KR20130066481A - Method for analyzing cancer-specific glycan and use of it for diagnosing cancer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for analyzing a cancer-specific sugar chain is provided to search a sugar chain in blood as a novel prediction factor with excellent specificity and sensitivity. CONSTITUTION: A method for providing information for cancer diagnosis comprises: a step of providing a first plate comprising a plurality of wells arranged in a first array type(S1); a step of isolating one or more sugar chains from a sample by treating the sample containing serum isolated from a patient with cancer using the first plate(S2); a step of providing a second plate containing a matrix material ionized by absorption of energy(S3); a step of mixing one or more sugar chains with the matrix material using a plurality of mixing regions and irradiating the plurality of mixing regions by each laser to ionize one or more sugar chains(S4); a step of moving one or more ionized sugar chains under an electric field and detecting by a detector(S5); a step of generating third mass spectrum using blood collected from a subject person(S6); a step of drawing one or more peaks corresponding to the cancer-specific sugar chain using first and second mass spectra, and acquiring cancer progression information(S7). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S1) Provide a first plate containing a plurality of wells arranged in an array type; (S2) Extract one or more sugar chains by processing the blood of a patient with cancer using the first plate; (S3) Provide a second plate containing a plurality of mixing regions arranged in an array type; (S4) Mix the sugar chains with a matrix material using each mixing region and ionize the sugar chains by irradiating the each mixing region with laser; (S5) Detect using a detector after moving the ionized sugar changes under an electric field; (S6) Calculate mass spectrum by measuring the moving time of one or more sugar chains; (S7) Compare with the calculated mass spectrum using the blood of a person without disease

Description

암 특이적 당쇄의 분석 방법 및 암 진단에서의 이의 이용{METHOD FOR ANALYZING CANCER-SPECIFIC GLYCAN AND USE OF IT FOR DIAGNOSING CANCER}METHOD FOR ANALYZING CANCER-SPECIFIC GLYCAN AND USE OF IT FOR DIAGNOSING CANCER

실시예들은 암 특이적 당쇄의 분석 방법 및 이를 이용한 암 진단에의 응용 방법에 관한 것이다. The examples relate to methods of analyzing cancer specific sugar chains and applications to cancer diagnosis using the same.

혈액 내 질병 예측인자(biomarker)는 질병발생시나 특이적인 생리상태 하에서, 조직에 있던 물질이 순환기 계열로 분비하여 혈액에 평소보다 과량으로 존재하는 특성을 나타낸다는 것이 알려져 있다. 생체 고분자 물질에 대한 심도있는 특성 분석 도구를 통해 단백질의 구조를 정확히 분석하고 해석하게 됨으로서, 프로테오믹스(proteomics) 기술의 발전을 통해 질병 예측인자의 변화를 민감하고 정확하게 측정할 수 있게 되었다. 혈액 내 특정 물질의 정성, 정량적 변화를 탐지함으로서 질병의 상태, 약물의 치료 효과 및 다른 질병과의 연관성을 종합적으로 판단하게 해주는 표식자로서 단백질에 대한 많은 연구가 진행되어 온 바 있으나, 여지껏 획기적인 질병 예측 인자의 발견 및 진단 의약 분야로의 응용은 기대에 못 미치고 있는 실정이다.It is known that the biomarker in the blood exhibits a characteristic in which the substance in the tissue is secreted into the circulatory system during the occurrence of the disease or under a specific physiological state and thus is present in excess in the blood. In-depth characterization and analysis of protein structures through in-depth characterization of biopolymers has enabled the development of proteomics technology to enable sensitive and accurate measurement of changes in disease predictors. Although many studies have been conducted on proteins as markers that detect the qualitative and quantitative changes of certain substances in the blood to comprehensively determine the condition of the disease, the therapeutic effect of the drug, and its association with other diseases. The discovery of predictors and their applications in diagnostic medicine are falling short of expectations.

한편, 인체를 구성하는 단백질의 약 70%는 당화(glycosylated)되어 있는데, 프로테오믹스 학문의 일부분으로서 글라이코믹스(glycomics)라 불리우는 연구분야는 당쇄(glycan)의 구조와 특성을 대상으로 하는 학문이다. 최근 혈중 당쇄를 질병의 예측인자로 활용하고자 이를 정밀 분석 대상으로 하여 진단 의약 분야에 적용해보려는 연구 및 응용 기술의 개발이 새롭게 부각되고 있다. 그 동안의 연구 및 발명에서는, 난소암을 비롯한 유방암, 전립선암, 간암, 폐암, 위암, 췌장암 등 여러 악성 종양에서 당화현상(glycosylation)이 특이적으로 변화하는 것이 밝혀졌다. 즉, 단백질의 당단백질(glycol-protein)화는 암화되는 과정에서 변화되어 각 질환에서 혈청 당단백질을 구성하는 올리고당류 (oligosaccharide)의 수준이 변화된다는 것이다. 이 중 일부 당단백의 변화는 질환의 생체 표지자로서의 가능성이 있는 것으로 제시되고 있다. 일 예로, 미국 등록특허 제7,651,847호에는, 특정 암 환자들의 혈액에서 분리 분취한 올리고당류의 반복 조각들에 대한 질량분석 스펙트럼의 형태분석(pattern analysis)을 통해 난소암 및 유방암의 발병 가능성을 진단하고 암 진행 단계를 예측하는 기술이 개시되어 있다. 특히, 미국 등록특허 제7,651,847호는 단백질 중 뮤신(mucin)에 주목하였다. 뮤신은 높은 글라이코설레이션(high glycosilation)으로 조합된 당단백질로 분류되는데, 그 분자량의 큰 부분은 올리고당이라고 알려져 있다. 대부분의 상피세포암(즉, 상피조직암)은 자주 많은 양의 뮤신생성을 동반한다. 예를 들면, CA125(cancer antigen 16)(뮤신16)는 난소암의 전형적인 종양표지자로서 난소암 환자의 경우 체내에서 그 분비량이 증가한다고 보고되었다. 또한, 뮤신 1 은 유방암과도 관련이 있는 것으로 알려져 있다. Meanwhile, about 70% of the proteins constituting the human body are glycosylated. As a part of the study of proteomics, a research field called glycomics is a study that targets the structure and properties of glycan. Recently, the development of research and application technology to apply the blood sugar chain as a predictor of disease and to apply it to the diagnostic medicine field for precise analysis is emerging. Previous studies and inventions have shown that glycosylation specifically changes in various malignant tumors, including ovarian cancer, breast cancer, prostate cancer, liver cancer, lung cancer, gastric cancer, and pancreatic cancer. That is, glycoprotein (protein glycation) of the protein is changed in the process of cancerous, and the level of oligosaccharides constituting the serum glycoprotein in each disease is changed. Some of these glycoprotein changes have been suggested as potential biomarkers of disease. For example, U.S. Patent No. 7,651,847 describes the possibility of ovarian cancer and breast cancer through pattern analysis of mass spectrometry on repeated fragments of oligosaccharides separated from the blood of certain cancer patients. Techniques for predicting cancer progression stages are disclosed. In particular, US Pat. No. 7,651,847 focused on mucin in proteins. Mucins are classified as glycoproteins combined with high glycosilation, a large portion of which is known as oligosaccharides. Most epithelial cell carcinomas (ie epithelial tissue cancers) are often accompanied by large amounts of mucin production. For example, CA125 (cancer antigen 16) (mucin 16) is a typical tumor marker of ovarian cancer and has been reported to increase its secretion in the body of ovarian cancer patients. Mucin 1 is also known to be associated with breast cancer.

하지만, 뮤신 1 또는 뮤신 16(CA 125)과 같은 뮤신의 농도를 측정하는 것은 여러가지 이유로 복잡하다. 뮤신은 약 2.5×106 내지 약 2.9×106 달톤(Da)의 분자량을 갖는 고분자의 불균일계 당단백질의 분자구조를 가지며, 현재 뮤신 측정을 위해 일반적으로 사용되고 있는 항원-항체 면역특이반응법은 부정확하고 정량적이지 못하다. However, measuring the concentration of mucin, such as mucin 1 or mucin 16 (CA 125), is complicated for several reasons. Mucins have a molecular structure of heterogeneous glycoproteins of polymers having a molecular weight of about 2.5 × 10 6 to about 2.9 × 10 6 Daltons (Da), and antigen-antibody immunospecific reactions currently used for mucin determination Inaccurate and not quantitative

또한, CA125와 같이 흔히 측정되는 뮤신은 난소암의 종양이 어떠한 종류인가에 따라서 그 수치값이 다르게 나타나는 경향이 있다. 또한, CA125 농도가 정상보다 높게 나타나는 경우는 1단계 난소암 환자 중에서는 약 50% 정도에 그치고 있을 뿐만 아니라, 임신 또는 다른 암에 의해서도 CA125 농도가 높아지는 위양성(false positive) 반응을 보이는 문제점이 있다. 더구나 증세가 약한 자궁내막증이나 골반염증성 질병을 가진 여성들의 경우에도 상당수에서 높은 농도의 CA125 수치가 나타난다. 그렇기 때문에 CA125라는 표지자는 특별히 초기 난소암을 선별하는 데에는 적절하지 못하다는 문제가 있다.In addition, mucin, which is commonly measured such as CA125, tends to show different numerical values depending on the type of tumor of ovarian cancer. In addition, when the CA125 concentration is higher than normal, only about 50% of patients with stage 1 ovarian cancer have a problem of showing a false positive response that increases the CA125 concentration even by pregnancy or other cancers. Moreover, in women with mild endometriosis or pelvic inflammatory disease, a high number of high levels of CA125 levels occur. As such, the marker CA125 is particularly unsuitable for screening for early ovarian cancer.

