KR20200060499A

KR20200060499A - 정량 분석용 단백질 칩

Info

Publication number: KR20200060499A
Application number: KR1020207012921A
Authority: KR
Inventors: 최준규; 유창혁
Original assignee: 주식회사 스몰머신즈
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-05-29
Also published as: WO2020067590A1; KR102342302B1

Abstract

본 발명은, 기판을 포함하는, 단백질 칩으로서, 기판이 표적 단백질을 검출하도록 구성된 복수개의 서브 검출부를 포함하고, 복수개의 서브 검출부 각각은 금속 스팟 (spot) 으로 이루어진 복수개의 정량 분석 유닛 (unit) 을 포함하고, 단백질 칩은 광학적 분석을 수행함으로써 상기 복수개의 정량 분석 유닛에 검출된 표적 단백질의 정략적 분석이 가능하도록 구성된, 단백질 칩 및 이를 이용한 표적 단백질의 정량 분석 방법을 제공한다.

Description

정량 분석용 단백질 칩

본 발명은 단백질 칩에 관한 것으로, 보다 구체적으로 표적 단백질에 대한 정밀도 높은 정량 분석을 수행할 수 있도록 기능적으로 구성된 복수의 검출부를 포함하는 단백질 칩 및 이를 이용한 표적 단백질의 정량 분석 방법에 관한 것이다.

단백질을 정량적으로 분석하기 위한 많은 방법이 개발되고 있고, 환자로부터 혈액 시료 (혈청, 혈장) 와 같은 복합 유체에서 단백질의 분석은 진단에서 본질적으로 중요하다.

표적 단백질의 정량 분석 방법으로는 효소면역분석법 (Enzyme Immunoassay, EI), 효소결합 면역분석법 (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA), 방사능 면역분석법 (Radioimmunoassay, RIA), 형광 면역분석법 (Fluorescence Immunoassay, FIA), RNA 풍도 (RNA abundance) 분석법과 같은 바이오어세이 등이 잘 알려져 있다. 단백질 정량 분석의 결과는, 피검물 연구 검출, 인간을 대상으로 하거나 수의학 분야의 진단 분야, 법의학적 진단, 환경 분석, 식품 분석 및 대기 또는 수중의 위험 물질의 바이오디펜스 스크리닝 등의 분야에서 중요한 역할을 할 수 있다.

그러나, 전술한 방법에 기초한 표적 단백질의 정량 분석 방법은, 대부분 샌드위치 분석 방식을 택함에 따라 높은 민감도 (sensitivity) 를 가지나, 여러 개의 샘플과 샘플마다 많은 양의 시료를 모아야 실험의 수행이 가능하며, 시간이 오래 걸리고 여러 단계의 지루한 과정을 거쳐야 한다는 단점이 있다.

보다 구체적으로, 상기 방법들 중, 가장 민감도 (sensitivity) 가 높은 방사능 면역 분석법의 경우, 방사능 물질에 의한 위험이 문제가 될 수도 있다. 나아가, 기존의 ELISA 방식을 이용한 분석 방법에 기초한 단백질의 정량 분석 방법은, 한 번에 한 개의 단백질에 대한 분석값만 얻을 수 있기 때문에 여러 개의 단백질을 분석하려면 시료, 시간, 노동력, 소모품의 소비가 많이 필요할 뿐만 아니라, 한 개의 시료에서 각각을 분석하는 것이 아니기 때문에 결과값을 절대적으로 신뢰하기 어렵다는 문제가 있다.

한편, 여러 질환에 대한 분자 병태생리학적 이해가 증진되면서 질환의 진단 및 치료에 그 질환에 특이적인 바이오 마커나 타겟들이 점차 이용되기 시작하였다. 따라서 침습적 방법을 통해 얻어지는 세포나 조직 또는 비침습적 방법을 통해 얻어지는 여러 체액 등에 미량으로 존재하는 질환 바이오 마커 또는 타겟 단백질을 좀 더 빠른 시간 내에, 보다 쉽고 표준화된 방법으로 정량분석 할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 특히, 한 개의 시료에서 한 개의 단백질만 분석할 수 있는 single-plex 방식이 아니라 한 개의 시료에서 여러 개의 단백질을 동시에 분석할 수 있는 multi-plex 방식의 분석 방법의 개발이 의료 편의성, 시료 채취 시 환자의 수고 경감 등의 이유로 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

한편, 표적 단백질의 정량 분석을 위한 새로운 방법으로, 단백질 칩 (protein chip) 이 등장하였다. 보다 구체적으로 단백질 칩은, 표적 단백질과 결합하는 수십에서 수백 종류 이상의 서로 다른 단백질, 리간드 및 항체와 같은 바이오 리셉터 (bio-receptor) 등을 고체 기판 상에 고정하고, 이들과 특이적으로 반응하는 표적 단백질의 존재를 형광 신호 측정기 등의 분석 방법을 이용하여 분석하도록 구성된 칩일 수 있다.

이러한 단백질 칩에 기초한 표적 단백질의 정량 분석 방법은, 칩 상에 배치된 바이오 리셉터와 표적 단백질의 상호 작용을 분석함으로써 수행될 수 있다.

한편, 세포 내 주요 단백질은 단일 분자 수준으로 존재할 수 있다. 정량 분석을 위해 종래의 단백질 칩을 이용하여, 단일 분자로 존재하는 단백질을 검출할 경우, 검출 효율이 낮을 수 있다. 특히, 환자의 조직, 혈액, 타액 또는, 기타 생물학적 시료 내에 존재하는 표적 단백질의 절대량을 증폭시키기는 것이 불가능함에 따라, 극소량으로 존재하는 표적 단백질을 검출하고 이들을 정량하기 위해서는 새로운 차원의 단백질 칩의 개발이 필요하다.

이를 해결하기 위해, 단백질 칩 상에서 표적 단백질과 반응하는 수용체의 밀도를 증가시키는 방법이 제안되었으나, 이와 같은 방법은 단백질 칩의 3 차원적 구조로 인한 공간적 장애, 교차 오염의 문제를 야기할 수 있다.

나아가, 종래의 단백질 칩에 기초한 단백질의 정량 분석 방법은, 표적으로 하는 단백질의 바이오 리셉터가 부착된 단백질 칩을 구매함으로써 수행될 수 있음에 따라, 표적 단백질의 종류가 많아질 경우, 고가의 단백질 칩으로 인해 분석 비용도 함께 증가한다는 문제점이 있다.

본 발명의 발명자들은 이와 같은 종래의 단백질 칩이 갖는 한계점을 극복하기 위해, 단백질 칩에서 실질적으로 표적 단백질을 검출하는 기능의 검출 영역에 대하여 예의 주시하였다. 그 결과, 본 발명의 발명자들은, 단백질 칩 상에 금속을 증착시킨 새로운 단백질 칩을 개발할 수 있었다.

보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은, 금속 스팟이 형성된 검출부가 표적 단백질을 높은 민감도 및 정밀도로 검출할 수 있음을 확인할 수 있었다. 나아가, 본 발명의 발명자들은, 검출부에서, 금속 스팟 각각에 대하여 최종 사용자가 정량 분석 하고자 하는 표적 단백질에 대한 바이오 리셉터가 결합할 수 있도록 구성하였다.

본 발명의 발명자들은, 동일한 영역에서 금속 스팟이 차지하는 면적이 동일한 조건, 즉 금속 스팟이 차지하는 면적율이 동일하다면, 금속 스팟의 크기가 작을수록 금속 스팟에 결합된 형광표지된 항체에 의해 검출되는 형광 신호가 증가되는 것을 확인할 수 있었다.

