KR20170078456A - A method and test kit for detecting microorganisms using lamp product - Google Patents

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오세욱
이다영
이소연
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국민대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 루프-매개 등온증폭반응 증폭 산물을 이용한 미생물 검출 방법, 및 미생물 검출 키트에 관한 것으로, 다양한 미생물을 신속하게 검출하는 방법 및 이를 이용한 검출 키트를 제공한다.The present invention relates to a microorganism detection method and a microorganism detection kit using the loop-mediated isothermal amplification reaction amplification product, and a method for rapidly detecting various microorganisms and a detection kit using the same.

Description

루프-매개 등온증폭반응 산물을 이용한 미생물 검출 방법, 및 미생물 검출 키트{A METHOD AND TEST KIT FOR DETECTING MICROORGANISMS USING LAMP PRODUCT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for detecting a microorganism using a loop-mediated isothermal amplification reaction product and a method for detecting a microorganism using the loop-

본 발명은 루프-매개 등온증폭반응 산물을 이용한 미생물 검출 방법, 및 미생물 검출 키트에 관한 것으로, 식중독 유발균을 포함하는 다양한 미생물을 신속하게 검출하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a microorganism detection method and a microorganism detection kit using a loop-mediated isothermal amplification reaction product, and provides a method for rapidly detecting various microorganisms including food poisoning causing microorganisms.

식중독은 발열, 구역질, 구토, 설사 및 복통 등의 증세를 동반하는 질환으로서 세균성 식중독이 대부분이다. 세균성 식중독은 발병 형태에 따라 감염형, 독소형으로 분류된다. Food poisoning is a disease accompanied by symptoms such as fever, nausea, vomiting, diarrhea and abdominal pain. Most of them are bacterial food poisoning. Bacterial food poisoning is classified as infectious or toxic according to the onset type.

감염형 식중독은 병원성 미생물에 오염된 식품의 섭취에 의해 미생물이 장 내에서 증식하여 발병하는 것으로, 살모넬라(Salmonella spp), 비브리오 파라헤몰리티커스(Vibrioparaheamolyticus), 대장균 O157(Escherichia coli O157:H7) 등이 주된 원인균이다. Infection type of food poisoning is to develop and proliferate within Chapter microorganisms by ingestion of food contaminated with pathogenic microorganisms, Salmonella (Salmonella spp), Vibrio para Molly Tee hee Caicos (Vibrioparaheamolyticus), E. coli O157 (Escherichia coli O157: H7 ) are the main causative bacteria.

독소형 식중독은 식품에 증식하는 병원성 미생물이 생산한 독소를 섭취함으로써 발병할 수 있다. 이 경우 원인균이 식품 내에서 이미 사멸되었더라도 독소의 존재에 의해 발병할 수 있으며, 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 클로스트리디움 보튤리넘(Clostridiumbotulinum)이 주요 원인균이다. Poisonous food poisoning can occur by ingesting toxins produced by pathogenic microorganisms that multiply in food. In this case, the pathogens can already be caused by the presence of death, even if the toxins within foods, Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus), Clostridium botyul rineom (Clostridiumbotulinum) is the major causative agent.

식중독은 단체 급식의 확대 또는 외식의 증가 등 생활 패턴의 변화와 지구의 온난화 현상에 의해 발생 비율이 증가하고 있으며, 규모 역시 집단화, 대형화되고 있으므로, 원인균을 조기에 발견하는 것이 중요하다. In food poisoning, the rate of incidence is increasing due to changes in lifestyle patterns and global warming, such as the expansion of group meals or the increase in eating out, and the scale is also becoming larger and larger, so it is important to detect causative organisms early.

그럼에도 불구하고 식중독 균을 포함하는 병원성 미생물은 통상적으로 고전적인 배지법에 의해 검출되고 있으며, 상기 방법은 장시간의 증균 과정 및 분석 기간이 소요되므로 신속한 검출 결과를 담보할 수 없다. Nevertheless, pathogenic microorganisms including food poisoning bacteria are usually detected by classical culture method, and this method can not guarantee rapid detection results because it takes a long period of incubation and analysis period.

상기 문제점을 극복하기 위하여 효소중합연쇄반응(PCR)이 적용되고 있으나, 양성인지 판단하기 위하여 전기영동법을 수행하여야 하며, 이를 위해서는 추가 장비와 시간이 소요되므로 신속한 진단에 적합하지 않다. 또한, 효소중합연쇄반응 산물이 확인되었더라도 비특이적(non specific)인 반응에 의한 위양성(false positive)이 발생할 수 있으며, 위양성 여부를 판단하기 위해 서던 하이브리디제이션(Southern hybridization)과 같은 장시간의 추가적인 절차가 요구되었다.In order to overcome the above problem, the enzyme polymerization reaction (PCR) is applied. However, the electrophoresis method has to be performed in order to determine whether it is positive. In addition, even if the enzymatic polymerization reaction product is identified, a false positive due to a non-specific reaction may occur and a long additional procedure such as Southern hybridization may be used to determine the false positive Required.

따라서, 검사 비용이 저렴하고 신속하게 미생물을 검출할 수 있는 진단 키트 방식의 측면 유동 면역분석법이 개발되고 있으나, 낮은 민감도와 함께 분석 가능한 균체량(105 cfu/mL 이상)을 확보하기 위해서는 장시간의 배양과정이 요구되어 실용성이 낮은 문제점이 있었다. Therefore, a side-view flow immunoassay method of a diagnosis kit method capable of detecting microorganisms at low cost and low cost of testing has been developed. However, in order to obtain a cell mass (10 5 cfu / mL or more) There is a problem in that practicality is low.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 신속하고 검출 정확도가 높은 미생물 검출 방법 및 미생물 검출 키트를 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a microorganism detection method and a microorganism detection kit.

본 발명의 일 측면은 (a) 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되고, 제1 표지물질이 결합된 프라이머를 제조하는 단계; (b) 상기 프라이머를 이용하여 루프-매개 등온증폭반응(Loop-mediated Isothermal Amplification, LAMP)을 수행하는 단계; 및 (c) 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 증폭된 핵산서열에 특이적으로 결합하는 제1 프로브 및 제2 프로브를 이용하여 면역분석법(immunoassay)을 수행하는 단계;를 포함하는 미생물 검출 방법을 제공한다. An aspect of the present invention provides a method for detecting a target microorganism, comprising the steps of: (a) preparing a primer hybridizing specifically to a gene of a target microorganism and bound to a first marker substance; (b) performing a Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) using the primer; And (c) performing immunoassay using a first probe and a second probe that specifically bind to the nucleic acid sequence amplified by the loop-mediated isothermal amplification reaction. to provide.

일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계에서 상기 프라이머는 3’ 말단, 5' 말단 또는 소정의 위치에 표지물질이 결합될 수 있다. In one embodiment, in step (a), a labeling substance may be bound to the 3 'end, the 5' end, or a predetermined position of the primer.

일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계에서 상기 표지물질은 비오틴(biotin), 디곡시게닌(digoxigenin), 디니트로페놀(dinitrophenol), 아미노아세틸플루오렌(aminoacetylfluorene), 설포네이트, FITC(Fluorescein isothiocyanate), 로다민(rhodamine), 아미노메틸쿠아민(aminomethylcoumarin), FAM(Carboxyl fluorescein-aminohexyl-amidite), TAMRA(Tetramethyl-6-Carboxyrhodamine) 및 시아닌(Cyanine)으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다. In one embodiment, the labeling substance in step (a) is selected from the group consisting of biotin, digoxigenin, dinitrophenol, aminoacetylfluorene, sulfonate, Fluorescein isothiocyanate Aminomethylcoumarin, FAM (Carboxyl fluorescein-aminohexyl-amidite), TAMRA (Tetramethyl-6-Carboxyrhodamine) and cyanine.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 제1 프로브는 상기 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 결합하는 올리고뉴클레오타이드, 및 제2 표지물질을 포함할 수 있다. In one embodiment, in the step (c), the first probe may include an oligonucleotide that specifically binds to the gene of the target microorganism, and a second marker substance.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물을 상기 제1 프로브와 반응시키는 단계; 상기 반응물을 상기 제2 표지물질과 특이적으로 결합하는 제2 프로브 및 항-제1 표지물질 항체가 순차적으로 고정된 반응막(test membrane)에 확산시키는 단계; 및 발색 반응을 통해 미생물의 존부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다. In one embodiment, step (c) comprises reacting the loop-mediated isothermal amplification reaction product with the first probe; Diffusing the reactant into a test membrane which is sequentially immobilized with a second probe and an anti-first labeling substance antibody specifically binding to the second labeling substance; And determining the presence or absence of the microorganism through the color reaction.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 프로브는 상기 제2 표지물질과 특이적으로 결합하는 반응물질 및 발색입자를 포함할 수 있다. In one embodiment, the second probe may include a coloring particle and a reactive substance that specifically binds to the second labeling substance.

