KR20200098963A - Auto protein purification apparatus and method for protein purification - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an automatic protein purification apparatus and a protein purification method using the same. The automatic protein purification apparatus according to the present invention includes: a cartridge including a plurality of wells; a cartridge holder in which the cartridge is mounted; a pickup device positioned above the cartridge holder and capable of moving up and down and between wells; a T tip including a tubular body attached with magnetic particles, an inverted triangle-shaped induction tube connected to the tubular body, and a coupling portion for adhering to the pickup device; and a magnetic rod inserted into the tubular body.

Description

자동 단백질 정제 장치 및 이를 이용한 단백질 정제 방법{AUTO PROTEIN PURIFICATION APPARATUS AND METHOD FOR PROTEIN PURIFICATION}Automatic protein purification device and protein purification method using the same {AUTO PROTEIN PURIFICATION APPARATUS AND METHOD FOR PROTEIN PURIFICATION}

본 발명은 자동 단백질 정제 장치 및 이를 이용한 단백질 정제 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성입자를 이용하여 자성입자의 세척, 단백질의 분리 및 용출(Elution)을 원-스텝(One-step)으로 수행 가능한 자동 단백질 정제 장치 및 이를 이용한 단백질 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic protein purification apparatus and a protein purification method using the same, and more particularly, washing of magnetic particles, separation and elution of proteins by using magnetic particles are performed in one-step. It relates to a possible automatic protein purification apparatus and a protein purification method using the same.

항체(Antibiotics)는 인체 내에 상당량 존재하는 단백질과 그 물리화학적 성질이 유사하여 인체 투여 시 안전하며, 포유동물 유래 세포주 및 형질전환 동식물 등을 이용하여 질병 특이적인 항체를 빠르고 경제적으로 개발할 수 있다. 따라서 항체는 질병의 진단, 치료 및 약물 시험 등의 다양한 분야에서 사용되고 있다. Antibiotics are safe for human administration because their physicochemical properties are similar to proteins present in a significant amount in the human body, and disease-specific antibodies can be developed quickly and economically using mammalian cell lines and transgenic animals and plants. Therefore, antibodies are used in various fields such as disease diagnosis, treatment, and drug testing.

단일클론 항체를 얻기 위해서는 다양한 생물학적 잔유물들이 섞여 있는 시료로부터 불순물을 제거하는 정제 과정을 필요로 한다. 기존의 정제 공정은 일반적으로 다중 크로마토그래피 단계를 포함한다. 크로마토그래피 공정은 기술자의 숙련도에 영향을 많이 받으며, 과정이 복잡하고 시간을 많이 소모하여 전체 공정의 비용을 증가시키고 있다.In order to obtain a monoclonal antibody, a purification process of removing impurities from a sample containing various biological residues is required. Existing purification processes generally involve multiple chromatography steps. The chromatographic process is greatly affected by the skill level of a technician, and the process is complicated and time-consuming, increasing the cost of the entire process.

한국공개특허 제10-2015-0067048(2015.06.17.)호는 유도자석, 유도자석이 고정되는 유도자석고정홀이 구비된 유도자석고정부, 및 튜브(T)가 삽입되는 유입홀이 형성된 몸체를 포함하는 자성입자 분리장치 및 이를 이용한 핵산 또는 단백질의 분리 및 정제방법을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0067048 (2015.06.17.) describes an induction magnet, an induction magnet fixing part provided with an induction magnet fixing hole in which the induction magnet is fixed, and a body having an inlet hole into which the tube T is inserted. Disclosed is an apparatus for separating magnetic particles, and a method for separating and purifying nucleic acids or proteins using the same.

이와 같이 자성입자를 이용한 기술은 원심분리 단계나 화학적 용매의 사용을 최소화할 수 있다는 장점이 있으나, 종래의 자성입자를 이용한 단백질 정제 방법은 정제된 항체를 사용하기 전에 완충액을 교환하는 투석(Dialysis) 과정을 필요로 한다. 또한, 하나의 튜브에서 모든 과정을 진행하여 튜브 내부에 잔존하는 용액 또는 튜브 벽면에 부착되는 잔여 물질로 인하여 면역진단분석 등의 결과에 오차가 발생할 수 있다.As such, the technology using magnetic particles has the advantage of minimizing the centrifugation step or the use of chemical solvents, but the conventional protein purification method using magnetic particles is dialysis in which the buffer is exchanged before using the purified antibody. It requires a process. In addition, an error may occur in the results of immunodiagnosis analysis or the like due to a solution remaining inside the tube or a residual substance adhering to the tube wall by performing all processes in one tube.

본 발명의 일 실시예는 자성입자를 이용한 자동 단백질 정제 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an automatic protein purification apparatus using magnetic particles.

본 발명의 다른 일 실시예는 상기 자동 단백질 정제 장치를 이용한 단백질 정제 방법을 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a protein purification method using the automatic protein purification device.