미국 등록특허 제7,651,847호US Patent No. 7,651,847

본 발명의 일 측면에 따르면, 기존에 사용되는 난소암 진단 예측 인자보다 특이성(specificity) 및 민감성(sensitivity)이 우수한 새로운 예측 인자로서 혈중 당쇄를 발굴할 수 있는 암 특이적 당쇄의 분석 방법을 제공할 수 있다. 상기 암 특이적 당쇄의 분석 방법은 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 비행 시간 분석형(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight; MALDI-TOF) 질량 분석법에 의하여 많은 양의 혈청을 고집적 분리 분취함으로써 단 시간 내 고효율의 분석(high throughput)을 달성할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for analyzing cancer-specific sugar chains that can detect blood sugar chains as a new predictor having better specificity and sensitivity than conventionally used ovarian cancer diagnostic predictors. Can be. The cancer-specific sugar chain analysis method is performed in a short time by high-density separation and fractionation of a large amount of serum by Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) mass spectrometry. High throughput can be achieved.

나아가, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 암 특이적 당쇄의 분석 방법을 이용하여 암 발병 여부 및 암의 진행 정도를 판단할 수 있는 암 진단에의 응용 방법을 제공할 수 있다. Furthermore, according to another aspect of the present invention, by using the method for analyzing cancer-specific sugar chains, it is possible to provide an application method for cancer diagnosis that can determine whether cancer has developed and the degree of cancer progression.

일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법은, 제1 어레이(array) 형태로 배열된 복수 개의 웰(well)을 포함하는 제1 플레이트(plate)를 제공하는 단계; 암 환자의 혈액으로부터 분리된 혈청을 포함하는 시료를 상기 제1 플레이트를 이용하여 처리하여 상기 시료로부터 하나 이상의 당쇄를 추출하는 단계; 제2 어레이 형태로 배열된 복수 개의 혼합 영역을 포함하는 제2 플레이트를 제공하는 단계; 상기 복수 개의 혼합 영역을 이용하여 상기 하나 이상의 당쇄를 매트릭스 물질과 혼합하고, 상기 복수 개의 혼합 영역 각각에 레이저를 조사함으로써 상기 하나 이상의 당쇄를 이온화하는 단계; 이온화된 상기 하나 이상의 당쇄를 전기장하에서 이동시킨 후 검출기에 의해 검출하는 단계; 상기 하나 이상의 당쇄 각각의 상기 검출기 도달 시간을 측정함으로써 상기 하나 이상의 당쇄의 제1 질량 스펙트럼을 도출하는 단계; 및 도출된 상기 제1 질량 스펙트럼을, 정상인의 혈액을 이용하여 도출된 제2 질량 스펙트럼과 비교하여 암 특이적 당쇄를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to one or more exemplary embodiments, a method of analyzing cancer-specific sugar chains may include providing a first plate including a plurality of wells arranged in a first array; Processing a sample comprising serum isolated from blood of a cancer patient using the first plate to extract one or more sugar chains from the sample; Providing a second plate comprising a plurality of mixing regions arranged in a second array form; Mixing the at least one sugar chain with a matrix material using the plurality of mixed regions, and ionizing the at least one sugar chain by irradiating a laser to each of the plurality of mixed regions; Moving the at least one sugar chain ionized under an electric field and detecting it by a detector; Deriving a first mass spectrum of the at least one sugar chain by measuring the time of arrival of the detector of each of the at least one sugar chain; And comparing the derived first mass spectrum with a second mass spectrum derived using blood of a normal person to determine cancer specific sugar chains.

일 실시예에 따른 암 진단을 위한 선별(screening)법은, 이상에 기재한 암 특이적 당쇄의 분석 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 암 진단을 위한 선별법은, 진단 대상자의 혈액을 이용하여 제3 질량 스펙트럼을 생성하는 단계; 상기 제3 질량 스펙트럼에서, 상기 제1 질량 스펙트럼 및 상기 제2 질량 스펙트럼을 이용하여 결정된 상기 암 특이적 당쇄에 대응되는 하나 이상의 피크(peak)를 도출하는 단계; 및 상기 하나 이상의 피크를 상기 제1 질량 스펙트럼 및 상기 제2 질량 스펙트럼 각각의 피크와 비교하여 상기 진단 대상자의 암 진행 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Screening method for diagnosing cancer according to an embodiment may be performed using the above-described method for analyzing cancer specific sugar chains. The screening method for diagnosing cancer may include generating a third mass spectrum using blood of a diagnosis subject; Deriving, from the third mass spectrum, one or more peaks corresponding to the cancer specific sugar chains determined using the first mass spectrum and the second mass spectrum; And comparing the one or more peaks with the peaks of the first mass spectrum and the second mass spectrum, respectively, to obtain cancer progress information of the diagnosis subject.

본 발명의 일 측면에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법을 이용하면, 기존에 사용되는 CA125(cancer antigen 125) 등 암 예측 인자보다 특이성(specificity) 및 민감성(sensitivity)이 우수한 새로운 예측 인자로서 혈중 당쇄를 발굴할 수 있다. 또한, 복수 개의 웰이 어레이 형태로 배열된 제1 플레이트를 이용하여 시료의 전처리 과정을 수행하며, 복수 개의 혼합 영역에 어레이 형태로 배열된 제2 플레이트를 이용하여 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 비행시간 분석형(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight; MALDI-TOF) 질량 분석 과정을 수행함으로써 혈액으로부터 질량 분석까지의 전 과정을 고집적화 및 일체화하여 고효율의 분석(throughput)을 달성할 수 있다. Using a method for analyzing cancer specific sugar chains according to an aspect of the present invention, blood sugar chains as a new predictor having better specificity and sensitivity than cancer predictors such as CA125 (cancer antigen 125) used in the past Can be excavated. In addition, the pretreatment process of the sample is performed using a first plate arranged in a plurality of wells, and matrix-assisted laser desorption / ionization time analysis using a second plate arranged in an array form in a plurality of mixing regions. By performing the Mass Assisted Laser Desorption / Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) mass spectrometry process, the entire process from blood to mass spectrometry can be highly integrated and integrated to achieve high efficiency throughput.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법은, MALDI-TOF 질량 분석법을 활용함으로써 당쇄의 이온화 과정에서 깨짐 현상(fragmentation)의 발생을 감소시켜 온전한 형태의 이온에 대한 질량값을 측정할 수 있으며, 매우 큰 검출 범위를 가지므로 큰 질량값을 갖는 물질의 분석이 용이하고, 다른 형태의 질량 분석법에 비하여 높은 분리능을 가지고 정확한 분석이 가능하며, 높은 감도를 달성할 수 있어 극미량의 시료에 대해서도 분석이 가능하여 소모되는 시료의 양이 매우 적은 이점이 있다. In addition, the cancer-specific sugar chain analysis method according to an aspect of the present invention, by using the MALDI-TOF mass spectrometry to reduce the occurrence of fragmentation (fragmentation) during the ionization process of sugar chains to determine the mass value for the intact form It can be measured and has a very large detection range, so it is easy to analyze materials with large mass values, has high resolution and accurate analysis compared to other types of mass spectrometry, and achieves high sensitivity. Analyzing the sample also has the advantage that the amount of sample consumed is very small.

나아가 MALDI-TOF 질량 분석법을 활용하여 측정된 데이터는 다전하(multiple charged ion)를 띄지 않고 단순한 스펙트럼으로 나타나므로 해석이 용이하며, 얻어지는 데이터의 크기가 적고 처리 속도가 빠른 장점을 가진다. 나아가, 시료에 포함되어 있는 완충 용액이나 염 등 이물질에 의한 영향이 상대적으로 적으며, 시료의 준비로부터 측정까지의 시간이 매우 짧아 많은 양의 시료 분석에 적합할 뿐만 아니라, 기기의 사용 및 유지가 쉽고 비용이 저렴한 이점이 있다. Furthermore, the data measured using the MALDI-TOF mass spectrometry is easy to interpret because it appears as a simple spectrum without multiple charged ions, and has the advantage of small size and fast processing speed. In addition, the effect of foreign substances such as buffer solution and salt contained in the sample is relatively small, and the time from preparation of the sample to the measurement is very short, which is suitable for analyzing a large amount of samples, and the use and maintenance of the device It is easy and inexpensive.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 암 진단에의 응용 방법에 의하면, 이상에 기재한 암 특이적 당쇄의 분석 방법을 이용하여 결정된 암 표지자를 이용하여 암 발병 여부 및/또는 암의 진행 정도를 판단할 수 있다.In addition, according to another application method for diagnosing cancer according to another aspect of the present invention, cancer markers determined by using the above-described method for analyzing cancer-specific sugar chains may be used to determine whether cancer develops and / or the progress of cancer. can do.

도 1은 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에서 혈액으로부터 하나 이상의 당쇄를 분리하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에서 제1 플레이트를 극초단파(microwave)를 이용한 반응기에서 조작하는 것을 나타내는 사진이다.
도 3b는 96개 웰로 구성된 제 1플레이트의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에서 제2 플레이트의 사용을 나타내는 사진이다.
도 5a 및 5b는 시그마사의 인간 혈청으로부터 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 얻은 대표적인 질량 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
도 6a 및 6b는 각각 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 암 환자의 혈액으로부터 도출된 질량 스펙트럼과 정상인의 혈액으로부터 도출된 질량 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다.
1 is a flowchart illustrating a method of analyzing cancer specific sugar chains according to an embodiment.
2 is a flowchart illustrating a process of separating one or more sugar chains from blood in the method for analyzing cancer specific sugar chains according to an embodiment.
Figure 3a is a photograph showing the operation of the first plate in the reactor using a microwave (microwave) in the method for analyzing cancer-specific sugar chains according to an embodiment.
3B is a schematic diagram of a first plate consisting of 96 wells.
4 is a photograph showing the use of the second plate in the method for analyzing cancer specific sugar chains according to one embodiment.
5A and 5B are graphs showing exemplary mass spectra obtained from a human serum of Sigma by the method for analyzing cancer specific sugar chains according to one embodiment.
6A and 6B are graphs showing mass spectra derived from blood of a cancer patient and mass spectra derived from blood of a normal person, respectively, by the method for analyzing cancer specific sugar chains according to an embodiment.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법은, 암 마커(marker)에 해당하는 당쇄를 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 비행시간 분석형(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight; MALDI-TOF) 질량 분석법에 의하여 분석하도록 구성될 수 있다. 암 환자의 혈액으로부터 혈청을 분리하고 이를 다시 반복 단위 분자 그룹까지 분해한 후, 분해된 조각들의 분자량 분포 및 상대적 세기들을 질량 스펙트럼으로 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 얻어진 질량 스펙트럼을 암 환자가 아닌 정상인의 혈청으로부터 얻은 질량 스펙트럼과 형태 분석(pattern analysis)을 통해 비교함으로써 암 특이적 당쇄를 결정할 수 있다. According to one embodiment, a method for analyzing cancer-specific sugar chains may include a matrix-assisted laser desorption / ionization time of flight (MALDI-TOF) mass of a sugar chain corresponding to a cancer marker. It may be configured to analyze by an assay. After separating serum from the blood of a cancer patient and digesting it back to the repeating unit molecular group, the molecular weight distribution and relative intensities of the digested fragments can be obtained in the mass spectrum. In addition, cancer-specific sugar chains can be determined by comparing the mass spectra obtained in this way with mass spectra obtained from serum of normal persons, not cancer patients, through pattern analysis.