일 실시예에 있어서, 상기 발색입자는 라텍스 입자, 금 입자, 유색 폴리스티렌 미세입자, 효소, 형광성 염료, 전도성 고분자 및 자성입자로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다. In one embodiment, the coloring particles may be selected from the group consisting of latex particles, gold particles, colored polystyrene microparticles, enzymes, fluorescent dyes, conductive polymers, and magnetic particles.

일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계 이후, 상기 (c) 단계 이전에 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물에 상기 프라이머의 안티센스 올리고머, 또는 S1 핵산가수분해효소(S1 nuclease)를 반응시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (b) is followed by the step of reacting the antisense oligomer of the primer or the S1 nucleic acid hydrolase (S1 nuclease) with the loop-mediated isothermal amplification reaction product before the step (c). As shown in FIG.

본 발명의 일 측면에 따른 미생물 검출 방법은 기존 미생물 검출 방법과 비교하여 휴대성이 증대되어 현장에서 즉시 적용이 가능하고 신속하게 다양한 미생물을 검출할 수 있으며, 위양성이 최소화될 수 있다. The method of detecting microorganisms according to one aspect of the present invention has improved portability as compared with existing microorganism detection methods, and can be applied immediately on site, can detect various microorganisms quickly, and can minimize false positives.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 미생물 검출 방법은 루프-매개 등온증폭반응을 적용하므로 증폭 효율이 우수하며 온도를 정밀하게 변화시킬 필요가 없으므로 고가의 장비가 불필요하다. In addition, since the loop-mediated isothermal amplification reaction is applied to the microorganism detection method according to one aspect of the present invention, the amplification efficiency is excellent, and there is no need to precisely change the temperature, so expensive equipment is unnecessary.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 스트립을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 검출 방법을 도식화한 것이다.
도 3은 프라이머 및 제1 프로브 간 상호 작용에 의해 형성된 이합체를 도식화한 것이다.
FIG. 1 illustrates a diagnostic strip according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a method of detecting a microorganism according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic representation of a dimer formed by interaction between a primer and a first probe.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted, and like parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification.

어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.When an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

달리 정의되지 않는 한, 분자 생물학, 미생물학, 단백질 정제, 단백질 공학, 및 DNA 서열 분석 및 당업자의 능력 범위 안에서 재조합 DNA 분야에서 흔히 사용되는 통상적인 기술에 의해 수행될 수 있다. 상기 기술들은 당업자에게 알려져 있고, 많은 표준화된 교재 및 참고저서에 기술되어 있다.Unless otherwise defined, can be performed by molecular biology, microbiology, protein purification, protein engineering, and DNA sequencing and routine techniques commonly used in the art of recombinant DNA within the skill of those skilled in the art. These techniques are known to those skilled in the art and are described in many standardized textbooks and references.

본 명세서에 달리 정의되어 있지 않으면, 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 당업계에 통상의 기술자가 통상적으로 이해하는 바와 같은 의미를 가진다. Unless otherwise defined herein, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.

본 명세서에 포함되는 용어를 포함하는 다양한 과학적 사전이 잘 알려져 있고, 당업계에서 이용가능하다. 본 명세서에 설명된 것과 유사 또는 등가인 임의의 방법 및 물질이 본원의 실행 또는 시험에 사용되는 것으로 발견되나, 몇몇 방법 및 물질이 설명되어 있다. 당업자가 사용하는 맥락에 따라, 다양하게 사용될 수 있기 때문에, 특정 방법학, 프로토콜 및 시약으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다. Various scientific dictionaries, including the terms contained herein, are well known and available in the art. Although any methods and materials similar or equivalent to those described herein are found to be used in the practice or testing of the present application, some methods and materials have been described. It is not intended that the invention be limited to the particular methodology, protocols, and reagents, as they may be used in various ways in accordance with the context in which those skilled in the art use them.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수형은 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않으면 복수의 대상을 포함한다. 또한, 달리 지시된 바가 없으면, 핵산은 각각 왼쪽에서 오른쪽, 5' 에서 3' 방향으로 씌여지고, 아미노산 서열은 왼쪽에서 오른쪽, 아미노에서 카르복실 방향으로 씌여진다. As used herein, the singular forms include plural objects unless the context clearly dictates otherwise. Also, unless otherwise indicated, nucleic acids are written from left to right, 5 'to 3', amino acid sequences from left to right, amino to carboxyl.

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

미생물 검출 방법Microorganism detection method

본 발명의 일 측면은 (a) 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되고, 제1 표지물질(202)이 결합된 프라이머(201)를 제조하는 단계; (b) 상기 프라이머(201)를 이용하여 루프-매개 등온증폭반응(Loop-mediated Isothermal Amplification, LAMP)을 수행하는 단계; 및 (c) 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 증폭된 핵산서열에 특이적으로 결합하는 제1 프로브(300) 및 제2 프로브(400)를 이용하여 면역분석법(immunoassay)을 수행하는 단계;를 포함하는 미생물 검출 방법을 제공한다. (A) preparing a primer 201 hybridized specifically to a gene of a target microorganism and to which a first labeling substance 202 is bound; (b) performing a Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) using the primer 201; And (c) performing immunoassay using a first probe 300 and a second probe 400 that specifically bind to the nucleic acid sequence amplified by the loop-mediated isothermal amplification reaction; And a method for detecting microorganisms.

상기 미생물 검출 방법은 루프-매개 등온증폭반응 및 면역분석법을 결합하여 표적 미생물을 효과적으로 검출할 수 있다. 상기 미생물은 바이러스, 세균, 방선균, 원생동물, 효모, 곰팡이, 버섯, 조류, 리케차, 동식물의 분화되지 않은 세포 및 조직 배양물 등을 포함하며 일반적으로 육안의 가시한계를 넘어선 0.1 mm 이하의 미세한 생물을 지칭할 수 있다. 특히, 상기 미생물은 식중독을 유발할 수 있는 다양한 종류의 병원미생물을 포함할 수 있다. The microorganism detection method can effectively detect the target microorganism by combining loop-mediated isothermal amplification reaction and immunoassay. The microorganisms include viruses, bacteria, actinomycetes, protozoa, yeast, fungi, mushrooms, algae, ricketts, undifferentiated cells and tissue cultures of animals and plants, and generally have microscopic organisms smaller than 0.1 mm . ≪ / RTI > In particular, the microorganisms may include various types of hospital microorganisms that can cause food poisoning.

상기 (a) 단계에서 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되는 하나 이상의 프라이머(201)를 제조할 수 있으며, 상기 프라이머(201)는 용이하게 식별될 수 있도록 표지물질을 포함할 수 있다. In the step (a), one or more primers 201 that hybridize specifically to a gene of the target microorganism may be prepared. The primer 201 may include a labeling substance so that the primer 201 can be easily identified.

상기 프라이머(primer)는 자유 3' 말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 포함하는 짧은 핵산 서열로 상보적인 핵산의 주형(template)과 염기쌍(base pair)을 형성할 수 있고 핵산 주형의 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능할 수 있다. 상기 프라이머(201)는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응을 위한 시약 및 상이한 4가지 뉴클레오사이드 트리포스페이트의 존재 하에서 DNA 합성을 개시할 수 있으며, 표적 미생물에 존재하는 핵산과 혼성화되어 상기 표적 미생물의 특정 유전자를 증폭하는데 사용될 수 있다. The primer may be a short nucleic acid sequence including a free 3 'hydroxyl group and form a base pair with a template of the complementary nucleic acid, and a strand copy of the nucleic acid template Can be used as a starting point. The primer 201 can initiate DNA synthesis in the presence of a reagent for polymerization and a different four nucleoside triphosphate at a suitable buffer solution and temperature and is capable of hybridizing with a nucleic acid present in the target microorganism, Can be used to amplify specific genes.

