KR20180020373A - H5형 조류독감 바이러스에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 이를 이용하는 h5형 조류독감 바이러스의 검출방법 - Google Patents

H5형 조류독감 바이러스에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 이를 이용하는 h5형 조류독감 바이러스의 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 H5형 조류독감 바이러스에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 이를 이용하는 H5형 조류독감 바이러스 검출방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질인 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머를 이용하여, H5형 조류독감 바이러스의 존재 및 농도를 신속하게 확인할 수 있는 H5형 조류독감 바이러스 검출방법에 대한 것이다.

Description

H5형 조류독감 바이러스에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 이를 이용하는 H5형 조류독감 바이러스의 검출방법{Nucleic acid aptamer specifically binding to H5 subtype avian influenza virus and Diagnosis method of H5 subtype avian influenza virus using the same}
본 발명은 H5형 조류독감 바이러스에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 이를 이용하는 H5형 조류독감 바이러스 검출방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질인 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머를 이용하여, H5형 조류독감 바이러스의 존재 및 농도를 신속하게 확인할 수 있는 H5형 조류독감 바이러스 검출방법에 대한 것이다.
조류독감(Avian Influenza)이란 조류독감 바이러스 감염에 의해 발생하는 급성 전염병으로, 조류독감 바이러스는 병원성에 따라 조류 감염 시 가벼운 호흡기 증상과 1 내지 30%의 폐사와 산란 저하를 유발하는 저병원성 조류독감(Low Pathogenic Avian Influenza) 바이러스와 95% 이상의 높은 치사율을 보이는 고병원성 조류독감(Highly Pathogenic Avian Influenza) 바이러스로 구분할 수 있다. 국제수역사무국(International Office of Epizootics) 분류에 따르면 주로 H5형과 H7형 조류독감 바이러스가 고병원성 조류독감에 해당하며 위험도가 높아 주요 관리대상 감염원으로 지정되어 있다. 특히, H5형에 속하는 바이러스(예컨대, H5N1 바이러스 등)는 인체감염 사례가 지속적으로 보고되고 있으며, 고병원성 조류독감 바이러스 감염에 의한 독감은 타 독감과는 달리 인체 감염 시 60% 이상의 높은 치사율을 보인다. 따라서, 지속적으로 발병하고 있는 조류독감 바이러스를 조기에 판별하는 것은 조류독감 바이러스의 방역과 피해를 예방하는데 무엇보다 중요한데, 종래에는 하기의 선행기술문헌처럼 조류로부터 얻은 시료를 종란에 접종하고 배양한 후 확인하는 종란접종법 등을 이용하였다.
(선행기술문헌)
Pereira HG, Lang G, Olesiuk OM, Snoeyenbos GH, Roberts DH, Easterday BC. New antigenic variants of avian influenza A viruses. Bull World Health Organ. 1966;35(5):799~802.
하지만, 종란접종법을 이용한 진단방법은 숙주가 되는 세포를 확보해야 하고, 세포를 배양하는 과정 때문에 1 내지 2주 이상의 시간이 필요하며, 조류독감이 발생한 현장으로부터 검체를 실험실로 이송하는 과정에서 바이러스가 전파를 확대시킬 가능성이 있고, 특수 바이오 실험 시설(예컨대, BSL3 등)에서 배양검사를 진행하여야 하여, 진단에 장시간이 소요되고 장소적 제약이 따르며 이차적 감염의 위험성이 있다.
따라서, 효과적인 방역과 확산 금지 정책을 수립할 수 있도록 H5형 조류독감 바이러스를 신속하게 조기에 진단할 수 있는 방법의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질인 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머를 이용하여, H5형 조류독감 바이러스의 존재 및 농도를 신속하게 확인할 수 있는 H5형 조류독감 바이러스에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 이를 이용하는 H5형 조류독감 바이러스의 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발병은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 핵산 압타머는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하며, 서열번호 1 내지 13 중 어느 하나의 염기서열을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 핵산 압타머는 검출가능한 표지가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 핵산 압타머에 있어서 상기 검출가능한 표지는 광학적 표지, 전기화학적 표지, 방사성 동위원소 또는 이들의 조합인 것인 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 H5 조류독감 바이러스 검출용 조성물은 제1항의 핵산 압타머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 H5 조류독감 바이러스 검출용 센서는 제1항의 핵산 압타머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 H5 조류독감 바이러스 검출용 키트는 제1항의 핵산 압타머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 H5 조류독감 바이러스 검출용 키트는 핵산 압타머가 칩상에 고정화된 칩 형태 또는 기판상에 고정화된 마이크로 어레이 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 H5 조류독감 바이러스 검출방법은 청구항 제1항의 핵산 압타머와 시료를 접촉시키는 접촉단계와; 상기 접촉단계에서 형성된 H5형 조류독감 바이러스-핵산 압타머 복합체로부터 신호를 측정하는 신호측정단계와; 상기 신호측정단계에서 측정된 신호를 분석하여 시료 중 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도를 확인하는 확인단계를 포함하는 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 H5 조류독감 바이러스 검출방법은 상기 시료와 핵산 압타머를 포함하는 반응물로부터 H5형 조류독감 바이러스-핵산 압타머 복합체를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질인 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머를 이용하여, H5형 조류독감 바이러스의 존재 및 농도를 신속하게 확인할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 H5형 조류독감 바이러스 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머를 선별하기 위한 Magnetic Cell-SELEX 방법을 설명하기 위한 참고도.