특히, 본 발명의 발명자들은, 단백질 정량 분석 칩 상의 검출부 내에, 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가하도록 구성된 복수개의 서브 검출부를 배치함으로써, 바이오 리셉터의 서브 검출부 내에서의 고정화 밀도를 정밀하게 조절할 수 있어서 종래의 단백질 칩보다 표적 단백질의 정량 분석의 민감도 및 정밀도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

나아가, 본 발명의 발명자들은, 단백질 칩의 기판 위에 자가 조립 단층 (self-assembly monolayer, SAM) 막을 코팅하는 형식으로 금속 스팟 상에 표적 단백질에 대한 바이오 리셉터를 부착할 경우, 바이오 리셉터의 배향성이 증가되는 것을 인지할 수 있었다. 나아가, 본 발명의 발명자들은 금속 스팟의 크기가 작을 수록 표적 단백질과 바이오 리셉터의 결합에 따라 발생하는 신호가 균일해지고, 크게 증폭한다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명의 발명자들은, 단백질 칩 상에 특정한 표적 단백질에 대한 바이오 리셉터를 단위 면적 당 서로 다른 개수, 즉 밀도를 달리하여 고정시킬 경우, 상이한 해리 인자 (Dissociation factor) 를 갖는 바이오 리셉터의 성질을 갖으며, 이는 표적 단백질 및 항체의 면역 반응에 따라 발생하는 신호의 다이나믹 레인지 (dynamic range) 를 확대할 수 있음을 인지할 수 있었다.

나아가 본 발명의 발명자들은, 동일한 농도의 표적 단백질이 바이오 리셉터의 밀도에 따라 각각 고유의 결합량을 가질 수 있으며, 이것의 상관 관계를 그래프로 나타내면 회귀 직선을 구할 수 있음을 인지할 수 있었다. 그 결과, 본 발명의 발명자들은 표적 단백질의 농도에 따라 고유의 기울기 값을 갖는 회귀 직선을 확인할 수 있었다.

결과적으로, 본 발명의 발명자들은, 항체의 밀도 대비 항원 (표적 단백질) 의 반응 신호를 기초로한 회귀 직선의 기울기 값으로 표적 단백질의 농도를 추적할 수 있는 표적 항원의 정량 분석 방법을 개발할 수 있었다. 이에, 본 발명의 발명자들은, 이와 같은 표적 항원의 정량 분석 방법을 제공함으로써, 종래의 단백질 칩을 이용한 단백질 정량 분석 방법에서 표준 단백질 신호값이 수반되는 번거로움을 해결하고 노이즈 신호에 의한 실제값의 왜곡을 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 표적 단백질을 검출하도록 구성된, 금속 스팟으로 이루어진 복수개의 정량 분석 유닛을 포함하는 복수개의 서브 검출부를 포함하고, 광학적 분석을 수행함으로써 복수개의 정량 분석 유닛에 검출된 표적 단백질의 정량 분석이 가능한 단백질 칩을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 단백질 칩의 금속 스팟에, 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 고정하고, 표적 단백질을 포함하는 시료를 단백질 정량 분성용 칩 상에 처리하고, 복수개의 정량 분석 유닛 내에 검출된 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 단백질 칩 및 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 포함하는, 표적 단백질 정량분석용 키트를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 포함하는 단백질 칩이 제공된다. 이때, 기판은, 표적 단백질을 검출하도록 구성된 복수개의 서브 검출부를 포함하고, 복수개의 서브 검출부 각각은 금속 스팟 (spot) 으로 이루어진 복수개의 정량 분석 유닛 (unit) 을 포함한다. 이러한 구성의 단백질 칩은, 광학적 분석을 수행함으로써 복수개의 정량 분석 유닛에 검출된 표적 단백질의 정량적 분석이 가능하도록 구성된다.

본 발명의 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛 각각은, 금속 스팟 및 표적 단백질과 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 포함하고, 이들 각각은 서로 상이한 금속 스팟의 밀도를 가질 수 있다. 나아가, 바이오 리셉터는 금속 스팟 상에 부착될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛은 하나의 서브 검출부 내에서 일련으로 배치되고, 일련으로 배치된 복수개의 정량 분석 유닛은 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛 각각은, 서로 상이한 밀도를 갖도록, 일정한 크기의 도트 (dot) 형태를 갖고 복수개의 분석 유닛 각각에 대하여 상이한 개수로 배치된 금속 스팟을 포함할 수 있다. 또한, 복수개의 정량 분석 유닛 각각은 서로 상이한 밀도를 갖도록, 다각형 형태를 갖고 복수개의 분석 유닛 각각에 대하여 상이한 크기로 배치된 금속 스팟을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛은, 금속 스팟 상에 부착되도록 구성된 링커 (linker) 를 더 포함하고, 바이오 리셉터는, 링커에 의해 금속 스팟 상에 부착될 수 있다. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 단백질 칩은, 기판 위에 금속 스팟을 커버 (cover) 하고, 금속 스팟 상에 링커를 부착시키기도록 구성된 자가 조립 단분자층 (self-assembled monolayer) 을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표적 단백질 또는 바이오 리셉터 또는, 형광 표지된 (fluorescence-labeled) 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 스팟은 기판 상에 일정한 간격으로 배치되어 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 패턴의 선폭은 7 ㎛ 내지 12 ㎛일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 스팟은, 직경이 500 nm 내지 10 ㎛인 도트 형태를 갖고, 패턴은 도트 형태의 금속 스팟에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 스팟은, Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중 적어도 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수개의 서브 검출부는 복수개의 검출 부 중 하나의 검출부를 구성하고, 복수개의 검출부 각각은, 서로 상이한 표적 단백질을 검출하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수개의 서브 검출부는 하나의 검출부 내에서 0.3 mm 내지 0.9 mm의 간격으로 배치될 수 있다. 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩을 이용한 표적 단백질의 정량 분석 방법이 제공된다. 이때, 정량 분석 방법은, 본 발명의 단백질 칩의 복수개의 정량 분석 유닛에 배치된 금속 스팟에, 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 고정하는 단계, 표적 단백질 및 바이오 리셉터가 반응하도록, 표적 단백질을 포함하는 시료를 단백질 정량 분성용 칩 상에 처리하는 단계, 및 복수개의 정량 분석 유닛 내에 검출된 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 특징에 따르면, 표적 단백질 또는, 바이오 리셉터는 형광 표지된 것이고, 정량 분석을 수행하는 단계는, 복수개의 정량 분석 유닛으로 구성된 서브 유닛에 대하여 형광의 세기를 측정함으로써, 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛 각각이 서로 상이한 금속 스팟의 밀도를 갖고, 바이오 리셉터를 고정하는 단계는 복수개의 정량 분석 유닛이 서로 상이한 바이오 리셉터의 밀도를 갖도록, 복수개의 정량 분석 유닛의 금속 스팟 상에 바이오 리셉터를 고정하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 정량 분석을 수행하는 단계는, 복수개의 정량 분석 유닛에 대하여, 바이오 리셉터의 밀도에 따른 표적 단백질과의 결합량을 측정함으로써, 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 정량 분석을 수행하는 단계는, 서로 상이한 밀도를 갖는 바이오 리셉터에 결합하는 표적 단백질의 결합량을 측정하여 이것의 상관관계를 그래프로 나타내고 회귀 직선을 구하여 그 기울기 값으로 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 정량 분석을 수행하는 단계는, SPR 이미징 (imaging) 분석, SELDI (surface-enhanced laser desorption-ionization) 질량 분석, AFM (Atomic Force Microscope) 분석 및 MALDI-TOF (Matrixassistedlaser desorption/ionization time-of-flight) 질량 분석으로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 방법을 이용하여 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표적 단백질의 정량 분석 방법은, 바이오 리셉터를 고정하는 단계 이전에 수행되는, 바이오 리셉터와 금속 스팟을 간접적으로 연결해주는 링커를 스팟 상에 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나아가, 바이오 리셉터를 고정하는 단계는 링커를 통해 바이오 리셉터를 복수개의 정량 분석 유닛에 배치된 금속 스팟 상에 고정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 링커를 금속 스팟 상에 배치하는 단계는, 단백질 칩의 기판 위에 금속 스팟을 커버하고, 금속 스팟 상에 링커를 부착시키기도록, 링커 및 자가 조립가능한 분자를 포함하는 코팅 용액을 이용하여 단백질 칩의 복수개의 정량 분석 유닛 상에 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩을 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석용 키트가 제공된다. 이때, 키트는 본 발명의 단백질 칩, 및 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 포함하한다.