상기 프라이머는 증폭의 효율을 고려하여 바람직하게는 단일쇄일 수 있으며, 디옥시리보뉴클레오타이드(Deoxyribonucleotide)일 수 있다. 상기 프라이머(201)는 자연(naturally occurring) dNMP(즉, dAMP, dGMP, dCMP 및 dTMP), 변형 뉴클레오타이드 또는 비-자연 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프라이머(201)는 리보뉴클레오타이드도 포함할 수 있다. 상기 프라이머(201)는 골격 변형된 뉴클레오타이드 예컨대, 펩타이드 핵산(PNA)(M. Egholm et al., Nature, 365:566-568(1993)), 포스포로티오에이트 DNA, 포스포로디티오에이트 DNA, 포스포로아미데이트 DNA, 아마이드-연결된 DNA, MMI-연결된 DNA, 2'-O-메틸 RNA, 알파-DNA 및 메틸포스포네이트 DNA, 당 변형된 뉴클레오타이드 예컨대, 2'-O-메틸 RNA, 2'-플루오로 RNA, 2'-아미노 RNA, 2'-O-알킬 DNA, 2'-O-알릴 DNA, 2'-O-알카이닐 DNA, 헥소스 DNA, 피라노실 RNA 및 안히드로헥시톨 DNA, 및 염기 변형을 갖는 뉴클레오타이드 예컨대, C-5 치환된 피리미딘(치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 에티틸-, 프로피닐-, 알카이닐-, 티아조릴-, 이미다조릴-, 피리딜- 포함), C-7 치환기를 갖는 7-데아자퓨린 (치환기는 플루오로-, 브로모-, 클로로-, 아이오도-, 메틸-, 에틸-, 비닐-, 포르밀-, 알카이닐-, 알켄일-, 티아조 릴-, 이미다조릴-, 피리딜-), 이노신 및 디아미노퓨린을 포함할 수 있다.In consideration of the efficiency of amplification, the primer may preferably be a single strand and may be a deoxyribonucleotide. The primer 201 may comprise naturally occurring dNMPs (i.e. dAMP, dGMP, dCMP and dTMP), modified nucleotides or non-natural nucleotides. In addition, the primer 201 may also include ribonucleotides. The primer 201 may comprise a framework-modified nucleotide such as a peptide nucleic acid (PNA) (M. Egholm et al., Nature, 365: 566-568 (1993)), phosphorothioate DNA, phosphorodithioate DNA, 2'-O-methyl RNA, 2'-O-methyl RNA, alpha-DNA and methylphosphonate DNA, sugar modified nucleotides such as 2'- 2'-O-alkyl DNA, 2'-O-allyl DNA, 2'-O-alkynyl DNA, hexose DNA, pyranosyl RNA and anhydrohexitol DNA , And nucleotides with base modifications such as C-5 substituted pyrimidines wherein the substituents are fluoro, bromo, chloro, iodo-, methyl-, ethyl-, vinyl-, formyl-, , 7-deazapurines having a C-7 substituent (the substituents are fluoro, bromo, chloro, iodo, iodo, -, methyl-, ethyl-, Vinyl-, formyl-, alkynyl-, alkenyl-, thiazolyl-, imidazolyl-, pyridyl-), inosine and diaminopurine.

상기 혼성화는 2개의 단일 가닥 핵산이 상보적인 염기 서열들의 페어링(pairing)에 의하여 이합체 구조(duplex structure)를 형성하는 것을 의미한다. 상기 혼성화는 단일 가닥 핵산 서열 간의 상보성이 완전할 경우(perfect match) 일어나거나 일부 미스매치(mismatch) 염기가 존재하는 경우에도 일어날 수 있다. 상기 혼성화에 필요한 상보성의 정도는 혼성화 반응 조건에 따라 달라질 수 있으며, 특히 온도에 의하여 제어될 수 있다. 일반적으로, 상기 혼성화 온도가 높으면 완전한 매치일 경우 혼성화가 일어날 가능성이 높으며, 혼성화 온도가 낮으면 일부 미스매치가 존재하더라고 혼성화가 일어날 수 있다. 따라서, 상기 혼성화 온도가 낮아질수록 혼성화가 일어날 수 있는 미스매치의 정도가 증가할 수 있다. The hybridization means that two single-stranded nucleic acids form a duplex structure by pairing complementary base sequences. The hybridization may occur in a perfect match between single stranded nucleic acid sequences or in the presence of some mismatching bases. The degree of complementarity required for the hybridization may vary depending on the hybridization reaction conditions, and can be controlled by temperature, in particular. Generally, when the hybridization temperature is high, hybridization is likely to occur when the hybridization is complete, and hybridization may occur if the hybridization temperature is low, even if some mismatch exists. Therefore, as the hybridization temperature is lowered, the degree of mismatch, in which hybridization may occur, may increase.

일 실시예에 있어서, 상기 프라이머(201)는 표적 미생물의 존부를 판단할 수 있도록 상기 미생물의 특징적인 유전자에 혼성화되도록 제조될 수 있으며, 시료 내에 목적하는 미생물이 존재하는 경우 루프-매개 등온증폭반응에 의해 상기 특징적인 유전자의 염기서열이 중폭되므로 상기 증폭된 산물(amplicon)을 통해 상기 미생물의 존부를 판단할 수 있다. In one embodiment, the primer 201 may be prepared to hybridize to a characteristic gene of the microorganism so as to determine the presence or absence of the target microorganism. When the target microorganism is present in the sample, a loop- The nucleotide sequence of the characteristic gene is amplified by the amplified product, so that the presence of the microorganism can be determined through the amplicon.

상기 (b) 단계에서 상기 루프-매개 등온증폭반응은 기존의 중합효소연쇄반응(Polymerase chain reaction, PCR) 방법과 유사하나, 기존 중합효소연쇄반응이 변성, 접합, 및 신장의 세 단계를 반복적으로 수행하면서 타겟 유전자가 증폭되므로 반응과정 중 지속적으로 온도의 변화를 필요로 하는 반면, 상기 등온증폭반응은 일정 온도에서 접합 및 신장이 이루어질 수 있다. 상기 루프-매개 등온증폭반응은 Taq DNA 중합효소(polymerase) 대신, 핵산말단가수분해효소(exonuclease) 활성을 보유한 Bst DNA 중합효소를 사용하므로 열에 의존하지 않고 DNA의 이중나선 구조의 변성을 유발할 수 있다. In the step (b), the loop-mediated isothermal amplification reaction is similar to the conventional polymerase chain reaction (PCR), but the conventional polymerase chain reaction is repeatedly performed three steps of denaturation, The target gene is amplified, so that it is necessary to continuously change the temperature during the reaction. On the other hand, the isothermal amplification reaction can be performed at a constant temperature. Since the loop-mediated isothermal amplification reaction uses a Bst DNA polymerase having an exonuclease activity of a nucleic acid instead of a Taq DNA polymerase, it can induce the denaturation of double helix structure of DNA without being dependent on heat .

상기 등온증폭반응은 상기 유전자를 증폭하는 동안 온도의 변화를 수반하지 않으므로 고가의 전문장비 없이 일정한 온도에서 유전자를 증폭할 수 있으며, 증폭 효율이 우수하다. Since the isothermal amplification reaction does not involve a temperature change during the amplification of the gene, it is possible to amplify the gene at a constant temperature without expensive professional equipment, and the amplification efficiency is excellent.

상기 미생물 검출 방법은 상기 등온증폭반응을 통해 효율적으로 표적 미생물의 유전자를 증폭시킬 수 있으며, 저가의 소형화된 장비를 통해 표적 미생물을 신속하게 검출할 수 있다. The microorganism detection method can efficiently amplify a target microorganism gene through the isothermal amplification reaction, and can quickly detect a target microorganism through an inexpensive and miniaturized apparatus.

한편, 상기 프라이머(201)는 상기 프라이머(201)에 결합된 상기 표지물질을 포함하므로, 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 증폭된 DNA는 상기 표지물질에 의해 용이하게 식별될 수 있다. Meanwhile, since the primer 201 includes the labeling substance bound to the primer 201, the DNA amplified by the loop-mediated isothermal amplification reaction can be easily identified by the labeling substance.