나아가, 일 실시예에 따른 암 진단을 위한 선별(screening)법은 이상에 기재한 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 결정된 암 특이적 당쇄를 이용하여 진단 대상자의 암 진행 여부 및/또는 정도를 진단하도록 구성될 수 있다. 즉, 진단 대상자의 혈액으로부터 위에 기재한 과정에 의하여 질량 스펙트럼을 도출하고, 도출된 질량 스펙트럼을 이용하여 진단 대상자의 체내에서 암이 발병하였는지 및 암이 어느 단계까지 진행되었는지 등을 판단할 수 있다. Furthermore, the screening method for diagnosing cancer according to one embodiment diagnoses the progress and / or extent of cancer of a diagnosis subject by using a cancer specific sugar chain determined by the method for analyzing cancer specific sugar chains described above. It can be configured to. That is, the mass spectrum may be derived from the blood of the diagnosis subject by the above-described process, and the derived mass spectrum may be used to determine whether cancer has developed in the body of the diagnosis subject and to what stage the cancer has progressed.

본 명세서에서 기재된 실시예들에서 암 특이적 당쇄의 분석 방법 및 암 진단을 위한 선별법은 난소암을 기준으로 하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 실시예들의 적용 대상이 되는 암은 난소암에 한정되는 것은 아니며, 유방암, 전립선암, 간암, 폐암, 위암, 췌장암 또는 본 명세서에 기재되지 않은 다른 모든 종류의 종양이 본 발명의 실시예의 대상이 될 수 있다.In the embodiments described herein, methods for analyzing cancer specific sugar chains and screening methods for cancer diagnosis have been described based on ovarian cancer. However, cancer to which the embodiments of the present invention are applicable is not limited to ovarian cancer, and breast cancer, prostate cancer, liver cancer, lung cancer, gastric cancer, pancreatic cancer, or any other type of tumor not described herein may be used. It may be the subject of an embodiment.

도 1은 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of analyzing cancer specific sugar chains according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 제1 어레이 형태로 배열된 복수 개의 웰(well)을 포함하는 제1 플레이트를 제공할 수 있다(S1). 제1 플레이트는 MALDI-TOF 질량 분석을 수행하기 위한 전처리 과정으로서 시료로부터 하나 이상의 당쇄를 분리하는 과정을 수행하기 위한 수단이다. 복수 개의 웰 각각은 시료가 주입된 튜브 등 용기가 장착되거나 또는 시료가 직접 주입될 수 있는 홀(hole) 또는 홈(groove) 등으로 구성될 수 있으며, 특정 형상에 한정되지 않는다. 제1 플레이트에는 복수 개의 웰이 어레이 형태로 배열될 수 있다. 어레이 형태로 배열된 복수 개의 웰을 이용하여 많은 양의 시료를 한꺼번에 처리함으로써 시료의 처리 과정을 신속하게 수행할 수 있다.Referring to FIG. 1, a first plate including a plurality of wells arranged in a first array form may be provided (S1). The first plate is a means for performing a process of separating one or more sugar chains from a sample as a pretreatment process for performing MALDI-TOF mass spectrometry. Each of the plurality of wells may be equipped with a container such as a tube into which a sample is injected, or a hole or a groove into which a sample may be directly injected, and the like. A plurality of wells may be arranged in an array form on the first plate. By using a plurality of wells arranged in an array form, a large amount of samples may be processed at one time, thereby rapidly processing a sample.

제1 플레이트가 제공되면, 암 환자의 혈액으로부터 분리된 혈청을 포함하는 시료를 제1 플레이트를 이용하여 처리함으로써, 시료로부터 하나 이상의 당쇄를 분리할 수 있다(S2). When the first plate is provided, one or more sugar chains may be separated from the sample by treating the sample including the serum separated from the blood of the cancer patient using the first plate (S2).

도 2는 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 있어 혈액으로부터 하나 이상의 당쇄를 분리하는 과정을 나타내는 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a process of separating one or more sugar chains from blood in a method for analyzing cancer specific sugar chains according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 먼저 시료를 준비하기 위하여 암 환자의 혈액으로부터 혈청을 분리할 수 있다(S21). 이를 위하여, 암 환자로부터 채혈된 혈액을 응고를 위해 일정 시간 동안 저온에 놓아 두었다가, 원심분리를 통하여 혈액에서 혈청만을 분리할 수 있다. 예를 들면, 혈액을 얼음 위에서 1시간 동안 놓아두어 혈괴(clot)가 형성되도록 한 후, 약 4℃의 온도에서 약 10분간 약 3500g의 가속도로 원심분리하여 혈청을 분리할 수 있다. 분리된 혈청의 보관이 필요할 경우에는, 혈청을 멸균 극저온 튜브에 옮겨 담은 후 영하 약 80℃의 온도에 보관할 수도 있다. Referring to FIG. 2, first, serum may be separated from blood of a cancer patient to prepare a sample (S21). To this end, blood collected from cancer patients may be kept at low temperature for a time for coagulation, and then only serum may be separated from blood by centrifugation. For example, blood may be left on ice for 1 hour to allow clot formation, followed by centrifugation at an acceleration of about 3500 g at a temperature of about 4 ° C. for about 10 minutes to separate serum. If storage of the separated serum is necessary, the serum may be transferred to a sterile cryogenic tube and stored at a temperature of about 80 ° C below zero.

다음으로, 분리된 혈청을 포함하는 시료를 제1 플레이트의 복수 개의 웰 각각에 주입할 수 있다(S22). 본 명세서에서 주입이란 시료를 해당 영역에 직접 주입하는 것을 의미할 수도 있으며, 또는 시료가 튜브 등 다른 용기 내에 주입되어 있을 경우 시료가 주입된 용기를 해당 부분에 장착하는 것을 의미할 수도 있다. 각각의 웰에 대한 시료 주입 시 시료는 완충 용액과 혼합되어 주입될 수도 있다. 완충 용액으로는 이탄산 암모늄(ammonium bicarbonate)이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Next, a sample containing the separated serum may be injected into each of the plurality of wells of the first plate (S22). In the present specification, the injection may mean directly injecting a sample into a corresponding region, or when the sample is injected into another container such as a tube, it may mean to mount a container into which the sample is injected. During sample injection for each well, the sample may be mixed with the buffer solution and injected. Ammonium bicarbonate may be used as the buffer solution, but is not limited thereto.

다음으로, 시료 내의 혈청을 분해 처리할 수 있다(S23). 예컨대, 시료에 디티오트레이톨(dithiothreitol)을 주입하고 약 95℃의 온도로 가열하여 단백질을 변성시킬 수 있다. 또한, 단백질이 변성된 시료를 효소와 혼합시켜 단백질로부터 하나 이상의 당쇄를 분리할 수 있다(S24). 예컨대, 시료에 펩타이드 N-글리코시다제 F(peptide N-glycosidase F; PNGase F) 효소를 주입하여 효소 혼합에 의해 당쇄를 잘라낼 수 있다. 일 실시예에서는, 효소 혼합 시 시료에 극초단파(microwave)를 조사할 수도 있다. 예컨대, 극초단파는 약 37℃의 온도에서 약 400W의 세기로 약 10분간 조사될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Next, the serum in the sample can be digested (S23). For example, dithiothreitol may be injected into a sample and heated to a temperature of about 95 ° C. to denature the protein. In addition, one or more sugar chains may be separated from the protein by mixing a sample in which the protein is denatured (S24). For example, peptide N-glycosidase F (PNGase F) enzyme may be injected into a sample to cut sugar chains by mixing enzymes. In one embodiment, the sample may be irradiated with microwaves when the enzyme is mixed. For example, the microwave may be irradiated for about 10 minutes at an intensity of about 400 W at a temperature of about 37 ° C., but is not limited thereto.

도 3a는 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에서 제1 플레이트를 극초단파를 이용한 반응기에서 조작하는 과정을 나타내는 사진이며, 도 3b는 96개 웰로 구성된 제 1플레이트의 개략도이다.3A is a photograph illustrating a process of manipulating a first plate in a reactor using microwaves in a method for analyzing cancer specific sugar chains according to an embodiment, and FIG. 3B is a schematic diagram of a first plate including 96 wells.

도 3a 및 3b를 참조하면, 제1 플레이트는 어레이 형태로 배열된 96개의 웰을 포함하는 96 웰 플레이트(96 well plate)일 수 있다. 도 3a에 도시되는 바와 같이, 96 웰 플레이트를 극초단파 혼합기의 챔버 내에 위치시키고 혼합기를 작동시켜 웰에 위치하는 시료에서 효소 혼합이 이루어지도록 할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 제1 플레이트 및 이를 이용하여 효소 혼합을 수행하기 위한 장비의 형태는 상기 도면에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다. 3A and 3B, the first plate may be a 96 well plate including 96 wells arranged in an array. As shown in FIG. 3A, a 96 well plate may be placed in a chamber of a microwave mixer and the mixer may be operated to allow for enzymatic mixing in a sample located in the well. However, this is exemplary and the form of the first plate and the equipment for performing the enzyme mixing using the same is not limited to that shown in the figure.

