqueous solution in the aqueous microbead solution of step 1, and then performing step 1 to obtain a transmission image corresponding to a background signal (step 2);
Subtracting the signal strengths of the transmission images of each wavelength obtained in step 1 through the metamorph software (Metamorph software) to the signal strengths of the transmission images of each wavelength obtained in step 2 (step 3);
In the wavelength-specific transmission image obtained in step 3, wavelengths corresponding to red (630-740 nm), orange (585-620 nm), yellow (570-580 nm), green (520-570 nm), and blue (440-490 nm) Using the Metamorph software to merge images of respective wavelengths corresponding to the wavelength ranges of each color to obtain a transmission image (step 4); And
Completion of the microbead color coding by inputting the color image obtained in the step 4 through the execution of the "Overlay" function of the software for each wavelength to obtain a microbead image of the color corresponding to the pigment into the microbead (step) 5);
Microbead determination step based on the microbead color coding comprising a.
제11항에 있어서,
상기 단계 1에서,
상기 마이크로비드는, 알지네이트(Aliginate), 폴리 락타이드(Poly lactide, PLA), 광경화성 포토폴리머(Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Poly ethylene glycol diacrylate, PEG-DA), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF) / 디에틸 푸마레이트(diethyl fumarate, DEF), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이터(Pentaerythritol triacrylate), 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate) 고분자로 제조되고,
상기 색소는, 폴리스틸렌 마이크로스피어 비드(Polystyrene microsphere bead) 고분자 색소, 유기물 색소, 무기물 색소 양자점(Quantum dot), 색소가 도핑된 실리카 나노파티클(Silica nanoparticle), 및 금을 포함하며,
상기 소프트웨어는, 메타포프(Metamorph), 메타뷰(Metaview), 또는 이미지프로(ImagePro) 이미지분석이 관련된 소프트웨어가 적용가능하며, 상기 소프트웨어가 갖는 기능 중 제11항에 실행되는 단계별 실행기능과 동일한 기능을 실행하여 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로비드 컬러 코딩에 기초한 마이크로비드 판별단계.
The method of claim 11,
In the step 1,
The microbeads, alginate, poly lactide (PLA), photocurable photopolymer polymer (polyethylene glycol diacrylate, PEG-DA), polypropylene fumarate (Poly propylene fumarate, PPF), poly propylene fumarate (PPF) / diethyl fumarate (DEF), pentaerythritol triacrylate, or trimethylolpropane triacrylate ( Trimethylolpropane triacrylate) polymer,
The pigment includes a polystyrene microsphere bead polymer pigment, an organic pigment, an inorganic pigment quantum dot, a pigment-doped silica nanoparticles, and gold,
The software is applicable to software related to Metamorph, Metaview, or ImagePro image analysis, and has the same function as the step-by-step execution function executed in claim 11 among the functions of the software. And performing microbead color coding based on microbead color coding.
제11항에 있어서,
한 개의 특정 색소 및 한 개의 특정 키나아제(Kinase)를 넣은 각각의 마이크로비드들의 혼합물 수용액을 현미경 샘플스테이지에 올려놓은 뒤 스크리닝 하고자 하는 한 개의 특정 약물이 마이크로비드들 안에 들어가 각각의 키나아제(Kinase)와 반응할 수 있도록 충분한 시간 동안 인큐베이션(incubation) 시키는 단계(단계 1);
상기 단계 1 후에 마이크로비드를 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, 아데노신삼인산(Adenosine triphosphate, ATP), 디티오트레이톨(Dithiothreitol, DTT) , 키나아제 버퍼(Kinase buffer), 그리고 키나아제 기질(Kinase substrate)가 혼합된 용액에 넣고서 10-45℃ 사이 특정 온도에서 충분한 시간 반응시키는 단계(단계 2);
상기 단계 2 후 증류수로 마이크로비드들을 세척을 하고 현미경 샘플스테이지에 올려놓은 뒤 백색광의 빔을 마이크로비드에 조사시켜, 400nm - 800nm에 이르는 파장범위에서 1nm 분해능으로 음향광학 파장가변형필터(acousto-optic tunable filter, AOTF)를 주사시켜 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백색광의 투과이미지를 얻는 단계(단계 3);
상기 단계 3 후에 현미경을 형광 모드로 바꾼 뒤 현미경-HMI 시스템을 통해서 각각의 마이크로비드 내 형성된 형광체를 여기시킨 뒤 그 형광체 최대발광 파장에 음향광학 파장가변형필터(acousto-optic tunable filter, AOTF) 투과 파장을 고정한 뒤 마이크로비드들의 형광 이미지를 얻는 단계(단계 4);