상기 표지물질은 육안, 센서 또는 기타 수단에 의해 식별될 수 있으며, 예컨대 비오틴(biotin), 디곡시게닌(digoxigenin), 디니트로페놀(dinitrophenol), 아미노아세틸플루오렌(aminoacetylfluorene), 설포네이트, FITC(Fluorescein isothiocyanate), 로다민(rhodamine), 아미노메틸쿠아민(aminomethylcoumarin), FAM(Carboxyl fluorescein-aminohexyl-amidite), TAMRA(Tetramethyl-6-Carboxyrhodamine) 및 시아닌(Cyanine)으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있으나, 표지로서 기능할 수 있으면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다.The labeling substance can be identified by visual inspection, a sensor or other means, and can be, for example, biotin, digoxigenin, dinitrophenol, aminoacetylfluorene, sulfonate, FITC One or more selected from the group consisting of fluorescein isothiocyanate, rhodamine, aminomethylcoumarin, FAM (Carboxyl fluorescein-aminohexyl-amidite), TAMRA (Tetramethyl-6-Carboxyrhodamine) and cyanine However, the type thereof is not particularly limited as long as it can function as a cover.

구체적으로, 상기 프라이머(201)는 상기 루프-매개 등온증폭반응이 수행될 수 있도록 하나 이상일 수 있으며, 상기 프라이머(201) 중 적어도 하나는 상기 제1 표지물질(202)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 프라이머(201)는 3’ 말단, 5' 말단 또는 소정의 위치에 표지물질이 결합될 수 있다. Specifically, the primer 201 may be one or more of the loop-mediated isothermal amplification reactions, and at least one of the primers 201 may include the first label material 202. At this time, the primer 201 may be bound to a labeling substance at a 3 'end, a 5' end, or a predetermined position.

상기 (c) 단계에서 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 증폭된 핵산서열에 특이적으로 결합하는 제1 프로브(300) 및 제2 프로브(400)를 이용하여 면역분석법(immunoassay)을 수행할 수 있다. 상기 면역분석법은 항체와 항원 간의 면역 반응을 포함하는, 대상 핵산과 같은 분석물의 탐지 또는 정량화하는 분석법을 의미한다. 통상적으로 상기 면역분석법은 시료 내에서 대상 핵산 분자에 혼성화할 수 있는 프로브를 사용함으로써 수행될 수 있다. 또한, 상기 면역분석법은 상기 증폭된 핵산서열 및 프로브의 혼성화에 의해 형성된 혼성체에 특이적인 항체를 사용함으로써 달성될 수 있다. In step (c), immunoassay may be performed using the first probe 300 and the second probe 400 that specifically bind to the nucleic acid sequence amplified by the loop-mediated isothermal amplification reaction have. The immunoassay means an assay for detecting or quantifying an analyte, such as a nucleic acid of interest, comprising an immune response between the antibody and the antigen. Typically, the immunoassay can be performed by using a probe capable of hybridizing to a target nucleic acid molecule in a sample. Further, the immunoassay can be achieved by using an antibody specific to a hybrid substance formed by hybridization of the amplified nucleic acid sequence and the probe.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 측면 유동 면역분석법(Lateral Flow Immunoassay)에 의하여 수행될 수 있으며, 상기 방법에 의해 상기 표지물질의 존부가 신속하고 정확하게 파악될 수 있다. In one embodiment, step (c) can be performed by lateral flow immunoassay, and the presence or absence of the labeling substance can be quickly and accurately grasped by the method.

구체적으로, 상기 (c) 단계는 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물을 상기 제1 프로브(300)와 반응시키는 단계; 상기 반응물을 상기 제2 표지물질(302)과 특이적으로 결합하는 제2 프로브(400) 및 항-제1 표지물질 항체(107)가 순차적으로 고정된 반응막(test membrane)에 확산시키는 단계; 및 발색 반응을 통해 미생물의 존부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다. Specifically, the step (c) may include reacting the result of the loop-mediated isothermal amplification reaction with the first probe 300; Diffusing a second probe (400) and an anti-first labeling material antibody (107) specifically binding the reactant to the second labeling substance (302) into a sequentially fixed test membrane; And determining the presence or absence of the microorganism through the color reaction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 스트립(100)을 도식화한 것이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 검출 방법을 도식화한 것이다. FIG. 1 is a schematic diagram of a diagnostic strip 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a microorganism detection method according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 (c) 단계에서 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물을 상기 제1 프로브(300)와 반응시킨 후, 상기 반응물을 상기 제2 프로브(400) 및 항-제1 표지물질 항체(107)가 순차적으로 고정된 반응막(test membrane; 103)에 확산시킬 수 있으며, 상기 증폭된 DNA는 상기 반응막(103)에 고정되어 상기 제2 프로브(400)에 의해 확인될 수 있다.1 and 2, after the loop-mediated isothermal amplification reaction is reacted with the first probe 300 in step (c), the reactant is reacted with the second probe 400 and the anti- 1 labeling substance antibody 107 can be diffused in a sequentially fixed test membrane 103. The amplified DNA is immobilized on the reaction membrane 103 and confirmed by the second probe 400 .

상기 프로브는 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 증폭된 DNA와 결합 또는 혼성화되어 표적 미생물의 존부를 표시할 수 있다. 상기 프로브는 상기 증폭된 DNA에 특이적으로 결합하는 물질로서 특이적인 상호작용에 의하여 상기 DNA의 존부를 표시할 수 있으면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다. The probe may bind to or hybridize with the DNA amplified by the loop-mediated isothermal amplification reaction to indicate presence or absence of the target microorganism. The probe is a substance specifically binding to the amplified DNA, and the kind thereof is not particularly limited as long as it can display the presence or absence of the DNA by specific interaction.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 제1 프로브(300)는 상기 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 결합하는 올리고뉴클레오타이드, 및 제2 표지물질(302)을 포함할 수 있다. In one embodiment, in step (c), the first probe 300 may include an oligonucleotide that specifically binds to the gene of the target microorganism, and a second label material 302.

상기 제1 프로브(300)는 상기 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 결합하는 올리고뉴클레오타이드를 포함하므로 상기 유전자와 특이적으로 혼성화되며, 상기 제2 표지물질(302)에 의해 상기 제2 프로브(400)에 의해 식별될 수 있다. The first probe 300 specifically hybridizes with the gene because it contains an oligonucleotide that specifically binds to the gene of the target microorganism and the second probe 300 is hybridized specifically with the gene, Lt; / RTI >

즉, 상기 제2 프로브(400)는 상기 제2 표지물질(302)과 특이적으로 결합하는 반응물질(401) 및 발색입자(402)를 포함할 수 있다. 상기 제2 프로브(400)는 상기 제1 프로브(300)가 상기 증폭된 DNA와 혼성화되는 경우 상기 제2 표지물질(302)에 특이적으로 결합할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 발색입자(402)를 포함하므로 상기 제1 프로브(300)의 결합 여부를 용이하게 표시할 수 있다.That is, the second probe 400 may include a reaction material 401 and chromogenic particles 402 that specifically bind to the second labeling material 302. The second probe 400 can specifically bind to the second labeling material 302 when the first probe 300 is hybridized with the amplified DNA, It is possible to easily display whether the first probe 300 is coupled or not.

상기 발색입자(402)는 라텍스 입자, 금 입자, 유색 폴리스티렌 미세입자, 효소, 형광성 염료, 전도성 고분자 및 자성입자로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있으나, 육안 또는 기타의 수단에 의하여 용이하게 식별될 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. The coloring particles 402 may be selected from the group consisting of latex particles, gold particles, colored polystyrene microparticles, enzymes, fluorescent dyes, conductive polymers and magnetic particles, but they may be easily identified by visual inspection or other means Materials that can be used are not particularly limited.

즉, 상기 제2 프로브(400)는 육안으로 식별이 가능하도록 결합이나 응집에 의해 발색하는 입자를 포함할 수 있으며, 상기 제2 프로브(400)가 발색에 의해 육안으로 확인되는 경우라면 별도의 장비 없이도 상기 미생물의 존부가 용이하게 식별될 수 있다. That is, the second probe 400 may include particles that can be colored by binding or aggregation so that the second probe 400 can be visually recognized. If the second probe 400 is visually confirmed by coloring, The presence or absence of the microorganism can be easily identified.

한편, 상기 (b) 단계 이후, 상기 (c) 단계 이전에 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물에 상기 프라이머(201)의 안티센스 올리고머, 또는 S1 핵산가수분해효소(S1 nuclease)를 반응시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. In the meantime, after the step (b), the antisense oligomer of the primer 201 or the S1 nucleic acid hydrolase (S1 nuclease) is reacted with the loop-mediated isothermal amplification reaction product before the step (c) .

