KR20210026981A - Method for Providing Information Necessary to Diagnose the Risk of Cancer Metastasis Using Biochip - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a method for providing information necessary to diagnose the risk of metastasis of breast cancer, which comprises the steps of: preparing a first sample containing circulating tumor cells; preparing a second sample by performing immunofluorescence staining specific for estrogen receptor, progesterone receptor, and cytokeratin on the first sample; preparing a third sample by treating the second sample with human epidermal growth factor receptor 2 (Her2) specific magnetic nanoparticles; injecting the third sample into the biochip and collecting circulating tumor cells; and determining the metastasis by checking the location and type of a fluorescence signal.

Description

바이오칩을 이용한 유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법{Method for Providing Information Necessary to Diagnose the Risk of Cancer Metastasis Using Biochip}Method for Providing Information Necessary to Diagnose the Risk of Cancer Metastasis Using Biochip}

본 발명은 바이오칩을 이용한 유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of providing information necessary for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer using a biochip.

유방암은 임상적으로나 병리학적으로 매우 복잡하고 다양한 양상을 나타내는 암으로 알려져 있다. 최근 유방암 치료에 효과를 나타내는 다양한 표적 치료제가 개발되면서 유방암도 치료 표적이 되는 분자표지자의 발현 유무에 따라 분류하고 있다. 현재 잘 알려진 유방암의 분자표지자는 ER(에스트로겐 수용체), PR(프로게스테론 수용체), 및 Her2(인간 상피세포 성장인자 2)이다. Breast cancer is known clinically and pathologically as a highly complex and diverse cancer. Recently, with the development of various targeted therapeutics that are effective in the treatment of breast cancer, breast cancer is also classified according to the presence or absence of molecular markers targeted for treatment. Currently well-known molecular markers of breast cancer are ER (estrogen receptor), PR (progesterone receptor), and Her2 (human epithelial cell growth factor 2).

유방암의 아형은 Her2, ER, PR 발현에 따라 다음과 같이 분류된다. ER+ 또는 PR+이면 Luminal 유형으로 분류하며, Her2 양성 여부에 따라 Luminal A 유형(Her2-) 또는 Luminal B 유형(Her2+)으로 나뉜다. ER-/PR-/Her2+은 'HER2 유형'으로 지칭한다. ER-/PR-/Her2-(삼중음성)이면서 CK5/6 및 EGFR이 양성인 유형은 Basal-like 유형으로 지칭하고, Her2, ER, PR, CK5/6, EGFR이 모두 음성인 유형은 Unclassified로 분류한다. 또는 Her2, ER, PR이 모두 음성인 경우 삼중음성(Triple Positive)으로, 하나라도 양성인 경우 비삼중음성으로 구별하기도 한다. The subtypes of breast cancer are classified as follows according to the expression of Her2, ER, and PR. If it is ER+ or PR+, it is classified as Luminal type, and is classified into Luminal A type (Her2-) or Luminal B type (Her2+) depending on whether or not Her2 is positive. ER-/PR-/Her2+ is referred to as'HER2 type'. ER-/PR-/Her2- (triple negative) and CK5/6 and EGFR positive types are referred to as Basal-like types, and Her2, ER, PR, CK5/6, and EGFR negative types are classified as Unclassified. do. Alternatively, if all of Her2, ER, and PR are negative, they are classified as triple positive, and if any of them are positive, they are classified as non-triple negative.

침윤성 유방암의 생존율은 Luminal 유형이 가장 높으며, 그 중에 특히 Luminal A 유형의 전이도가 낮고 생존율이 높다고 알려져 있다. 그 중에서 상대적으로 ER-/PR+ 표현형이 생존율이 좋으며, ER+/PR+ 표현형이 생존율이 좋지 않다고 알려져 있다(J Breast Cancer 2010 March; 13(1): 74-82). 삼중음성 유방암은 항암제의 표적이 되는 3가지 수용체가 모두 없기 때문에 일반 항암제 외에는 특별한 치료약물이 없으며 임상적으로 재발 및 원격전이가 흔하고 비삼중음성 유방암보다 예후가 좋지 않은 것으로 알려져 있다.The survival rate of invasive breast cancer is the highest in the Luminal type, and among them, it is known that the metastasis of the Luminal A type is low and the survival rate is high. Among them, it is known that the ER-/PR+ phenotype has a relatively good survival rate, and the ER+/PR+ phenotype has a poor survival rate (J Breast Cancer 2010 March; 13(1): 74-82). Because triple-negative breast cancer does not have all three receptors targeted for anti-cancer drugs, there are no special therapeutic drugs other than general anti-cancer drugs. Clinically, recurrence and distant metastasis are common, and the prognosis is known to be poorer than that of non-triple-negative breast cancer.

상기 분자표지자의 진단은 주로 조직미세배열법(tissue microarray, TMA)으로 행해지고 있다. TMA를 이용한 면역조직화학에서 ER 양성 및 PR 양성의 정의는 종양세포내 핵염색이 10%를 넘는 경우로 한다. Her2 과발현은 종양세포들의 10% 이상이 강한 막 염색(3+)을 보이는 경우로 하며, 중간 염색(2+)을 보일 경우 추가적으로 Her2 유전자 증폭 분석인 FISH(fluorescence in situ hybridization)을 시행하여 Her2 유전자 증폭이 관찰되면 Her2 양성으로 정의한다. ER, PR, Her2 등 분자표지자 발현의 면역조직화학에서의 판정은 조직 고정 및 수용체 염색 과정에서 생기는 기술적 문제로 인해 검사기관마다 편차가 크고 위음성도 종종 나타나는 것으로 알려져 있다. 따라서 보다 신속하고 정확한 유방암 전이성 진단 방법이 필요한 실정이다. Diagnosis of the molecular marker is mainly performed by tissue microarray (TMA). In immunohistochemistry using TMA, the definition of ER-positive and PR-positive is when the nuclear staining in tumor cells exceeds 10%. Her2 overexpression is a case where more than 10% of tumor cells show strong membrane staining (3+), and if intermediate staining (2+) is shown, an additional Her2 gene amplification analysis, FISH (fluorescence in situ hybridization), is performed and the Her2 gene If amplification is observed, it is defined as Her2 positive. It is known that the determination of the expression of molecular markers such as ER, PR, and Her2 in immunohistochemistry is largely different for each laboratory due to technical problems occurring during tissue fixation and receptor staining, and false negatives often appear. Therefore, there is a need for a more rapid and accurate method of diagnosing breast cancer metastasis.

대한민국 등록특허 제10-1740015호(2017.05.25)Korean Patent Registration No. 10-1740015 (2017.05.25)

일 구체예는 형광신호의 위치 및 종류에 따라 유방암의 전이 위험성을 판단하는데 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다. One embodiment provides a method of providing information necessary to determine the risk of metastasis of breast cancer according to the location and type of a fluorescent signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩은, 자성 입자가 특이적으로 부착된 세포를 포함하는 시료가 유동되는 시료관, 시료관의 일부와 나란하게 배치되는 바(bar) 형상의 자석, 시료관 및 자석이 배치되는 플레이트를 포함한다.The biochip according to an embodiment of the present invention includes a sample tube through which a sample including cells to which magnetic particles are specifically attached, flows, a bar-shaped magnet arranged in parallel with a part of the sample tube, and a sample tube. And a plate on which the magnet is disposed.

상기 시료관은, 세포가 포집되도록 시료관 표면으로부터 돌출되어 형성되며 자석으로부터의 거리가 각각 상이한 복수의 돌기를 포함하는 포집 채널부를 포함한다.The sample tube includes a collection channel portion that is formed to protrude from the surface of the sample tube so that cells are collected, and includes a plurality of protrusions each having a different distance from the magnet.