도 2는 각각의 선별과정(Selection round)에서 사용된 ssDNA 라이브러리 중 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 결합하는 ssDNA의 회수율을 나타내는 그래프.
도 3은 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머의 2차 구조를 나타내는 참고도.
도 4는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머의 결합력 분석 결과를 나타내는 그래프.
이하에서는 본 발명에 따른 H5형 조류독감 바이러스에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머 및 이를 이용하는 H5형 조류독감 바이러스 검출방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌(Hemagglutinin, HA)에 특이적으로 결합하는 단일 가닥 핵산 압타머를 제공한다. 용어 "압타머(aptamer)"는 그 자체로 안정한 삼차 구조를 가지고, 표적분자에 높은 친화성과 특이성으로 결합할 수 있는 특징을 가진 핵산 분자를 의미하며, 용어 "특이적으로 결합(specifically binding)"은 상기 압타머가 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌 중 한 종류와 결합하고 H5형 조류독감 바이러스 이외의 다른 바이러스를 포함하는 비표적 물질에는 실질적으로 결합하지 않거나 친화도에서 큰 차이를 보이는 것을 의미한다. 용어, "핵산(nucleic acid)"은 뉴클레오티드(nucleotide)의 중합체(polymers)를 의미하는 것으로, "올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)" 또는 "폴리뉴클레오티드(polynucleotide)"와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 상기 핵산은 디옥시리보뉴클레오티드(DNA), 리보뉴클레오티드(RNA) 및/또는 PNA(peptide nucleic acid) 분자를 포함한다. 뉴클레오티드는 핵산 분자의 기본 구성 단위로서, DNA 또는 RNA 를 포함하며, 자연의 뉴클레오티드뿐만 아니라, 당 또는 염기 부위가 변형된 유사체(analogue)도 포함할 수 있다. 따라서, 상기 "단일가닥 핵산"은 상기 뉴클레오티드 중합체가 단일 가닥으로 존재하는 형태의 핵산을 의미한다. 상기 압타머는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 혹은 항원 단백질의 일부분에 특이적으로 결합하는 것일 수 있다. 용어 "H5형 조류독감 바이러스의 표면 혹은 항원 단백질의 일부분"은 H5형 조류독감 바이러스의 표면에 존재하는 헤마글루티닌 단백질의 전체 또는 일부분의 영역이 될 수 있음을 의미한다.
상기 압타머는 서열번호 1 내지 13 중 어느 하나의 염기서열을 가지며, 또한 서열번호 1 내지 13 중 어느 하나의 염기서열과 90% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기서열을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 서열번호 1 내지 13의 염기서열 중 임의의 염기가 치환, 삽입, 결실, 부가 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
상기 압타머는 검출가능한 표지가 부착되어 있을 것일 수 있다. 상기 검출가능한 표지는 당업계에 알려진 검출 방법에 의하여 검출될 수 있는 모이어티일 수 있다. 예를 들면, 상기 검출가능한 표지는 광학적 표지, 전기화학적 표지, 방사성 동위원소 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 검출가능한 표지는 압타머의 특정 염기, 특정 구조 예를 들면, 헤어핀-루프(hairpin-loop) 구조의 특정 부위 또는 압타머의 3' 말단 또는 5' 말단에 부착될 수 있다.
상기 광학적 표지는 예를 들면, 형광물질일 수 있다. 상기 형광물질은 플로로세인(fluorescein), 6-FAM, 로다민, 텍사스 레드(Texas Red), 테트라메틸로다민, 카르복시로다민, 카르복시로타민6G, 카르복시로돌, 카르복시로다민110, 캐스케이드 블루(Cascade Blue), 캐스케이트 옐로우(Cascade Yellow), 코마린, Cy2(cyanine 2), Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, Cy-크롬, 피코에리트린, PerCP(페리디닌 클로로필-a 단백질), PerCP-Cy5.5, JOE(6-카르복시-4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레신), NED, ROX(5-(및-6)-카르복시-X-로다민), HEX, 루시퍼 옐로우(Lucifer Yellow), 마리나 블루(Marina Blue), 오레곤 그린(Oregon Green) 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514, 알렉사 플로어, 7-아미노-4-메틸코마린-3-아세트산, 보디피(BODIPY) FL, 보디피 FL-Br 2, 보디피 530/550, 이의 콘쥬게이트화물 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 형광물질은 플로레세인, Cy3 또는 Cy5일 수 있다.