상기 단계 4 후 마이크로비드들이 존재하지 않는 바탕용액의 형광이미지를 상기 단계 4와 동일한 절차를 통해 얻는 단계(단계 5);
상기 단계 5를 마친 뒤 현미경 모드를 Brightfield 모드로 바꾸어서 백색광을 바탕용액에 조사시켜서 그 흡광이미지를 얻는 단계(단계 6);
상기 단계 4에서 얻은 마이크로비드들의 형광이미지로부터 단계 5에서 얻은 이미지의 세기를 빼어 바탕신호를 제거한 마이크로비드들의 형광이미지를 얻는 단계(단계 7);
상기 단계 3에서 얻은 마이크로비드들의 흡광이미지로부터 단계 6에서 얻은 이미지의 세기를 각각 파장별로 빼어 각 파장별 바탕신호가 제거된 마이크로비드들의 흡광이미지를 얻는 단계(단계 8); 및
상기 제3항 단계 4와 단계 5를 실행하여 마이크로비드에서의 키나아제(Kinase) 저해 약물 효능 스크리닝을 완성하는 단계(단계 9);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로비드 컬러코딩 기반 키나아제(Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법.
The method of claim 11,
A solution of a mixture of individual microbeads containing one specific pigment and one specific kinase is placed on a microscope sample stage and one specific drug to be screened enters the microbeads and reacts with each kinase. Incubating for a sufficient time to allow (step 1);
After washing the microbead with distilled water three times after step 1, adenosine triphosphate (ATP), dithiothreitol (DTT), kinase buffer (Kinase buffer), and kinase substrate (Kinase substrate) Placing in the mixed solution and reacting for a sufficient time at a specific temperature between 10-45 ° C. (step 2);
After step 2, the microbeads were washed with distilled water, placed on a microscope sample stage, and then irradiated with a beam of white light to the microbeads, an acoustic-optic tunable filter with a resolution of 1 nm in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. scanning, filter (AOTF) to obtain a transmission image of white light corresponding to the pigment of the microbead at each wavelength (step 3);
After the step 3, the microscope was changed to the fluorescent mode, and then the phosphor formed in each microbead was excited through the microscope-HMI system, and then the wavelength of the acoustic-optic tunable filter (AOTF) was transmitted to the maximum emission wavelength of the phosphor. Fixing the obtained fluorescence image of the microbeads (step 4);
Obtaining a fluorescence image of the blank solution free of microbeads after step 4 through the same procedure as in step 4 (step 5);
After the step 5, the microscope mode was changed to the brightfield mode, and white light was irradiated to the background solution to obtain an absorbance image (step 6);
Obtaining a fluorescent image of the microbeads from which the background signal is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 5 from the fluorescent image of the microbeads obtained in step 4 (step 7);
Obtaining the absorbed images of the microbeads from which the background signal of each wavelength is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 6 from each of the absorbed images of the microbeads obtained in step 3 for each wavelength (step 8); And
Performing steps 3 and 5 of claim 3 to complete a kinase inhibitory drug efficacy screening in microbeads (step 9);
Microbead color coding based kinase (Kinase) inhibitor drug screening method comprising a.
제13항에 있어서,
상기 단계 1에서,
상기 마이크로비드는, 알지네이트(Aliginate), 폴리 락타이드(Poly lactide, PLA), 광경화성 포토폴리머(Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Poly ethylene glycol diacrylate, PEG-DA), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF) / 디에틸 푸마레이트(diethyl fumarate, DEF), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이터(Pentaerythritol triacrylate), 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate) 고분자로 제조되고,
상기 단계 2에서,
상기 키나아제 기질(Kinase substrate)은, Sox 이외에도 상기 마이크로비드 내 키나아제와 반응하여 형광체를 생성시킬 수 있는 모든 유기 또는 무기 키나아제 기질(Kinase substrate)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로비드 컬러코딩 기반 키나아제(Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법.