상기 포집 채널부는, 자석의 길이 방향과 나란하게 배치되며, 서로 연결되어 하나의 유로를 형성하는 복수의 미세포집채널을 포함할 수 있다. The collection channel portion may include a plurality of uncelled collection channels disposed parallel to the length direction of the magnet and connected to each other to form one flow path.

상기 시료관은, 시료가 흐르는 방향과 교차하는 방향으로 돌출되는 복수의 기둥이 형성되어 포집 채널부에 유입되는 시료의 불순물을 제거하는 여과 채널부를 더 포함할 수 있다. The sample tube may further include a filtration channel portion for removing impurities of a sample flowing into the collection channel portion by forming a plurality of pillars protruding in a direction crossing a direction in which the sample flows.

상기 여과 채널부는, 서로 연결되어 하나의 유로를 형성하는 복수의 미세 여과 채널을 포함할 수 있다. The filtration channel unit may include a plurality of fine filtration channels connected to each other to form one flow path.

상기 복수의 기둥은 0 초과 100 μm 이하의 폭을 가질 수 있다. The plurality of pillars may have a width of greater than 0 and less than or equal to 100 μm.

상기 포집 채널부는 0 초과 250 μm 이하의 폭을 가질 수 있고, 상기 여과 채널부는 0 초과 800 μm 이하의 폭을 가질 수 있다.The collection channel portion may have a width greater than 0 and less than or equal to 250 μm, and the filtering channel portion may have a width greater than 0 and less than or equal to 800 μm.

상기 플레이트는, 시료관의 상부에 배치되는 제1 플레이트 및 제1 플레이트와 대향되도록 시료관의 하부에 배치되는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.The plate may include a first plate disposed above the sample tube and a second plate disposed below the sample tube to face the first plate.

상기 시료관은, 시료관의 일 단부에 형성되어 시료가 유입되는 인렛 및 시료관의 타 단부에 형성되어, 시료관을 관통한 시료가 외부로 배출되는 아웃렛을 포함할 수 있다.The sample tube may include an inlet formed at one end of the sample tube and through which a sample is introduced, and an outlet formed at the other end of the sample tube and through which a sample passing through the sample tube is discharged to the outside.

상기 세포는, 표면 단백질 발현량에 따라 자성 입자의 부착 개수가 서로 다른 전이성 암세포 및 비전이성 암세포를 포함할 수 있다.The cells may include metastatic cancer cells and non-metastatic cancer cells having different numbers of magnetic particles attached according to the amount of surface protein expression.

상기 시료관 및 플레이트는 투명한 재질일 수 있다. The sample tube and plate may be made of a transparent material.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 순환종양세포가 포함된 제 1 시료를 준비하는 단계; 상기 제 1 시료에 에스트로겐 수용체, 프로게스테론 수용체, 및 사이토케라틴(Cytokeratin)에 특이적인 면역형광염색을 실시하여 제 2 시료를 준비하는 단계; 상기 제 2 시료에 Her2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2) 특이적인 자성나노입자를 처리하여 제 3 시료를 준비하는 단계; 상기 제 3 시료를 바이오칩에 주입하고 순환종양세포를 포집하는 단계; 및 형광신호의 위치 및 종류를 확인하여 전이성을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 바이오칩은 상기 순환종양세포를 포집하는 복수의 미세포집채널 및 자석을 포함하고, 상기 복수의 미세포집채널은 각각 자석과의 거리를 달리하고 동일한 간격으로 배치되는 것인, 유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다. According to another embodiment of the present invention, preparing a first sample containing circulatory tumor cells; Preparing a second sample by performing immunofluorescence staining specific for estrogen receptor, progesterone receptor, and cytokeratin on the first sample; Preparing a third sample by treating the second sample with magnetic nanoparticles specific to Her2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2); Injecting the third sample into a biochip and collecting circulatory tumor cells; And determining the metastaticity by checking the location and type of the fluorescent signal, wherein the biochip includes a plurality of microcell collection channels and magnets for collecting the circulatory tumor cells, and the plurality of microcell collection channels each include a magnet and It provides a method of providing information necessary for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer, which is arranged at the same distance and at different distances.

일 구체예에 따른 유방암의 전이성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법을 이용하면 형광신호의 위치 및 종류를 분석하여 유방암의 전이 위험성을 판단할 수 있으므로 기존의 면역조직화학방법보다 신속하고 편리하며 정확도를 높일 수 있다.If the method of providing information necessary for diagnosing metastasis of breast cancer according to an embodiment is used, the risk of metastasis of breast cancer can be determined by analyzing the location and type of the fluorescent signal. You can increase it.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료관 및 자석을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 것이다.
도 4는 도 2의 A 영역에서 세포가 분리 포집되는 모습을 확대하여 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 A 영역에서 전이성 암세포와 비전이성 암세포를 각각 모사한 녹색 형광 세포 및 적색 형광 세포가 자력의 세기에 따라 분리 포집된 모습을 도시한 것이다.
도 6은 순환종양세포에 Her2 특이적 결합하는 자성나노입자(MNPs), ER 및 PR 특이적 형광 염색을 처리하고 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩을 이용해 ER/PR 및 Her2의 발현 여부를 확인하는 원리를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩으로서, 총 12개의 미세포집채널(12 CTCs Trapping segment) 및 하나의 미세포집채널 당 57개의 돌기(Sub-segment)를 갖는 바이오칩을 도시한 것이다. 미세포집채널과 자석과의 거리는 각각 0.7 mm, 1.54 mm, 2.38 mm, 3.22 mm, 4.06 mm, 4.9 mm, 5.74 mm, 6.58 mm, 7.42 mm, 8.26 mm, 9.1 mm, 9.94 mm이고, 각 미세포집채널들의 간격은 0.84mm이며, 자석의 세기는 4.75 kG이다.
도 8은 4개의 세포주(BT-474, SK-BR-3, MCF-7, 및 MDA-MB-231)에 대해 GF(green fluorescentn)을 이용한 ER 특이적 형광 염색결과, RF(red fluorescent)을 이용한 PR 특이적 형광 염색 결과, 및 이들의 중첩 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 MCF-7(ER+/PR+/Her2-) 세포주를 자기장에 따라 분리하고 형광 염색의 분포를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 BT-474(삼중양성) 세포주를 자기장에 따라 분리하고 형광 염색의 분포를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 MDA-MB-231(삼중음성) 및 SK-BR-3(ER-/PR-/Her2+) 세포주를 자기장에 따라 분리하고 핵염색(DAPI)하여 분포를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 BT-474(녹색), SK-BR-3(자주색), MDA-MB-231(붉은색), 및 MCF-7(노란색) 세포주를 형광 염색 및 자기력의 차이에 따라 분리한 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 상기 도 12에서 Her2 양성 세포인 SK-BR-3(자주색) 및 BT-474(녹색)의 분리 검출한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 14는 상기 도 12에서 Her2 음성 세포인 MDA-MB-231(붉은색) 및 MCF-7(노란색)의 분리 검출한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 15는 상기 도 12에서 BT-474(녹색), SK-BR-3(자주색), MDA-MB-231(붉은색), 및 MCF-7(노란색) 4가지 세포의 분리 검출한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
1 shows a biochip according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a sample tube and a magnet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of area A of FIG. 2.
FIG. 4 schematically shows an enlarged view of a state in which cells are separated and collected in area A of FIG. 2.
FIG. 5 shows a state in which green fluorescent cells and red fluorescent cells each simulating metastatic cancer cells and non-metastatic cancer cells in area A of FIG. 2 are separated and collected according to the intensity of magnetic force.
6 is a magnetic nanoparticle (MNPs) that specifically binds Her2 to circulating tumor cells, ER and PR-specific fluorescent staining is treated, and the expression of ER/PR and Her2 is confirmed using a biochip according to an embodiment of the present invention. It shows the principle of doing.
7 is a biochip according to an embodiment of the present invention, showing a biochip having a total of 12 non-cell collection channels (12 CTCs trapping segment) and 57 sub-segments per one non-cell collection channel. The distance between the microcell collection channel and the magnet is 0.7 mm, 1.54 mm, 2.38 mm, 3.22 mm, 4.06 mm, 4.9 mm, 5.74 mm, 6.58 mm, 7.42 mm, 8.26 mm, 9.1 mm and 9.94 mm, respectively, and each microcell collection channel The gap between them is 0.84mm, and the strength of the magnet is 4.75 kG.
8 is a result of ER-specific fluorescence staining using GF (green fluorescentn) for four cell lines (BT-474, SK-BR-3, MCF-7, and MDA-MB-231), RF (red fluorescent). The results of PR-specific fluorescence staining used and the results of overlapping them are shown.
9 shows the results of separating the MCF-7 (ER+/PR+/Her2-) cell line according to the magnetic field and confirming the distribution of fluorescence staining.
10 shows the results of separating the BT-474 (triple positive) cell line according to the magnetic field and confirming the distribution of fluorescence staining.
11 shows the results of confirming the distribution by separating MDA-MB-231 (triple negative) and SK-BR-3 (ER-/PR-/Her2+) cell lines according to a magnetic field and performing nuclear staining (DAPI).
12 shows the results of separating BT-474 (green), SK-BR-3 (purple), MDA-MB-231 (red), and MCF-7 (yellow) cell lines according to differences in fluorescence staining and magnetic force. Is shown.
13 is a graph showing the results of separation and detection of SK-BR-3 (purple) and BT-474 (green), which are Her2-positive cells in FIG. 12.
14 is a graph showing the results of separation and detection of MDA-MB-231 (red) and MCF-7 (yellow), which are Her2 negative cells in FIG. 12.
FIG. 15 is a graph showing the separation and detection results of four cells of BT-474 (green), SK-BR-3 (purple), MDA-MB-231 (red), and MCF-7 (yellow) in FIG. 12 It is represented by