상기 광학적 표지는 효소일 수 있으며, 상기 효소는 효소결합면역흡착검사(ELISA)에 사용되는 효소일 수 있다. 상기 효소결합면역흡착검사(ElLISA)에 사용되는 효소는 알카라인 포스파타제, 홀스레디쉬 페록시다제, 루시퍼라제, 또는 글루코즈 옥시다제 일 수 있다. 상기 광학적 표지로 효소를 사용할 경우, 화학 발광 반응을 유도하기 위하여 바람직하게는 화학발광물질로서 루미놀(luminol), 이소루미놀(isoluminol), 루시퍼린(luciferin), 루시게닌(lucigenin), 3-(2'-Spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3''-phosphoryloxy)phenyl-1,2-dioxetane (AMPPD), Disodium 3-(4-methoxyspiro {1,2-dioxetane-3,2'-(5'-chloro)tricyclo[3.3.1.13,7]decan}-4-yl) phenyl phosphate (CSPD) 등이 사용될 수 있으며, 또한 이외에도 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
또한, 상기 광학적 표지는, 적절한 거리에 의하여 이격되어 있는 형광 도너 발색소 및 형광 수용자 발색소를 포함하고 도너의 형광 발광이 수용자에 의하여 억제되어 있는 형광공명에너지전달(fluorescence resonance energy transfer: FRET) 쌍일 수 있다. 도너 발색소는 FAM, TAMRA, VIC, JOE, Cy3, Cy5 및 Texas Red를 포함할 수 있다. 수용자 발색소는 그의 여기 스펙트럼이 도너의 발광 스펙트럼과 겹치도록 선택될 수 있다. 또한, 상기 수용자는 넓은 범위의 도너를 켄칭 (quenching)하는 비형광 수용자일 수 있다.
상기 전기화학적 표지는 당업계에 알려진 전기화학적 표지를 포함하는데, 예를 들면 상기 전기화학적 표지는 메틸렌 블루일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질인 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 단일가닥 핵산 압타머를 포함하는 H5형 조류독감 바이러스 검출용 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 서열번호 1의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A1'이라 함), 서열번호 2의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A2'라 함), 서열번호 3의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A3'이라 함), 서열번호 4의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A4'라 함), 서열번호 5의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A5'라 함), 서열번호 6의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A6'이라 함), 서열번호 7의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A7'이라 함), 서열번호 8의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A8'이라 함), 서열번호 9의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A9'라 함), 서열번호 10의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A10'이라 함), 서열번호 11의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A11'이라 함), 서열번호 12의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A12'이라 함) 및 서열번호 13의 염기서열을 가지는 압타머(이하, '압타머 A13'이라 함)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 압타머를 포함한다. 상기 조성물에 포함된 압타머는 앞서 설명한 검출가능한 표지가 부착되어 있는 것일 수 있다.
상기 조성물은 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌과 압타머가 결합하는 결합체 형성을 보조하기 위한 물질을 더 포함할 수 있는데, 예를 들면 salmon sperm DNA, BSA, Tween-20, 및/또는 PEG를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 단일가닥 핵산 압타머를 포함하는 H5형 조류독감 바이러스 검출용 센서를 제공한다. 상기 센서는 상기 압타머 A1 내지 A13으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 압타머를 포함하며, 상기 센서에 포함된 압타머는 앞서 설명한 검출가능한 표지가 부착되어 있는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 전기화학적 표지를 포함하는 압타머가 사용된 센서에서는 표적 물질과 결합한 압타머의 구조 변화로 인해 표지 물질이 전극으로부터 멀어지거나, 가까워지거나 또는 압타머로부터 분리되어 전기화학적 신호가 변화하게 된다.
상기 센서는, 상기 압타머가 고정화되어 있는 기판을 포함하는 것, 예를 들면 어레이 형태일 수 있다. 어레이는 복수 개의 특정 분자가 기판상의 일정 부분에 고정화되어 있는 것을 말하는데, 상기 어레이는 기판 및 상기 기판에 형성된 H5형 조류독감 바이러스와 결합할 수 있는 압타머를 포함하는 고정화 영역을 포함할 수 있다. 상기 압타머는 상기 고정화 영역 내에 공유적으로 부착된 것일 수 있다. 상기 압타머는 공유적으로 부착시킬 수 있는 관능기를 갖는 복수의 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 관능기는 상기 압타머를 부착할 수 있도록 하는 것이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들면, 알데히드, 에폭시, 카르복시 또는 아민기가 될 수 있으며, 상기 화합물은 말단에 알데히드, 에폭시, 카르복시 또는 아민기를 갖는 실록산이 될 수 있다. 상기 기판의 재질은 예를 들면, 유리, 실리콘, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질인 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 단일가닥 핵산 압타머를 포함하는 H5형 조류독감 바이러스 검출용 키트를 제공한다. 상기 키트는 상기 압타머 A1 내지 A13으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 압타머를 포함하며, 상기 키트에 포함된 압타머는 앞서 설명한 검출가능한 표지가 부착되어 있는 것일 수 있다.
상기 키트는 상기 압타머가 칩 상에 고정화된 칩 형태일 수 있으며, 또는 압타머가 기판상에 고정화된 어레이 형태일 수 있다. 핵산 압타머를 칩이나 기판상에 고정화시키는 것은 당업계에 공지된 방법을 사용할 수 있는데, 예컨대 칩 또는 기판을 스트렙트아비딘으로 개질하고, 압타머의 말단을 비오티닐화(biotinylation) 시킨 후, 압타머의 비오틴과 지지체의 스트렙트아비딘과의 결합을 이용하여 고정화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머를 이용하는 H5형 조류독감 바이러스 검출방법을 제공한다. 상기 검출방법은 시료와 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 단일가닥 핵산 압타머를 접촉시키는 접촉단계와, 상기 접촉단계에서 형성된 H5형 조류독감 바이러스-압타머의 복합체로부터 신호를 측정하는 신호측정단계와, 상기 신호측정단계에서 측정된 신호를 분석하여 상기 시료 중 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도를 확인하는 확인단계를 포함한다. 상기 검출방법에서는 앞서 설명한 압타머 A1 내지 A13으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 압타머가 사용되게 된다.