다음으로, 알코올 침전을 이용하여 시료로부터 단백질을 제거할 수 있다(S25). 이를 위하여, 시료를 무수 에탄올(absolute ethanol)과 혼합한 후 냉각시킴으로써 단백질을 침전시킬 수 있다. 예컨대, 시료와 에탄올을 약 1:4의 비율로 혼합한 후 영하 약 80℃의 저온에서 단백질을 침전시킬 수 있다. 단백질이 침전되면, 원심 분리를 통해 단백질을 제외한 상층액만을 새로운 튜브에 옮겨 추출할 수 있다. 원심 분리는 약 4℃의 온도에서 약 3500g의 가속도를 이용하여 수행될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이상과 같이 추출된 시료는 고속 진공 건조기(speed vacuum dryer) 등을 이용하여 건조될 수도 있다. Next, the protein may be removed from the sample using alcohol precipitation (S25). For this purpose, the sample may be precipitated by cooling the sample after mixing with absolute ethanol. For example, the sample and ethanol may be mixed at a ratio of about 1: 4, and then the protein may be precipitated at a low temperature of about 80 ° C. Once the protein has precipitated, only the supernatant except the protein can be transferred to a new tube by centrifugation. Centrifugation may be performed using an acceleration of about 3500 g at a temperature of about 4 ° C, but is not limited thereto. The sample extracted as described above may be dried using a high speed vacuum dryer or the like.

다음으로, 건조된 시료에서 고체 상태 추출(solid phase extraction) 과정에 의하여 하나 이상의 당쇄를 용출(elute)할 수 있다(S26). 예를 들면, 흑연상 탄소 컬럼(graphite carbon column)에 증류수, 약 80% 농도의 아세토니트릴(acetonitrile; ACN) 용액 및 다시 증류수를 순차적으로 흘려넣어 준비할 수 있다. 그리고 건조된 시료를 증류수를 이용하여 녹인 후 컬럼에 넣을 수 있다. 다음으로, 컬럼에 증류수를 흘려주어 염을 제거한 후 당쇄의 용출을 위하여 ACN 용액을 주입할 수 있다. 용출을 위해 주입되는 ACN 용액은 약 10% 농도의 ACN 용액, 약 20% 농도의 ACN 용액, 또는 약 0.05% 농도의 삼불화초산 (trifluoacetic acid) 용액이 혼합된 약 40% 농도의ACN 용액 등일 수 있다. 이상의 용액은 약 4 mL 내지 약 10 mL양 만큼씩 컬럼에 주입될 수 있으며, 그 결과 하나 이상의 당쇄가 용출될 수 있다.Next, one or more sugar chains may be eluted from the dried sample by a solid phase extraction process (S26). For example, distilled water, an acetonitrile (ACN) solution at a concentration of about 80%, and distilled water may be sequentially added to a graphite carbon column. The dried sample may be dissolved in distilled water and then put in a column. Next, distilled water may be flowed to the column to remove salt, and then ACN solution may be injected to elute sugar chains. The ACN solution injected for elution can be about 10% ACN solution, about 20% ACN solution, or about 40% ACN solution with about 0.05% trifluoacetic acid solution. have. The above solution may be introduced into the column in an amount of about 4 mL to about 10 mL, and as a result, one or more sugar chains may elute.

일 실시예에서는, 전술한 제1 플레이트를 이용한 시료의 처리 과정(S22 내지 S26) 중 하나 또는 복수 개의 단계를 수행하는 데에 있어서 제1 플레이트의 복수 개의 웰에 한 번에 물질을 분주하거나 또는/또한 복수 개의 웰로부터 한 번에 물질을 추출할 수 있는 멀티 피펫 시스템(multi pipette system)을 이용할 수 있다. 예컨대, 멀티 피펫 시스템으로는 메틀로 톨레도(Mettler Toledo) 사의 리퀴데이터 96(Liquidator 96)을 이용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수 개의 웰을 포함하는 제1 플레이트 및 멀티 피펫 시스템을 이용함으로써, 많은 양의 시료를 한꺼번에 처리할 수 있으며 공정의 규격화 및 자동화를 통해 신속하면서도 임상에 적합한 재현성 있는 결과를 얻을 수 있다. In one embodiment, the material is dispensed into a plurality of wells of the first plate at a time in performing one or a plurality of steps of the above-described processing of the sample using the first plate (S22 to S26); It is also possible to use a multi pipette system that can extract material from multiple wells at once. For example, a liquid pipette 96 manufactured by Mettler Toledo may be used as the multi pipette system, but is not limited thereto. By using a multi-pipette system and a first plate containing a plurality of wells, a large amount of samples can be processed at once and standardization and automation of the process can provide rapid and clinically reproducible results.

다시 도 1을 참조하면, 제2 어레이 형태로 배열된 복수 개의 혼합 영역을 포함하는 제2 플레이트를 제공할 수 있다(S3). 각각의 혼합 영역은 시료 및 매트릭스 물질이 주입되거나 이들 물질이 주입된 튜브 등 용기가 장착될 수 있는 홀(hole) 또는 홈(groove) 등으로 구성될 수 있으며, 특정 형상에 한정되지 않는다. 혼합 영역은 복수 개가 제2 어레이 형태로 배열되므로 많은 양의 시료를 한꺼번에 처리할 수 있다. 혼합 영역의 개수는 전술한 제1 플레이트상의 웰의 개수와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. Referring back to FIG. 1, a second plate including a plurality of mixing regions arranged in a second array shape may be provided (S3). Each mixing region may consist of holes or grooves into which a sample and a matrix material are injected, or a container such as a tube into which the materials are injected, may be mounted, and is not limited to a specific shape. Since a plurality of mixing regions are arranged in the form of a second array, a large amount of samples can be processed at one time. The number of mixing regions may be the same as or different from the number of wells on the first plate described above.

일 실시예에서, 제1 플레이트는 96개의 웰을 포함하는 96 웰 플레이트이며, 제2 플레이트는 384개의 웰을 포함하는 384 웰 플레이트일 수 있다. 도 4는 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 있어서 제2 플레이트의 사용 형태를 나타내는 사진으로서 384 웰 플레이트를 나타낸다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 제2 플레이트상의 혼합 영역의 개수는 위에 기재한 것과 상이할 수 있으며 또한 제1 플레이트 상의 웰의 개수와 동일하거나 더 적을 수도 있다.In one embodiment, the first plate may be a 96 well plate comprising 96 wells, and the second plate may be a 384 well plate comprising 384 wells. Figure 4 shows a 384 well plate as a photograph showing the use form of the second plate in the method for analyzing cancer specific sugar chains according to one embodiment. However, this is exemplary and the number of mixing regions on the second plate may be different from that described above and may also be the same or less than the number of wells on the first plate.

일 실시예에서, 하나 이상의 당쇄는 액체 상태에서 매트릭스 물질과 혼합되어 복수 개의 혼합 영역에 각각에 주입될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 당쇄와 매트릭스 물질을 모두 용해시킬 수 있는 용매상에 이들을 주입하고, 하나 이상의 당쇄와 매트릭스 물질이 동시에 혼합된 액체를 제2 플레이트상의 각 혼합 영역에 주입할 수 있다. 주입된 액체가 혼합 영역상에서 건조됨에 따라 당쇄 및 매트릭스 물질이 결정화될 수 있다.In one embodiment, one or more sugar chains may be mixed with the matrix material in the liquid state and injected into each of the plurality of mixing regions. For example, they may be injected onto a solvent capable of dissolving both one or more sugar chains and the matrix material, and a liquid mixed with one or more sugar chains and the matrix material simultaneously may be injected into each mixing region on the second plate. As the injected liquid dries on the mixing zone, the sugar chains and the matrix material may crystallize.

한편, 다른 실시예에서는, 제2 플레이트의 복수 개의 혼합 영역 각각에 미리 매트릭스 물질이 주입되어 있을 수 있다. 즉, 제2 플레이트를 매트릭스 물질이 미리 복수 개의 혼합 영역에 균일하게 도포되어 프리스팟(pre-spot) 플레이트로 준비하고, 하나 이상의 당쇄를 녹인 용액을 각각의 혼합 영역에 적하하여 매트릭스 물질과 결정 상태로 혼합할 수 있다. 예컨대, 제2 플레이트는 플레이트 표면에 시료의 고집적화를 유도하기 위해 소수/친수성 물질이 처리되어 있는 마이크로포커스(u-Focus) 플레이트위에, 획득된 당쇄를 분석하기 위하여 디하이드록시벤젠산(dihydroxybenzoic acid)이 각 혼합 영역에 미리 도포되어 있는 플레이트일 수 있다. 마이크로포커스 플레이트에 대해서는 미국등록특허 제7,619,215호 및 대한민국 등록특허 제10-0544860호 및 제10-0883908호 등에 기재되어 있다. Meanwhile, in another embodiment, the matrix material may be previously injected into each of the plurality of mixing regions of the second plate. That is, the second plate is uniformly applied to the plurality of mixing regions in advance of the matrix material to prepare a pre-spot plate, and a solution in which one or more sugar chains are dissolved is added to each mixing region to add the matrix material and the crystalline state. Can be mixed. For example, the second plate is placed on a u- Focus plate which is treated with a hydrophobic / hydrophilic substance to induce high integration of the sample on the surface of the plate, and the dihydroxybenzoic acid for analyzing the obtained sugar chain. The plate may be applied in advance to each of the mixing regions. The microfocus plate is described in US Patent No. 7,619,215 and Korean Patent Nos. 10-0544860 and 10-0883908.