일 양상에 따르면, 자석과의 거리에 따른 자력의 차이를 이용하여, 자성 입자가 서로 다르게 부착된 세포를 분리 포집하여 검출할 수 있는 바이오 칩을 제공한다. According to an aspect, there is provided a biochip capable of separately collecting and detecting cells to which magnetic particles are attached differently from each other by using a difference in magnetic force according to a distance from a magnet.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩(100)이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩(100)은 시료관(110), 자석(120) 및 플레이트(130)를 포함한다. 1 shows a biochip 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the biochip 100 according to an embodiment of the present invention includes a sample tube 110, a magnet 120, and a plate 130.

시료관(110)은 시료가 유입되어 유동된 후 외부로 배출되는 경로를 형성하며, 시료의 유동을 위해 내부가 비어있는 가늘고 긴 관(pipe) 형상으로 형성된다. The sample tube 110 forms a path through which a sample is introduced and flowed and then discharged to the outside, and is formed in a shape of an elongated pipe with an empty inside for the flow of the sample.

시료관(110)의 일 단부에는 시료가 유입될 수 있도록 인렛(inlet, 116)이 형성되며, 시료관(110)의 타 단부에는 본 실시예의 시료가 시료관(110)을 따라 유동된 후 외부로 배출되기 위한 아웃렛(outlet, 118)이 형성될 수 있다. An inlet 116 is formed at one end of the sample tube 110 so that the sample can be introduced, and at the other end of the sample tube 110, the sample of this embodiment flows along the sample tube 110 and then external An outlet 118 may be formed to be discharged into the furnace.

본 실시예에 따른 시료관(110)에는 자성 입자 및/또는 형광입자가 특이적으로 부착된 세포를 포함하는 시료가 유입된다. 자성 입자가 부착된 세포는 자기장 범위 내에서 자력의 영향을 받을 수 있다. A sample including cells to which magnetic particles and/or fluorescent particles are specifically attached is introduced into the sample tube 110 according to the present embodiment. Cells to which magnetic particles are attached may be affected by magnetic force within the range of the magnetic field.

이때, 일 예로, 본 실시예에 따른 세포는 표면 단백질 발현량에 따라 자성 입자의 부착 개수 또는 형광 입자의 부착 개수가 서로 다른 비전이성 암세포(a) 및/또는 전이성 암세포(b)를 포함할 수 있다. At this time, as an example, the cells according to the present embodiment may include non-metastatic cancer cells (a) and/or metastatic cancer cells (b) having different adhesion numbers of magnetic particles or adhesion numbers of fluorescent particles according to the amount of surface protein expression. have.

보다 구체적으로 설명하자면, 본 실시예에 따른 세포는 암세포의 세포막에 존재하는 표면 단백질(Her2)에 특이적으로 결합할 수 있는 항체(Anti-Her2)와 결합된 나노 미터 단위의 크기를 가지는 자성 입자, ER에 특이적으로 결합할 수 있는 형광 입자, 및 PR에 특이적으로 결합할 수 있는 형광입자 중 어느 하나가 특이적으로 부착된 암세포일 수 있고, 또는 이 중 어느 하나도 부착되지 않은 암세포일 수도 있다. More specifically, the cell according to this embodiment is a magnetic particle having a size of nanometers combined with an antibody (Anti-Her2) capable of specifically binding to a surface protein (Her2) present in the cell membrane of cancer cells. , A fluorescent particle capable of specifically binding to ER, and a fluorescent particle capable of specifically binding to PR may be specifically attached cancer cells, or cancer cells to which neither of them is attached. have.

유방암 세포의 전이성은 ER, PR, 및 Her2 등 표면 단백질의 발현량에 따라 다르며, 세포막에 부착되는 자성 입자 및 형광입자의 개수 역시 표면 단백질 발현량에 따라 다를 수 있다. 따라서 ER, PR, 및 Her2의 발현량이 서로 다른 암세포들이 동일한 자기장에 놓이면, 표면 단백질 발현량 차이에 따라 부착된 자성 입자의 개수가 서로 다르기 때문에 각각의 세포에 작용하는 자력의 차이에 따라 분리될 수 있고, 부착된 형광 입자의 개수가 서로 다르기 때문에 형광 검출의 분포 또한 달라질 수 있다. 따라서 암세포가 포함된 시료를 자력에 따라 분리하고 형광 시약의 분포를 확인함으로써 암의 전이성을 판단할 수 있다. 예를 들어 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩으로서, 총 12개의 미세포집채널(12 CTCs Trapping segment) 및 하나의 미세포집채널 당 57개의 돌기(Sub-segment)를 가지고 있다. 도 7의 바이오칩을 암의 전이성 판단에 이용하는 경우, 12개의 미세포집채널을 거리를 기준으로 자석과 가까운 6개와 자석과 먼 6개로 구분하여, 세포들이 주로 자석과 가까운 6개의 미세포집채널에 포집되고 ER, PR의 형광 염색 강도가 낮다면 순환종양세포의 전이성이 높다고 판단할 수 있고, 세포들이 주로 자석과 먼 6개의 미세포집채널에 포집되면서 ER, PR의 형광 염색 강도가 높다면 순환종양세포의 전이성이 낮다고 판단할 수 있다. Metastasis of breast cancer cells depends on the expression levels of surface proteins such as ER, PR, and Her2, and the number of magnetic particles and fluorescent particles attached to the cell membrane may also vary according to the expression level of the surface protein. Therefore, if cancer cells with different expression levels of ER, PR, and Her2 are placed in the same magnetic field, they can be separated according to the difference in magnetic force acting on each cell because the number of attached magnetic particles is different according to the difference in surface protein expression level. In addition, since the number of attached fluorescent particles is different from each other, the distribution of fluorescence detection may also vary. Therefore, the metastasis of cancer can be determined by separating a sample containing cancer cells according to magnetic force and checking the distribution of a fluorescent reagent. For example, FIG. 7 is a biochip according to an embodiment of the present invention, and has a total of 12 non-cell collection channels (12 CTCs trapping segment) and 57 sub-segments per one non-cell collection channel. When the biochip of FIG. 7 is used to determine metastasis of cancer, 12 microcell collection channels are divided into six close to the magnet and six far from the magnet based on the distance, and cells are mainly collected in six microcell collection channels close to the magnet. If the fluorescence staining intensity of ER and PR is low, it can be judged that the metastasis of circulatory tumor cells is high. It can be judged that the metastasis is low.