상기 접촉단계는 시료와 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 단일가닥 핵산 압타머를 접촉시키는 단계로, 시료와 상기 압타머 간의 접촉은 반응 용액 중에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 압타머가 H5형 조류독감 바이러스의 헤마글루티닌과 잘 결합할 수 있는 염의 조성, 반응성을 극대화하기 위한 적정수소이온농도(pH), 균질성을 확보하기 위한 용매의 혼합물과 비특이적 결합을 방지하는 요소가 포함된 반응 용액 중에서 수행될 수 있다. 상기 용매는 예를 들면, 정제수, 메탄올, 아세토니트릴 등을 포함할 수 있다. 비특이적 결합을 방지하는 요소는 예를 들면, salmon sperm DNA, BSA 및/또는 Tween-20, PEG을 포함할 수 있다. 적정한 pH는 예를 들면, 4 내지 8, 5 내지 7.5, 6 내지 7일 수 있다. 반응 온도는 예를 들면, 15 내지 50℃, 25 내지 45℃, 또는 30 내지 40℃일 수 있다. 반응 시간은 예를 들면, 20 내지 90분, 30 내지 80분, 또는 50 내지 70분일 수 있다. 상기 압타머는 압타머 A1 내지 A13으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되게 되며, 상기 압타머에는 앞서 설명한 검출 가능한 표지가 부착되게 된다.
상기 신호측정단계는 상기 접촉단계에서 형성된 H5형 조류독감 바이러스-압타머의 결합체로부터 신호를 측정하는 단계로, 상기 H5형 조류독감 바이러스-압타머 결합체로부터 신호는 광학적 표지(형광, 효소), 전기화학적 표지 또는 이들의 조합에 의해 발생되는 것일 수 있다. 상기 광학적 표지(형광)는, 예를 들면, 도너-수용자 FRET 쌍일 수 있다. 상기 광학적 표지(효소)는 홀스레디쉬 페록시다제 일 수 있다. 상기 전기화학적 표지는, 예를 들면, 메틸렌 블루일 수 있다.
상기 확인단계는 상기 신호측정단계에서 측정된 신호를 분석하여 시료 중 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도를 확인하는 단계로, 시료 중 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도 확인은 대조군과 비교하여 이루어지는 것일 수 있다. 상기 대조군은 H5형 조류독감 바이러스와 결합하지 않은 상태의 압타머일 수 있다. 예를 들면, 압타머에 부착되는 표지가 도너-수용자 FRET 쌍인 경우, 대조군은 형광 도너 발색소의 형광 신호가 수용자 발색소에 의해 억제되어 있는 압타머일 수 있다. H5형 조류독감 바이러스-압타머 결합체가 형성되면 FRET 효율이 감소됨으로써 형광 신호가 변화하고, 상기 신호 변화로부터 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도를 확인할 수 있다. 예를 들면, 압타머에 부착되는 표지가 효소인 경우, 대조군은 H5형 조류독감 바이러스를 인지하지 못하는 압타머에 부착되어 있는 효소가 될 수 있다. H5형 조류독감 바이러스-압타머 결합체가 형성되면 효소의 기질 변화 반응에 의해 색깔 신호가 변화하고, H5형 조류독감 바이러스-압타머 결합체가 형성되지 못할 경우 색깔 신호가 변화되지 않음을 확인하여 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도를 확인할 수 있다. 예를 들면, 압타머에 부착되는 표지가 전기화학적 표지인 경우, 대조군은 전극에 고정된 압타머일 수 있다. H5형 조류독감 바이러스와 결합한 압타머의 구조 변화로 인해 전기화학적 표지가 전극으로부터 멀어지거나, 가까워지거나 또는 압타머로부터 분리됨으로써 전기화학적 신호가 변화하고, 상기 신호 변화로부터 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도를 확인할 수 있다.