본 발명의 특징에 따르면, 단백질 정량 분석용 키트는, 완충 용액을 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 금속 스팟에 의해 형성된 정량 분석 유닛을 포함하는 서브 검출부가 구비된 단백질 칩을 제공함으로써, 적은 양의 시료로부터 극미량의 표적 단백질을 민감도 높게 검출할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은, 동일한 영역에서 금속 스팟이 차지하는 면적이 동일한 조건, 즉 금속 스팟이 자치하는 면적율이 동일하다면, 금속 스팟의 크기가 작을수록 금속 스팟에 결합된 형광표지된 항체에 의해 검출되는 형광 신호가 증가되는 현상을 이용하여, 검출시 복제가 가능하여 신호 증폭의 효과를 얻는 DNA 가닥과는 다르게 복제가 가능하지 않은 단백질을 검출함에 있어 신호 증폭의 효과가 있다.

특히, 본 발명은, 단백질 정량 분석 칩 상의 검출부 내에, 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가하도록 구성된 복수개의 정량 분석 유닛을 포함하는 서브 검출부를 배치함으로써, 바이오 리셉터의 서브 검출부 내에서의 고정화 밀도를 정밀하게 조절할 수 있다. 이에, 본 발명은 종래의 단백질 칩보다 민감도 및 정밀도가 향상된 정량 분석 결과를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 특정한 단백질을 검출하기 위한 바이오 리셉터가 고정된, 종래의 단백질 칩이 갖는 한계점을 극복할 수 있는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은, 검출부에 존재하는 금속 스팟 각각에 대하여 최종 사용자가 정량 분석 하고자 하는 표적 단백질에 대한 바이오 리셉터가 결합할 수 있도록 구성함에 따라, 분석 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 나아가, 본 발명은, 1 회의 분석을 통해, 복수의 표적 단백질에 대한 정량 분석을 제공할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은, 특정한 표적 단백질에 대한 바이오 리셉터를 단위 면적 당 서로 다른 개수, 즉 밀도를 달리하여 고정시켜 상이한 해리 인자 (Dissociation factor) 를 가질 수 있음에 따라, 표적 단백질 및 항체의 면역 반응에 따라 발생하는 신호의 다이나믹 레인지 (dynamic range) 를 확대할 수 있다.

본 발명은, 항체의 밀도 대비 항원 (표적 단백질) 의 반응 신호를 기초로한 회귀 직선의 기울기 값으로 표적 단백질의 농도를 추적할 수 있는 표적 항원의 정량 분석 방법을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 종래의 단백질 칩을 이용한 단백질 정량 분석 방법에서 표준 단백질 신호값이 수반되는 번거로움을 해결하고, 노이즈 신호에 의한 실제값의 왜곡을 줄일 수 있음에 따라, 종래의 방법보다 용이하고 정확도 높은 정량 분석을 수행할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 개략적인 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 검출부, 서브 검출부 및 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 서브 검출부 내에서 금속 스팟의 밀도에 따라 점진적으로 배치되는 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.
도 1d는 기판 상에 배치된 금속 스팟의 밀도에 따라 측정된 형광 세기의 분석 결과를 도시한 것이다.
도 1e 내지 1g는 본 발명의 다양한에 따른 단백질 칩의 서브 검출부 내에서 금속 스팟의 밀도에 따라 점진적으로 배치되는 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.
도 1h 내지 1j는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 정량 분석 유닛에 바이오 리셉터가 고정된 것을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단백질 칩의 검출부, 서브 검출부 및 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3a 및 3b은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 단백질 칩에 이용되는 영역 분리 막을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩을 이용한, 표적 단백질의 정량 분석의 절차를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩에 대한, 하나의 금속 스팟 표면에 따른 신호의 강도의 분석 결과를 도시한 것이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩에 대한, 금속스팟 크기에 따른 신호 증폭 효과와 항체의 밀도에 따른 신호의 강도의 분석 결과를 도시한 것이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩에 대한, 항원의 농도에 따른 회귀 직선의 기울기 값의 분석 결과를 도시한 것이다.

발명의 이점, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우, '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩은, 광학적 분석을 수행함으로써 복수개의 정량 분석 유닛에 검출된 표적 단백질의 정량적 분석이 가능하도록 구성된다.

이때, 단백질 칩의 기판은 표적 단백질을 검출하도록 구성된 복수개의 서브 검출부를 포함하고, 복수개의 서브 검출부 각각은, 금속 스팟 (spot) 으로 이루어진 복수개의 정량 분석 유닛 (unit) 을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "단백질 칩"은, 표적 단백질을 분리, 검출 및 정량 분석하도록 구성된 단일 칩을 의미할 수 있다. 이러한 단백질 칩은, 표면 개질된 유리, 실리콘, 실리콘, 폴리프로필렌 등의 고분자로 이루어진 기판 상에 표적 단백질과 반응할 수 있도록 구성된 바이오 리셉터가 고정되어 있을 수 있다.

본 명세서에서 개시된 단백질 칩은, 정량 분석용 단백질 칩, 단백질 어레이용 슬라이드, 단백질 정량 칩과 동일하게 해석될 수도 있다.

한편, 본원 명세서 내에서 단백질 칩은, 바이오 리셉터가 고정되지 않은 상태의 칩, 또는 특정한 단백질에 대한 바이오 리셉터가 고정되어 있는 칩 모두를 아우를 수 있다.

이때, 단백질 칩의 기판은 유리, 실리콘, 폴리프로필렌, 나일론, 플라스틱 및 금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 소재로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "표적 단백질"은, 단백질 칩을 사용하여 시료 내에 존재 여부 및 정량 분석을 하고자 하는 단백질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 표적 단백질은 항체, 항원, 효소, 펩타이드 단위의 바이오 마커일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "바이오 리셉터"는 표적 단백질과 상호 작용하는 모든 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 바이오 리셉터는 표적 단백질과 상호 작용하는 단백질, 리간드, 핵산, 탄수화물 및 항체 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 표적 단백질의 성질에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

바람직하게, 바이오 리셉터는 항체 일 수 있다. 이때, 본 발명의 특징에 따르면, 바이오 리셉터는, 하나의 표적 단백질을 타겟으로 하고, 상이한 해리 인자를 갖는 항체일 수 있다. 이러한, 해리 인자가 다양화된 항체를 바이오 리셉터로 이용함에 따라, 본 발명의 단백질 칩은 하나의 표적 단백질에 대하여 보다 넓은 농도 영역에 대한 정량 분석이 가능할 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 표적 단백질 또는 바이오 리셉터는 형광 표지된 (fluorescence-labeled) 리셉터일 수 있다. 보다 구체적으로 형광 표지된 표적 단백질은, 본 발명의 단백질 칩에 처리하기 이전에 광 자극에 의한 형광을 발생하는 색소 (fluorochrome) 가 결합된 단백질일 수 있다. 나아가, 형광 표지된 바이오 리셉터는 형광을 발생하는 색소가 결합된 리셉터일 수 있다. 이때, 형광색소는 통상 형광색 소이소티오시아네이트 (FITC), 적등색 형광을 발광하는 로다민이소티오시아네이트 (RITC), 피코에리트린 (phycoerythrin) 의 색소 단백질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

따라서, 사용자는 형광항체법, 유동세포계수법 (flow cytometry), 면역형광측정법등의 분석 방법을 이용하여, 단백질 칩 내 바이오 리셉터와 표적 단백질의 상호 작용에 따른 신호를 검출함으로써, 표적 단백질에 대한 정량 분석을 수행할 수 있다.