본 실시예에 따른 바이오 칩(100)은 자성 입자가 부착된 세포를 포집하기 위하여 자력을 제공하는 자석(120)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 자석(120)은 바(bar) 형상으로 형성될 수 있으며, 시료가 유동되는 시료관(110)의 일부와 나란하게 배치될 수 있다. 시료관(110)의 형상과 자석(120)의 배치에 대해서는 이후 보다 상세히 설명하기로 한다. The biochip 100 according to the present embodiment may include a magnet 120 that provides magnetic force to collect cells to which magnetic particles are attached. The magnet 120 according to the present embodiment may be formed in a bar shape, and may be disposed in parallel with a part of the sample tube 110 through which the sample flows. The shape of the sample tube 110 and the arrangement of the magnet 120 will be described in more detail later.

한편, 본 실시예에 따른 바이오 칩(100)은 시료관(110) 및 자석(120)이 배치되는 플레이트(130)를 포함한다. 플레이트(130)는 시료관(110) 및 자석(120)을 외부 환경으로부터 보호하여 파손을 방지할 수 있다. Meanwhile, the biochip 100 according to the present embodiment includes a plate 130 on which the sample tube 110 and the magnet 120 are disposed. The plate 130 may prevent damage by protecting the sample tube 110 and the magnet 120 from an external environment.

본 실시예에 따르면, 플레이트(130)는 제1 플레이트(132) 및 제2 플레이트(134)를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(132)는 시료관(110)의 상부에 배치되며, 제2 플레이트(134)는 제1 플레이트(132)와 대향되도록 시료관(110)의 하부에 배치될 수 있다. According to this embodiment, the plate 130 may include a first plate 132 and a second plate 134. The first plate 132 may be disposed above the sample tube 110, and the second plate 134 may be disposed below the sample tube 110 so as to face the first plate 132.

이 때, 본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 것과 같이 제1 플레이트(132)에는 인렛(116) 및 아웃렛(118)에 대응되는 위치가 개방되어 시료가 유입될 수 있도록 홀(hole)이 형성될 수 있다.At this time, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first plate 132 has a hole in the first plate 132 so that the positions corresponding to the inlet 116 and the outlet 118 are opened so that the sample can be introduced. Can be formed.

한편, 본 실시예에 따른 자석(120)은 도 1에 도시된 것과 같이 제2 플레이트(134)의 상부에서 제1 플레이트(132)와는 별개로 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 플레이트(132)의 상부 또는 제1 플레이트(132)와 제2 플레이트(134) 사이에 시료관(110)과 함께 배치되거나, 제2 플레이트(134)의 하부에 배치되어도 무방하다.Meanwhile, the magnet 120 according to the present embodiment may be disposed separately from the first plate 132 on the second plate 134 as shown in FIG. 1, but is not limited thereto, and the first plate It may be disposed on the upper part of the 132 or between the first plate 132 and the second plate 134 together with the sample tube 110, or may be disposed under the second plate 134.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라, 시료관(110)의 형상 및 자석(120)의 배치에 따라 세포의 분리 및 포집이 어떻게 이루어지는 지에 대하여 구체적으로 설명하고자 한다. 이와 관련하여, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료관(110)의 형상 및 자석(120)의 배치가 도시되어 있는 평면도이다.Hereinafter, according to an embodiment of the present invention, a detailed description will be given of how cells are separated and collected according to the shape of the sample tube 110 and the arrangement of the magnet 120. In this regard, FIG. 2 is a plan view showing the shape of the sample tube 110 and the arrangement of the magnet 120 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시되어 있는 것과 같이 본 실시예에 따른 시료관(110)은 기능 및 배치 위치에 따라 포집 채널부(112) 및 여과 채널부(114)로 구분될 수 있다.As shown in FIG. 2, the sample tube 110 according to the present embodiment may be divided into a collection channel unit 112 and a filtration channel unit 114 according to functions and arrangement positions.

포집 채널부(112)는 본 실시예에 따른 시료관(110)의 일부로, 자성 입자가 특이적으로 부착된 세포가 포집되는 복수의 돌기(113)가 형성되는 부분이다. 복수의 돌기(113)는 시료관(110)의 표면으로부터 자석(120)을 향하여 돌출되며, 자석(120)으로부터의 거리가 상이하도록 배치되어 거리에 따라 서로 다른 크기의 자력의 영향을 받는 세포들이 각각 포집될 수 있다. The collection channel unit 112 is a part of the sample tube 110 according to the present embodiment, and is a portion in which a plurality of protrusions 113 through which cells to which magnetic particles are specifically attached are collected are formed. The plurality of protrusions 113 protrude toward the magnet 120 from the surface of the sample tube 110, and are arranged so that the distance from the magnet 120 is different so that cells affected by magnetic forces of different sizes according to the distance are Each can be captured.

본 실시예에 따른 포집 채널부(112)의 폭(W1)은 0 초과 250 μm 이하일 수 있으며, 포집 채널부(112)의 표면에 형성되는 돌기(113)는 일 예로, 길이 400 μm, 폭 100 μm 및 높이 80 μm의 사각 기둥 형상일 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 돌기는 시료관 표면으로부터 돌출되는 측면 및 시료관 표면과 나란히 배치되어 측면에 의해 시료관과 연결되고 시료에 포함된 세포를 포집하여 이웃한 시료관과 차단되어 시료의 흐름을 차단하는 차단면을 포함하는 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과하며, 포집 채널부(112)의 폭 및 돌기(113)의 형상 및 구체적인 치수는 포집되는 세포의 크기 및 다양한 시료의 특성을 고려하여 얼마든지 변형하여 설계할 수 있다. The width W1 of the collection channel portion 112 according to the present embodiment may be greater than 0 and less than 250 μm, and the protrusion 113 formed on the surface of the collection channel portion 112 is, for example, 400 μm in length and 100 μm in width. It may have a square column shape of μm and height of 80 μm. In other words, the protrusion according to the present embodiment is disposed in parallel with the side protruding from the surface of the sample tube and parallel to the surface of the sample tube, is connected to the sample tube by the side, collects cells contained in the sample, and is blocked from the adjacent sample tube. It may be formed in the shape of a square column including a blocking surface to block the flow. However, this is only an example, and the width of the collection channel part 112 and the shape and specific dimensions of the protrusion 113 may be designed by any number of modifications in consideration of the size of the cells to be collected and the characteristics of various samples.