일 실시예에서, 약 10% 및 20% 농도의 ACN 용액을 이용하여 용출된 분액(fraction)에 존재하는 당쇄는 중성 당쇄인데, 중성 당쇄는 쉽게 이온화 되지 않는 이유로 제 2 플레이트에 매트릭스를 도포시 염화나트륨을 함께 첨가하여 중성 당쇄의 MALDI-TOF 스펙트럼을 얻을 때 양극 모드에서의 이온화를 유도할 수 있다. 이때, 각 혼합 영역은 직경이 약 1700 내지 약 2000 ㎛ 이고 각 혼합 영역당 약 1.5 내지 약 2.0 ㎍ 의 매트릭스가 균일하게 도포되도록 하였다. 산성 당쇄는 약 40% 농도의 ACN 용액을 이용하여 용출된 분액에서 얻어지는데, 이 경우에는 동일한 방법으로 제 2 플레이트에 염화나트륨을 빼고 디하이드록시벤젠산만을 미리 도포하여 결정화 시킨 후 시료를 주입/혼합하여 음극모드에서 분석할 수 있다. In one embodiment, the sugar chains present in the fraction eluted with an ACN solution of about 10% and 20% concentrations are neutral sugar chains, the neutral sugar chains being sodium chloride when the matrix is applied to the second plate because they are not readily ionized. Can be added together to induce ionization in the bipolar mode when obtaining the MALDI-TOF spectrum of the neutral sugar chain. In this case, each of the mixing zones was about 1700 to about 2000 μm in diameter and about 1.5 to about 2.0 μg of matrix was uniformly applied to each of the mixing zones. The acidic sugar chains are obtained from the eluted aliquots using an ACN solution of about 40% concentration. In this case, sodium chloride is removed from the second plate in the same way, and only the dihydroxybenzene acid is applied before crystallization, followed by injection / mixing of the samples. Can be analyzed in the cathode mode.

매트릭스 물질은 레이저로부터 에너지를 흡수하여 쉽게 이온화되는 물질로서, MALDI-TOF 질량 분석법은 매트릭스를 이용한 이온 전달 과정에 의하여 시료를 간접적으로 이온화하도록 구성된다. 예컨대, 매트릭스 물질은 레이저에 의하여 쉽게 여기(excitation)되는 구조를 갖는 유기 화합물일 수 있으며, 방향계 유기 화합물일 수도 있다. 또한, 유기 화합물을 잘 용해시키면서 시료도 잘 용해시킬 수 있도록 하기 위하여 매트릭스 물질로 둘 이상의 물질의 혼합물을 이용할 수도 있다. The matrix material is a material that easily absorbs energy from the laser and ionizes, and MALDI-TOF mass spectrometry is configured to indirectly ionize the sample by an ion transfer process using the matrix. For example, the matrix material may be an organic compound having a structure that is easily excited by a laser, or may be an aromatic organic compound. In addition, a mixture of two or more substances may be used as the matrix material in order to dissolve the organic compound well and to dissolve the sample well.

MALDI-TOF 질량 분석법을 이용하여 질량 스펙트럼을 얻는 데에 있어서, 시료의 분석 감도를 극대화하기 위해서는 시료와 매트릭스 물질을 혼합한 후 혼합된 물질을 건조하여 결정화하는 시료 장착 준비 방법이 매우 중요하다. 시료와 매트릭스 물질의 상대적 혼합 비율 및 건조 속도 등 다양한 요소들이 분석에 영향을 미치게 되며, 이러한 시료 전처리 과정 중의 오차는 분석의 재현성을 떨어뜨리는 원인이 된다. 일 실시예에서는, 시료 전처리에 의한 영향을 최소화하고 간편하면서도 높은 균일성을 갖는 결정을 얻기 위하여, 분석하고자 하는 하나 이상의 당쇄가 주입될 혼합 영역에 미리 매트릭스 물질을 기계적으로 정확하게 도포한 프리스팟(pre-spot) 플레이트를 제2 플레이트로 이용할 수 있다. In obtaining the mass spectrum using MALDI-TOF mass spectrometry, in order to maximize the analysis sensitivity of the sample, a sample mounting preparation method of mixing the sample and the matrix material and then drying and crystallizing the mixed material is very important. Various factors affect the analysis, such as the relative mixing ratio of the sample and the matrix material and the drying rate, and errors in the sample pretreatment may reduce the reproducibility of the analysis. In one embodiment, in order to minimize the effects of sample pretreatment and to obtain crystals that are simple and have high uniformity, a prespot that has been mechanically and accurately applied with a matrix material in advance to the mixing region into which one or more sugar chains to be analyzed is injected spot plate may be used as the second plate.

제2 플레이트가 준비되면, 시료로부터 추출된 하나 이상의 당쇄를 복수 개의 혼합 영역 각각에 주입하고, 혼합 영역에 레이저를 조사하여 당쇄를 이온화할 수 있다(S4). 먼저, 도 4에 도시된 것과 같이 시료로부터 추출된 하나 이상의 당쇄를 각각의 혼합 영역에 미리 결정화 상태로 도포되어 있는 매트릭스 물질과 혼합할 수 있다. 또는, 당쇄와 매트릭스 물질을 용액상으로 혼합시킨 후 혼합영역에 주입하여 건조시켜 결정화할 수 있다. 다음으로, 각각의 혼합 영역에 레이저를 조사하여 당쇄를 이온화할 수 있다. 예컨대, 레이저는 고체형 야그(YAG) 레이저일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 매트릭스 물질의 경우 레이저로부터 에너지를 흡수하여 용이하게 이온화되는 물질로 이루어져 있으므로, 매트릭스 물질에 의한 이온 전달 과정을 통하여 하나 이상의 당쇄를 간접적으로 이온화할 수 있다. When the second plate is prepared, one or more sugar chains extracted from the sample may be injected into each of the plurality of mixed regions, and the sugar chains may be ionized by irradiating a laser to the mixed regions (S4). First, as shown in FIG. 4, one or more sugar chains extracted from a sample may be mixed with a matrix material previously applied to each mixing region in a crystallized state. Alternatively, the sugar chains and the matrix material may be mixed in a solution phase and then injected into the mixed region to be dried to crystallize. Next, the sugar chains can be ionized by irradiating a laser to each mixed region. For example, the laser may be a solid type yag laser, but is not limited thereto. Since the matrix material is made of a material that easily absorbs energy from the laser and is ionized, one or more sugar chains may be indirectly ionized through an ion transfer process by the matrix material.

다음으로, 이온화된 당쇄를 전기장하에서 이동시킨 후 검출기에 의해 검출할 수 있다(S5). 검출기는 제2 플레이트로부터 공간적으로 이격된 위치에 배치될 수 있으며, 당쇄로부터 생성된 이온들은 전기장에 의하여 가속되어 검출기 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 이온들이 이동하는 제2 플레이트와 검출기 사이의 공간은 정확한 측정을 위하여 진공으로 유지될 수 있다. 시료의 용매에 따라 서로 다른 극성을 가진 이온이 검출될 수 있으며, 용매에 따라 이온에 인가되는 전기장을 양극 모드(positive mode) 또는 음극 모드(negative mode) 로 변경할 수 있다. 예컨대, 농도 약 10% 또는 약 20%의 ACN 용액이 함유된 용매는 양극 모드에서 검출할 수 있으며, 농도 약 40%의 ACN이 함유된 용매는 음극 모드에서 검출할 수 있다. Next, the ionized sugar chains may be moved under an electric field and then detected by a detector (S5). The detector may be placed in a spatially spaced position from the second plate, and ions generated from the sugar chain may be accelerated by the electric field and moved in the direction of the detector. In this case, the space between the detector and the second plate to which the ions move may be maintained in a vacuum for accurate measurement. According to the solvent of the sample, ions having different polarities may be detected, and the electric field applied to the ions depending on the solvent may be changed into a positive mode or a negative mode. For example, a solvent containing an ACN solution at a concentration of about 10% or about 20% can be detected in the positive electrode mode, and a solvent containing an ACN at a concentration of about 40% can be detected in the negative electrode mode.

그러나 이상에 기재한 수치는 예시적인 것으로서, 시료 및 매트릭스 각각의 양, 매트릭스 물질의 종류 및 양, 또는 인가되는 전기장의 극성 등은 공지된 MALDI-TOF 질량 분석 기술을 적용함으로써 적절히 결정될 수 있다. However, the numerical values described above are exemplary, and the amount of each of the sample and the matrix, the type and amount of the matrix material, the polarity of the applied electric field, and the like can be appropriately determined by applying a known MALDI-TOF mass spectrometry technique.

다음으로, 각각의 당쇄의 검출기 도달 시간을 측정함으로써 하나 이상의 당쇄의 질량 스펙트럼을 도출할 수 있다(S6). 당쇄로부터 생성된 이온들은 전기장에 의하여 가속되어 이동하는 동안 질량 대 전하비에 따라 분리된다. 따라서, 각각의 이온이 검출기에 도달하는 시간을 이용하여 해당 이온의 질량 대 전하량비를 특정할 수 있다. 이상의 과정을 하나 이상의 당쇄의 이온들에 대하여 수행함으로써, 하나 이상의 당쇄의 질량 대 전하비 및 이의 세기를 질량 스펙트럼의 형태로 도출 해 낼 수 있다.Next, the mass spectrum of one or more sugar chains can be derived by measuring the detector arrival time of each sugar chain (S6). The ions produced from the sugar chains are separated by the mass-to-charge ratio during the acceleration and movement by the electric field. Thus, the time to which each ion reaches the detector can be used to specify the mass-to-charge ratio of the ion. By performing the above procedure on the ions of one or more sugar chains, the mass-to-charge ratio and the intensity of one or more sugar chains can be derived in the form of a mass spectrum.

도 5a 및 5b는, 시그마사에서 판매하는 인간 혈청으로부터, 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 도출된 질량 스펙트럼을 나타내는 그래프들이다. 도 5a는 약 10% 농도의 ACN 용액을 이용하여 용출된 하나 이상의 당쇄의 양극 모드에서의 질량 스펙트럼을 나타내며, 도 5b는 약 20% 농도의 ACN 용액을 이용하여 용출된 하나 이상의 당쇄의 양극 모드에서의 질량 스펙트럼을 나타낸다. 5A and 5B are graphs showing mass spectra derived from a human serum sold by Sigma, by a method for analyzing cancer specific sugar chains according to one embodiment. 5A shows the mass spectrum in the positive mode of one or more sugar chains eluted using an ACN solution at about 10% concentration, and FIG. 5B is in the positive mode of one or more sugar chains eluted using an ACN solution at about 20% concentration. The mass spectrum of is shown.