본 발명의 일 실시예는 복수 개의 웰을 포함하는 카트리지, 상기 카트리지가 안착되는 카트리지 홀더, 상기 카트리지 홀더의 상부에 위치하고, 상하 이동 및 웰 간 이동이 가능한 픽업기, 자성입자가 부착되는 관체와 상기 관체와 연결되는 역삼각형상의 유도관 및 상기 픽업기에 부착하기 위한 결합부를 포함하는 T팁 및 상기 관체 내로 삽입되는 자석봉을 포함하는 자동 단백질 정제 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a cartridge including a plurality of wells, a cartridge holder in which the cartridge is mounted, a pickup device positioned above the cartridge holder and capable of vertical movement and movement between wells, a tube body to which magnetic particles are attached, and the It provides an automatic protein purification apparatus including a T-tip including an inverted triangular induction tube connected to a tube body, a coupling part for attaching to the pickup device, and a magnetic rod inserted into the tube body.

상기 결합부는 상기 유도관의 상부 테두리에 배치되는 자성판일 수 있다.The coupling portion may be a magnetic plate disposed on an upper edge of the guide tube.

상기 자석봉은 영구자석 또는 전자석일 수있다.The magnetic rod may be a permanent magnet or an electromagnet.

상기 자석봉은 상하로 이동하여 상기 관체 내로 삽입되거나 상기 관체로부터 추출될 수 있다.The magnetic rod may be moved up and down and inserted into the tube body or extracted from the tube body.

상기 픽업기는 상하 진동 할 수 있다.The pickup device can vibrate up and down.

본 발명의 다른 일 실시예는 자성입자가 부착되는 관체와 상기 관체의 상부에 연결되는 역삼각형상의 유도관 및 상기 유도관의 상부 테두리에 배치된 자성판을 포함하는 T팁을 상하 및 복수 개의 웰 간을 이동하는 픽업기에 상기 자성판을 이용하여 부착하는 제1 단계, 상기 T팁을 자성입자 현탁액을 담지하는 제1 웰 내로 이동하고, 축 방향으로 상하 이동이 가능한 자석봉을 상기 관체 내에 삽입하여 상기 T팁의 외부면에 자성입자들을 부착하는 제2 단계, 상기 T팁을 세척 용액을 담지하는 제2 웰 내로 이동하여 자성입자를 세척하는 제3 단계, 상기 T팁을 시료를 담지하는 제3 웰 내로 이동하여 상기 자성입자와 표적 항체를 특이적으로 결합시키는 제4 단계, 상기 T팁을 세척 용액을 담지하는 제4 웰 내로 이동하여 상기 자성입자에 비특이적으로 부착된 물질을 세척하는 제5 단계, 상기 T팁을 글리신을 포함하는 용출용액을 담지하는 제5 웰 내로 이동하여 상기 표적 항체를 용출하는 제6 단계 및 상기 제5 웰에 PBS 완충액(PBS buffer)을 첨가하는 제7 단계를 포함하는 단백질 정제 방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, a T tip including a tube body to which magnetic particles are attached, an inverted triangle-shaped guide tube connected to an upper portion of the tube body, and a magnetic plate disposed on an upper edge of the tube body is provided in the upper and lower wells The first step of attaching the magnetic plate to the pick-up device that moves the liver, the T tip is moved into the first well carrying the magnetic particle suspension, and a magnetic rod capable of vertical movement in the axial direction is inserted into the tube body. A second step of attaching magnetic particles to the outer surface of the T tip, a third step of washing the magnetic particles by moving the T tip into a second well containing a cleaning solution, and a third step of holding the T tip a sample A fourth step of moving into a well to specifically bind the magnetic particles and a target antibody, a fifth step of moving the T tip into a fourth well carrying a washing solution to wash the material non-specifically attached to the magnetic particles , A sixth step of eluting the target antibody by moving the T tip into a fifth well carrying an elution solution containing glycine, and a seventh step of adding a PBS buffer to the fifth well. It provides a protein purification method.

상기 제5 단계 이후에, 상기 T팁을 세척 용액을 담지하는 세척 웰 내로 이동하여 상기 자성입자에 비특이적으로 부착된 물질을 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the fifth step, the step of moving the T tip into the washing well carrying the washing solution may further include washing the material non-specifically attached to the magnetic particles.

상기 T팁은 세척 용액 내에서 진동하여 자성입자의 세척을 보다 효과적으로 수행할 수 있다.The T tip may vibrate in the cleaning solution to more effectively clean the magnetic particles.

상기 글리신 용출용액은 1 mM 내지 50 mM의 글리신을 포함하여 투석 과정을 생략함으로써 시간과 비용을 줄일 수 있다.The glycine elution solution contains 1 mM to 50 mM glycine, and the dialysis process is omitted, thereby reducing time and cost.