도 3 내지 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 포집 채널부(112)가 도시되어 있다. 도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 도면이며, 도 4는 도 2의 A 영역에서 세포가 분리 포집되는 모습을 확대하여 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 A 영역에서 비전이성 암세포(a) 및 전이성 암세포(b)를 각각 모사한 녹색 형광 세포 및 적색 형광 세포가 자력의 세기에 따라 분리 포집된 모습을 형광 물질을 이용하여 구분하여 현미경을 통해 관찰한 사진이다. 3 to 5 illustrate a collection channel unit 112 according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an enlarged view of area A of FIG. 2, FIG. 4 is an enlarged schematic view showing a state in which cells are separated and collected in area A of FIG. 2, and FIG. 5 is a non-transferable view in area A of FIG. This is a photograph of green fluorescent cells and red fluorescent cells, which simulate cancer cells (a) and metastatic cancer cells (b), respectively, separated and collected according to the intensity of magnetic force, and observed through a microscope by classifying them using a fluorescent material.

이때 본 실시예에 따르면, 도 3 내지 도 5에 도시된 것과 같이, 포집 채널부(112)는 자석(120)의 길이 방향과 나란하게 배치되는 복수의 미세포집채널(112a)을 포함하며, 복수의 미세포집채널(112a)은 서로 연결되어 하나의 유로를 형성할 수 있다.At this time, according to this embodiment, as shown in FIGS. 3 to 5, the collection channel unit 112 includes a plurality of uncelled collection channels 112a arranged parallel to the length direction of the magnet 120, and a plurality of The microcell collection channels 112a of may be connected to each other to form one flow path.

복수의 미세포집채널(112a)은 각각 자석(120)으로부터의 거리가 상이하도록 배치된다. 즉, 시료관(110)의 인렛(116)으로부터 자석(120)으로까지의 거리가 점차 가까워짐에 따라, 시료관(110)의 일부가 사각 형상의 단부를 가지는 지그재그(zigzag) 형태로 꺾어져 자석(120)과 나란하게 배치되는 복수의 미세포집채널(112a)을 형성할 수 있다.The plurality of microcell collection channels 112a are arranged so that the distances from the magnets 120 are different, respectively. That is, as the distance from the inlet 116 of the sample tube 110 to the magnet 120 gradually approaches, a part of the sample tube 110 is bent in a zigzag shape having a square end, and thus a magnet It is possible to form a plurality of non-cell collection channels (112a) arranged in parallel with the 120.

본 실시예에 따른 각각의 미세포집채널(112a)의 표면에는 전술한 것과 같이 자석(120)을 향해 돌출되는 복수의 돌기(113)가 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 시료관(110) 내부를 따라 유동하던 시료에서, 자성 입자가 부착된 세포들이 시료관(110) 표면에 형성된 돌기(113) 내부로 포집될 수 있다. As described above, a plurality of protrusions 113 protruding toward the magnet 120 may be formed on the surface of each non-cell collecting channel 112a according to the present embodiment. According to the present embodiment, in a sample flowing along the inside of the sample tube 110, cells to which magnetic particles are attached may be collected into the protrusion 113 formed on the surface of the sample tube 110.

이때, 본 실시예에 따르면 도 4에 도시된 것과 같이, 자성 입자가 상대적으로 많이 부착된 세포는 상대적으로 작은 자력에도 큰 영향을 받을 수 있기 때문에, 자석(120)에 보다 멀리 배치되어 있는 미세포집채널(112a)에 형성되는 돌기(113)에 포집되며, 반대로 자성 입자가 상대적으로 적게 부착된 세포는 자석(120)으로부터 보다 가까운 거리에 배치되어 있는 미세포집채널(112a)의 돌기(113)에 포집된다. At this time, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, since cells to which relatively many magnetic particles are attached can be greatly affected by a relatively small magnetic force, a collection of microcells disposed farther from the magnet 120 Cells to which relatively few magnetic particles are attached to the protrusion 113 formed in the channel 112a are collected in the protrusion 113 of the microcell collection channel 112a disposed at a closer distance from the magnet 120. Is captured.

도 5에는 전술한 것과 같이 비전이성 암세포(a) 및 전이성 암세포(b)를 각각 모사한 녹색 형광 세포 및 적색 형광 세포가 자력의 세기에 따라 분리 포집된 모습을 현미경을 통해 관찰한 사진이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 것과 같이, 녹색 형광 필터에 의해 촬영되는 녹색 형광 세포 입자와 적색 형광 필터에 의해 촬영되는 적색 형광 세포 입자는 서로 다른 색으로 인해 육안으로 구분이 가능하며, 도 5는 각각의 형광 필터에 의해 촬영된 이미지가 합쳐진 것이다. FIG. 5 shows a photograph of observing through a microscope how green fluorescent cells and red fluorescent cells each simulating non-metastatic cancer cells (a) and metastatic cancer cells (b) are separated and collected according to the strength of the magnetic force as described above. have. As shown in FIG. 5, green fluorescent cell particles photographed by a green fluorescent filter and red fluorescent cell particles photographed by a red fluorescent filter can be distinguished with the naked eye due to different colors. The images captured by the filter are combined.

녹색 형광 필터에 의해 촬영되는 녹색 형광 세포 입자는 비전이성 암세포(a)를 모사한 것으로, 5 μm의 직경을 가지는 구 형상의 세포이다. 이는 100 nm의 직경을 가지는 자성 나노 입자가 비전이성 암세포(a)의 세포막에 발현된 표면 단백질과 모두 결합했을 때 발생되는 것과 동일한 자력의 세기를 가진다. The green fluorescent cell particles photographed by the green fluorescent filter mimic non-metastatic cancer cells (a), and are spherical cells with a diameter of 5 μm. This has the same intensity of magnetic force that occurs when magnetic nanoparticles having a diameter of 100 nm are all combined with surface proteins expressed on the cell membrane of non-metastatic cancer cells (a).

적색 형광 필터에 의해 촬영되는 적색 형광 세포 입자는 전이성 암세포(b)를 모사한 것으로, 1μm의 직경을 가지는 구 형상의 세포이다. 이는 이는 100 nm의 직경을 가지는 자성 나노 입자가 전이성 암세포(b)의 세포막에 발현된 표면 단백질과 모두 결합했을 때 발생되는 것과 동일한 자력의 세기를 가진다.The red fluorescent cell particles photographed by the red fluorescent filter mimic metastatic cancer cells (b), and are spherical cells having a diameter of 1 μm. This has the same intensity of magnetic force that occurs when magnetic nanoparticles having a diameter of 100 nm are all combined with surface proteins expressed on the cell membrane of metastatic cancer cells (b).

도 5에 도시된 것과 같이, 자성 입자가 상대적으로 많이 부착된 녹색 형광 필터에 의해 촬영되는 비전이성 암세포(a)는 자석(120)에 보다 먼 거리에 배치되어 있는 돌기(113)에 포집되며, 반대로 자성 입자가 상대적으로 적게 부착된 전이성 암세포(b)는 자석(120)으로부터 보다 가까운 거리에 배치되어 있는 돌기(113)에 포집된다.As shown in FIG. 5, the non-metastatic cancer cells (a) photographed by a green fluorescent filter to which a relatively large number of magnetic particles are attached are collected in a protrusion 113 disposed at a greater distance from the magnet 120, Conversely, metastatic cancer cells (b) to which relatively few magnetic particles are attached are collected in the protrusion 113 disposed at a closer distance from the magnet 120.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩(100)은 세포의 특성에 따라 각각의 세포막에 부착되는 자성입자의 수가 서로 상이한 세포들을 자력을 이용하여 분리 포집할 수 있다.As described above, the biochip 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may separate and collect cells with different numbers of magnetic particles attached to each cell membrane according to the characteristics of cells using magnetic force.