The method of claim 13,
In the step 1,
The microbeads, alginate, poly lactide (PLA), photocurable photopolymer polymer (polyethylene glycol diacrylate, PEG-DA), polypropylene fumarate (Poly propylene fumarate, PPF), poly propylene fumarate (PPF) / diethyl fumarate (DEF), pentaerythritol triacrylate, or trimethylolpropane triacrylate ( Trimethylolpropane triacrylate) polymer,
In step 2 above,
The kinase substrate (Kinase substrate), in addition to Sox microbead color coding based kinase (Kinase) characterized in that it comprises any organic or inorganic kinase substrate (Kinase substrate) that can react with the kinase in the microbeads to generate a phosphor A) inhibitory drug screening method.
한 개의 특정 색소 및 한 개의 특정 약물을 넣은 각각의 마이크로비드들의 혼합물 수용액을 현미경 샘플스테이지에 올려놓은 뒤 마이크로비드들의 혼합물 수용액에 한 개의 특정 키나아제(Kinase)가 마이크로비드 안에 들어가 약물과 반응할 수 있도록 충분한 시간 동안 인큐베이션(incubation) 시키는 단계(단계 1);
상기 단계 1 후에 마이크로비드들을 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, 아데노신삼인산(Adenosine triphosphate, ATP), 디티오트레이톨(Dithiothreitol, DTT), 키나아제 버퍼(Kinase buffer), 그리고 키나아제 기질(Kinase substrate)가 혼합된 용액에 넣고서 10-45℃ 사이 특정 온도에서 충분한 시간 반응시키는 단계(단계 2);
상기 단계 3 후 증류수로 마이크로비드들을 세척을 하고 현미경 샘플 스테이지에 올려놓은 후 백색광의 빔을 마이크로비드에 조사시켜, 400nm - 800nm에 이르는 파장범위에서 1nm 분해능으로 음향광학 파장가변형필터(acousto-optic tunable filter, AOTF)를 주사시켜 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백색광의 투과이미지를 얻는 단계(단계 3);
상기 단계 3후 현미경의 모드를 형광모드로 바꾼 뒤 현미경-HMI 시스템을 통해서 각각의 마이크로비드 내 형성된 형광체를 여기시킨 뒤 그 형광체 최대발광 파장에 음향광학 파장가변형필터(acousto-optic tunable filter, AOTF) 투과 파장을 고정한 뒤 마이크로비드들의 형광 이미지를 얻는 단계(단계 4);
상기 단계 4 후 마이크로비드들이 존재하지 않는 바탕용액의 형광이미지를 상기 단계 4와 동일한 절차를 통해 얻는 단계(단계 5);
상기 단계 5를 마친 뒤 현미경 모드를 Brightfield 모드로 바꾸어서 백색광을 바탕용액에 조사시켜서 그 흡광이미지를 얻는 단계(단계 6);
상기 단계 4에서 얻은 마이크로비드들의 형광이미지로부터 단계 5에서 얻은 이미지의 세기를 빼어 바탕신호를 제거한 마이크로비드들의 형광이미지를 얻는 단계(단계 7);
상기 단계 3에서 얻은 마이크로비드들의 흡광이미지로부터 단계 6에서 얻은 이미지의 세기를 각각 파장별로 빼어 각 파장별 바탕신호가 제거된 마이크로비드들의 흡광이미지를 얻는 단계(단계 8); 및
상기 제3항 단계 4와 단계 5를 실행하여 마이크로비드에서의 키나아제(Kinase) 저해 약물 효능 스크리닝을 완성하는 단계(단계 9);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 함유 마이크로비드 컬러 코딩에 기반한 키나아제(Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법.