한편, 본원 명세서 내에서 표적 단백질의 질량 분석을 위해 이용되는 바이오 리셉터는 형광 표지된 리셉터에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 형광 색소가 표지되지 않은 바이오 리셉터를 이용하는 경우, SPR 이미징 (imaging) 분석, SELDI (surface-enhanced laser desorption-ionization) 질량 분석, AFM (Atomic Force Microscope) 분석 및 MALDI-TOF (Matrixassisted laser desorption/ionization time-of-flight) 질량 분석을 통해, 바이오 리셉터에 결합된 표적 단백질의 정량 분석이 가능할 수 있다. 나아가, 정량 분석 이전에 표적 단백질에 대하여 형광 표지를 수행한 경우, 형광 표지된 바오 리셉터의 이용 없이도 표적 단백질의 정량 분석이 가능할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "서브 검출부"는 단백질 칩 상에서 표적 단백질을 검출하도록 구성된 영역을 의미할 수 있다. 이때, 서브 검출부는, 단백질 칩의 기판 상에 금속이 증착됨으로써 형성된 복수의 금속 스팟 (spot) 을 포함하는 복수개의 정량 분석 유닛 (unit) 으로 구성될 수 있다.

이에, 본원 명세서에서 서브 검출부는, 단백질 칩 내에서 금속 스팟이 존재하는 모든 영역을 의미할 수 도 있다.

한편, 이러한 서브 검출부는 복수개로 존재할 경우, 하나의 검출부를 형성할 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 단백질 칩은, 독립적인 복수개의 검출부들을 포함할 수 있다. 이에, 한번의 분석을 통해 복수 시료의 표적 단백질에 대한 정량 분석이 이루어질 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "정량 분석 유닛"은 서브 검출부 내에서 실질적으로 표적 단백질의 검출 및 정량 분석이 수행되는 유닛을 의미할 수 있다. 이때, 정량 분석 유닛 내에는 전술한 금속 스팟들이 배치될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "금속 스팟"은 전술한 바와 같이 단백질 칩의 기판 상에 금속이 증착되어 형성된 반점들을 의미할 수 있다. 이때, 금속 스팟 상에는 표적 단백질에 따른 바이오 리셉터가 부착될 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 금속 스팟 상에는 링커가 부착되어 있을 수 있고, 바이오 리셉터는 상기 링커를 통해 금속 스팟에 고정될 수 있다. 이때, 링커는 단백질 A/G, 덱스트란 (dextran) 또는 PEG (polyethylene glycol) 가 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 링커는, 링커 및 자가 조립가능한 분자를 포함하는 코팅 용액이 단백질 칩의 정량 분석 유닛 상에 단일 층으로 코팅됨으로써, 금속 스팟 표면에 부착될 수 있다.

이러한 코팅에 의해, 자가 조립 단분자층 (self-assembled monolayer, SAM) 이 단백질 칩의 기판 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛 각각은, 서로 상이한 밀도를 갖도록, 일정한 크기의 도트 (dot) 형태를 갖고 복수개의 분석 유닛 각각에 대하여 상이한 개수로 배치된 금속 스팟을 포함할 수 있다. 또는, 복수개의 정량 분석 유닛 각각은 서로 상이한 밀도를 갖도록, 다각형 형태를 갖고 복수개의 분석 유닛 각각에 대하여 상이한 크기로 배치된 금속 스팟을 포함할 수 있다.

바람직하게, 금속 스팟은 500 ㎚부터 10 ㎛ 단위를 갖는 도트 형태일 수 있으나, 단백질 칩의 기판 상에 일정한 면적을 갖도록 금속이 증착되는 한 다양한 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 금속 스팟이 도트 형태로 일정한 간격으로 정량 분석 유닛에 배치될 경우, 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 도트 형태의 금속 스팟의 직경은 500 nm 내지 10 ㎛일 수도 있다. 한편, 금속 스팟 크기가 작을수록 신호 증폭 효과가 있을 수 있음에 따라, 금속 스팟의 직경은 500 nm 내지 1 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 형성된 패턴의 선폭은 7 ㎛ 내지 12 ㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 금속 스팟은 Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중 적어도 하나일 수 있다. 바람직하게, 본원 명세서 내에 개시된 금속 스팟은 금일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 표적 단백질의 종류, 바이오 리셉터의 종류에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 검출부는, 표적하는 단백질에 따른 바이오 리셉터의 부착이 가능한 금속 스팟이 배치된 복수의 서브 검출부를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "서브 검출부"는 검출부의 서브유닛 (subunit) 을 의미할 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 서브 검출부는 하나의 검출부 내에서 0.3 mm 내지 0.9 mm의 간격으로 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛은 하나의 서브 검출부 내에서, 일련으로 배치될 수 있고 일련으로 배치된 복수개의 정량 분석 유닛은 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가하거나 감소하도록 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 단백질 칩의 검출부는, 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 변화하도록 구성된 정량 분석 유닛을 포함하는 서브 검출부들로 구성될 수 있다. 이때, 바이오 리셉터는 금속 스팟에 배치될 수 있음에 따라, 금속 스팟의 밀도의 변화는 바이오 리셉터의 밀도 변화를 의미할 수 있다.

이러한 구성에 따라, 금속 스팟의 밀도 또는 금속 스팟의 면적에 대한 표적 단백질 및 바이오 리셉터의 상호 작용에 따른 신호를 분석함으로써, 표적 단백질에 대한 정밀도 및 민감도 높은 정량 분석이 가능할 수 있다.

보다 구체적으로, 바이오 리셉터의 농도의 점진적 증가에 따라, 바이오 리셉터와 표적 단백질의 반응에 따른 신호는 정비례로 증가할 수 있다. 즉, 표적 단백질은 그 종류에 따라, 바이오 리셉터의 농도에 따른 각각 고유의 결합량 (고유의 기울기 값) 을 가질 수 있다. 따라서, 사용자는 이러한 표적 단백질의 기울기 값을 역으로 이용하여 표적 단백질의 농도를 추정할 수 있음에 따라, 표적 단백질에 대한 정량 분석이 가능할 수 있다.

이러한, 고유한 기울기 값을 이용한 정량 분석 방법은, 장비 또는 기타 환경적 요인에 의한 신호의 강화 혹은 감소에 따른 분석의 오차를 줄일 수 있다.

이에, 사용자는, 복수의 검출부 중 하나의 검출부의 이용 및 1 회의 단일 분석만으로도 표적 단백질에 대한 정밀도 및 민감도가 향상된 정량 분석을 수행할 수 있다.

이와 대조적으로, 단백질 칩 내에 표적 단백질을 검출하도록 구성된 검출부가 일정한 밀도를 갖는 금속 스팟으로 구성된 서브 유닛들로 이루어질 경우, 표적 단백질에 대한 정밀도 및 민감도 높은 정량 분석을 위해서 복수회의 반복 실험이 요구될 수 있다. 즉, 일정한 밀도를 갖는 바이오 리셉터가 고정된 종래의 단백질 칩을 이용할 경우, 표적 단백질에 대한 정밀도 및 민감도 높은 정량 분석이 어려울 수 있다. 나아가, 이와 같은 종래의 단백질 칩은, 정량 분석을 위해 표준 단백질의 기준 신호값이 요구될 수도 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 단백질 칩은 검출부 상에 배치되는 자가 조립 단분자층을 더 포함할 수 있다.

*이에, 사용자는, 단일의 단백질 칩을 이용하여, 상이한 복수개의 표적 단백질을 독립적인 검출 영역 내에서 확인하고, 각각의 표적 단백질에 대한 정량 분석을 수행할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "시료"는 표적 단백질을 포함하는 시료를 의미할 수 있다. 바람직하게, 분석 시료는 유체 시료일 수 있다. 예를 들어, 세포 용해물, 전혈, 혈장, 혈청, 침, 안구액, 뇌척수액, 땀, 뇨, 젖, 복수액, 활액 및 복막액일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 시료는, 본 발명의 단백질 칩의 이용 목적에 따라 사용자에 의해 용이하게 선택될 수 있다.

선택적으로, 시료는, 그 종류에 따라 본 발명의 단백질 칩에 처리되기 전에 용해 (lysis) 될 수도 있다.

이하에서는, 도 1a 내지 1i를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 단백질 칩에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 개략적인 평면도이다.