특히, 암이라는 질병과 관련하여, 암은 현재까지 그 발생 원인이 명확하지 않으며, 치료 방법 역시 뚜렷하지 않다. 다만, 조기에 발견할수록 다른 부위로의 전이 확률이 낮으며, 완치 가능성이 높아 조기 진단이 중요한 질병이다. 따라서 보다 간편한 방법으로 암을 진단할 수 있는 장치가 필요한 실정이다.In particular, with respect to a disease called cancer, the cause of cancer is not clear until now, and the treatment method is also not clear. However, the earlier it is detected, the lower the probability of metastasis to other sites and the higher the likelihood of cure, so early diagnosis is an important disease. Therefore, there is a need for a device capable of diagnosing cancer in a simpler way.

이때, 비전이성 암세포(a) 및 전이성 암세포(b)는 세포막의 표면 단백질 발현량이 서로 상이하며, 이에 따라 각각의 세포에 부착되는 자성 입자의 수를 달리할 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 거리에 따라 각각의 세포에 미치는 자력의 세기가 상이한 바이오 칩(100)에 의해 간편한 방법으로 비전이성 암세포(a)인지 혹은 전이성 암세포(b)인지 여부가 판단될 수 있다.At this time, the non-metastatic cancer cells (a) and the metastatic cancer cells (b) have different levels of surface protein expression on the cell membrane, and accordingly, the number of magnetic particles attached to each cell may be different. Therefore, as in the present embodiment, the strength of the magnetic force applied to each cell according to the distance can be determined by a simple method by a different biochip 100, whether it is a non-metastatic cancer cell (a) or a metastatic cancer cell (b). .

도 5는 본 실시예의 일 예로, 비전이성 암세포(a)는 녹색 형광 세포로 모사하고, 전이성 암세포(b)는 적색 형광 세포로 모사하여 분리 포집한 모습을 현미경으로 관찰하여 녹색 형광 필터 및 적색 형광 필터를 이용하여 촬영한 사진을 합성한 것이다.5 is an example of this embodiment, the non-metastatic cancer cells (a) are simulated as green fluorescent cells, and metastatic cancer cells (b) are simulated as red fluorescent cells and separated and collected by observing with a microscope, green fluorescence filter and red fluorescence. It is a composite of photos taken using filters.

도 4 및 도 5와 같이, 본 실시예의 바이오 칩(100)에 의하면 비전이성 암세포(a) 및 전이성 암세포(b)를 하나의 바이오 칩(100)을 이용하여 동시에 분리 포집할 수 있어, 질병의 신속한 진단에 보다 유리하다. 다만, 이는 일 예에 불과하며, 비전이성 암세포(a) 및 전이성 암세포(b)에 한정되지 않고, 세포막에 특이적으로 부착되는 자성 입자의 수를 달리할 수 있는 복수의 세포군을 포함하는 시료라면 본 발명의 바이오 칩(100)에 의해 얼마든지 분리 포집 될 수 있을 것이다.As shown in FIGS. 4 and 5, according to the biochip 100 of the present embodiment, non-metastatic cancer cells (a) and metastatic cancer cells (b) can be simultaneously separated and collected using one bio chip 100, It is more advantageous for rapid diagnosis. However, this is only an example, and is not limited to non-metastatic cancer cells (a) and metastatic cancer cells (b), and if a sample containing a plurality of cell groups capable of varying the number of magnetic particles specifically attached to the cell membrane It will be possible to separate and collect any number of times by the biochip 100 of the present invention.

한편 본 발명의 일 실시예에 따르면 시료관(110) 중 인렛(116)에 유입되어 포집 채널부(112)에 이르기 이전의 위치에 여과 채널부(114)가 더 형성될 수 있다.Meanwhile, according to an exemplary embodiment of the present invention, the filtration channel portion 114 may be further formed at a position of the sample tube 110 before it enters the inlet 116 and reaches the collection channel portion 112.

도 2에 도시된 것과 같이, 여과 채널부(114)는 포집 채널부(112)에 유입될 시료에 포함되어 있는 불순물을 여과하기 위한 시료관(110)의 일부로, 포집 채널부(112)에 유입되기 이전의 시료가 통과할 수 있는 위치에 형성된다.As shown in FIG. 2, the filtration channel part 114 is a part of the sample tube 110 for filtering impurities contained in the sample to be introduced into the collection channel part 112, and flows into the collection channel part 112. It is formed in a position where the sample before it can pass.

본 실시예에 따른 여과 채널부(114)에는, 시료가 흐르는 방향과 교차하는 방향으로 시료관(110) 표면으로부터 시료관(110) 내부를 향해 돌출되어 포집 채널부(112)에 유입되는 시료로부터 불순물을 제거하는 복수의 기둥(115)이 형성될 수 있다.In the filtration channel unit 114 according to the present embodiment, from the sample flowing into the collection channel unit 112 by protruding from the surface of the sample tube 110 toward the inside of the sample tube 110 in a direction crossing the direction in which the sample flows. A plurality of pillars 115 for removing impurities may be formed.

일 예로, 본 실시예에 따른 복수의 기둥(115)은 제2 플레이트(134)로부터 시료관(110) 내부를 향해 돌출되도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 시료관(110) 내부를 유동하는 시료로부터 불순물을 제거할 수 있다면, 시료의 유동 방향과 교차하는 어느 방향이던 본 발명의 실시 범위에 포함될 수 있을 것이다.As an example, the plurality of pillars 115 according to the present exemplary embodiment may be formed to protrude from the second plate 134 toward the inside of the sample tube 110, but is not limited thereto. Therefore, if impurities can be removed from the sample flowing inside the sample tube 110, any direction crossing the flow direction of the sample may be included in the scope of the present invention.

이 때 본 실시예에 따른 여과 채널부(114)의 폭(W2)은 0 초과 800 μm 이하일 수 있으며, 여과 채널부(114)에 형성되는 복수의 기둥(115) 각각의 폭은 0 초과 100 μm 이하일 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 복수의 기둥(115)은 여과 채널부(114) 내에 복수의 열로 배치되어 보다 효과적으로 불순물을 여과할 수 있으며, 복수의 기둥(115)이 여과 채널부(114) 내에 복수의 열로 배치된다 하더라도 여과 채널부(114)의 폭(W2)이 충분히 넓어 자성 입자가 부착된 세포들은 기둥(115)들 사이를 통과하여 포집 채널부(112)로 원활하게 전달될 수 있을 것이다.At this time, the width W2 of the filtration channel unit 114 according to the present embodiment may be greater than 0 and less than or equal to 800 μm, and the width of each of the plurality of pillars 115 formed in the filtration channel unit 114 is greater than 0 and 100 μm. It can be below. Accordingly, the plurality of pillars 115 according to the present embodiment may be arranged in a plurality of rows in the filtration channel portion 114 to more effectively filter impurities, and the plurality of pillars 115 are provided in the filtration channel portion 114. Even if the filter channel portion 114 is arranged in a row of columns, the width W2 of the filter channel portion 114 is sufficiently wide so that the cells with magnetic particles attached thereto pass between the pillars 115 and can be smoothly transferred to the collection channel portion 112.

한편, 본 실시예에 따른 여과 채널부(114) 역시, 포집 채널부(112)와 마찬가지로, 서로 연결되어 하나의 유로를 형성하는 복수의 미세 여과 채널(114a)을 포함할 수 있다. 본 실시예의 미세 여과 채널(114a)은 시료관(110)의 인렛(116)으로부터 자석(120)으로까지의 거리가 점차 가까워짐에 따라, 시료관(110)의 일부가 사각 형상의 단부를 가지는 지그재그(zigzag) 형태로 꺾어져 자석(120)과 나란하게 배치되어, 여과 채널부(114)의 경로를 보다 증가시킬 수 있다.Meanwhile, the filtration channel unit 114 according to the present embodiment may also include a plurality of fine filtration channels 114a that are connected to each other to form one flow path, similar to the collection channel unit 112. As the distance from the inlet 116 of the sample tube 110 to the magnet 120 gradually approaches, the microfiltration channel 114a of the present embodiment has a zigzag end portion of the sample tube 110 having a square shape. It is bent in a (zigzag) shape and arranged in parallel with the magnet 120, so that the path of the filtering channel portion 114 can be further increased.