상기 제3 단계 내지 상기 제6 단계는 상기 자석봉이 상기 관체로부터 추출되어 상기 자성입자가 상기 T팁으로부터 탈착되는 단계 및 상기 자석봉이 상기 관체로 삽입되어 상기 자성입자가 상기 T팁에 재부착되는 단계를 더 포함할 수 있다.In the third to sixth steps, the magnetic rod is extracted from the tube body so that the magnetic particles are detached from the T tip, and the magnetic rod is inserted into the tube body so that the magnetic particles are reattached to the T tip. It may further include.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 단백질 정제 장치는 소량의 시료로부터 빠르고 효과적으로 단백질을 정제할 수 있다.The automatic protein purification apparatus according to an embodiment of the present invention can quickly and effectively purify proteins from a small amount of samples.

상기 자동 단백질 정제 장치를 이용한 단백질 정제 방법에 따르면, 종래 단백질 정제 기술이 1 ml 이상의 시료를 필요로 한 것에 반해, 100 ul 이하의 극소량의 시료만으로도 단백질 정제가 가능하다. 또한, 전체 정제 과정에 소요되는 시간이 1시간 이내로 단축될 수 있으며, 각 단계가 자동화되어 원-스텝 공정이 가능하다. 자성 비드를 사용하는 상기 단백질 정제 방법은 크로마토그래피를 이용하는 종래의 방법에 비하여 비용이 저렴하다.According to the protein purification method using the automatic protein purification device, while the conventional protein purification technology requires a sample of 1 ml or more, protein purification is possible with only a very small amount of a sample of 100 ul or less. In addition, the time required for the entire purification process can be shortened to less than 1 hour, and each step is automated to enable a one-step process. The protein purification method using magnetic beads is inexpensive compared to the conventional method using chromatography.

상기 자동 단백질 정제 장치를 이용하여 정제한 단백질은 95% 이상의 순도를 가지고 있으며, 종래 기술과 달리 완충용액 교환(Buffer change)을 위한 투석(Dialysis) 과정 없이 글리신 용출용액(Elution solution)을 첨가하여 바로 면역 분석 진단에 사용 가능하다. 따라서 실험실 규모의 항체 치료제 개발, 진단 및 실험에 있어 저비용, 신속, 고효율의 자동 단백질 정제 장치 및 방법으로 이용 가능하다.Protein purified using the automatic protein purification device has a purity of 95% or more, and unlike the prior art, a glycine elution solution is added without a dialysis process for buffer change. Can be used for immunoassay diagnosis. Therefore, it can be used as a low-cost, rapid, and highly efficient automatic protein purification device and method for the development, diagnosis, and experimentation of antibody therapeutics on a laboratory scale.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 단백질 정제 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자석봉의 승하강에 따른 자석봉과 T팁의 위치 관계를 도시하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 정제 방법을 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 정제 방법을 도시하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 자석봉의 승하강에 따른 자성 입자의 움직임을 도시하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 정제된 표적항체와 종래의 방법에 의하여 정제된 표적항체의 역가를 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 정제된 표적항체와 종래의 자성입자 추출 방법에 의하여 정제된 표적항체의 수득률을 도시하는 그래프이다.1 is a schematic diagram showing an automatic protein purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a positional relationship between a magnetic rod and a T tip according to the elevation of the magnetic rod according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a protein purification method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a protein purification method according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram showing the movement of magnetic particles according to the elevating and descending of the magnetic rod according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the titers of a target antibody purified according to an embodiment of the present invention and a target antibody purified by a conventional method.
7 is a graph showing the yield of a target antibody purified according to an embodiment of the present invention and a target antibody purified by a conventional magnetic particle extraction method.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the present invention allows various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings, and will be described in detail below. However, it is not intended to limit the present invention to the particular form disclosed, but rather the present invention encompasses all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the present invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on another element or there may be intermediate elements between them. .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, these elements, components, regions, layers and/or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.

이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.

자동 단백질 정제 장치Automatic protein purification device

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 단백질 정제 장치를 도시하는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an automatic protein purification apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 자동 단백질 정제 장치는 복수 개의 웰을 포함하는 카트리지(140), 상기 카트리지(140)의 상부에서 웰 간 또는 상하 이동하는 픽업기(110), 상기 픽업기(110)를 관통하여 승하강이 가능한 자석봉(120), 상기 픽업기(110)의 하부에 탈부착이 가능한 T팁(130) 및 상기 카트리지(140)를 고정하고 이동시키는 카트리지 홀더(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the automatic protein purification apparatus passes through a cartridge 140 including a plurality of wells, a pickup 110 that moves between wells or up and down from the top of the cartridge 140, and the pickup 110. Thus, it includes a magnetic rod 120 that can elevate and descend, a T tip 130 that is detachable to the lower portion of the pickup device 110, and a cartridge holder 150 for fixing and moving the cartridge 140.

상기 카트리지(140)는 자성입자, 시료 및 각종 용액들을 담지하는 복수 개의 웰을 포함한다. 상기 복수 개의 웰은 일체로 연결된 멀티웰 플레이트이거나, 또는 홀더를 통하여 연결되는 개개의 튜브일 수 있다.The cartridge 140 includes a plurality of wells for carrying magnetic particles, samples, and various solutions. The plurality of wells may be multi-well plates integrally connected, or individual tubes connected through holders.