즉, 상기 미생물 검출 방법은 상기 프라이머(201)를 사용하여 표적 미생물의 특이적인 유전자를 증폭하고, 면역분석법을 통해 증폭 여부를 신속하게 확인할 수 있다. That is, in the microorganism detection method, the specific gene of the target microorganism can be amplified using the primer 201, and the amplification can be quickly confirmed by immunoassay.

상기 미생물 검출 방법은 증폭된 DNA를 검출하여 미생물의 존부를 신속하게 파악할 수 있으나, 루프-매개 등온증폭반응 후 특정 유전자에 혼성화되지 않고 남아있는 프라이머(201) 및 상기 제1 프로브(300)가 상호 결합되는 경우 위양성(false positive)을 유발할 수 있다. The microorganism detection method can detect the presence of microorganisms by detecting the amplified DNA. However, since the primer 201 and the first probe 300, which are not hybridized to a specific gene after the loop-mediated isothermal amplification reaction, If combined, it can lead to false positives.

도 3은 프라이머(201) 및 제1 프로브(300) 간 상호 작용에 의해 형성된 이합체를 도식화한 것이다. FIG. 3 is a diagram showing a dimer formed by the interaction between the primer 201 and the first probe 300.

도 3를 참조하면, 상기 미생물 검출 방법은 상기 증폭된 DNA의 프라이머(201)에 결합된 표지물질을 통해 DNA의 증폭 여부를 식별할 수 있으나, 루프-매개 등온증폭반응 후 반응 결과물 내에 혼성화되지 않은 상기 프라이머(201) 및 제1 프로브(300)는 수소결합 등 분자간의 상호작용으로 인해 이합체(dimer)를 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3, the microorganism detection method can identify amplification of DNA through the labeling substance bound to the primer 201 of the amplified DNA. However, in the loop-mediated isothermal amplification reaction, The primer 201 and the first probe 300 can form a dimer due to interactions between molecules such as hydrogen bonding.

즉, 상기 프라이머(201) 및 제1 프로브(300) 간 형성된 이합체는 상기 제1 표지물질(202) 및 제2 표지물질(302)을 모두 포함하므로, 상기 증폭된 DNA와 같이 상기 항-제1 표지물질 항체(107)와 결합하고 상기 제2 프로브(400)에 의해 식별될 수 있다. 이 경우, 시료 내에 표적 미생물이 부재하여 상기 미생물의 DNA가 증폭되지 않는 경우에도, 양성 반응이 유도될 수 있으므로 검출 오류를 발생시킬 수 있다. That is, since the duplex formed between the primer 201 and the first probe 300 includes both the first labeling substance 202 and the second labeling substance 302, the anti-first May be associated with the labeling material antibody 107 and identified by the second probe 400. In this case, even if the DNA of the microorganism is not amplified due to the absence of the target microorganism in the sample, a positive reaction may be induced, thereby causing a detection error.

따라서, 상기 루프-매개 등온증폭반응이 종료된 후 상기 프라이머(201)의 안티센스 올리고머를 반응시키는 경우 상기 프라이머(201)는 상기 안티센스 올리고머와 이합체를 형성하므로, 상기 프라이머(201) 및 제1 프로브(300) 간 이합체가 형성될 수 없어 위양성이 최소화될 수 있다. Therefore, when the antisense oligomer of the primer 201 is reacted after the loop-mediated isothermal amplification reaction, the primer 201 forms a dimer with the antisense oligomer. Therefore, the primer 201 and the first probe 300) can not be formed and the false positives can be minimized.

또한, 상기 루프-매개 등온증폭반응이 종료된 후 S1 핵산가수분해효소(S1 nuclease)를 반응시키는 경우, 단일가닥으로 존재하는 혼성화되지 않은 상기 프라이머(201)는 분해되어 상기 제1 프로브(300)와 이합체를 형성할 수 없으므로 위양성이 배제될 수 있다. When the S1 nucleic acid is reacted after the loop-mediated isothermal amplification reaction is completed, the unhybridized primer 201 present in a single strand is decomposed to form the first probe 300, And therefore the false positives can be excluded.

미생물 검출 키트Microbial detection kit

본 발명의 다른 측면에 따른 미생물 검출 키트는 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되고, 표지물질이 결합된 프라이머(201)를 포함하는 제1 용액; 상기 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되는 제1 프로브(300)를 포함하는 제2 용액; 및 미생물 시료를 적하하는 항-제1 검체패드(sample pad; 101), 제2 프로브(400)를 포함하는 축합패드(conjugation pad; 102), 및 검사선(test line; 104)이 형성된 반응막(test membrane; 103)이 순차적으로 배열된 진단 스트립(100);을 포함할 수 있다.A microbial detection kit according to another aspect of the present invention comprises a first solution comprising a primer 201 hybridized specifically to a gene of a target microorganism and to which a labeling substance is bound; A second solution comprising a first probe (300) specifically hybridized to the gene of the target microorganism; A sample pad 101 for dropping a sample of a microorganism, a conjugation pad 102 including a second probe 400, and a reaction membrane 102 having a test line 104 formed thereon. and a test membrane (103) arranged in this order.

상기 제1 용액은 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되고, 제1 표지물질(202)이 결합된 프라이머(201)를 포함할 수 있다. The first solution may include a primer 201 hybridized specifically to a gene of a target microorganism and to which a first labeling substance 202 is bound.

상기 진단 스트립(100)은 미생물 시료를 적하하는 항-제1 검체패드(sample pad; 101), 제2 프로브(400)를 포함하는 축합패드(conjugation pad; 102), 및 검사선(test line; 104)이 형성된 반응막(test membrane; 103)이 순차적으로 배열될 수 있다. The diagnostic strip 100 includes an anti-first sample pad 101 for loading the microbial sample, a conjugation pad 102 including the second probe 400, and a test line 102 for testing the test strip. A reaction membrane (test membrane) 103 having a membrane 104 formed thereon may be sequentially arranged.

상기 항-제1 검체패드(sample pad; 101)는 상기 시료가 직접적으로 투입되는 투입구의 역할을 수행할 수 있으며 다공성 재질로서 시료에 포함된 고형의 성분을 여과시키고 액상의 성분을 상기 반응막(103)으로 전달할 수 있다. 상기 검체패드(101)는 시료에 포함된 고형의 성분 및 시험에 불필요한 불순물을 분리하는 역할을 수행하므로 흡착성 재질일 수도 있다. The anti-first sample pad 101 may serve as an inlet through which the sample is directly injected. The solid-phase component contained in the sample may be filtered by using a porous material, 103). The sample pad 101 separates a solid component contained in the sample and unnecessary impurities from the sample, and thus may be an adsorbent material.

상기 축합패드(conjugation pad; 102)는 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 증폭된 핵산서열에 특이적으로 결합하는 제2 프로브(400)가 축합되어 있을 수 있고, 상기 제2 프로브(400)는 상기 제2 표지물질(302)과 특이적으로 결합하는 반응물질(401) 및 발색입자(402)를 포함할 수 있다. The conjugation pad 102 may have a second probe 400 that specifically binds to the nucleic acid sequence amplified by the loop-mediated isothermal amplification reaction, and the second probe 400 may be condensed, A reactive substance 401 and chromogenic particles 402 that specifically bind to the second labeling substance 302.

상기 축합패드(102)는 상기 검체패드(101)의 하류에 위치할 수 있다. 상기 제1 프로브(300)와 반응된 미생물 시료가 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 특정 DNA를 다량 포함하는 경우, 상기 증폭된 DNA는 상기 제1 프로브(300)와 혼성화될 수 있다. 따라서, 상기 미생물 시료가 상기 검체패드(101)에 적하된 후 상기 축합패드(102)를 경유하여 이동할 때 상기 증폭된 DNA는 상기 축합패드(102)에 축합된 상기 제2 프로브(400)와 특이적으로 결합할 수 있다. 즉, 상기 미생물 시료가 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 표적 미생물의 특징적인 DNA를 다량 포함하는 경우 상기 축합패드(102)에 축합된 제2 프로브(400)는 상기 제1 프로브(300)의 제2 표지물질(302)과 특이적으로 결합하므로 상기 특징적인 DNA와 결합될 수 있다. The condensation pad 102 may be located downstream of the sample pad 101. If the microorganism sample reacted with the first probe 300 contains a large amount of specific DNA by the loop-mediated isothermal amplification reaction, the amplified DNA may be hybridized with the first probe 300. Therefore, when the microorganism sample is loaded on the sample pad 101 and then moved via the condensation pad 102, the amplified DNA is specific to the second probe 400 condensed on the condensation pad 102 Can be combined. That is, when the microorganism sample contains a large amount of characteristic DNA of the target microorganism by the loop-mediated isothermal amplification reaction, the second probe 400 condensed on the condensation pad 102 is separated from the first probe 300 Can be bound to the characteristic DNA by specifically binding with the second labeling substance (302).