도시되는 바와 같이, 약 1000 달톤(Da) 내지 약 3000 Da 정도의 분자량 범위에서 각 당쇄의 질량 대 전하비(m/z)의 위치 분포 및 이들의 상대적인 세기를 확인할 수 있으며 각 피크(peak)의 상대적인 높이를 확인할 수 있는 질량 스펙트럼을 얻을 수 있다. 또한, 각 스펙트럼 밑에 분자 구조가 표시되어 있고 그 각각의 구조 밑에 기재된 숫자는 이론적으로 계산한 해당 당쇄의 질량값으로서, 측정된 각 당쇄의 질량값(각 피크의 윗부분에 빨간 상자 안에 표시되어 있는 숫자)과 이론적인 계산값 사이의 편차를 측정한 결과 평균적으로 약 20×10-3 내지 50×10-3 달톤[약 20 내지 50 ppm (parts per million)] 이하의 작은 차이를 나타내었다.As shown, in the molecular weight range of about 1000 Daltons (Da) to about 3000 Da, the positional distribution of the mass-to-charge ratio (m / z) of each sugar chain and their relative intensities can be identified and Mass spectra can be obtained to determine relative heights. In addition, the molecular structure is shown below each spectrum and the numbers below each structure are theoretically calculated mass values of the corresponding sugar chains, and the mass value of each sugar chain measured (the number shown in the red box at the top of each peak). ) And the theoretical calculated value showed a small difference of less than about 20 × 10 −3 to 50 × 10 −3 Daltons (about 20 to 50 ppm (parts per million)) on average.

또한, 제2 플레이트의 복수 개의 혼합 영역 각각에 주입된 각 10%와 20% 분액(fraction)에서 얻어진 데이터의 재현성을 살펴보기 위하여, 상이한 10개의 서로 다른 혼합 영역에 주입된 시료를 분석하여 질량 스펙트럼의 각 피크의 상대적인 세기를 비교하였다. 그 결과, 피크의 세기의 최소 편차는 약 0.49%이며 최대 편차는 약 13.7%이고 평균 편차는 약 7.5% 정도의 재현성을 얻을 수 있었다. In addition, to examine the reproducibility of the data obtained from each of the 10% and 20% fractions injected into each of the plurality of mixing zones of the second plate, the mass spectra were analyzed by analyzing the samples injected into 10 different mixing zones. The relative intensities of each peak of were compared. As a result, the minimum deviation of the peak intensity was about 0.49%, the maximum deviation was about 13.7%, and the average deviation was about 7.5%.

이상에서 설명한 과정(S1 내지 S6)에 의하여, 암 환자의 혈액으로부터 혈중 당쇄의 질량 스펙트럼을 도출하였다. 다음으로, 도출된 질량 스펙트럼을 정상인의 혈액으로부터 도출된 질량 스펙트럼과 비교하여 암 특이적 당쇄, 즉, 암 표지자를 결정할 수 있다(S7). 본 명세서에서 정상인이란, 전술한 암 환자에 대한 대조군으로서 해당 암이 발병하지 않은 것으로 판명된 임의의 피험자를 지칭한다. 정상인의 혈액의 질량 스펙트럼은 본 실시예에서 기술한 암 환자의 혈액의 질량 스펙트럼을 얻는 과정(S1 내지 S6)과 동일한 과정에 의하여 얻을 수 있으며, 또는 본 명세서에 기재되지 않은 다른 상이한 방법에 의하여 얻을 수도 있다.By the above-described processes (S1 to S6), the mass spectrum of blood sugar chains was derived from the blood of cancer patients. Next, cancer specific sugar chains, that is, cancer markers, may be determined by comparing the derived mass spectrum with the mass spectrum derived from blood of a normal person (S7). Normal person as used herein refers to any subject who has been found to have not developed the cancer as a control for the cancer patient described above. The mass spectrum of the blood of a normal person can be obtained by the same procedure as that of obtaining the mass spectrum of blood of the cancer patient described in this example (S1 to S6), or by other different methods not described herein. It may be.

하나 이상의 당쇄에 관련하여 암 환자 및 정상인 각각의 혈액으로부터 얻은 질량 스펙트럼을 패턴 분석에 의해 비교함으로써, 특정 암의 발병 및/또는 진행 정도의 지표가 되는 암 특이적 당쇄를 결정할 수 있다. 질량 스펙트럼의 패턴 분석은, 암 환자의 질량 스펙트럼에서 각 당쇄에 대응되는 피크의 세기를 정상인의 질량 스펙트럼에서 각 당쇄에 대응되는 피크의 세기와 비교하는 방법으로 이루어질 수 있으며, 또는 다른 공지된 패턴 분석 방법에 의하여 이루어질 수도 있다. By comparing the mass spectra obtained from cancer patients and respective normal blood with respect to one or more sugar chains by pattern analysis, cancer specific sugar chains that are indicative of the onset and / or progression of a particular cancer can be determined. Pattern analysis of the mass spectrum can be done by comparing the intensity of the peak corresponding to each sugar chain in the mass spectrum of a cancer patient with the intensity of the peak corresponding to each sugar chain in the mass spectrum of a normal person, or other known pattern analysis It may be made by a method.

도 6a는 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 암 환자의 혈액으로부터 도출된 20% 분액의 질량 스펙트럼을 나타내며, 도 6b는 정상인의 혈액으로부터 도출된 20% 분액의 질량 스펙트럼을 나타낸다. 도시되는 바와 같이 질량 대 전하비가 약 1257.42, 약 1419.47, 약 1485.53, 약 1647.59, 약 1809.64 및 약 1850.67 분자의 세기 피크가 암 환자의 경우와 정상인의 경우 상대적으로 큰 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있어 해당 질량 대 전하비를 갖는 당쇄를 암 표지자로 결정할 수 있다. FIG. 6A shows a mass spectrum of 20% aliquot derived from blood of a cancer patient by the method of analyzing cancer specific sugar chains according to one embodiment, and FIG. 6B shows a mass spectrum of 20% aliquot derived from blood of a normal person . As shown, it can be seen that the intensity peaks of the mass-to-charge ratios of about 1257.42, about 1419.47, about 1485.53, about 1647.59, about 1809.64, and about 1850.67 molecules show a relatively large difference between cancer patients and normal subjects. Sugar chains with a high charge ratio can be determined as cancer markers.

하기 표 1은 일 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 결정된 암 표지자의 질량값 및 구조를 나타낸다. Table 1 below shows the mass values and structures of the cancer markers determined by the method for analyzing cancer specific sugar chains according to one embodiment.

질량 대 Mass versus 전하비Charge ratio (m/z) (m / z) (※)(※) 구조rescue 1257.421257.42

Figure pat00001
Figure pat00001
1419.471419.47
Figure pat00002
Figure pat00002
1485.531485.53
Figure pat00003
Figure pat00003
1647.591647.59
Figure pat00004
Figure pat00004
1809.641809.64
Figure pat00005
Figure pat00005
1850.671850.67
Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Man,
Figure pat00008
Hex,
Figure pat00009
GlcNAc,
Figure pat00010
HexNAc,
Figure pat00011
NeuAc,
Figure pat00012
Fuc
Figure pat00007
Man,
Figure pat00008
Hex,
Figure pat00009
GlcNAc,
Figure pat00010
HexNAc,
Figure pat00011
NeuAc,
Figure pat00012
Fuc

상기 표 1에 도시되는 것과 같이, 암 표지자로 결정된 각각의 당쇄는 만노즈(mannose; Man, 질량 대 전하비 162.05), 헥소스(hexose; Hex, 질량 대 전하비 162.05), N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine; GlcNAc, 질량 대 전하비 203.08), N-아세틸헥소사민(N-acetylhexosamine; HexNAc, 질량 대 전하비 203.08), N-아세틸뉴라민산(N-acetylneuraminic acid; NeuAc, 질량 대 전하비 291.09) 및 푸코스(fucose; Fuc, 질량 대 전하비 146.08) 등 여러 개의 당 중 하나 이상이 연결된 당쇄의 형태일 수 있다. As shown in Table 1, each sugar chain determined as a cancer marker is mannose (Man, Mass to charge ratio 162.05), hexose (Hex, mass to charge ratio 162.05), N-acetylglucosamine ( N-acetylglucosamine; GlcNAc, mass-to-charge ratio 203.08), N-acetylhexosamine; HexNAc, mass-to-charge ratio 203.08, N-acetylneuraminic acid (NeAcAc, mass charge One or more of several sugars, such as Harvey 291.09) and fucose (Fuc, mass-to-charge ratio 146.08).

그러나, 위에 기재한 암 표지자는 단지 예시적인 것으로서 본 발명의 실시 예에 의하여 분석될 수 있는 암 특이적 당쇄는 상기 표 1에 기재된 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 미국 등록특허 제7,651,847호에서 질량 분석 스펙트럼의 형태 분석에 사용된 다양한 올리고당류 당쇄들이 본 발명의 실시예에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 암 표지자로 결정될 수도 있다. However, the cancer markers described above are merely exemplary and the cancer specific sugar chains that can be analyzed by the embodiments of the present invention are not limited to those described in Table 1 above. For example, various oligosaccharide sugar chains used for morphological analysis of mass spectrometry in US Pat. No. 7,651,847 may be determined as cancer markers by the method for analyzing cancer specific sugar chains according to embodiments of the present invention.