상기 픽업기(110)는 상기 카트리지(140)가 자동 단백질 정제 장치에 삽입되어 작동 위치에 있을 때, 상기 카트리지(140)의 상부에 위치한다. 상기 픽업기(110)는 복수 개의 웰 간 이동을 위하여 수평 이동을 할 수 있으며, 상기 T팁(130)을 웰 내에 삽입하거나 추출하기 위한 상하 이동을 할 수 있다. 또한 효과적인 세척을 위하여 상하 진동을 할 수 있다.The pickup device 110 is positioned above the cartridge 140 when the cartridge 140 is inserted into the automatic protein purification apparatus and is in the operating position. The pickup device 110 may horizontally move to move between a plurality of wells, and may vertically move to insert or extract the T tip 130 into the well. In addition, it can vibrate up and down for effective cleaning.

상기 픽업기(110)의 중심부에 상기 픽업기(110)를 관통하여 승하강 하는 자석봉(120)이 위치한다. 상기 자석봉(120)은 전체 또는 일부가 영구자석이거나 전자석일 수 있다.A magnetic rod 120 that passes through the pickup device 110 and moves up and down is positioned in the center of the pickup device 110. The magnet rod 120 may be a permanent magnet or an electromagnet in whole or in part.

상기 픽업기(110)의 하부에 T팁(130)이 부착된다. 상기 T팁(130)은 자성입자가 부착되는 관체(131), 상기 관체(131)로부터 연장된 역삼각형상의 유도관(133) 및 상기 픽업기(110)에 부착하기 위한 결합부(135)를 포함한다. 관체(131)는 상기 자석봉(120)이 하강하였을 때 상기 자석봉(120)의 외부면이 시료 및 용액 등에 직접 노출되지 않도록 밀봉한다. 따라서 자성입자는 자석봉(120)의 자력에 의하여 관체(131)의 외부면에 부착되게 된다. 관체(131)는 자석봉(120)이 내부로 삽입되었을 때 자력을 투과할 수 있는 비자성 물질로 형성된다. 유도관(133)은 상부로부터 자석봉(120)이 하강하여 관체(131) 내부로 원활하게 진입할 수 있는 경사면을 가진다. 결합부(135)는 상기 픽업기(110)에 T팁(130)을 부착하기 위하여 가능한 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 결합부(135)는 유도관(133) 상부 테두리에 부착되는 자성판일 수 있다. A T tip 130 is attached to the lower portion of the pickup device 110. The T tip 130 includes a tube body 131 to which magnetic particles are attached, an inverted triangle-shaped guide tube 133 extending from the tube body 131, and a coupling part 135 for attaching to the pickup device 110. Include. The tube body 131 is sealed so that the outer surface of the magnetic rod 120 is not directly exposed to a sample or a solution when the magnetic rod 120 is lowered. Therefore, the magnetic particles are attached to the outer surface of the tube body 131 by the magnetic force of the magnetic rod 120. The tube body 131 is formed of a non-magnetic material capable of transmitting magnetic force when the magnetic rod 120 is inserted into the inside. The guide tube 133 has an inclined surface through which the magnetic rod 120 descends from the top to smoothly enter the tube body 131. The coupling part 135 may have various known forms possible to attach the T tip 130 to the pickup device 110. For example, the coupling part 135 may be a magnetic plate attached to the upper edge of the guide tube 133.

카트리지 홀더(150)는 장치 하부에 위치하며, 상기 카트리지(140)를 고정하여 작업 위치 또는 탈부착 위치로 이동할 수 있다.The cartridge holder 150 is located under the device and can be moved to a working position or a detachable position by fixing the cartridge 140.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자석봉의 승하강에 따른 자석봉과 T팁의 위치 관계를 도시하는 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing a positional relationship between a magnetic rod and a T tip according to the elevation of the magnetic rod according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 자석봉(120)은 픽업기(110)로부터 승하강하여 상기 T팁(130)의 내부에 삽입되거나 추출될 수 있다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이 자석봉(120)이 T팁(130)의 내부에 삽입되지 않은 경우, T팁(130)의 외부 면에는 자력이 미치지 않는다.Referring to FIG. 2, the magnetic rod 120 may be elevated or lowered from the pickup 110 and inserted or extracted into the T tip 130. As shown in Fig. 2(a), when the magnetic rod 120 is not inserted into the T tip 130, the magnetic force does not affect the outer surface of the T tip 130.

도 2(b)에 도시된 바와 같이 자석봉(120)이 T팁(130)의 내부에 삽입된 경우, T팁(130)의 외부 면에는 자력이 미치고, 자력에 의하여 자성 물질들이 T팁(130)의 외부면에 부착될 수 있다.As shown in FIG. 2(b), when the magnetic rod 120 is inserted into the T tip 130, a magnetic force exerts on the outer surface of the T tip 130, and magnetic materials are transferred to the T tip ( 130) can be attached to the outer surface.