도 1a를 참조하면, 단백질 칩 (100) 은 복수개의 검출부 (110), 및 바코드부 (120) 로 구성될 수 있다. 이때, 검출부 (110) 는 복수의 서브 검출부 (112) 를 포함할 수 있다. 나아가, 서브 검출부 (112) 는 복수의 정량 분석 유닛 (112) 를 포함할 수 있다. 한편, 단백질 칩 (100) 은, 복수로 존재하는 검출부 (110) 각각에 대하여 상이한 표적 단백질을 검출하도록 구성할 수 있어, 사용자는 하나의 단백질 칩 (100) 을 이용하여 복수의 표적 단백질의 검출 및 정량 분석을 수행할 수 있다. 한편, 사용자는 바코드부 (120) 를 통해 각각의 단백질 칩 (100) 에 대한 정보를 확인할 수 있다. 예를 들어, 분석하고자 하는 시료의 종류가 많을 경우, 사용자는 바코드부 (120) 를 통해 단백질 칩 (100) 의 종류를 분류할 수 있다.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 검출부, 서브 검출부 및 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.

도 1b를 참조하면, 전술한 바와 같이 하나의 검출부 (110) 는 복수의 서브 검출부 (112) 를 포함할 수 있다. 이때, 서브 검출부 (112) 는, 단백질 칩 (100) 을 이루는 기판에 금속이 증착됨으로써 형성된, 금속 스팟의 밀도가 각각 상이한 복수의 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (b), 112 (c), 112 (d), 112 (e), 112 (f), 112 (g) 및 112 (h)) 로 구성될 수 있다.

이때, 복수개의 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (b), 112 (c), 112 (d), 112 (e), 112 (f), 112 (g) 및 112 (h)) 은 하나의 서브 검출부 (112) 내에서, 일련으로 배치될 수 있고 (예를 들어, 112 (a), 112 (b), 112 (c) 및 112 (d), 또는 112 (e), 112 (f), 112 (g) 및 112 (h) 의 순서로 배치), 일련으로 배치된 복수개의 정량 분석 유닛 (예를 들어, 112 (a), 112 (b), 112 (c) 및 112 (d), 또는 112 (e), 112 (f), 112 (g) 및 112 (h)) 은 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가할 수 있다.

이때, 금속 스팟 상에는 표적 단백질에 따른 바이오 리셉터가 부착될 수 있다. 즉, 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가함에 따라, 복수의 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (b), 112 (c), 112 (d), 112 (e), 112 (f), 112 (g) 및 112 (h)) 은, 바이오 리셉터의 농도 또한 점진적으로 증가할 수 있다. 이에, 복수의 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (b), 112 (c), 112 (d), 112 (e), 112 (f), 112 (g) 및 112 (h)) 에서 바이오 리셉터와 표적 단백질의 반응에 따른 신호를 측정함으로써, 표적 단백질에 대한 정량 분석이 이루어질 수 있다.

도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 서브 검출부 내에서 금속 스팟의 밀도에 따라 점진적으로 배치되는 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.

도 1c의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 금속 스팟 (114 (a)) 의 밀도가 20 %인 정량 분석 유닛 (112 (a)), 금속 스팟 (114 (b)) 의 밀도가 50 %인 정량 분석 유닛 (112 (d)) 및 금속 스팟 (114 (c)) 의 밀도가 90 %인 정량 분석 유닛 (112 (h)) 이 도시된다.

보다 구체적으로, 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 은, 동일한 면적에 대하여 금속 스팟 (114 (a), 114 (b) 및 114 (c)) 이 상이한 개수로 배치될 수 있다. 이에, 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 은 금속 스팟 (114 (a), 114 (b) 및 114 (c)) 의 밀도가 점진적으로 증가되도록 서브 검출부 (112) 내에서 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1d를 함께 참조하면, 기판 상에 금속 스팟의 밀도를 상이하게 배치한 후 측정된 형광 세기의 분석 결과가 나타난다. 보다 구체적으로, 금속 스팟의 밀도에 따른 표적 단백질과의 반응에 따라 형광의 세기가 점진적으로 증가하거나 감소하는 것으로 나타난다.

결과적으로, 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 각각은, 동일한 면적에 대하여 전체 금속 스팟들 (114 (a), 114 (b) 및 114 (c)) 이 차지하는 면적이 상이할 수 있다.

이때, 금속 스팟들 (114 (a), 114 (b) 및 114 (c)) 에는 표적 단백질과 반응하는 바이오 리셉터가 부착되어 있음에 따라, 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 의 금속 스팟들 (114 (a), 114 (b) 및 114 (c)) 각각의 밀도는, 바이오 리셉터의 밀도 (또는, 농도) 와 대응할 수 있다.

이러한 구성에 따라, 바이오 리셉터의 밀도 (금속 스팟의 밀도 또는 금속 스팟의 면적) 에 대한 표적 단백질 및 바이오 리셉터의 상호 작용에 따른 신호를 분석함으로써, 표적 단백질에 대한 정밀도 및 민감도 높은 정량 분석이 가능할 수 있다. 이에, 사용자는, 복수의 검출부 (110) 중 하나의 검출부 (110) 의 이용 및 1 회의 단일 분석만으로도 표적 단백질에 대한 정량 분석을 수행할 수 있다.

한편, 금속 스팟들 (114 (a), 114 (b) 및 114 (c)) 은, 도트 형태로, 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h) 내에서 일정한 간격으로 배치됨에 따라 특정한 패턴 (pattern) 을 형성할 수 있다. 이때, 형성된 금 패턴의 선폭은 10 ㎛일 수도 있다. 그러나, 정량 분석 유닛 내에서 배치되는 금속 스팟의 형태, 및 각 정량 분석 유닛 면적에 따른 금속 스팟의 밀도 설정 방법은 전술한 것에 제한되는 것은 아니다.

도 1e 내지 1g는 본 발명의 다양한에 따른 단백질 칩의 서브 검출부 내에서 금속 스팟의 밀도에 따라 점진적으로 배치되는 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.

도 1e의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 금속 스팟 (114' (a)) 의 밀도가 20 %인 정량 분석 유닛 (112 (a)), 금속 스팟 (114' (b)) 의 밀도가 50 %인 정량 분석 유닛 (112 (d)) 및 금속 스팟 (114' (c)) 의 밀도가 90 %인 정량 분석 유닛 (112 (h)) 이 도시된다.

이때, 직사각형의 막대 형태의 금속 스팟 (114' (a), 114' (b) 및 114' (c)) 은 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 에 따라 상이한 개수로 배치될 수 있다. 이에, 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 각각은, 동일한 면적에 대하여 전체 금속 스팟들 (114' (a), 114' (b) 및 114' (c)) 이 차지하는 면적이 상이함에 따라, 각각 상이한 밀도를 가질 수 있다.

도 1f의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 금속 스팟 (114'' (a)) 의 밀도가 20 %인 정량 분석 유닛 (112 (a)), 금속 스팟 (114'' (b)) 의 밀도가 50 %인 정량 분석 유닛 (112 (d)) 및 금속 스팟 (114'' (c) 의 밀도가 90 %인 정량 분석 유닛 (112 (h)) 이 도시된다.

이때, 정사각형 형태의 금속 스팟들 (114'' (a), 114'' (b) 및 114'' (c)) 은 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 에 따라 상이한 면적을 갖도록 배치될 수 있다. 이에, 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 각각은, 동일한 면적에 대하여 전체 금속 스팟들 (114'' (a), 114'' (b) 및 114'' (c)) 이 차지하는 면적이 상이함에 따라, 각각 상이한 밀도를 가질 수 있다.

도 1g의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 금속 스팟 (114''' (a)) 의 밀도가 20 %인 정량 분석 유닛 (112 (a)), 금속 스팟 (114''' (b)) 의 밀도가 50 %인 정량 분석 유닛 (112 (d)) 및 금속 스팟 (114''' (c)) 의 밀도가 90 %인 정량 분석 유닛 (112 (h)) 이 도시된다.