실시 예들에서는 질량 분석 효율을 높이기 위하여 어레이 형태로 웰이 배열되어 있는 제1 플레이트를 이용하여 시료의 전처리를 수행하고, 또한 어레이 형태로 혼합 영역이 배열되어 있는 프리스팟 형태의 제2 플레이트를 이용하여 MALDI-TOF 질량 분석 과정을 수행함으로써, 혈액으로부터 질량 분석까지의 전 과정을 고집적화 및 일체화하였다. 그 결과 공정의 규격화 및 자동화가 가능하게 되어 신속하면서도 임상에 적합한 재현성 있는 결과를 얻을 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 본 발명의 발명자들은 100명의 피험자로부터 획득한 시료를 2일 이내에 분석하여 신속하게 진단 결과를 도출할 수 있었다.In embodiments, pretreatment of a sample is performed by using a first plate in which wells are arranged in an array form in order to increase mass spectrometry efficiency, and also using a second plate in a prespot form in which mixing regions are arranged in an array form. By performing the MALDI-TOF mass spectrometry procedure, the entire process from blood to mass spectrometry is highly integrated and integrated. As a result, standardization and automation of the process is possible, resulting in rapid and clinically reproducible results. For example, the inventors of the present invention were able to quickly obtain a diagnosis result by analyzing samples obtained from 100 subjects within 2 days.

일 실시예에서는, 이상에서 설명한 암 특이적 당쇄의 분석 방법에 의하여 결정된 암 특이적 당쇄를 이용한, 암 진단을 위한 선별법을 제공할 수도 있다. In one embodiment, a screening method for cancer diagnosis may be provided using a cancer specific sugar chain determined by the method for analyzing cancer specific sugar chains described above.

즉, 암 환자 및 정상인의 혈액을 이용하여 제1 질량 스펙트럼 및 제 2 질량스펙트럼을 각각 생성하며, 진단 대상자의 혈액을 이용하여 제3 질량 스펙트럼을 생성할 수 있다. 제1 내지 제3 질량 스펙트럼 중 하나 이상은 암 특이적 당쇄의 분석 방법의 단계(S1 내지 S6)에 기재된 것과 동일 또는 대응되는 방법으로 도출될 수 있다. 제1 내지 제3 질량 스펙트럼 각각은 반드시 하나의 질량 스펙트럼을 지칭하는 것은 아니며, 암 환자, 정상인 및 진단 대상자의 수에 따라 복수 개의 스펙트럼을 포함할 수도 있다.That is, the first mass spectrum and the second mass spectrum may be generated using the blood of the cancer patient and the normal person, respectively, and the third mass spectrum may be generated using the blood of the diagnosis subject. One or more of the first to third mass spectra may be derived in the same or corresponding manner as described in steps (S1 to S6) of the method for analyzing cancer specific sugar chains. Each of the first to third mass spectra does not necessarily refer to one mass spectrum, and may include a plurality of spectra depending on the number of cancer patients, normal persons, and diagnosis subjects.

다음으로, 제1 스펙트럼과 제 2 스펙트럼을 비교하여 중요한 암 표지자를 발굴하고 진단 기준을 세울 수 있다. 이는 암 특이적 당쇄의 분석 방법의 단계(S7)와 동일 또는 대응되는 과정에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어 암 표지자를 결정하고 데이터베이스화하는 과정 및 암 표지자에 해당하는 피크들의 상대적 세기를 통하여 암 환자와 정상인을 구별, 판정하기 위한 판단 기준을 설정하는 과정을 포함할 수도 있다. 다음으로, 제3 질량 스펙트럼에서 암 특이적 당쇄에 대응되는 피크들의 세기를 얻어진 판단 기준에 비교하여 암 발병 여부 및/또는 암 진행 정도를 진단할 수 있다. Next, the first spectrum and the second spectrum can be compared to identify important cancer markers and establish diagnostic criteria. This may be carried out by the same or corresponding process as in step S7 of the method for analyzing cancer specific sugar chains, for example, through the process of determining and databaseting cancer markers and the relative intensities of the peaks corresponding to the cancer markers. It may also include the step of setting a criterion for distinguishing and determining a cancer patient and a normal person. Next, the incidence of cancer and / or the degree of cancer progression may be diagnosed by comparing the intensity of the peaks corresponding to the cancer specific sugar chains in the third mass spectrum with the obtained criteria.

도 6a 및 6b를 참조하여 전술한 것과 같이, 암 환자 혈청에서 얻은 질량 스펙트럼과 정상인의 혈청에서 얻은 질량 스펙트럼은 질량 대 전하비가 약 1257.42, 약 1419.47, 약 1485.53, 약 1647.59, 약 1809.64 및 약 1850.67 분자량에서 피크의 세기 등이 차이가 있음을 볼 수 있다. 따라서, 암 환자와 정상인의 질량 스펙트럼에서 암 특이적 당쇄의 피크 차이를 암의 종류 및 진행 정도에 따라 미리 시료들을 같은 방법으로 분석하여 데이터베이스화하여 판단 기준을 설정한 다음, 진단 대상자의 혈액으로부터 도출된 질량 스펙트럼을 이 판단 기준과 비교하여 진단 대상자의 암 발병 여부 및/또는 진행 정도 등을 진단할 수 있다. As described above with reference to FIGS. 6A and 6B, mass spectra obtained from serum of cancer patients and those obtained from serum of normal subjects have mass to charge ratios of about 1257.42, about 1419.47, about 1485.53, about 1647.59, about 1809.64, and about 1850.67 molecular weight. It can be seen that there is a difference between the intensity of the peak and the like. Therefore, the peak differences of cancer-specific sugar chains in the mass spectra of cancer patients and normal subjects are analyzed according to the type of cancer and the degree of cancer, and the samples are analyzed and databased, and then the judgment criteria are derived from the blood of the diagnosis subject. The mass spectrum can then be compared with this criterion to diagnose whether the diagnosis target cancer develops and / or the degree of progression.

실제 환자 혈청수 (41)Real Patient Serum Numbers (41) 정상인 혈청수 (30)Normal Serum Water (30) 전체 (71)All (71) 양성 판정
(환자로 판정)
A positive judgment
(Judged as a patient)
진양성 (31)
CA125 (-)1:8, (+)2:23
Jinyangseong (31)
CA125 (-) 1 : 8, (+) 2 : 23
위양성 (4)False positives (4) 양성 예측률= 89%
진양성/(진양성+위양성)
Positive predictive rate = 89%
True positive / (positive positive + false positive)
음성 판정
(정상으로 판정)
Voice judgment
(Normally judged)
위음성 (10)
CA125 (-): 3, (+): 7
False negative (10)
CA125 (-): 3, (+): 7
진음성 (26)True Voice (26) 음성 예측률= 72%
진음성/(위음성+진음성)
Speech prediction rate = 72%
True voice / (false voice + true voice)
민감도(Sensitivity)
(31/41) = 76%
CA125 계 (-): 11,
(+): 30
Sensitivity
(31/41) = 76%
CA125 series (-): 11,
(+): 30
특이도(Specificity)
(26/30) = 87%
Specificity
(26/30) = 87%
적중률 = 80%
(진양성+진음성)/전체
Hit Rate = 80%
(True positive + true negative)

1. CA125 (-)는 그 농도가 35 IU(international unit)/mL 미만임을 뜻한다.1. CA125 (-) means that the concentration is less than 35 international units (mL) / mL.

2. CA125 (+)는 그 농도가 35 IU/mL와 같거나 그 이상임을 뜻한다.
2. CA125 (+) means the concentration is greater than or equal to 35 IU / mL.

위 표 2는 71명의 각기 다른 인간 혈청을 사전정보 없이 공급받아 일 실시예에 따른 방법을 활용하여 판정한 결과를, 판정 이후에 입수된 받은 각 혈청의 실제 정보와 비교하여 얻은 결과 값이다. Table 2 above is a result obtained by comparing the results of the determination using the method according to an embodiment by receiving 71 different human serum without prior information, compared with the actual information of each received serum obtained after the determination.

먼저 판단 기준을 설정하기 위해, 1차로 난소암 환자 30명과 정상인 22명의 혈청을 공급받아 10% 분액과 20%의 분액에서 표 1에서 언급한 피크(peak)들을 비롯한 총 52개의 암 표지자 피크들을 설정한 다음, 이 피크들의 암 환자와 정상인에 있어서의 상대적 세기를 비교하여 환자와 정상인을 구별, 판정하기 위한 판정 기준을 설정하였다. First of all, to set the criteria, 52 cancer marker peaks were set, including the peaks mentioned in Table 1, in 10% and 20% aliquots, with serum from 30 ovarian cancer patients and 22 normal patients. Then, by comparing the relative intensities of the cancer patients and normal people of these peaks, a criterion for determining and discriminating between patients and normal people was set.

다음 2차로 진단 대상자(암 환자와 정상인 합하여 모두 71명)의 혈청을 사용하여 10% 분액과 20%의 분액에서 각각의 제3질량 스펙트럼을 얻었고, 여기에서부터 상기 언급한 52개의 피크에서의 상대적 세기 값을 구한다음, 그 각 각을 판정 기준에 대입하여 판정하였다. 즉, 52개 피크에서의 상대적 세기를 암 환자의 피크 및 정상인의 피크와 각각 비교하여 암 환자 또는 정상인 중 어느 쪽에 근접한지를 비교하였으며, 52개 피크 전체의 비교 결과를 종합하여 판정 결과를 도출하였다. Secondly, the third mass spectra were obtained in 10% aliquots and 20% aliquots using sera from the subjects (71 patients in total, normal with cancer patients), from which relative intensities at the 52 peaks mentioned above. After the value was obtained, each of them was substituted into the criterion for determination. That is, the relative intensities of the 52 peaks were compared with those of the cancer patient and the normal person, respectively, and compared to which of the cancer patients or the normal person, and the determination results were derived by combining the comparison results of all 52 peaks.