An aqueous solution of a mixture of microbeads, each containing one specific pigment and one specific drug, is placed on a microscope sample stage so that one specific kinase can enter the microbeads and react with the drug. Incubating for a sufficient time (step 1);
After washing the microbeads with distilled water three times after step 1, adenosine triphosphate (ATP), dithiothreitol (DTT), kinase buffer (Kinase buffer), and kinase substrate (Kinase substrate) Placing in the mixed solution and reacting for a sufficient time at a specific temperature between 10-45 ° C. (step 2);
After the step 3, the microbeads were washed with distilled water, placed on a microscope sample stage, and then irradiated with a beam of white light to the microbeads, with an acoustic optical wavelength tunable filter at 1 nm resolution in the wavelength range of 400 nm to 800 nm. scanning, filter (AOTF) to obtain a transmission image of white light corresponding to the pigment of the microbead at each wavelength (step 3);
After the step 3, the microscope mode is changed to the fluorescence mode, and the phosphor formed in each microbead is excited through the microscope-HMI system, and then the acoustic-optic tunable filter (AOTF) is applied to the maximum emission wavelength of the phosphor. Fixing the transmission wavelength and then obtaining a fluorescence image of the microbeads (step 4);
Obtaining a fluorescence image of the blank solution free of microbeads after step 4 through the same procedure as in step 4 (step 5);
After the step 5, the microscope mode was changed to the brightfield mode, and white light was irradiated to the background solution to obtain an absorbance image (step 6);
Obtaining a fluorescent image of the microbeads from which the background signal is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 5 from the fluorescent image of the microbeads obtained in step 4 (step 7);
Obtaining the absorbed images of the microbeads from which the background signal of each wavelength is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 6 from each of the absorbed images of the microbeads obtained in step 3 for each wavelength (step 8); And
Performing steps 3 and 5 of claim 3 to complete a kinase inhibitory drug efficacy screening in microbeads (step 9);
Kinase inhibitor drug screening method based on drug-containing microbead color coding comprising a.
제15항에 있어서,
상기 단계 1에서,
상기 마이크로비드는, 알지네이트(Aliginate), 폴리 락타이드(Poly lactide, PLA), 광경화성 포토폴리머(Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Poly ethylene glycol diacrylate, PEG-DA), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF) / 디에틸 푸마레이트(diethyl fumarate, DEF), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이터(Pentaerythritol triacrylate), 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate) 고분자로 제조된 것을 특징으로 하는 약물 함유 마이크로비드 컬러 코딩에 기반한 키나아제(Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법.
16. The method of claim 15,
In the step 1,
The microbeads, alginate, poly lactide (PLA), photocurable photopolymer polymer (polyethylene glycol diacrylate, PEG-DA), polypropylene fumarate (Poly propylene fumarate, PPF), poly propylene fumarate (PPF) / diethyl fumarate (DEF), pentaerythritol triacrylate, or trimethylolpropane triacrylate ( A kinase inhibitor drug screening method based on drug-containing microbead color coding, which is made of a trimethylolpropane triacrylate polymer.
한 개의 특정 색소 또는 특정 색소의 혼합물 및 한 개의 특정 키나아제(Kinase)을 넣은 각각의 마이크로비드들의 혼합물 수용액을 현미경 샘플스테이지에 올려놓은 뒤 특정 약물을 용액에 넣고 충분한 시간동안 인큐베이션(incubation)시켜 약물이 마이크로비드 내로 들어가 약물과 반응하도록 하는 단계(단계 1);
상기 단계 1 후 마이크로비드를 세척한 뒤 아데노신삼인산(Adenosine triphosphate, ATP)와 약물타겟 키나아제(Kinase)의 인산화반응에 의해서 인산화 될 키나아제 기질(Kinase substrate)를 마이크로비드 용액에 넣고 충분히 반응시키고 다시 물로 세척하는 단계(단계 2);
상기 단계 2 후 루시페린과 루시페라아제를 마이크로비드 용액에 넣고 충분한 시간 반응시키고 마이크로비드에서 발생하는 화학발광을 제1항의 광학모듈을 통해서 측정하는 단계(단계 3);
상기 단계 3 후 백색광의 빔을 마이크로비드에 조사시켜, 400nm - 800nm에 이르는 파장범위에서 1nm 분해능으로 음향광학 파장가변형필터(acousto-optic tunable filter, AOTF)를 주사시켜 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백색광의 투과이미지를 얻는 단계(단계 4);
상기 단계 4 후 마이크로비드들이 존재하지 않는 바탕용액의 형광이미지를 상기 단계 3과 동일한 절차를 통해 얻는 단계(단계 5);
상기 단계 5를 마친 뒤 현미경 모드를 Brightfield 모드로 바꾸어서 백색광을 바탕용액에 조사시켜서 그 흡광이미지를 얻는 단계(단계 6);
상기 단계 3에서 얻은 마이크로비드들의 형광이미지로부터 단계 5에서 얻은 이미지의 세기를 빼어 바탕신호를 제거한 마이크로비드들의 화학발광이미지를 얻는 단계(단계 7);
상기 단계 4에서 얻은 마이크로비드들의 흡광이미지로부터 단계 6에서 얻은 이미지의 세기를 각각 파장별로 빼어 각 파장별 바탕신호가 제거된 마이크로비드들의 흡광이미지를 얻는 단계(단계 8); 및
상기 제3항의 단계 4와 단계 5를 실행하여 마이크로비드에서의 키나아제 (Kinase) 저해 약물 효능 스크리닝을 완성하는 단계(단계 9);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 함유 마이크로비드 컬러 코딩에 기반 루시페린-루시페라제 에세이를 이용한 키나아제(Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법.