한편, 상기 반응막(test membrane; 103)은 고정화된 상기 항-제1 표지물질 항체(107)를 포함할 수 있으며, 상기 항체가 결합될 수 있는 나일론, 폴리에스터, 셀룰로오스, 폴리설폰, 폴리비닐리덴디플루오라이드, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리우레탄, 유리섬유, 니트로셀룰로오스 소재가 사용될 수 있으나 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 반응막(103)은 하류에 검사선(test line; 104)이 형성되어 있으며, 상기 검사선(104)은 상기 고정화된 항-제1 표지물질 항체(107)를 포함할 수 있다. The test membrane 103 may include the immobilized anti-first labeling substance antibody 107, and may be a nylon, a polyester, a cellulose, a polysulfone, a polyvinyl Cellulose acetate, polyurethane, glass fiber, and nitrocellulose may be used, but the kind thereof is not particularly limited. A test line 104 is formed on the downstream side of the reaction membrane 103 and the inspection line 104 may include the immobilized anti-first indicator material antibody 107.

즉, 상기 축합패드(102)를 경유하여 상기 제2 프로브(400)와 결합된 미생물 시료 내의 DNA는 하류에 위치한 검사선(104)에 결합되어 육안 또는 기타 수단에 의해 식별될 수 있다. That is, the DNA in the microorganism sample coupled with the second probe 400 via the condensation pad 102 may be bonded to the inspection line 104 located downstream, and may be identified by the naked eye or other means.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 프로브(300)의 제2 표지물질(302)이 비오틴(biotin)일 때 상기 축합패드(102)는 상기 비오틴과 특이적으로 상호 결합하는 스트렙타아비딘(streptavidin) 및 금 입자가 결합된 형태의 제2 프로브(400)를 포함할 수 있다. 상기 제2 프로브(400)는 상기 증폭된 DNA의 소정의 위치에 혼성화된 상기 제1 프로브(300)와 결합할 수 있으므로 최종적으로 하류에 위치한 상기 검사선(104)에서 육안으로 확인될 수 있다. In one embodiment, when the second labeling material 302 of the first probe 300 is biotin, the condensation pad 102 is streptavidin that specifically binds to the biotin, And a second probe 400 in the form of a combination of gold particles. Since the second probe 400 can be coupled to the first probe 300 hybridized at a predetermined position of the amplified DNA, the second probe 400 can be visually confirmed at the inspection line 104 positioned at the downstream end.

한편, 상기 반응막(test membrane; 103)은 상기 제1 표지물질(202) 및 상기 제2 표지물질(302)과 특이적으로 반응하지 않는 제2 항체(108)가 고정화된 대조선(control line; 105)을 더 포함할 수 있다. The test membrane 103 may include a control line on which the second antibody 108 that does not specifically react with the first labeling substance 202 and the second labeling substance 302 is immobilized. 105).

상기 대조선(105)은 검출 신뢰도를 담보할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 예컨대, 상기 대조선(105)은 상기 제1 표지물질(202) 및 상기 제2 표지물질(302)과 특이적으로 반응하지 않는 별개의 항체를 포함할 수 있으며, 상기 대조선(105)이 상기 시험선과 동일하게 발색하는 경우 사용자는 검사 결과의 오류 가능성을 예측할 수 있다. Various methods capable of ensuring detection reliability can be applied to the reference line 105. For example, the control line 105 may include a separate antibody that does not specifically react with the first labeling substance 202 and the second labeling substance 302, If the same color is developed, the user can predict the possibility of error in the test result.

상기 미생물 검출 키트는 흡수패드(106)를 더 포함할 수 있으며, 상기 흡수패드(106)는 상기 진단 스트립(100)의 말단에 위치할 수 있다. 상기 흡수패드(106)는 과량의 시료 또는 시료 전개액을 흡수하여 검출 결과의 교란을 방지하며, 면, 흡수성 젤 등 흡수력이 뛰어난 소재라면 다양하게 적용할 수 있다. The microbial detection kit may further include an absorbent pad 106, which may be located at the distal end of the diagnostic strip 100. The absorbent pad 106 absorbs excessive sample or sample developing solution to prevent disturbance of the detection result, and can be applied to any material having excellent absorbency such as cotton, absorbent gel, and the like.

상기 미생물 검출 키트는 상기 프라이머(201)의 안티센스 올리고머, 또는 S1 핵산가수분해효소(S1 nuclease)를 포함하는 제3 용액을 더 포함할 수 있다. The microorganism detection kit may further comprise an antisense oligomer of the primer 201, or a third solution containing S1 nucleic acid hydrolase (S1 nuclease).

상기 제3 용액은 루프-매개 등온증폭반응 후 반응 결과물에 투입되어 일정 시간 동안 반응될 수 있으며, 상기 반응에 의해 상기 프라이머(201) 및 제1 프로브(300) 간 이합체 형성이 억제되어 이합체에 의해 유발될 수 있는 위양성이 최소화될 수 있다. The third solution may be added to the reaction product after the loop-mediated isothermal amplification reaction and reacted for a predetermined period of time. By this reaction, the dimer formation between the primer 201 and the first probe 300 is inhibited, The false positives that can be induced can be minimized.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 본 발명의 기재내용에 기초하여 각 구성의 종류, 도입 비율 등을 변화시켜 적용할 수 있을 것이며, 상기 변형에도 불구하고 동등한 기술적 효과가 구현되는 경우라면, 본 발명의 기술적 사상에 포괄된다고 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the appended claims. It is encompassed in the technical idea of.

이하 실시예를 통해, 본 발명을 더욱 상술하나 하기 실시예에 의해 본 발명이 제한되지 아니함은 자명하다.The present invention will be further described with reference to the following examples, but it should be apparent that the present invention is not limited by the following examples.

제조예 1 : 표지물질이 결합된 프라이머 및 제1 프로브의 제작Preparation Example 1: Preparation of a primer and a first probe to which a labeling substance was bound

특정 미생물에 특징적인 유전자에 혼성화되는 프라이머 및 제1 프로브를 하기 표 1과 같이 제작하였다. DIG는 디곡시게닌을 의미하며, BTN은 비오틴을 의미한다. 프라이머에는 제1 표지물질로서 5` 말단에 디곡시게닌을 부착하였으며, 제1 프로브에는 제2 표지물질로서 5' 말단에 비오틴을 부착하였다. A primer and a first probe hybridizing to a gene characteristic to a specific microorganism were prepared as shown in Table 1 below. DIG means digoxigenin, and BTN means biotin. The primer was labeled with digoxigenin at the 5 'end as the first labeling substance, and biotin was attached at the 5' end as the second labeling substance to the first probe.