자동 단백질 정제 장치를 이용한 단백질 정제 방법Protein purification method using automatic protein purification device

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 정제 방법을 도시하는 블록도이고, 도 4는 단백질 정제 방법을 도시하는 순서도이다.3 is a block diagram illustrating a protein purification method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a protein purification method.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 정제 방법은 먼저 픽업기(110)에 T팁(130)을 부착하는 단계, T팁(130)의 외부면에 자성입자(201)들을 부착하는 단계, 자성입자(201)를 세척하는 단계, 자성입자(201)와 표적항체(203)를 결합하는 단계, 자성입자(201)에 부착된 불순물을 세척하는 단계, 표적항체(203)를 글리신을 포함하는 용출용액으로 용출하는 단계 및 용출된 표적항체(203)에 PBS 완충액을 첨가하는 단계를 포함한다. 3 and 4, in the protein purification method according to an embodiment of the present invention, first attaching the T tip 130 to the pickup device 110, and magnetic particles on the outer surface of the T tip 130 ( 201) attaching, washing the magnetic particles 201, combining the magnetic particles 201 and the target antibody 203, washing the impurities attached to the magnetic particles 201, the target antibody ( 203) is eluted with an elution solution containing glycine, and a PBS buffer solution is added to the eluted target antibody 203.

도 4(a)를 참조하면, 먼저 픽업기(110)의 하부에 T팁(130)을 부착한다. 복수 개의 웰을 포함하는 카트리지(140)의 제1 웰에 자성입자(201) 현탁액을 주입하고, 제2 웰, 제4웰 및 제5웰에 세척 용액을 주입하고, 제3 웰에 표적항체를 포함하는 시료를 주입한다. 이때 시료는 항체 생산 방법에 따라 조직액, 세포액, 혈장 뿐 아니라 실험실에서 개발되는 세포 배양물과 같은 항체를 포함하는 다양한 용액일 수 있다. 제6 웰에는 용출 용액을 주입한다. 각각의 용액을 담지한 카트리지(140)를 카트리지 홀더(150)에 고정하고, 카트리지 홀더(150)가 카트리지(140)를 작업 위치로 이동시킨다.Referring to FIG. 4(a), first, a T tip 130 is attached to the lower portion of the pickup device 110. The magnetic particle 201 suspension is injected into the first well of the cartridge 140 including a plurality of wells, the washing solution is injected into the second well, the fourth well, and the fifth well, and the target antibody is injected into the third well. Inject the containing sample. In this case, the sample may be a variety of solutions including antibodies such as tissue fluid, cell fluid, plasma as well as cell culture developed in a laboratory according to the antibody production method. An elution solution is injected into the sixth well. The cartridge 140 carrying each solution is fixed to the cartridge holder 150, and the cartridge holder 150 moves the cartridge 140 to the working position.

상기 자성입자(201)는 자성 또는 자화 재료로 이루어진 미립자로, Protein A/G로 코팅될 수 있다. The magnetic particles 201 are fine particles made of a magnetic or magnetized material, and may be coated with Protein A/G.

도 4(b)를 참조하면, 자석봉(120)이 하강하여 T팁(130) 내부에 삽입된다. 자석봉(130)이 삽입된 T팁(130)은 픽업기(110)의 하강에 의하여 자성입자(201) 현탁액으로 진입한다. 자성입자(201)는 자석봉(130)의 자력에 의하여 T팁(130)의 외부면에 부착된다.Referring to FIG. 4(b), the magnetic rod 120 is lowered and inserted into the T tip 130. The T tip 130 into which the magnetic rod 130 is inserted enters the suspension of the magnetic particles 201 by the descending of the pickup device 110. The magnetic particles 201 are attached to the outer surface of the T tip 130 by the magnetic force of the magnetic rod 130.

도 4(c)를 참조하면, 자성입자(201)가 부착된 T팁(130)은 세척액이 담지된 제2 웰에 진입한다. T팁(130)은 픽업기(110)에 의하여 상하 왕복 이동 또는 진동하여 보다 효과적인 자성입자의 세척을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 4(c), the T-tip 130 to which the magnetic particles 201 are attached enters the second well in which the washing liquid is supported. The T tip 130 may be moved vertically or vibrate by the pickup device 110 to perform more effective cleaning of magnetic particles.

도 4(d)를 참조하면, 자성입자(201)가 부착된 T팁(130)은 표적항체를 포함하는 시료를 담지한 제3 웰에 진입한다. T팁(130)은 픽업기(110)에 의하여 상하 왕복 이동 또는 진동하여 상기 자성입자(201)와 표적항체(203)를 효과적으로 결합할 수 있다. Referring to FIG. 4(d), the T-tip 130 to which the magnetic particles 201 are attached enters a third well carrying a sample containing a target antibody. The T tip 130 may be moved or vibrated up and down by the pickup device 110 to effectively couple the magnetic particles 201 and the target antibody 203.