상기 검출방법은 상기 시료와 압타머를 포함하는 반응물로부터 H5형 조류독감 바이러스-압타머 복합체를 분리하는 분리단계를 더 포함할 수 있다. 상기 분리단계는 H5형 조류독감 바이러스-압타머 복합체가 형성된 후, 상기 복합체로부터 신호를 측정하기 전에 수행되는 것일 수 있다. 상기 분리는 예를 들면, 막 여과법, 이차적 고정담체 흡착을 이용한 방법, 자성을 이용한 분리법 또는 원심분리법에 의해 수행될 수 있다. 또한, 상기 분리는 상기 압타머가 기판에 고정된 경우 이를 세척하는 것일 수 있으며 상기 압타머가 이차적 고정담체에 흡착된 경우 이를 탈착하거나 용리하는 것일 수 있다. 상기 압타머의 이차적 고정담체의 경우 예를 들면, 특정 공극과 두께를 가지는 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 일 수 있다. 상기 압타머에 부착되어 있는 광학적 표지는, 상기한 바와 같은 형광물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 형광물질은 플로레세인, Cy3 또는 Cy5일 수 있다. 상기 분리된 H5형 조류독감 바이러스-압타머 결합체로부터 발생되는 신호는 예를 들면, 형광측정법 또는 방사성 동위원소 검출법에 의해 측정될 수 있다. 상기 검출방법을 구체적으로 설명하면, 예컨대 압타머 Al, 압타머 A11, 압타머 A12 및 압타머 A13이 고정화되어 있는 키트가 존재하고, 압타머 Al에는 녹색의 형광을 발산하는 광학적 표지가 결합하여 있고, 압타머 A11에는 붉은색의 형광을 발산하는 광학적 표지가 결합하고 있으며, 압타머 A12에는 파란색의 형광을 발산하는 광학적 표지가 결합하여 있고, 압타머 A13에는 노란색의 형광을 발산하는 광학적 표지가 결합하여 있는데, H5N1 바이러스를 가지는 시료를 상기 키트와 반응시킬 시에는 녹색의 형광의 세기가 변화하게 되어 상기 시료에는 H5N1 바이러스가 존재함을 알 수 있고, H5N2 바이러스를 가지는 시료를 상기 키트와 반응시킬 시에는 붉은색의 형광의 세기가 변화하게 되어 상기 시료에는 H5N2 바이러스가 존재함을 알 수 있고, H5N3 바이러스를 가지는 시료를 상기 키트와 반응시킬 시에는 파란색의 형광의 세기가 변화하게 되어 상기 시료에는 H5N8 바이러스가 존재함을 알 수 있고, H5N8 바이러스를 가지는 시료를 상기 키트와 반응시킬 시에는 노란색의 형광의 세기가 변화하게 되어 상기 시료에는 H5N8 바이러스가 존재함을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 하기의 실험에서는 인플루엔자 A H5N1(A/Hong King/483/97) strain의 HA(이하, 'H-12'라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/bar-headed goose/Qinghai/14/2008) strain의 HA(이하, 'Hg-2'라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/Vietnam/1994/2004) strain의 HA(이하, 'V-16'이라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/Cambodia/R0405050/2007) strain의 HA(이하, 'C-8'이라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/duck/Hunan/795/2002) strain의 HA(이하, 'HN-8'이라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/Indonesia/5/2005) strain의 HA(이하, 'IN-3'이라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/Egypt/2321-NAMRU3/2007) strain의 HA(이하, 'EG-2'라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/hubei/2010) strain의 HA(이하, 'HB-16'이라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/Japanese white-eye/Hong Kong/1038/2006) strain의 HA(이하, 'JW-1'이라 함), 인플루엔자 A H5N1(A/goose/Guiyang/337/2006) strain의 HA(이하, 'G-8'이라 함), 인플루엔자 A H5N2(A/American green-winged teal/California/HKWF609/2007) strain의 HA(이하, 'A-17'이라 함), 인플루엔자 A H5N3(A/duck/Hokkaido/167/2007) strain의 HA(이하, 'HK-12'라 함), 인플루엔자 A H5N8(A/duck/NY191255-59/2002) strain의 HA(이하, 'D-14'라 함) 각각에 대하여 특이적 결합하는 ssDNA를 선정하였다. 즉, H-12에 대하여 실시예 1 내지 5의 과정을 거처 ssDNA를 선정하고, 이후 Hg-2에 대하여 다시 실시예 1 내지 5의 과정을 거처 ssDNA를 선정하고, 이후 계속적으로 다른 HA 어느 하나에 대하여 다시 실시예 1 내지 5의 과정을 거처 ssDNA를 선정하였다. 도 2에서 SELEX round당 recovery ratio의 값은 HA 13개에 대한 선별과정에서 측정한 값의 평균값을 의미한다. 상기 HA 13개는 Sino Biological Inc.(Beijing, China)에서 입수하였다.
<실시예 1> ssDNA(single stranded DNA) 라이브러리의 준비
단일가닥 DNA 올리고뉴클레오티드로 구성된 ssDNA 라이브러리를 합성하였다. 상기 ssDNA 라이브러리는 5'-GCAATGGTACGGTACTTCC(서열번호:14)-N30-CAAAAGTGCACGCTACTTTGCTAA(서열번호:15)-3'과 같이 나타내어지며, 양 말단은 프라이머쌍이 어닐링되는 고정된 염기 서열 영역으로 구성되며, 중앙에는 무작위로 배열된 염기서열 영역(N30)을 가진다. 여기서, N30은 일반적으로 30개의 임의의 A, G, T, C 염기로 이루어지는 것을 의미하나, 반드시 30개에만 제한되는 것은 아니며, SELEX 공정의 반복적인 PCR 및 클로닝 과정에 의해 30개에서 임의의 수의 염기가 추가 또는 생략될 수 있다.
<실시예 2> H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌(HA)과 자성비드의 결합
표면에 니켈과 니트릴로트리아세트산이 공유결합형태로 고정화되어있는 자성비드(HisPurTM Ni-NTA Magnetic bead, Thermo) 0.5mg을 평형버퍼(PBS, 0.05% Tween-20 Detergent, 10mM imidazole, pH 8.0)로 3회 세척한 후, 100uL의 평형버퍼에 현탁하였다. 카르복실기측의 말단(C-terminus)에 폴리히스티딘-태그가 부착된 분말형 H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌(HA)을 정제수에 0.1mg/mL로 용해하고, 용해된 폴리히스티딘-태그(His-tag)가 부착된 조류독감 바이러스의 HA 50ug을 평형버퍼에 용해한 후 자성비드 용액과 혼합하여 24℃에서 1시간 동안 반응시켜 HA를 자성비드에 고정하였다.