표적 미생물(유전자명)Target microorganism (gene name) 프라이머 서열Primer sequence Salmonella
(hto gene)
Salmonella
( hto gene)
5’ DIG-ACT GGC GTT ATC CCT TTC TCT GGT G
5’ BTN-ATG TTG TCC TGC CCC TGG TAA GAG A
5 'DIG-ACT GGC GTT ATC CCT TTC TCT GGT G
5 'BTN-ATG TTG TCC TGC CCC TGG TAA GAGE
Vibrio
(tlh gene)
Vibrio
( tlh gene)
5’ DIG-AAA GCG GAT TAT GCA GAA GCA CTG
5’ BTN-GCT ACT TTC TAG CAT TTT CTC TGC
5 'DIG-AAA GCG GAT TAT GCA GAA GCA CTG
5 'BTN-GCT ACT TTC TAG CAT TTT CTC TGC
Staphylococcus aureus
(nuc gene)
Staphylococcus aureus
( nuc gene)
5’ DIG-GCG ATT GAT GGT GAT ACG G
5’ BTN-CAA GCC TTG ACG AAC TAA AGC
5 'DIG-GCG ATT GAT GGT GAT ACG G
5 'BTN-CAA GCC TTG ACG AAC TAA AGC
Listeria monocytogenes
(inlA gene)
Listeria monocytogenes
( inline gene)
5’ DIG-ACT ATC TAG TAA CAC GAT TAG TGA
5’ BTN-CAA ATT TGT TAA AAT CCC AAG TGG
5 'DIG-ACT ATC TAG TAA CAC GAT TAG TGA
5 'BTN-CAA ATT TGT TAA AAT CCC AAG TGG
E. coli O157:H7
(stx2 gene)
E. coli O157: H7
( stx 2 gene)
5’ DIG-GGC ACT GTC TGA AAC TGC TCC
5’ BTN-TCG CCA GTT ATC TGA CAT TCT G
5 'DIG-GGC ACT GTC TGA AAC TGC TCC
5 'BTN-TCG CCA GTT ATC TGA CAT TCT G

제조예 2 : 제2 프로브의 제작Production Example 2: Fabrication of second probe

스트랩트아비딘(streptoavidin) 및 금 입자를 결합하여 제2 프로브를 제작하였다. 상기 제2 프로브를 제작하기 위해 스트랩트아비딘(streptoavidin)을 ㎎/㎖의 농도로 0.5×PBS용액(phosphate buffered saline, PBS)에 희석하였다. 상기 희석된 용액을 흡광도(540nm)가 15인 40nm 직경의 금 입자 용액(pH 7.1)에 최종 40㎍/㎖이 되도록 첨가한 후 상온에서 5분 동안 서서히 교반하여 반응시켰다. 최종적으로 10% BSA(bovine serum albumin, BSA)의 농도가 1%가 되도록 첨가한 후 다시 5분 동안 반응시켰다. 제조된 스트랩트아비딘-금 입자 결합체(제2 프로브)는 사용 전까지 약 4℃에서 냉장 보관하였다.Streptavidin (streptoavidin) and gold particles were combined to prepare a second probe. To prepare the second probe, streptavidin was diluted in a 0.5 × PBS solution (phosphate buffered saline, PBS) at a concentration of mg / ml. The diluted solution was added to a gold particle solution (pH 7.1) having a diameter of 40 nm having an absorbance (540 nm) of 15 to a final concentration of 40 μg / ml, followed by slow stirring at room temperature for 5 minutes. Finally, the concentration of bovine serum albumin (BSA) was adjusted to 1%, and the reaction was continued for 5 minutes. The prepared streptavidin-gold particle conjugate (second probe) was refrigerated at about 4 ° C until use.

제조예 3 : 진단 스트립의 제작Preparation Example 3: Preparation of a diagnostic strip

제조예 2에서 제조된 스트랩트아비딘-금 입자 결합체(프로브)를 6% 슈크로스(sucrose)가 포함된 PBS용액과 2:1의 비율로 혼합하여 폴리에스테르 재질의 섬유에 고르게 적신 후 건조시켜 축합패드를 제조하였다.The streptavidin-gold particle conjugate (probe) prepared in Preparation Example 2 was mixed with a PBS solution containing 6% sucrose in a ratio of 2: 1, the mixture was uniformly wetted with polyester fiber, Pad.

항-디곡시게닌 항체를 0.1 M 인산 완충액(phosphate buffered solution; PBS)으로 1 mg/ml의 농도로 희석한 후, 분주기를 이용하여 니트로셀룰로스 패드(폭 25 mm, 기공크기 10 내지 12 μm)의 검사선 위치에 분사하였다. The anti-digoxigenin antibody was diluted with 0.1 M phosphate buffered saline (PBS) to a concentration of 1 mg / ml. The nitrocellulose pad (width 25 mm, pore size 10-12 μm) To the inspection line position.

또한, 래빗 면역글로불린 G를 마우스에 면역하여 수득한 항-래빗 면역글로불린 G 항체를 0.1 M PBS로 1 mg/ml의 농도로 희석하여 상기 니트로셀룰로스 패드의 대조선에 분사하고 37℃ 항온기에서 건조하여 고정시켰다. The anti-rabbit immunoglobulin G antibody obtained by immunizing rabbit immunoglobulin G with the mouse was diluted to a concentration of 1 mg / ml with 0.1 M PBS, sprayed onto the control line of the nitrocellulose pad, dried at 37 ° C in a thermostat, .

상기 니트로셀룰로스 패드의 항체가 고정된 부분을 제외한 나머지 여백에는 0.05 중량%의 소혈청 알부민, 4 중량%의 수크로스 및 0.0625 중량%의 이온성 계면활성제를 함유한 PBS를 분무하여 차단시켰으며, 30℃ 항온기에서 60 내지 120분 동안 건조시켰다. PBS containing 0.05% by weight of bovine serum albumin, 4% by weight of sucrose and 0.0625% by weight of ionic surfactant was sprayed on the remaining margins of the nitrocellulose pad except for the fixed portion of the antibody, Lt; 0 > C thermostat for 60 to 120 minutes.

상기 제작된 축합패드 및 니트로셀룰로스 패드를 접착제가 도포된 폴리프로필렌(polypropylene) 플레이트 지지체(backing plate)에 부착시켰으며, 흡수 패드를 상기 지지체에 부착된 니트로셀룰로스 패드 하류에 부착하였다. The fabricated condensation pad and nitrocellulose pad were attached to an adhesive coated polypropylene plate backing plate, and an absorbent pad was attached downstream of the nitrocellulose pad attached to the support.

실험예 1 : 루프-매개 등온증폭반응(LAMP) 실시Experimental Example 1: Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP)

살모넬라(Salmonella) 균주에 의해 오염된 식품을 분쇄하여 10배 중량의 전배양액에 첨가한 후 균질화하였다. The food contaminated with the Salmonella strain was pulverized and added to the 10-fold weight of the pre-culture solution and homogenized.

상기 전배양액을 필터를 통해 액상 성분을 분리하였으며, 상기 액상 성분을 상온에서 일정 시간동안 방치한 후 제조예 1의 프라이머 서열을 이용하여 루프-매개 등온증폭반응을 수행하였다. The liquid culture component was separated from the preculture solution through a filter. The liquid component was allowed to stand at room temperature for a predetermined time, and then the loop-mediated isothermal amplification reaction was performed using the primer sequence of Preparation Example 1.

40pmole의 제조예 1의 정방향 프라이머, 역방향 프라이머, FIP 및 BIP 프라이머, 5pmole의 10mM dNTPs, 8U Bst DNA polymerase large fragment(New England Biolabs, USA), 1XThermoPol 반응 완충액(20mM Tris-HCl, 10mM KCL, 10mM(NH4)2SO4, 2mM MgSO4, 0.1% Triton X-100) 및 상기 분리된 2㎕의 액상 성분을 총 부피 50㎕로 맞추어 등온증폭 반응액을 제조하였다. 상기 반응액을 이용하여, 95℃에서 10분간 변성, 55~65℃ 범위에서 60분간 DNA 합성 반응 및 80℃에서 10분간 정치해 Bst DNA 중합효소를 불활성화시킨 후 반응을 종료하였다. 40 pmole of the forward primer, reverse primer, FIP and BIP primer of Preparation Example 1, 5 pmole of 10 mM dNTPs, 8 U Bst DNA polymerase large fragment (New England Biolabs, USA), 1 X ThermoPol reaction buffer (20 mM Tris-HCl, 10 mM KCL, NH 4 ) 2 SO 4 , 2 mM MgSO 4 , 0.1% Triton X-100) and 2 μl of the separated liquid components were adjusted to a total volume of 50 μl to prepare an isothermal amplification reaction solution. The reaction mixture was denatured at 95 ° C for 10 minutes, subjected to DNA synthesis reaction at 55 to 65 ° C for 60 minutes and then incubated at 80 ° C for 10 minutes to inactivate Bst DNA polymerase, and the reaction was terminated.

반응 종료 후 제조예 1의 제1 프로브를 40pmole 을 투입하고 일정 시간동안 반응시켰다. After completion of the reaction, 40 pmole of the first probe of Preparation Example 1 was added and reacted for a predetermined time.