An aqueous solution of a mixture of microbeads containing one specific pigment or a mixture of specific pigments and one specific kinase is placed on a microscope sample stage, and then the specific drug is placed in the solution and incubated for a sufficient time to incubate the drug. Entering the microbeads to react with the drug (step 1);
After washing the microbeads after step 1, a kinase substrate to be phosphorylated by phosphorylation of adenosine triphosphate (ATP) and drug target kinase (Kinase) was added to the microbead solution, followed by sufficient reaction and washing with water. (Step 2);
After step 2, luciferin and luciferase were put in a microbead solution and reacted for a sufficient time, and measuring chemiluminescence generated in the microbeads through the optical module of claim 1 (step 3);
After the step 3, a beam of white light is irradiated to the microbeads, and an optical-optic tunable filter (AOTF) is scanned at a wavelength of 1 nm in a wavelength range of 400 nm to 800 nm to dye the microbead at each wavelength. Obtaining a transmission image of white light according to (step 4);
Obtaining a fluorescence image of the blank solution free of microbeads after step 4 through the same procedure as in step 3 (step 5);
After the step 5, the microscope mode was changed to the brightfield mode, and white light was irradiated to the background solution to obtain an absorbance image (step 6);
Obtaining a chemiluminescent image of the microbeads from which the background signal is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 5 from the fluorescent images of the microbeads obtained in step 3 (step 7);
Obtaining the absorbed image of the microbeads from which the background signal of each wavelength is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 6 from each of the absorbed images of the microbeads obtained in step 4 for each wavelength (step 8); And
Performing steps 4 and 5 of claim 3 to complete a kinase inhibitory drug efficacy screening in microbeads (step 9);
Kinase inhibitor drug screening method using luciferin-luciferase assay based on drug-containing microbead color coding comprising a.
제17항에 있어서,
제8항 단계 1의 마이크로비드는 상기 마이크로비드는, 알지네이트(Aliginate), 폴리 락타이드(Poly lactide, PLA), 광경화성 포토폴리머(Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(Poly ethylene glycol diacrylate, PEG-DA), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF), 폴리 프로필렌 푸마레이트(Poly propylene fumarate, PPF) / 디에틸 푸마레이트(diethyl fumarate, DEF), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이터(Pentaerythritol triacrylate), 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate) 고분자로 제조되는 것을 특징으로 하는 약물 함유 마이크로비드 컬러 코딩에 기반 루시페린-루시페라제 에세이를 이용한 키나아제(Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법.
18. The method of claim 17,
The microbead of claim 8, wherein the microbead is an alginate, poly lactide, PLA, a photocurable photopolymer polymer, polyethylene glycol diacrylate, PEG-DA), Poly propylene fumarate (PPF), Poly propylene fumarate (PPF) / Diethyl fumarate (DEF), Pentaerythritol triacrylate Or Kinase inhibitor drug screening method using a luciferin-luciferase assay based on drug-containing microbead color coding, which is made of a trimethylolpropane triacrylate polymer.
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