<실시예 3> 자성 비드-SELEX 과정의 수행
(1) ssDNA의 선별
실시예 1에서 준비한 ssDNA 라이브러리를 정제수에 녹여 95℃에서 10분 동안 가열한 다음 4℃에서 15분 동안 처리하고 상온에서 5분간 배양한 용액을 실시예 2에서 준비된 HA가 결합한 자성비드가 채워진 PBS버퍼에 현탁하고 25℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 자성 스탠드를 사용하여 반응하지 않은 ssDNA를 분리하였으며, PBS버퍼로 3회 린스하여 최종적으로 확보한 H5형 조류독감 바이러스의 HA가 결합된 자성비드와 ssDNA 혼합물을 95℃에서 10분 동안 가열하여 ssDNA를 자성비드로부터 용리하였다. 용리된 ssDNA는 자성 스탠드를 사용하여 자성비드로부터 분리하였다.
위 과정을 통해 선별된 ssDNA는 PCR 반응을 통해 양을 증폭하였으며, 증폭시키시 전 정제 키트(MinElute PCR Purification kit, QIAGEN)를 이용하여 정제하였고, PCR을 위한 두 개의 프라이머는 하기와 같으며, forward 프라이머는 말단 변형없이 사용하였고 reverse 프라이머는 5'말단을 바이오틴(biotin)으로 표지하여 이중나선 구조를 띄는 PCR 산물(dsDNA)을 단일가닥의 ssDNA로 분리하기 위해 사용하였다. Forward primer: 5’-GCAATGGTACGGTACTTCC-3'(서열번호:16), Reverse primer: 5'-biotin-TTAGCAAAGTAGCGTGCACTTTTG-3'(서열번호 17)
PCR은 100ng의 ssDNA 20ul 및 10uM의 프라이머를 각각 2.5ul, PCR master mix 25ul를 혼합하여 총 50ul의 양으로, 95℃(30초), 56.3℃(30초), 72℃(10초) 하에서 수행하였으며 반복 횟수는 10번으로 하였다. PCR 산물은 2%의 아가로즈 젤(agarose gel)에서 전기영동을 통해 분석하였다. 최종적으로 PCR 산물 정제 키트(MinElute PCR Purification kit, QIAGEN)를 이용하여 PCR 산물을 정제하였다. 이후, 스트렙트아비딘(Streptavidin)이 표면에 고정화되어있는 자성비드(Dynabeads MyOne™ Streptavidin, Invitrogen)를 이용하여 PCR 산물의 이중나선 구조의 dsDNA 중 필요로 하는 하나의 단일사슬 부분만을 분리하였다. 50ul의 PCR 산물을 950uL의 스트렙트아비딘이 코팅된 자성비드와 혼합하여 상온에서 10분 동안 반응시키고 자성스탠드를 이용하여 0.5ml의 PBS 버퍼로 씻었다. 여기에 500ul의 가성소다(NaOH) 200mM을 넣어준 후 상온에서 10분 동안 반응시키고, 자성스탠드를 이용하여 떨어져 나온 ssDNA를 회수하였다. 회수한 ssDNA는 Amicon filter(Ultra-0.5, Millipore) 키트를 이용하여 정제/농축한 후 농도를 분석하였다. 정제/농축된 ssDNA는 다음 라운드의 선별과정에 사용하였으며, 총 11번의 선별 과정을 거쳐 최종적으로 H5형 조류독감 바이러스의 HA과 혼합한 ssDNA 중 90% 이상의 ssDNA가 H5형 조류독감 바이러스의 HA과 결합하는 결과를 얻었다(도 2 참조).
(2) ssDNA의 역선별
선별된 ssDNA들의 조류독감 바이러스의 표면 단백질에 대한 선택성을 높이기 위해 역선별 대상으로 H5형 조류독감 바이러스 이외의 혈청 아형을 가지는 조류 독감 HA 14종(H1~H4, H6~H13, H15와 H16의 혈청 아형에 대해 각 1종씩)이 모두 결합된 자성비드를 사용하여 SELEX 과정 중 총 4회 역선별 과정을 시행하였다. 역선별(Negative Selection, NS) 과정은 SELEX 과정 중 5번째 선별과정 다음에 연달아 2회, 6번째 선별과정 후 1회, 9번째 선별과정 후 1회를 수행하여 총 4회에 걸쳐 수행하였다. 실험 방법과 조건은 선별(selection) 과정과 동일하나, 역선별(counter selection) 과정에서는 선별과정에서 이들 역선별 대상 표적물질에 결합하는 ssDNA는 버리고 이들과 결합하지 않는 ssDNA들을 회수하여 증폭한 후 다음 단계의 선택 과정에 사용하였다. 역선별에서 사용된 조류 독감 HA의 정보는 하기 표 1에 나타내었다.