이때 하나의 혈청을 복수의 분액 및/또는 웰 플레이트상의 복수의 웰을 이용하여 분석할 수도 있다. 본 발명의 발명자들은 하나의 혈청으로부터 10% 분액 및 20% 분액을 각각 얻고, 10% 분액 및 20% 분액을 각각 웰 플레이트상의 3개의 웰에 주입함으로써 하나의 혈청이 총 6개의 웰에서 분석되도록 하였다. 각 분액이 3개의 웰에 주입되어 있으므로 52개의 암표지자에 대응되는 총 156개까지의 피크가 얻어지며, 동일 암표지자에 대응되는 피크들 각각의 값을 이용하여 판정 결과를 도출함으로써, 질량 스펙트럼을 얻는 과정에서의 편차를 최소화하고자 하였다. 또한, 하나의 혈청에 대해 전술한 과정을 복수 회 수행하여 판정 결과를 도출할 수도 있다. 그러나 이는 단지 예시적인 것으로서, 분액의 종류나 개수, 각 분액이 주입되는 웰의 개수, 및 판정의 반복 회수 등은 판정의 목적이나 특성을 고려하여 적절하게 결정될 수 있으며, 본 명세서에 기재한 것에 한정되는 것은 아니다.At this time, one serum may be analyzed using a plurality of wells on a plurality of aliquots and / or well plates. The inventors of the present invention obtained 10% aliquots and 20% aliquots from one serum, respectively, and injected 10% aliquots and 20% aliquots into three wells on a well plate, respectively, so that one serum was analyzed in a total of six wells. . Since each aliquot is injected into three wells, a total of up to 156 peaks corresponding to 52 cancer markers are obtained, and the mass spectrum is obtained by deriving a determination result using the values of each of the peaks corresponding to the same cancer marker. We attempted to minimize the deviation in the process. In addition, a determination result may be derived by performing the above-described process a plurality of times for one serum. However, this is merely exemplary, and the type or number of aliquots, the number of wells into which each aliquot is injected, and the number of repetitions of the determination may be appropriately determined in consideration of the purpose or characteristics of the determination, and are limited to those described herein. It doesn't happen.

이상의 과정에 의한 판정 결과는 숫자로 표현되며, 이를 환자근접률(%)이라고 명명하였다. 이렇게 각각의 인간혈청에서 도출된 환자근접률이 50.0% 이상이면 양성, 즉 환자로 판정하고, 50.0% 미만이면 정상인으로 판정하였다. 또한 환자인 경우에는 판정 후에 입수된 각 혈청의CA125 농도를 35 IU/mL 이상인 혈청의 숫자와 35 IU/mL 미만인 경우를 헤아려 표시하였다. 이 때 정상인 혈청들인 경우에는 CA125 농도가 모두 35 IU/mL 미만이었다.The result of the judgment by the above process is represented by a number and named as patient proximity rate (%). Thus, if the patient proximity rate derived from each human serum is 50.0% or more, it is determined as positive, that is, a patient, and less than 50.0% as normal. In the case of patients, the CA125 concentration of each serum obtained after the determination was expressed by counting the number of serums of 35 IU / mL or more and the case of less than 35 IU / mL. In the case of normal sera, all CA125 concentrations were less than 35 IU / mL.

위 결과를 검토할 때, 일 실시예에 의한 판정결과 양성 예측률이 89%, 특이도가 87%인 것, 또한 적중률이 80%라는 것 그리고 민감도 76%가, CA125 농도로 판정한 민감도 73%[=(23+7)/41]보다 우수하다는 것을 알 수 있다. 그리고 이 결과는 단지 52명만의 혈청을 데이터베이스로 판정하였다는 것을 고려하면, 향후 더욱 획기적인 진전이 기대된다.In reviewing the above results, the result of the determination according to the embodiment showed that the positive predictive rate was 89%, the specificity was 87%, the hit rate was 80%, and the sensitivity 76% was determined as the CA125 concentration, 73% [ = (23 + 7) / 41]. And considering that the results were based on a database of only 52 sera, further breakthroughs are expected in the future.

본 명세서에서, 실시예들에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.In the present specification, a method for analyzing cancer specific sugar chains according to the embodiments has been described with reference to the flowchart shown in the drawings. While the above method has been shown and described as a series of blocks for purposes of simplicity, it is to be understood that the invention is not limited to the order of the blocks, and that some blocks may be present in different orders and in different orders from that shown and described herein And various other branches, flow paths, and sequences of blocks that achieve the same or similar results may be implemented. Also, not all illustrated blocks may be required for implementation of the methods described herein.

나아가, 실시예들에 따른 암 특이적 당쇄의 분석 방법 및 이를 이용한 암 진단을 위한 선별법의 일부 측면은 일련의 과정들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수도 있으며, 상기 컴퓨터 프로그램은 자기 기록 매체 또는 광학 기록 매체 등 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수도 있다.Furthermore, some aspects of the method for analyzing cancer specific sugar chains and screening methods for cancer diagnosis using the same may be implemented in the form of a computer program for performing a series of processes, wherein the computer program is a magnetic recording medium. Or it may be recorded on a computer-readable recording medium such as an optical recording medium.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention described above has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and variations may be made therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (2)

제1 어레이 형태로 배열된 복수 개의 웰을 포함하는 제1 플레이트를 제공하는 단계;
암 환자로부터 채취된 혈액으로부터 분리된 혈청을 포함하는 시료를 상기 제1 플레이트를 이용하여 처리하여 상기 시료로부터 하나 이상의 당쇄를 추출하는 단계;
제2 어레이 형태로 배열된 복수 개의 혼합 영역, 및 상기 복수 개의 혼합 영역 각각에 결정화 상태로 도포되며 레이저로부터 에너지를 흡수하여 이온화되는 매트릭스 물질을 포함하는 제2 플레이트를 제공하는 단계;
상기 복수 개의 혼합 영역을 이용하여 상기 하나 이상의 당쇄를 상기 매트릭스 물질과 혼합하고, 상기 복수 개의 혼합 영역 각각에 레이저를 조사함으로써 상기 하나 이상의 당쇄를 이온화하는 단계;
이온화된 상기 하나 이상의 당쇄를 전기장하에서 이동시킨 후 검출기에 의해 검출하는 단계;
상기 하나 이상의 당쇄의 상기 검출기 도달 시간을 측정함으로써 상기 하나 이상의 당쇄의 제1 질량 스펙트럼을 도출하는 단계; 및
도출된 상기 제1 질량 스펙트럼을, 정상인으로부터 채취된 혈액을 이용하여 도출된 제2 질량 스펙트럼과 비교하여 암 특이적 당쇄를 결정하는 단계;
진단 대상자로부터 채취된 혈액을 이용하여 제3 질량 스펙트럼을 생성하는 단계;
상기 제3 질량 스펙트럼에서, 상기 제1 질량 스펙트럼 및 상기 제2 질량 스펙트럼을 이용하여 결정된 상기 암 특이적 당쇄에 대응되는 하나 이상의 피크를 도출하는 단계; 및
상기 하나 이상의 피크를 상기 제1 질량 스펙트럼 및 상기 제2 질량 스펙트럼 각각의 피크와 비교하여 상기 진단 대상자의 암 진행 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암 진단을 위한 정보의 제공 방법.
Providing a first plate comprising a plurality of wells arranged in a first array form;
Processing a sample comprising serum isolated from blood collected from a cancer patient using the first plate to extract one or more sugar chains from the sample;
Providing a second plate comprising a plurality of mixed regions arranged in a second array form, and a matrix material applied to each of the plurality of mixed regions in a crystallized state and absorbing energy from the laser and ionizing them;
Mixing the one or more sugar chains with the matrix material using the plurality of mixed regions and ionizing the one or more sugar chains by irradiating a laser to each of the plurality of mixed regions;
Moving the at least one sugar chain ionized under an electric field and detecting it by a detector;
Deriving a first mass spectrum of the at least one sugar chain by measuring the detector arrival time of the at least one sugar chain; And
Determining the cancer specific sugar chain by comparing the derived first mass spectrum with a second mass spectrum derived using blood collected from a normal person;
Generating a third mass spectrum using blood collected from the diagnosis subject;
Deriving, from the third mass spectrum, one or more peaks corresponding to the cancer specific sugar chains determined using the first mass spectrum and the second mass spectrum; And
And comparing the one or more peaks with the peaks of the first mass spectrum and the second mass spectrum to obtain cancer progress information of the diagnosis subject.
제 1항에 있어서,
상기 암 진행 정보는, 암 발병 여부 및 암 진행 단계 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 암 진단을 위한 정보의 제공 방법.
The method of claim 1,
The cancer progress information, the method of providing information for diagnosing cancer, characterized in that it comprises one or more of cancer development stage and cancer progression stage information.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015126030A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 한국과학기술원 Novel method for gastric cancer diagnosis
KR101648926B1 (en) 2015-09-03 2016-08-18 주식회사 아스타 Method for analyzing n-glycans in complex biological fluids
KR101711953B1 (en) * 2015-08-26 2017-03-03 충남대학교산학협력단 Rapid, high-throughput automated glycan sample preparation system
KR20170033881A (en) * 2014-08-29 2017-03-27 후지쯔 가부시끼가이샤 Analysis method, analysis device, and analysis program
KR20180120615A (en) * 2017-04-27 2018-11-06 숭실대학교산학협력단 A high-throughput disease diagnostic system by fingerprinting of blood protein and metabolome based on MALDI-TOF mass spectrometry

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015126030A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 한국과학기술원 Novel method for gastric cancer diagnosis
US10393747B2 (en) 2014-02-19 2019-08-27 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Diagnostic method for gastric cancer
KR20170033881A (en) * 2014-08-29 2017-03-27 후지쯔 가부시끼가이샤 Analysis method, analysis device, and analysis program
US10408756B2 (en) 2014-08-29 2019-09-10 Fujitsu Limited Analysis method and analysis apparatus
KR101711953B1 (en) * 2015-08-26 2017-03-03 충남대학교산학협력단 Rapid, high-throughput automated glycan sample preparation system
KR101648926B1 (en) 2015-09-03 2016-08-18 주식회사 아스타 Method for analyzing n-glycans in complex biological fluids
WO2017039123A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 주식회사 아스타 Method for analysing n-glycans in complex biological fluids
KR20180120615A (en) * 2017-04-27 2018-11-06 숭실대학교산학협력단 A high-throughput disease diagnostic system by fingerprinting of blood protein and metabolome based on MALDI-TOF mass spectrometry

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