도 2에 도시된 것과 같이 본 실시예에 따르면, 복수의 미세 여과 채널(114a) 각각마다 복수의 기둥(115)이 형성되어, 여과 채널부(114)를 통과하는 시료로부터 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.As shown in FIG. 2, according to the present embodiment, a plurality of pillars 115 are formed for each of the plurality of fine filtration channels 114a, so that impurities can be more effectively removed from the sample passing through the filtration channel unit 114. I can.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩(100)에 대해 설명하였다. 본 발명에 따르면, 자석(120)과의 거리 차에 따른 자력의 세기가 다름을 이용하여, 자성 입자가 서로 다르게 부착된 세포를 한 번에 분리 포집하여 검출할 수 있는 바이오 칩(100)을 제공할 수 있다. 따라서, 질병을 보다 간편하고 빠르게 진단할 수 있게 되어, 환자에 대해 보다 신속하고 정확한 치료를 제공할 수 있으며, 질병의 조기 진단을 가능하게 하여 치료율을 증가시킬 수 있게 된다.In the above, the biochip 100 according to an embodiment of the present invention has been described. According to the present invention, a biochip 100 capable of detecting and separating and collecting cells to which magnetic particles are attached differently from each other at a time by using a difference in the intensity of magnetic force according to the difference in distance from the magnet 120 is provided. can do. Accordingly, it is possible to diagnose a disease more easily and quickly, it is possible to provide a more rapid and accurate treatment for a patient, it is possible to enable early diagnosis of the disease, it is possible to increase the treatment rate.

다른 양상은 상기 바이오 칩을 이용하여 유방암의 전이성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다. Another aspect provides a method of providing information necessary for diagnosing metastasis of breast cancer using the biochip.

상기 유방암의 전이성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법은 순환종양세포가 포함된 제 1 시료를 준비하는 단계; 상기 제 1 시료에 에스트로겐 수용체(ER), 프로게스테론 수용체(PR), 및 사이토케라틴(Cytokeratin)에 특이적인 면역형광염색을 실시하여 제 2 시료를 준비하는 단계; 상기 제 2 시료에 Her2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2) 특이적인 자성나노입자를 처리하여 제 3 시료를 준비하는 단계; 상기 제 3 시료를 바이오칩에 주입하고 Her2의 발현량에 따라 순환종양세포를 분리 포집하는 단계; 및 형광신호의 위치 및 종류를 확인하여 전이성을 결정하는 단계를 포함한다. The method of providing information necessary for diagnosing metastatic breast cancer may include: preparing a first sample containing circulatory tumor cells; Preparing a second sample by performing immunofluorescence staining specific to estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), and cytokeratin on the first sample; Preparing a third sample by treating the second sample with magnetic nanoparticles specific to Her2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2); Injecting the third sample into a biochip and separating and collecting circulating tumor cells according to the expression level of Her2; And determining the metastaticity by checking the location and type of the fluorescent signal.

상기 바이오칩은 상기 순환종양세포를 포집하는 복수의 미세포집채널 및 자석을 포함하고, 상기 복수의 미세포집채널은 각각 자석과의 거리를 달리하고 동일한 간격으로 배치된 것일 수 있다. The biochip may include a plurality of microcell collection channels and magnets for collecting the circulatory tumor cells, and each of the plurality of microcell collection channels may be arranged at equal intervals with a different distance from the magnet.

상기 전이성을 결정하는 단계는, 상기 형광신호의 위치로 Her2 양성 또는 음성을 판단하고, 상기 형광신호의 종류로 ER/PR 양성 또는 음성을 판단하고, ER/PR 양성 및 Her2 음성인 경우 위험 점수 1, ER/PR 양성 및 Her2 양성인 경우 위험 점수 2, ER/PR 음성 및 Her2 양성인 경우 위험점수 3, 및 ER/PR 음성 및 Her2 음성인 경우 위험점수 4로 판단하는 것일 수 있다. 발현양상과 위험점수의 관계를 하기 표 1에 나타내었다. 위험점수가 높을수록 전이 위험성이 높아진다. The step of determining the metastaticity is to determine Her2 positive or negative by the position of the fluorescent signal, determine ER/PR positive or negative by the type of the fluorescent signal, and risk score 1 in the case of ER/PR positive and Her2 negative. , ER/PR positive and Her2 positive, risk score 2, ER/PR negative and Her2 positive, risk score 3, and ER/PR negative and Her2 negative, risk score 4. The relationship between the expression pattern and the risk score is shown in Table 1 below. The higher the risk score, the higher the risk of metastasis.

Figure pat00001
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양성은 진단을 위해 화학적 또는 생물학적 검사를 실시하였을 때 피검체에서 특정한 반응이 나타날 때를 의미하며, 음성은 그렇지 않은 경우를 의미한다. 양성은 바이오마커의 발현, 또는 일정 기준 이상의 발현 여부를 의미하는 것일 수 있으며, 예를 들면 발현을 양성으로, 발현하지 않는 경우를 음성으로 구분하거나, 또는 일정 기준보다 높은 과발현을 양성으로, 일정 기준보다 낮은 발현을 음성으로 구분할 수 있다. Positive means when a specific reaction occurs in the subject when a chemical or biological test is performed for diagnosis, and negative means a case where it is not. Positive may mean the expression of a biomarker or whether it is expressed above a certain standard, for example, if the expression is positive, if it is not expressed as negative, or overexpression higher than a certain standard is positive, a certain standard Lower expression can be distinguished as negative.

상기 형광신호의 위치는 순환종양세포의 Her2 발현량이 낮을수록 자석과의 거리가 가까워지고, Her2 발현량이 증가할수록 자석과의 거리가 증가하므로, 이를 이용하여 Her2 양성 또는 음성을 판단할 수 있다. The location of the fluorescent signal is as the distance to the magnet increases as the amount of Her2 expression in circulatory tumor cells decreases, and the distance to the magnet increases as the amount of Her2 expression increases, so that the positive or negative Her2 can be determined using this.

상기 형광신호의 종류는 에스트로겐 수용체 및 프로게스테론 수용체 중 하나 이상의 형광신호, 또는 사이토케라틴의 형광신호일 수 있다. 상기 ER/PR 양성은 에스트로겐 수용체 및 프로게스테론 수용체 중 하나 이상의 형광신호가 검출되는 것으로서, 순환종양세포가 ER 및/또는 PR을 발현하는 경우에는 ER 및 PR의 면역형광염색에 의한 신호를 검출하여 신호의 위치 및 강도를 판단할 수 있다. 순환종양세포가 ER 및 PR이 발현하지 않는 경우는 암세포 특이적으로 염색이 가능한 사이토케라틴의 면역형광염색 신호를 검출하여 신호의 위치 및 강도를 판단할 수 있다. 형광신호의 검출은 에스트로겐 수용체, 프로게스테론 수용체, 또는 사이토케라틴의 면역형광염색으로부터 방출되는 신호의 유무 또는 일정 이상의 강도를 가지는 것을 확인하는 것을 의미한다. The type of the fluorescent signal may be one or more of an estrogen receptor and a progesterone receptor, or a fluorescent signal of cytokeratin. The ER/PR-positive means that at least one of the estrogen receptor and the progesterone receptor is detected, and when circulatory tumor cells express ER and/or PR, the signal by immunofluorescence staining of ER and PR is detected. Position and intensity can be judged. When circulatory tumor cells do not express ER and PR, the position and intensity of the signal can be determined by detecting an immunofluorescent staining signal of cytokeratin, which can be stained specifically for cancer cells. The detection of the fluorescent signal refers to the presence or absence of a signal emitted from immunofluorescence staining of estrogen receptor, progesterone receptor, or cytokeratin, or to confirm that it has a certain intensity or higher.