조류독감 바이러스 종 HA type
A/California/07/2009 H1
A/Canada/720/2005 H2
A/Perth/16/2009 H3
A/mallard duck/Alberta/299/1977 H4
A/northern shoveler/California/HKWF115/07 H6
A/chicken/Netherlands/1/03 H7
A/pintail duck/Alberta/114/1979 H8
A/Chicken/Hong Kong/G9/97 H9
A/duck/Hong Kong/786/1979 H10
A/duck/Yangzhou/906/2002 H11
A/green-winged teal/ALB/199/1991 H12
A/black-headed gull/Netherlands/1/00 H13
A/duck/AUS/341/1983 H15
A/black-headed gull/Sweden/5/99 H16
<실시예 4> 클로닝 및 염기서열 분석
실시예 3에서 최종적으로 얻어진 ssDNA들은 프라이머 쌍을 이용하여 PCR한 후 클로닝 키트(TOPO TA cloning kit)를 이용하여 클로닝하였다. H5형 바이러스의 HA에서 대략 20개 내외의 콜로니를 확보했고, 각각의 콜로니에서 플라스미드를 추출하여 염기서열분석을 수행하였다.
<실시예 5> H5형 조류독감 바이러스의 HA에 대한 결합력 및 선택성 분석을 통한 압타머의 선정
(1) 실시예 4에서 염기서열분석이 분석된 ssDNA의 2차 구조를 mfold 프로그램(http://mfold.rna.albany.edu/?q=mfold; Zuker, M. Nucleic Acids Res. 2003, 31, 3406)을 이용하여 분석하고, H5형 조류독감 바이러스 HA에 대한 결합력과 선택성을 분석하여, H5형 조류독감 바이러스의 HA에 특이적으로 결합하는 최종 압타머를 선정하였다.
(2) 2차 구조 분석 결과를 통해 H5형 조류독감 바이러스 HA에 대한 결합력이 높은 것으로 예측되는 ssDNA(10개 내외)를 선정하고, 선정된 ssDNA에 대해 선택성 분석을 수행하여 HA 결합과 비교하여 역선별 대상인 H5형이 아닌 혈청 아형을 갖는 14종의 HA 혼합물과 반응하는 경우 형광 세기가 상대적으로 20% 미만으로 낮아지는 것을 선별하고, 선별된 ssDNA에 대해 결합력 분석을 수행하여 가장 큰 결합력으로 보이는 ssDNA를 선택하였다. 결합력 분석은 H5형 조류독감 바이러스의 HA를 PBS버퍼에 현탁하고 다양한 농도의 형광 표지된 ssDNA(0, 5, 10, 50, 200, 500nM)와 혼합한 후 SELEX시 사용한 것과 동일한 결합조건(25℃에서 1시간)에서 반응시켰다. 반응 후 대상 표적에 결합하지 않은 ssDNA들을 PBS 버퍼를 이용하여 5회에 걸쳐 씻어 제거한 후 형광분석기를 이용하여 H5형 조류독감 바이러스의 HA/ssDNA 결합체의 형광 강도를 측정하였다. 각각의 ssDNA 농도 조건에서의 형광의 세기는 비선형 회귀법과 단일 부위 포화형 리간드 결합법으로 시그마플롯(SigmaPlot) 프로그램을 이용하여 그래프화(plotting) 되었고, 여기에 F=Bmax*C/(Kd+C)식이 이용되었다(F는 형광의 세기, Bmax는 최대 결합 위치, Kd는 해리상수, C는 ssDNA의 농도). 선택성 분석은 역선별대상으로 사용하였던 조류 독감 바이러스의 HA 14종이 모두 결합된 자성비드에 대한 결합력 분석을 수행하였다. 실험 방법과 조건은 형광 표지된 ssDNA 압타머(200nM)에 대하여 H5형 조류독감 바이러스의 HA와 역선별대상으로 사용하였던 조류독감 바이러스의 HA에 대해 결합력 분석과 동일하게 수행하였고, 그 형광 강도를 측정하여 H5형 조류독감 바이러스의 HA가 결합된 자성비드에서는 높고, 역선별대상 HA이 붙어있는 자성 비드에서의 형광 강도가 상대적으로 낮게 나타나는 ssDNA를 선별하였다. HA 결합과 비교하여 역선별대상인 H5형이 아닌 혈청 아형을 갖는 14종의 HA 혼합물과 반응하는 경우 형광세기가 상대적으로 20% 미만으로 낮아지는 것을 선별하였다.
최종 선정 결과
위 과정을 통해 각 H5형 조류독감 바이러스 HA의 특이적으로 결합하는 ssDNA를 선정하였는데, 그 결과는 표 2에 나타내었고, 각 ssDNA의 2차 구조는 도 3에 나타내었으며, 각 ssDNA의 결합력 분석결과는 표 2 및 그림 4에 나타내었다. 상기 표 2를 보면, 예컨대 서열번호 1의 염기서열을 가지는 ssDNA(A1)는 인플루엔자 A H5N1(A/Hong King/483/97) strain의 HA(H-12)에 대하여 매우 강한 친화도(해리상수 : 2.9nM)를 보임을 알 수 있다.