도 4(e)를 참조하면, 자성입자(201)가 부착된 T팁(130)은 세척 용액을 담지한 제4 웰에 진입한다. T팁(130)은 픽업기(110)에 의하여 상하 왕복 이동 또는 진동하여 상기 자성입자(201) 및 T팁(130)의 외부면에 비특이적으로 부착된 불순물들을 세척할 수 있다.Referring to FIG. 4(e), the T tip 130 to which the magnetic particles 201 are attached enters the fourth well carrying the cleaning solution. The T tip 130 may be moved or vibrated up and down by the pickup device 110 to wash the magnetic particles 201 and impurities non-specifically attached to the outer surface of the T tip 130.

도 4(f)를 참조하면, 자성입자(201)가 부착된 T팁(130)은 세척 용액을 담지한 추가적인 세척웰인 제5 웰에 진입할 수 있다. 추가적인 세척 단계는 시료 내의 불순물 양에 따라 추가되거나 감소될 수 있다.Referring to FIG. 4(f), the T tip 130 to which the magnetic particles 201 are attached may enter a fifth well, which is an additional washing well carrying a washing solution. Additional washing steps can be added or reduced depending on the amount of impurities in the sample.

도 4(g)를 참조하면, 자성입자(201)가 부착된 T팁(130)은 용출 용액을 담지하는 제6 웰에 진입한다. T팁(130)은 픽업기(110)에 의하여 상하 왕복 이동 또는 진동하여 상기 자성입자(201)에 결합된 표적 항체(203)를 효과적으로 용출할 수 있다. Referring to FIG. 4(g), the T tip 130 to which the magnetic particles 201 are attached enters the sixth well carrying the elution solution. The T tip 130 may be moved or vibrated up and down by the pickup device 110 to effectively elute the target antibody 203 bound to the magnetic particle 201.

상기 자성입자(201)은 T팁(130)에 부착되어 제1 웰 또는 추가적인 다른 웰로 이동될 수 있다. The magnetic particles 201 may be attached to the T tip 130 and moved to the first well or additional wells.

표적 항체(203)가 용출된 제6 웰에 매우 낮은 농도의 1 mM 내지 50 mM의 글리신을 포함하는 글리신 용출용액을 첨가하기 때문에 표적 항체(203)를 바로 면역 분석 진단 등에 사용할 수 있다. 이는 추가적인 완충용액 교환 과정 없이 빠르게 표적 항체를 이용한 실험, 진단이 가능하게 한다.Since a glycine elution solution containing a very low concentration of 1 mM to 50 mM glycine is added to the sixth well from which the target antibody 203 has been eluted, the target antibody 203 can be directly used for immunoassay diagnosis or the like. This makes it possible to quickly experiment and diagnose using the target antibody without an additional buffer exchange process.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 자석봉의 승하강에 따른 자성 입자의 움직임을 도시하는 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing the movement of magnetic particles according to the elevating and descending of the magnetic rod according to an embodiment of the present invention.

도 5(a)를 참조하면, 자석봉(120)이 T팁(130) 내부로 삽입되었을 때 자석봉(120)의 자력에 의하여 자성입자(201)가 T팁(130)의 외부면에 부착된다. 자성입자(201)가 T팁(130)에 부착된 상태로 T팁(130)이 웰 간 이동함으로써 동일 웰을 계속 적으로 사용할 경우 남는 잔여 용액이나, 웰 벽면에 부착되는 불순물 없이 단백질 정제 과정을 수행할 수 있다.5(a), when the magnetic rod 120 is inserted into the T tip 130, the magnetic particles 201 are attached to the outer surface of the T tip 130 by the magnetic force of the magnetic rod 120. do. As the magnetic particles 201 are attached to the T-tip 130 and the T-tip 130 moves between wells, the protein purification process is performed without residual solution or impurities adhering to the walls of the wells. Can be done.

도 5(b)를 참조하면, 자석봉(120)이 T팁(130) 외부로 추출되었을 때 자석봉(120)의 자력이 T팁(130)의 외부면에 미치지 않는다. 따라서 자성입자(201)는 웰 내의 용액으로 분산되게 된다. 자성입자(201)가 분산되는 경우, 자성입자(201)의 표면적이 넓어져 세척 및 항원항체 반응이 용이하게 된다. 5(b), when the magnetic rod 120 is extracted to the outside of the T tip 130, the magnetic force of the magnetic rod 120 does not reach the outer surface of the T tip 130. Therefore, the magnetic particles 201 are dispersed as a solution in the well. When the magnetic particles 201 are dispersed, the surface area of the magnetic particles 201 is increased to facilitate washing and antigen-antibody reaction.

T팁(130)이 웰 내로 진입하였을 때 자석봉(120)을 T팁(130)으로부터 추출하고 T팁(130)을 상하 왕복 운동 또는 진동시켜 자성입자(201)와 용액의 혼합을 보다 용이하게 할 수 있다. 반응 또는 세척이 완료된 후 T팁(130) 내로 자석봉(120)을 삽입하여 자성입자(201)를 다시 T팁(130)의 외부면에 재부착시켜 웰 간 이동을 할 수 있다.When the T tip 130 enters the well, the magnetic rod 120 is extracted from the T tip 130 and the T tip 130 is reciprocated or vibrated up and down to make mixing of the magnetic particles 201 and the solution easier. can do. After the reaction or washing is completed, the magnetic rod 120 is inserted into the T tip 130 to reattach the magnetic particles 201 to the outer surface of the T tip 130 to move between wells.