이때, 금속 스팟들 (114''' (a), 114''' (b) 및 114''' (c)) 은 하나의 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (d), 또는 112 (h)) 내에서 복수의 형태를 가질 수 있다. 나아가, 금속 스팟 (114''' (a), 114''' (b) 및 114''' (c)) 은 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 에 따라 상이한 면적을 갖도록 배치될 수 있다. 이에, 정량 분석 유닛들 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 각각은, 동일한 면적에 대하여 전체 금속 스팟들 (114''' (a), 114''' (b) 및 114''' (c)) 이 차지하는 면적이 상이함에 따라, 각각 상이한 밀도를 가질 수 있다.

도 1h 내지 1j는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩의 정량 분석 유닛에 바이오 리셉터가 고정된 것을 예시적으로 도시한 것이다.

도 1h의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 항체와 같은 바이오 리셉터 (118) 는 링커 분자 (116) 를 통해 금속 스팟 (114) 상에 부착될 수 있다. 이때, 링커 분자 (116) 는, 링커 분자 (116) 및 자가 조립 가능한 분자를 포함하는 코팅 용액이 단백질 칩의 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 상에 단일 층으로 코팅됨으로써, 금속 스팟 (114) 표면에 부착될 수 있다.

이러한 단일 분자층 (119) 의 코팅에 의해 바이오 리셉터 (118) 는 바이오칩 상에서 안정적으로 고정될 수 있고, 배향성을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 금속 스팟 (114) 이 형성된 단백질 칩 (100) 을 0.1mM HS-PEG-COOH 및 0.9mM HS-PEG-OH이 혼합된 분자 용액과 반응시킬 경우, 단백질 칩 (100) 의 기판은 단일의 분자층 (119) 으로 커버될 수 있고, 금속 스팟 (114) 에는 링커 (116) 가 부착될 수 있다. 이후 추가적인 반응을 통해 표적 단백질에 따른 바이오 리셉터 (118) 가 결합될 수 있다.

한편, 본원 명세서에 개시된 단백질 칩은 전술한 형태에 제한되는 것이 아니다.

예를 들어, 도 1i의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 항체와 같은 바이오 리셉터 (118) 는 금속 스팟 (114) 상에 직접적으로 부착될 수 있다. 이때, 바이오 리셉터 (118) 는 자가 조립 가능한 분자를 포함하는 코팅 용액이 단백질 칩의 정량 분석 유닛 (112 (a), 112 (d) 및 112 (h)) 상에 단일 층으로 코팅됨으로써, 금속 스팟 (114) 표면에 부착될 수도 있다. 이러한 단일 분자층 (119) 의 코팅에 의해 바이오 리셉터 (118) 는 바이오칩 상에서 안정적으로 고정될 수 있고, 배향성을 가질 수 있다. 나아가, 도 1j의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 바이오 리셉터 (118) 는 금속 스팟 (114) 상에 단일 분자층의 코팅 없이 직접적으로 부착될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단백질 칩의 검출부, 서브 검출부 및 정량 분석 유닛을 예시적으로 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단백질 칩 (200) 은, 복수개의 검출부 (210), 검출부 (210) 를 이루는 복수개의 서브 검출부 (212) 및, 서브 검출부 (210) 를 이루는 복수개의 정량 분석 유닛 (212 (a), 212 (b), 212 (c), 212 (d) 및 212 (e)) 를 포함한다.

보다 구체적으로, 검출부 (210) 내에, 금속 스팟의 밀도, 즉 바이오 리셉터의 밀도가 점진적으로 변화하도록 구성된 복수개의 정량 분석 유닛 (212 (a), 212 (b), 212 (c), 212 (d) 및 212 (e)) 이 '┏' 또는 '┛'의 모양으로 배치되어 있다.

이상에 구조에 따라, 바이오 리셉터의 밀도 (또는 농도) 에 따른 신호를 분석함으로써, 표적 단백질의 정량 분석이 수행될 수 있다. 또한, 각각의 검출부 (210) 에서는 서로 상이한 표적 단백질에 대한 독립적인 정량 분석이 수행될 수도 있다.

한편, 단백질 칩에 형성된 검출부의 형태는 이에 제한되는 것이 아니다.

*예를 들어, 도 3a 및 3b을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단백질 칩 (300) 은 기판에 형성된 하나의 검출부 (310) 를 포함할 수도 있다. 이때, 단백질 칩 (300) 상에 독립적인 검출 영역을 제공하는, 영역 분리 막 (320', 320'') 이 배치됨으로써 복수개의 검출부 (310) 가 형성될 수도 있다. 한편, 영역 분리 막 (320', 320'') 은 단백질 칩 (300) 의 검출부 (310) 상에 탈부착 가능한 형태일 수 있다.

이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 단백질의 정량 분석 방법의 절차를 구체적으로 설명한다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩을 이용한, 표적 단백질의 정량 분석의 절차를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 표적 단백질의 정량 분석 방법은, 먼저, 본 발명의 단백질 칩의 검출부 상에 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 고정하고 (S410), 표적 단백질을 포함하는 시료를 단백질 칩 상에 처리하고 (S420), 검출된 표적 단백질의 정량 분석을 수행하도록 (S430) 구성된다.

보다 구체적으로, 본 발명의 특징에 따르면, 바이오 리셉터를 고정하는 단계 (S410) 에서, 복수개의 정량 분석 유닛이 서로 상이한 바이오 리셉터의 밀도를 갖도록, 복수개의 정량 분석 유닛의 금속 스팟 상에 바이오 리셉터가 고정될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수개의 정량 분석 유닛 각각이 서로 상이한 금속 스팟의 밀도를 갖가질 수 있다. 이에, 상기 바이오 리셉터를 고정하는 단계 (S410) 에서는, 복수개의 정량 분석 유닛이 서로 상이한 바이오 리셉터의 밀도를 갖도록, 복수개의 정량 분석 유닛의 금속 스팟 상에 바이오 리셉터가 고정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 표적 단백질의 정량 분석 방법에서는, 바이오 리셉터를 고정하는 단계 (S410) 이전에 수행되는, 바이오 리셉터와 금속 스팟을 간접적으로 연결해주는 링커를 금속 스팟 상에 배치하는 단계가 더 수행될 수 있다.

이에, 바이오 리셉터를 고정하는 단계 (S410) 에서, 링커를 통해 복수개의 정량 분석 유닛에 배치된 금속 스팟 상에 바이오 리셉터가 부착될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 링커는, 단백질 칩의 기판 위에 금속 스팟을 커버하고, 금속 스팟 상에 링커를 부착시키기도록, 구성된 코팅 용액이 코팅됨으로써, 단백질 칩의 복수개의 정량 분석 유닛 상에 부착될 수 있다.

이때, 바이오 리셉터를 고정하는 단계 (S410) 에서 이용되는 바이오 리셉터는 형광 표지된 리셉터일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

다음으로, 표적 단백질을 포함하는 시료를 단백질 정량 분석용 칩 상에 처리하는 단계 (S420) 에서는, 표적 단백질과 금속 스팟 상에 부착된 바이오 리셉터의 상호 작용이 일어날 수 있다.

예를 들어, 표적 단백질을 포함하는 시료를 단백질 정량 분석용 칩 상에 처리하는 단계 (S420) 에서는 형광 표지된 바이오 리셉터 및 표적 단백질의 면역 반응이 일어나고, 이러한 면역 반응에 의해 형광 신호가 발생할 수 있다. 또는, 표적 단백질을 포함하는 시료를 단백질 정량 분석용 칩 상에 처리하는 단계 (S420) 에서는 바이오 리셉터 및 미리 형광 표지된 표적 단백질의 면역 반응이 일어남에 따라 형광 신호가 발생할 수 있다.

따라서, 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계 (S430) 에서는, 복수개의 정량 분석 유닛으로 구성된 서브 유닛에 대하여 형광의 세기를 측정함으로써, 표적 단백질의 정량 분석이 수행될 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계 (S430) 에서는, 복수개의 정량 분석 유닛에 대하여, 바이오 리셉터의 밀도에 따른 표적 단백질과의 결합량을 측정함으로써, 표적 단백질의 정량 분석이 수행될 수 있다.