ssDNA의 명칭 표적 H5형 바이러스의 HA 표적 H5형 바이러스의 HA에 특이적으로 결합하는 ssDNA의 염기서열 해리상수(nM)
A1 H-12 AGTGGGTTCTTGGTGCATCCCAGGAGTACC(서열번호 1) 25.9
A2 Hg-2 GGGGTCAACTTTTCCTTTGTCGGTTTT(서열번호 2) 13.4
A3 V-16 TGGCAGTGGGTTGAGGGGAAGTCTTATTCG(서열번호 3) 7.57
A4 C-8 TCACGCTTTTGGTGCATGCAGAGTTTTGTG서열번호 4) 43.6
A5 HN-8 CTTCTTCCACCCATGCCGGCTGGAGAATCC서열번호 5) 12.4
A6 IN-3 TGGATTCACGCGGTCTCCGCCCTTGGGTGG서열번호 6) 14.0
A7 EG-2 TGGGTTTGGAAATTGGGACACAGTGGGGCG서열번호 7) 1.96
A8 HB-16 ATTGCAAGGAGAGGCTACGGCTATGACAGA서열번호 8) 9.40
A9 JW-1 TGGATTGCACGCAGGGGCCGCTTGGCTGTC서열번호 9) 7.84
A10 G-8 TGTCGGGGGAACAATCTGTGTTCGCTTGTC서열번호 10) 5.74
A11 A-17 GCGAGGTTGAGCGTGGGCTACTTGGTTCAT서열번호 11) 3.5
A12 HK-12 TGCACGCAGGGGCCGCTTGGGTGGAGAGGC서열번호 12) 3.5
A13 D-14 TACTTATGTGGGCCGGTGCGTTTGCATTTT서열번호 13) 0.70
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

Claims (9)

  1. H5형 조류독감 바이러스의 표면 단백질 헤마글루티닌에 특이적으로 결합하는 핵산 압타머로, 서열번호 1 내지 13 중 어느 하나의 염기서열을 가지는 것을 특징으로 하는 핵산 압타머.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핵산 압타머는 검출가능한 표지가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 핵산 압타머.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검출가능한 표지는 광학적 표지, 전기화학적 표지, 방사성 동위원소 또는 이들의 조합인 것인 특징으로 하는 핵산 압타머.
  4. 제1항의 핵산 압타머를 포함하는 것을 특징으로 하는 H5 조류독감 바이러스 검출용 조성물.
  5. 제1항의 핵산 압타머를 포함하는 것을 특징으로 하는 H5 조류독감 바이러스 검출용 센서.
  6. 제1항의 핵산 압타머를 포함하는 것을 특징으로 하는 H5 조류독감 바이러스 검출용 키트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 키트는 핵산 압타머가 칩상에 고정화된 칩 형태 또는 기판상에 고정화된 마이크로 어레이 형태인 것을 특징으로 하는 H5 조류독감 바이러스 검출용 키트.
  8. 청구항 제1항의 핵산 압타머와 시료를 접촉시키는 접촉단계와; 상기 접촉 단계에서 형성된 H5형 조류독감 바이러스-핵산 압타머 복합체로부터 신호를 측정하는 신호측정단계와; 상기 신호측정단계에서 측정된 신호를 분석하여 시료 중 H5형 조류독감 바이러스의 존재 또는 농도를 확인하는 확인단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 H5 조류독감 바이러스의 검출방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 H5형 조류독감 바이러스의 검출방법은
    상기 시료와 핵산 압타머를 포함하는 반응물로부터 H5형 조류독감 바이러스-핵산 압타머 복합체를 분리하는 분리단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 H5형 조류독감 바이러스의 검출방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200109792A (ko) * 2019-03-14 2020-09-23 한양대학교 산학협력단 조류 인플루엔자 바이러스 감염 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물
KR102196159B1 (ko) * 2019-09-18 2020-12-29 충북대학교 산학협력단 조류 인플루엔자 바이러스 h7 아형의 헤마글루티닌에 대한 단일클론항체, 이를 생산하는 하이브리도마 세포주 및 이의 용도

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230129153A (ko) 2022-02-28 2023-09-06 중앙대학교 산학협력단 엑소좀을 이용한 조류 독감 바이러스 진단용 바이오마커 및 이의 이용
CN114814216B (zh) * 2022-06-30 2022-10-18 中国科学院基础医学与肿瘤研究所(筹) 用于鉴别新冠核衣壳蛋白的核酸适体-抗体混合夹心法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011146825A2 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Avian influenza h5n1 specific aptamers and their use
KR20150008180A (ko) * 2012-05-10 2015-01-21 메사츄세츠 인스티튜트 어브 테크놀로지 인플루엔자 중화를 위한 작용제

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011146825A2 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Avian influenza h5n1 specific aptamers and their use
KR20150008180A (ko) * 2012-05-10 2015-01-21 메사츄세츠 인스티튜트 어브 테크놀로지 인플루엔자 중화를 위한 작용제

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200109792A (ko) * 2019-03-14 2020-09-23 한양대학교 산학협력단 조류 인플루엔자 바이러스 감염 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물
KR102196159B1 (ko) * 2019-09-18 2020-12-29 충북대학교 산학협력단 조류 인플루엔자 바이러스 h7 아형의 헤마글루티닌에 대한 단일클론항체, 이를 생산하는 하이브리도마 세포주 및 이의 용도

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