실험예 2 : 측방 유동 진단 스트립을 이용한 평가Experimental Example 2: Evaluation using a lateral flow diagnostic strip

실험예 1의 루프-매개 등온증폭반응 결과물을 제조예 3의 진단 스트립에 적하하여 전개시켰다. 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물은 시험선에서 발색반응을 나타낸 반면 대조선에서는 발색반응이 나타나지 않아 살모넬라 균주에 의한 오염을 육안으로 확인할 수 있었다. The result of the loop-mediated isothermal amplification reaction of Experimental Example 1 was added dropwise to the diagnostic strip of Preparation Example 3 and developed. The results of the loop-mediated isothermal amplification reaction showed a color reaction in the test line, but no chromogenic reaction was observed in the control line, so that the contamination by Salmonella strains could be visually confirmed.

실험예 1에서 분리된 액상 성분의 양 또는 미생물을 달리하면서 반복적으로 실험을 수행한 결과 매우 적은 양의 시료에 의해서도 단시간 내에 미생물의 존부가 식별되었다. As a result of repeating the experiment while varying the amounts of the liquid components or microorganisms isolated in Experimental Example 1, the microorganisms were identified in a short time even by a very small amount of the samples.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

100 : 진단 스트립
101 : 검체패드
102 : 축합패드
103 : 반응막
104 : 검사선
105 : 대조선
106 : 흡수패드
107 : 항-제1 표지물질 항체
108 : 제2 항체
201 : 프라이머
202 : 제1 표지물질
300 : 제1 프로브
302 : 제2 표지물질
400 : 제2 프로브
401 : 반응물질
402 : 발색입자
100: diagnostic strip
101: sample pad
102: condensation pad
103: reaction membrane
104: Inspection line
105: Taekwondo
106: Absorption pad
107: anti-first marker substance antibody
108: Second antibody
201: Primer
202: First label substance
300: first probe
302: Second labeling substance
400: second probe
401: Reactive material
402: coloring particles

Claims (14)

(a) 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되고, 제1 표지물질이 결합된 프라이머를 제조하는 단계;
(b) 상기 프라이머를 이용하여 루프-매개 등온증폭반응(Loop-mediated Isothermal Amplification, LAMP)을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 루프-매개 등온증폭반응에 의해 증폭된 핵산서열에 특이적으로 결합하는 제1 프로브 및 제2 프로브를 이용하여 면역분석법(immunoassay)을 수행하는 단계;를 포함하는 미생물 검출 방법.
(a) preparing a primer hybridized specifically to a gene of a target microorganism and to which a first labeling substance is bound;
(b) performing a Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) using the primer; And
(c) performing immunoassay using a first probe and a second probe that specifically bind to the nucleic acid sequence amplified by the loop-mediated isothermal amplification reaction.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 프라이머는 3’ 말단, 5' 말단 또는 소정의 위치에 표지물질이 결합된 미생물 검출 방법.
The method according to claim 1,
In the step (a), a labeling substance is bound to the 3 'end, the 5' end or a predetermined position of the primer.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 표지물질은 비오틴(biotin), 디곡시게닌(digoxigenin), 디니트로페놀(dinitrophenol), 아미노아세틸플루오렌(aminoacetylfluorene), 설포네이트, FITC(Fluorescein isothiocyanate), 로다민(rhodamine), 아미노메틸쿠아민(aminomethylcoumarin), FAM(Carboxyl fluorescein-aminohexyl-amidite), TAMRA(Tetramethyl-6-Carboxyrhodamine) 및 시아닌(Cyanine)으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 미생물 검출 방법.
The method according to claim 1,
In step (a), the labeling substance may be selected from the group consisting of biotin, digoxigenin, dinitrophenol, aminoacetylfluorene, sulfonate, FITC (fluorescein isothiocyanate), rhodamine ), Aminomethylcoumarin, Carboxy fluorescein-aminohexyl-amidite (FAM), TAMRA (Tetramethyl-6-Carboxyrhodamine) and cyanine.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 제1 프로브는 상기 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 결합하는 올리고뉴클레오타이드, 및 제2 표지물질을 포함하는 미생물 검출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first probe comprises an oligonucleotide that specifically binds to a gene of the target microorganism, and a second marker substance.
제4항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물을 상기 제1 프로브와 반응시키는 단계;
상기 반응물을 상기 제2 표지물질과 특이적으로 결합하는 제2 프로브 및 항-제1 표지물질 항체가 순차적으로 고정된 반응막에 확산시키는 단계; 및
발색 반응을 통해 미생물의 존부를 판단하는 단계;를 포함하는 미생물 검출 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step (c) comprises: reacting the loop-mediated isothermal amplification reaction product with the first probe;
Diffusing the reactant into a reaction membrane in which a second probe and an anti-first labeling substance antibody specifically binding to the second labeling substance are sequentially immobilized; And
And determining the presence or absence of the microorganism through a color reaction.
제5항에 있어서,
상기 제2 프로브는 상기 제2 표지물질과 특이적으로 결합하는 반응물질 및 발색입자를 포함하는 미생물 검출 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the second probe comprises a reactive substance and a coloring particle that specifically bind to the second labeling substance.
제6항에 있어서,
상기 발색입자는 라텍스 입자, 금 입자, 유색 폴리스티렌 미세입자, 효소, 형광성 염료, 전도성 고분자 및 자성입자로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 미생물 검출 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the coloring particles are at least one selected from the group consisting of latex particles, gold particles, colored polystyrene microparticles, enzymes, fluorescent dyes, conductive polymers and magnetic particles.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계 이후, 상기 (c) 단계 이전에 상기 루프-매개 등온증폭반응 결과물에 상기 프라이머의 안티센스 올리고머, 또는 S1 핵산가수분해효소(S1 nuclease)를 반응시키는 단계;를 더 포함하는 미생물 검출 방법.
The method according to claim 1,
Reacting the resultant loop-mediated isothermal amplification reaction product with the antisense oligomer of the primer or the S1 nucleic acid hydrolase (S1 nuclease) before the step (b) after the step (b) Way.
표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되고, 표지물질이 결합된 프라이머를 포함하는 제1 용액;
상기 표적 미생물의 유전자에 특이적으로 혼성화되는 제1 프로브를 포함하는 제2 용액; 및
미생물 시료를 적하하는 검체패드(sample pad), 제2 프로브를 포함하는 축합패드(conjugation pad), 및 검사선(test line)이 형성된 반응막(test membrane)이 순차적으로 배열된 진단 스트립;을 포함하는 미생물 검출 키트.
A first solution comprising a primer specifically hybridized to a gene of a target microorganism and to which a labeling substance is bound;
A second solution comprising a first probe that specifically hybridizes to the gene of the target microorganism; And
A diagnostic strip in which a sample pad for dropping a microorganism sample, a conjugation pad including a second probe, and a test membrane on which a test line is formed are sequentially arranged A microorganism detection kit.
제9항에 있어서,
상기 프라이머의 안티센스 올리고머, 또는 S1 핵산가수분해효소(S1 nuclease)를 포함하는 제3 용액을 더 포함하는 미생물 검출 키트.
10. The method of claim 9,
Further comprising a third solution comprising an antisense oligomer of said primer, or S1 nucleic acid hydrolase (S1 nuclease).
제9항에 있어서,
상기 제2 프로브는 상기 제2 표지물질과 특이적으로 결합하는 반응물질 및 발색입자를 포함하는 미생물 검출 키트.
10. The method of claim 9,
Wherein the second probe comprises a reactive substance and a coloring particle that specifically bind to the second labeling substance.
제11항에 있어서,
상기 발색입자는 라텍스 입자, 금 입자, 유색 폴리스티렌 미세입자, 효소, 형광성 염료, 전도성 고분자 및 자성입자로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 미생물 검출 키트.
12. The method of claim 11,
Wherein the coloring particles are at least one selected from the group consisting of latex particles, gold particles, colored polystyrene microparticles, enzymes, fluorescent dyes, conductive polymers and magnetic particles.
제9항에 있어서,
상기 검사선은 항-제1 표지물질 항체가 고정화된 미생물 검출 키트.
10. The method of claim 9,
Wherein the test line is an immobilized microorganism detection kit in which the anti-first labeling substance antibody is immobilized.
제9항에 있어서,
상기 반응막(test membrane)은 상기 제1 표지물질 및 상기 제2 표지물질과 특이적으로 반응하지 않는 제2 항체가 고정화된 대조선(control line)을 더 포함하는 미생물 검출 키트.

10. The method of claim 9,
Wherein the test membrane further comprises a control line immobilized with a second antibody that does not specifically react with the first labeling substance and the second labeling substance.

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