이러한, 고유한 기울기 값을 이용한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 표적 단백질의 정량 분석 방법은, 장비 또는 기타 환경적 요인에 의한 신호의 강화 혹은 감소에 따른 분석의 오차를 줄일 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계 (S430) 에서는, SPR 이미징 (imaging) 분석, SELDI (surface-enhanced laser desorption-ionization) 질량 분석, AFM (Atomic Force Microscope) 분석 및 MALDI-TOF (Matrixassistedlaser desorption/ionization time-of-flight) 질량 분석으로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 방법을 이용하여 표적 단백질의 정량 분석이 수행될 수 있다.

이하에서는, 5a 내지 5c를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에서 이용되는 단백질 칩에 대한 평가 결과를 설명한다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩에 대한, 하나의 금속 스팟 표면에 따른 신호의 강도의 분석 결과를 도시한 것이다.

보다 구체적으로, 본 실험에서는 금속 스팟의 증착에 의해 금속 패턴이 형성된 단백질 칩상에 SAM 코팅함으로써 링커를 부착하고, 이후 표적 단백질에 대한 형광 표지된 항체를 고정한다. 그 다음, 스캐너를 이용하여 선폭의 크기에 따른 형광 신호를 측정한다.

도 5a의 (a) 및 (b)를 참조하면, 단백질 칩 내의 금속 스팟들 사이의 간격, 즉 바이오 리셉터의 고정 간격이 10 ㎛ 이하로 설정될 경우, 측정된 형광 신호가 균일하게 나타난다. 이는, 항체를 촘촘하게 고정화할 때 단백질 칩 내부 표면의 신호가 균일하게 나타나는 것을 의미할 수 있다.

이와 대조적으로, 항체간 배치 간격이 넓을 수록 단백질 칩 내부 표면의 신호가 균일하지 않고 낮으며 주변 경계면의 신호가 높게 나타난다.

이러한 결과에 따라, 본 발명의 단백질 칩에 형성된 금 패턴의 선폭, 즉 금속 스팟 간 간격 (바이오 리셉터간 간격) 은 7 내지 12 ㎛로 설정될 수 있다. 이에, 본 발명의 단백질 칩 내의 금속 스팟들 사이의 신호의 표준편차가 2 % 이하이고, 단백질 칩 사이의 신포의 표준 편차는 5 % 이하일 수 있음에 따라, 바이오 리셉터인 항체가 안정적이고 균일하게 고정되어, 단백질 칩 내 고정화 효율이 증가될 수 있다.

도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩에 대한, 금속스팟 크기에 따른 신호 증폭 효과와 항체의 밀도에 따른 신호의 강도의 분석 결과를 도시한 것이다.

도 5b의 (a) 및 (b)를 참조하면, 동일한 영역에서 금속 스팟이 차지하는 면적이 동일한 조건, 즉 금속 스팟이 자치하는 면적율이 동일하다면, 금속 스팟의 크기가 작을수록 금속 스팟에 결합된 형광표지된 항체에 의해 검출되는 형광 신호가 증가되는 것과 금속 스팟이 차지하는 면적률, 즉 금속 스팟 상에 고정된 바이오 리셉터의 밀도 (농도) 가 증가함에 따라, 표적 단백질과의 반응에 따른 형광 신호의 강도가 정비례하게 증가하는 것으로 나타난다.

이러한 결과는, 표적 단백질이 그 종류에 따라, 바이오 리셉터의 농도에 따른 각각 고유의 결합량 (고유의 기울기 값) 을 가질 수 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 사용자는 이러한 표적 단백질의 기울기 값을 역으로 이용하여 표적 단백질의 농도를 추정할 수 있음에 따라, 표적 단백질에 대한 정량 분석이 가능할 수 있다.

도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 칩에 대한, 항원의 농도에 따른 회귀 직선의 기울기 값의 분석 결과를 도시한 것이다.

도 5c의 (a) 및 (b)를 참조하면, 동일한 영역에서 금속 스팟이 차지하는 면적이 동일한 조건, 즉 금속 스팟이 자치하는 면적율이 동일하다면, 금속 스팟의 크기가 작을수록 금속 스팟에 결합된 형광표지된 항체에 의해 검출되는 형광 신호가 증가되는 것과 금속 스팟이 차지하는 면적, 즉 금속 스팟 상에 고정된 바이오 리셉터의 밀도 (농도) 가 증가함에 따라, 표적 단백질과의 반응에 따른 형광 신호의 강도가 정비례하게 증가하는 것으로 나타난다.

보다 구체적으로, 1 μM의 DNA-Cy5는, 바이오 리셉터의 밀도의 증가에 따라 측정된 형광 신호에 의해 형성된 기울기 값이 약 179.3으로 나타난다. 나아가, 10 nM의 DNA-Cy5는, 바이오 리셉터의 밀도의 증가에 따라 측정된 형광 신호에 의해 형성된 기울기 값이 약 31.603으로 나타난다.

즉, 표적 단백질은, 이들의 농도 및 이들의 종류에 따라 고유한 기울기 값을 갖는 것으로 나타난다.

따라서, 사용자는 이러한 표적 단백질의 기울기 값 (예를 들어, 179.3 또는, 31.603) 을 역으로 이용하여 표적 단백질의 농도를 추정할 수 있음에 따라, 표적 단백질에 대한 정량 분석이 가능할 수 있다.

이상의 결과로, 본 발명의 다양한 실시예에서 이용되는 단백질 칩은 적은 양의 시료로부터 극미량의 표적 단백질을 민감도 높게 검출하고, 이들 표적 단백질에 대한 민감도 및 정밀도 높은 정량 분석을 수행할 수 있다. 특히, 본 발명은 단백질 칩 및 바이오 리셉터를 포함하는 키트를 제공함으로써, 사용자는 보다 다양한 단백질에 대한 효율적인 정량 분석을 수행할 수 있다.

특히, 본 발명은, 단백질 정량 분석 칩 상의 검출부 내에, 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가하도록 구성된 복수개의 서브 검출부를 배치함으로써, 종래의 단백질 칩보다 민감도 및 정밀도가 향상된 정량 분석 결과를 제공할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은, 특정한 표적 단백질에 대한 바이오 리셉터를 고정시킬 경우, 상이한 해리 인자를 갖는 바이오 리셉터, 예를 들어 항체를 고정함에 따라, 표적 단백질 및 항체의 면역 반응에 따라 발생하는 신호의 다이나믹 레인지 (dynamic range) 를 확대할 수 있다. 이에, 본 발명은, 생물학적 실험에서 요구되는 반복 실험의 횟수를 줄일 수 있고, 항체의 밀도 대비 항원 (표적 단백질) 의 반응 신호를 기초로 표적 단백질의 농도를 추적할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은, 종래의 단백질 칩을 이용한 단백질 정량 분석 방법에서 표준 단백질 신호값이 수반되는 번거로움을 해결하고, 종래의 방법보다 용이하게 정량 분석을 수행할 수 있는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 200, 300: 단백질 칩
110, 210, 310: 검출부
112, 212, 312: 서브 검출부
112 (a), 112 (b), 112 (c), 112 (d), 112 (e), 112 (f), 112 (g), 112 (h), 112 (a), 212 (a), 212 (b), 212 (c), 212 (d) 및 212 (e): 정량 분석 유닛
120: 바코드부
114, 114 (a), 114 (b), 114 (c), 114' (a), 114' (b), 114' (c), 114'' (a), 114'' (b), 114'' (c), 114''' (a), 114''' (b) 및 114''' (c): 금속 스팟
116: 링커 분자
118: 바이오 리셉터
119: 분자층
320: 영역 분리막
[과제정보]
과제 고유번호: S2230578
부처명: 중소벤처기업부
연구관리 전문기관: 중소기업기술정보진흥원
연구사업명: 글로벌시장형 창업 R&D 사업
연구과제명: 압타머 바인딩 및 용량소자센서 기반 심근경색 조기 진단기기
주관기관: 주식회사 스몰머신즈
연구기간: 2014.07.01~ 2016.06.30
과제 고유번호: 2018-0-01046
부처명: 과학기술정보통신부
연구관리 전문기관: 정보통신기술진흥센터
연구사업명: ICT유망기술개발지원사업
연구과제명: 디지털 줄기세포 이미지 분석시스템 개발
주관기관: 주식회사 스몰머신즈
연구기간: 2018.07.01~2019.12.31