단백질 정제 방법에 따른 실험 결과Experimental results according to protein purification method

상술한 단백질 정제 방법에 따라 표적항체를 정제한 뒤, ELISA(Enzyme-linked Immunosorbent Assay)를 이용하여 종래의 방법에 의하여 정제된 항체와 역가를 비교하였다. 정제된 표적항체의 양은 각각 0.3 mg, 0.03 mg 및 0.003 mg이고, TMB(3,3',5,5'-tetramethyl benzidine) 반응은 20분 동안 진행되었다. 본 발명의 일 실시예에 따라 글리신 용출용액을 이용하여 표적 항체를 용출한 후 각각 1분 및 30분동안 정체한 뒤 투석 과정 없이 역가를 측정하였다.After purifying the target antibody according to the protein purification method described above, the titer was compared with the antibody purified by a conventional method using an ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay). The amount of the purified target antibody was 0.3 mg, 0.03 mg, and 0.003 mg, respectively, and the TMB (3,3',5,5'-tetramethyl benzidine) reaction proceeded for 20 minutes. According to an embodiment of the present invention, a target antibody was eluted using a glycine elution solution, and then held for 1 minute and 30 minutes, respectively, and the titer was measured without dialysis.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 정제된 표적항체와 종래의 방법에 의하여 정제 후 24시간의 투석 과정을 거친 표적항체의 역가를 도시하는 그래프이다.6 is a graph showing the titers of a target antibody purified according to an embodiment of the present invention and a target antibody that has undergone a dialysis process for 24 hours after purification by a conventional method.

도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 정제한 항체의 역가가 기존의 방법으로 정제한 항체의 역과와 차이가 없는 것을 확인할 수 있다. 종래의 방법은 완충액 교환을 위한 투석과정이 1일 이상 걸리는 데 반해 본 발명에 따른 단백질 정제 방법은 단백질 용출과정 후 1분 내지 30분 만에 바로 면역 분석 진단 등에 사용 가능하며, 그 결과가 종래의 방법으로 구한 것과 큰 차이가 없어 실험실 규모의 진단 분석에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다.6(a) and 6(b), it can be seen that the titer of the antibody purified according to an embodiment of the present invention is not different from that of the antibody purified by a conventional method. While the conventional method takes more than 1 day for the dialysis process for buffer exchange, the protein purification method according to the present invention can be used for immunoassay diagnosis immediately after 1 to 30 minutes after the protein elution process. As there is no significant difference from the method obtained by the method, it is thought that it can play a large role in diagnostic analysis on a laboratory scale.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 정제된 표적항체와 종래의 자성입자 추출 방법에 의하여 정제된 표적항체의 수득률을 도시하는 그래프이다.7 is a graph showing the yield of a target antibody purified according to an embodiment of the present invention and a target antibody purified by a conventional magnetic particle extraction method.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 단백질을 정제할 경우, 용출 시간을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 종래 시스템보다 50% 이상 수득률이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 용출 시간이 1분 이내일 경우에도 99% 이상의 단백질을 수득할 수 있음을 확인하였다.Referring to FIG. 7, it was confirmed that, when the protein was purified according to an embodiment of the present invention, not only the elution time could be reduced, but the yield was increased by 50% or more compared to the conventional system. In addition, it was confirmed that 99% or more of the protein can be obtained even when the elution time is within 1 minute.

110 : 픽업기 120 : 자석봉
130 : T팁 131 : 관체
133 : 유도관 135 : 결합부
140 : 카트리지 150 : 카트리지 홀더
201 : 자성입자 203 : 타겟 항체110: pickup device 120: magnetic rod
130: T tip 131: tube body
133: guide tube 135: coupling portion
140: cartridge 150: cartridge holder
201: magnetic particle 203: target antibody

Claims (10)

복수 개의 웰을 포함하는 카트리지;
상기 카트리지가 안착되는 카트리지 홀더;
상기 카트리지 홀더의 상부에 위치하고, 상하 이동 및 웰 간 이동이 가능한 픽업기;
자성입자가 부착되는 관체와 상기 관체와 연결되는 역삼각형상의 유도관 및 상기 픽업기에 부착하기 위한 결합부를 포함하는 T팁; 및
상기 관체 내로 삽입되는 자석봉을 포함하는 자동 단백질 정제 장치.
A cartridge including a plurality of wells;
A cartridge holder on which the cartridge is seated;
A pickup device positioned above the cartridge holder and capable of moving up and down and moving between wells;
A T tip including a tube body to which magnetic particles are attached, an inverted triangle-shaped guide tube connected to the tube body, and a coupling portion for attaching to the pickup device; And
Automatic protein purification device comprising a magnetic rod inserted into the tube.
제1항에 있어서,
상기 결합부는 상기 유도관의 상부 테두리에 배치되는 자성판인 것을 특징으로 하는 자동 단백질 정제 장치.
The method of claim 1,
Automatic protein purification apparatus, characterized in that the coupling portion is a magnetic plate disposed on the upper edge of the guide tube.
제1항에 있어서,
상기 자석봉은 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 자동 단백질 정제 장치.
The method of claim 1,
Automatic protein purification device, characterized in that the magnetic rod is a permanent magnet or an electromagnet.
제1항에 있어서,
상기 자석봉은 상하로 이동하여 상기 관체 내로 삽입되거나 상기 관체로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 자동 단백질 정제 장치.
The method of claim 1,
The magnetic rod is an automatic protein purification apparatus, characterized in that it moves up and down to be inserted into the tube body or extracted from the tube body.
제1항에 있어서,
상기 픽업기는 상하 진동 하는 것을 특징으로 하는 자동 단백질 정체 장치.
The method of claim 1,
Automatic protein retention device, characterized in that the pickup device vibrates up and down.
자성입자가 부착되는 관체와 상기 관체의 상부에 연결되는 역삼각형상의 유도관 및 상기 유도관의 상부 테두리에 배치된 자성판을 포함하는 T팁을 상하 및 복수 개의 웰 간을 이동하는 픽업기에 부착하는 제1 단계;
상기 T팁을 자성입자 현탁액을 담지하는 제1 웰 내로 이동하고, 축 방향으로 상하 이동이 가능한 자석봉을 상기 관체 내에 삽입하여 상기 T팁의 외부면에 자성입자들을 부착하는 제2 단계;
상기 T팁을 세척 용액을 담지하는 제2 웰 내로 이동하여 상기 자성입자를 세척하는 제3 단계;
상기 T팁을 시료를 담지하는 제3 웰 내로 이동하여 상기 자성입자와 표적 항체를 특이적으로 결합시키는 제4 단계;
상기 T팁을 세척 용액을 담지하는 제4 웰 내로 이동하여 상기 자성입자에 비특이적으로 부착된 물질을 세척하는 제5 단계;
상기 T팁을 글리신을 포함하는 용출용액을 담지하는 제5 웰 내로 이동하여 상기 표적 항체를 용출하는 제6 단계; 및
상기 제5 웰에 PBS 완충액을 첨가하는 제7 단계를 포함하는 단백질 정제 방법.
Attaching a T-tip including a tube body to which magnetic particles are attached, an inverted triangle-shaped guide tube connected to an upper portion of the tube body, and a magnetic plate disposed on the upper edge of the guide tube to a pickup device that moves up and down and between a plurality of wells The first step;
A second step of attaching magnetic particles to the outer surface of the T tip by moving the T tip into a first well carrying a magnetic particle suspension and inserting a magnetic rod capable of vertical movement in an axial direction into the tube body;
A third step of washing the magnetic particles by moving the T tip into a second well carrying a cleaning solution;
A fourth step of specifically binding the magnetic particles and the target antibody by moving the T tip into a third well carrying a sample;
A fifth step of washing the material non-specifically attached to the magnetic particles by moving the T tip into a fourth well carrying a washing solution;
A sixth step of eluting the target antibody by moving the T tip into a fifth well carrying an elution solution containing glycine; And
Protein purification method comprising the seventh step of adding a PBS buffer solution to the fifth well.
제6항에 있어서,
상기 제5 단계 이후에,
상기 T팁을 세척 용액을 담지하는 세척 웰 내로 이동하여 상기 자성입자에 비특이적으로 부착된 물질을 세척하는 추가 세척 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 정제 방법.
The method of claim 6,
After the fifth step,
Further comprising an additional washing step of washing the material non-specifically attached to the magnetic particles by moving the T tip into a washing well carrying a washing solution.
제6항에 있어서,
상기 T팁은 웰 내에 진입하여 진동하는 것을 특징으로 하는 단백질 정제 방법.
The method of claim 6,
The protein purification method, characterized in that the T-tip enters into the well and vibrates.
제6항에 있어서,
상기 글리신을 포함하는 용출용액(elution buffer)은 1 mM 이상 50 mM 이하의 글리신을 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 정제 방법.
The method of claim 6,
The protein purification method, characterized in that the elution buffer containing glycine contains 1 mM or more and 50 mM or less glycine.
제6항에 있어서,
상기 제3 단계 내지 제6 단계는 각각 상기 자석봉이 상기 관체로부터 추출되어 상기 자성입자가 상기 T팁으로부터 탈착되는 단계; 및
상기 자석봉이 상기 관체로 삽입되어 상기 자성입자가 상기 T팁에 재부착되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 정제 방법.
The method of claim 6,
Each of the third to sixth steps includes the steps in which the magnetic rod is extracted from the tube and the magnetic particles are detached from the T tip; And
The method further comprising the step of reattaching the magnetic particles to the T tip by inserting the magnetic rod into the tube body.
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