Claims

기판을 포함하는, 단백질 칩으로서,
상기 기판은,
표적 단백질을 검출하도록 구성된 복수개의 서브 검출부를 포함하고,
상기 복수개의 서브 검출부 각각은,
금속 스팟 (spot) 으로 이루어진 복수개의 정량 분석 유닛 (unit) 을 포함하고,
상기 단백질 칩은,
광학적 분석을 수행함으로써 상기 복수개의 정량 분석 유닛에 검출된 상기 표적 단백질의 정략적 분석이 가능하도록 구성된, 단백질 칩.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 정량 분석 유닛 각각은,
상기 금속 스팟 및 상기 표적 단백질과 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터 (receptor) 를 포함하고,
서로 상이한 금속 스팟의 밀도를 갖고,
상기 바이오 리셉터는 상기 금속 스팟 상에 부착되는, 단백질 칩.
제2항에 있어서,
상기 복수개의 정량 분석 유닛은,
하나의 서브 검출부 내에서 일련으로 배치되고,
일련으로 배치된 상기 복수개의 정량 분석 유닛은,
상기 금속 스팟의 밀도가 점진적으로 증가하도록 구성된, 단백질 칩.
제2항에 있어서,
복수개의 정량 분석 유닛 각각은,
서로 상이한 밀도를 갖도록, 일정한 크기의 도트 (dot) 형태를 갖고 상기 복수개의 분석 유닛 각각에 대하여 상이한 개수로 배치된 금속 스팟을 포함하거나, 또는
서로 상이한 밀도를 갖도록, 다각형 형태를 갖고 상기 복수개의 분석 유닛 각각에 대하여 상이한 크기로 배치된 금속 스팟을 포함하는, 단백질 칩.
제2항에 있어서,
상기 복수개의 정량 분석 유닛은,
상기 금속 스팟 상에 부착되도록 구성된 링커 (linker) 를 더 포함하고,
상기 바이오 리셉터는,
상기 링커에 의해 상기 금속 스팟 상에 부착되는, 단백질 칩.
제5항에 있어서,
상기 단백질 칩은,
상기 기판 위에 상기 금속 스팟을 커버 (cover) 하고, 상기 금속 스팟 상에 상기 링커를 부착시키기도록 구성된 자가 조립 단분자층 (self-assembled monolayer) 을 더 포함하는, 단백질 칩.
제2항에 있어서,
상기 바이오 리셉터 또는, 상기 표적 단백질은,
형광 표지된 (fluorescence-labeled), 단백질 칩.
제1항에 있어서,
상기 금속 스팟은,
상기 기판 상에 일정한 간격으로 배치되어 패턴을 형성하고,
상기 패턴의 선폭은 7 ㎛ 내지 12 ㎛인, 단백질 칩.
제8항에 있어서,
상기 금속 스팟은,
직경이 500 nm 내지 10 ㎛인 도트 형태를 갖고,
상기 패턴은 상기 도트 형태의 금속 스팟에 의해 형성된, 단백질 칩.
제1항에 있어서,
상기 금속 스팟은 Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb 및 이들의 합금으로 구성된 그룹 중 적어도 하나의 금속으로 이루어진, 단백질 칩.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 서브 검출부는,
복수개의 검출 부 중 하나의 검출부를 구성하고,
상기 복수개의 검출부 각각은, 서로 상이한 표적 단백질을 검출하도록 구성된, 단백질 칩.
제11항에 있어서,
상기 복수개의 서브 검출부는,
상기 하나의 검출부 내에서 0.3 mm 내지 0.9 mm의 간격으로 배치되는, 단백질 칩.
제1 항, 제 8 항 내지 12 항 중 어느 한 항에 기재된 단백질 칩의 복수개의 정량 분석 유닛에 배치된 금속 스팟에, 표적 단백질에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 고정하는 단계;
상기 표적 단백질 및 상기 바이오 리셉터가 반응하도록, 상기 표적 단백질을 포함하는 시료를 상기 단백질 정량 분성용 칩 상에 처리하는 단계;
상기 복수개의 정량 분석 유닛 내에 검출된 상기 표적 단백질의 정략 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법.
제13항에 있어서,
상기 표적 단백질 또는, 바이오 리셉터는,
형광 표지된 것이고,
상기 정량 분석을 수행하는 단계는,
상기 복수개의 정량 분석 유닛으로 구성된 서브 유닛에 대하여 상기 형광의 세기를 측정함으로써, 상기 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법.
제13항에 있어서,
상기 복수개의 정량 분석 유닛 각각이 서로 상이한 금속 스팟의 밀도를 갖고,
상기 바이오 리셉터를 고정하는 단계는,
상기 복수개의 정량 분석 유닛이 서로 상이한 상기 바이오 리셉터의 밀도를 갖도록, 상기 복수개의 정량 분석 유닛의 금속 스팟 상에 상기 바이오 리셉터를 고정하는 단계를 포함하고,
상기 정량 분석을 수행하는 단계는,
상기 복수개의 정량 분석 유닛에 대하여, 상기 바이오 리셉터의 밀도에 따른 상기 표적 단백질과의 결합량을 측정함으로써, 상기 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법.
제 15항에 있어서,
상기 정량 분석을 수행하는 단계는,
상기 복수개의 정량 분석 유닛에 대하여, 서로 상이한 밀도를 갖는 상기 바이오 리셉터에 결합하는 상기 표적 단백질의 결합량을 측정하는 단계;
상기 결합량을 기초로 상기 표적 단백질 및 상기 바이오 리셉터의 회귀 직선을 형성하는 단계;
상기 상기 회귀 직선에 대한 기울기 값을 산출하는 단계, 및
상기 기울기 값을 기초로 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 더 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법.
제13항에 있어서,
상기 정량 분석을 수행하는 단계는,
SPR 이미징 (imaging) 분석, SELDI (surface-enhanced laser desorption-ionization) 질량 분석, AFM (Atomic Force Microscope) 분석 및 MALDI-TOF (Matrixassisted laser desorption/ionization time-of-flight) 질량 분석으로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 방법을 이용하여 상기 표적 단백질의 정량 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법.
제13항에 있어서,
상기 표적 단백질의 정량 분석 방법은,
상기 바이오 리셉터를 고정하는 단계 이전에 수행되는,
상기 바이오 리셉터와 상기 금속 스팟을 간접적으로 연결해주는 링커를 상기 금속 스팟 상에 배치하는 단계를 더 포함하고,
상기 바이오 리셉터를 고정하는 단계는,
상기 링커를 통해 상기 바이오 리셉터를 상기 복수개의 정량 분석 유닛에 배치된 상기 금속 스팟 상에 고정하는 단계를 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법.
제 18항에 있어서,
상기 링커를 상기 금속 스팟 상에 배치하는 단계는,
상기 단백질 칩의 기판 위에 상기 금속 스팟을 커버하고, 상기 금속 스팟 상에 상기 링커를 부착시키기도록, 상기 링커 및 자가 조립가능한 분자를 포함하는 코팅 용액을 이용하여 상기 단백질 칩의 복수개의 정량 분석 유닛 상에 코팅하는 단계를 포함하는, 표적 단백질의 정량 분석 방법.
제1 항 내지 12항 중 어느 한항에 기재된 단백질 칩, 및
표적 단백질에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터를 포함하는, 표적 단백질 정량 분석용 키트.
제20항에 있어서,
상기 단백질 정량 분석용 키트는,
완충 용액을 더 포함하는, 단백질 정량 분석용 키트.