ER 및 PR의 면역형광염색으로부터 방출되는 신호는 ER 및 PR의 발현량이 감소할수록 약해지며, ER 및 PR의 발현이 매우 낮거나 발현되지 않는 경우는 검출되지 않을 수 있다. ER 및 PR의 신호의 강도가 검출되지 않거나, 또는 ER 및/또는 PR의 신호의 강도가 ER 및/또는 PR 양성 대조군의 신호의 강도보다 약한 경우에는 ER 및/또는 PR을 음성으로 판단할 수 있다. Her2의 양성 또는 음성 판단은 ER 및 PR의 신호로 확인이 어려운 경우, 이를 대신하여 사이토케라틴의 면역형광염색으로부터 방출되는 신호의 위치를 확인하여 확인할 수 있다. Signals emitted from immunofluorescence staining of ER and PR become weaker as the expression levels of ER and PR decrease, and when the expression of ER and PR is very low or not expressed, it may not be detected. If the signal strength of ER and PR is not detected, or if the strength of the ER and/or PR signal is weaker than that of the ER and/or PR positive control, ER and/or PR can be determined as negative. . If it is difficult to determine whether Her2 is positive or negative by ER and PR signals, it can be confirmed by checking the position of the signal emitted from immunofluorescence staining of cytokeratin instead.

상기 Her2 양성은 형광신호의 위치로 판단하는 것일 수 있다. 형광신호의 위치는 형광신호가 검출된 미세포집채널과 자석과의 거리로 특정할 수 있다. Her2 발현량이 감소할수록 형광신호의 위치는 자석에 가까워지며, Her2 발현량이 증가할수록 형광신호의 위치는 자석에서 멀어진다. 예를 들면, 자석과의 거리를 달리하여 자석과 나란히 동일 간격으로 배치된 복수의 미세포집채널에서 자석과의 최대 거리의 절반을 기준으로 자석과 가까운 집단과 먼 집단으로 구별하고, 형광신호의 위치가 자석과 먼 구역에 위치하는 경우는 Her2 양성, 신호의 위치가 자석과 가까운 구역에 위치하는 경우는 Her2 음성으로 판단할 수 있다. 도 9를 참조하면 바이오칩은 12개의 미세포집채널이 자석과 거리를 달리하여 나란히 배치되어 있고, MCF-7(ER+/PR+/Her2-) 세포를 포함하는 시료를 주입한 결과 자석과 가까이 위치한 6개의 미세포집채널에서 주로 신호가 검출되었으므로 Her2 음성임을 확인할 수 있다. 또 다른 예로, 도 10에 따르면 BT-474(삼중양성) 세포는 자석과 먼 6개의 미세포집채널에서 주로 신호가 검출되므로 ER 및 PR 형광신호의 위치를 확인함으로써 Her2 양성과 음성을 판별할 수 있음을 알 수 있다. 또한 도 11을 참조하면, ER 및 PR이 발현되지 않는 경우에도 핵염색 신호의 위치를 파악하여 Her2 양성과 음성을 판별할 수 있음을 알 수 있다. 도 11은 핵염색을 사용하였으나, 이는 사이토케라틴 염색(TRITC)으로 대체하여도 같은 결과를 얻을 수 있다.The positive Her2 may be determined by the position of the fluorescent signal. The location of the fluorescent signal can be specified by the distance between the microcell collection channel in which the fluorescent signal is detected and the magnet. As the amount of Her2 expression decreases, the position of the fluorescent signal gets closer to the magnet, and as the amount of Her2 expression increases, the position of the fluorescent signal moves away from the magnet. For example, in a plurality of microcell collection channels arranged at equal intervals in parallel with the magnet by varying the distance to the magnet, based on half the maximum distance to the magnet, the group is divided into a group close to the magnet and a group far away, and the location of the fluorescent signal. If is located in the area far from the magnet, Her2 can be positive, and if the signal is located in the area close to the magnet, it can be judged as Her2 negative. Referring to FIG. 9, in the biochip, 12 microcell collection channels are arranged side by side at different distances from the magnet, and as a result of injecting a sample containing MCF-7 (ER+/PR+/Her2-) cells, 6 cells located close to the magnet. Since the signal was mainly detected in the uncelled channel, it can be confirmed that Her2 was negative. As another example, according to FIG. 10, since BT-474 (triple-positive) cells mainly detect signals in 6 uncelled cluster channels far from the magnet, Her2 positive and negative can be determined by checking the positions of the ER and PR fluorescent signals. Can be seen. In addition, referring to FIG. 11, it can be seen that even when ER and PR are not expressed, the location of the nuclear staining signal can be identified and Her2 positive and negative can be determined. 11, nuclear staining was used, but the same result can be obtained by replacing it with cytokeratin staining (TRITC).

상기 Her2 양성은 하기 식 1의 m 값이 1.0, 1.1, 또는 1.12(mm/kG)보다 큰 것일 수 있다. 본 발명자는 ER/PR 및 Her2 발현양상이 다른 다양한 암세포로 실험하여 자석의 세기 및 형광신호 검출 거리를 분석한 결과, 4.74kG 자석을 기준으로 자석과의 거리가 4.9mm 이하인 미세포집채널에서 포집된 세포는 Her2 음성이고, 5.74mm 이상인 미세포집채널에서 포집된 세포는 Her2 양성임을 확인하였다. 따라서 4.9와 5.74의 평균값인 5.32를 기준으로 자력을 나눈 결과 1.12의 기준값을 얻었다. (1.12 = (5.32 mm/4.75kG))The Her2 positivity may have an m value greater than 1.0, 1.1, or 1.12 (mm/kG) in Equation 1 below. The present inventors experimented with various cancer cells with different ER/PR and Her2 expression patterns and analyzed the intensity of the magnet and the detection distance of the fluorescence signal. It was confirmed that the cells were Her2 negative, and the cells collected in the non-cell collection channel of 5.74 mm or more were Her2 positive. Therefore, as a result of dividing the magnetic force based on the average value of 4.9 and 5.74, which is 5.32, a reference value of 1.12 was obtained. (1.12 = (5.32 mm/4.75kG))

[식 1][Equation 1]

m = 형광신호가 검출된 미세포집채널과 자석과의 거리(mm)/자석의 세기(kG)m = distance between the microcell collection channel in which the fluorescence signal was detected and the magnet (mm)/magnet strength (kG)

상기 m 의 최대값은 2.0 내지 2.2 mm/kG일 수 있으며, 최소값은 0 내지 0.2 mm/kG 일 수 있다. The maximum value of m may be 2.0 to 2.2 mm/kG, and the minimum value may be 0 to 0.2 mm/kG.

상기 미세포집채널과 자석과의 거리는 자석의 미세포집채널 방향의 면으로부터 미세포집채널의 중심까지를 측정하는 것일 수 있다. The distance between the microcell collection channel and the magnet may be measured from a surface of the magnet in the microcell collection channel direction to the center of the microcell collection channel.

상기 미세포집채널과 자석과의 거리는 자석의 세기가 4.75kG를 기준으로 0.5 내지 15 mm, 0.5 내지 10 mm, 0.7 내지 15 mm, 또는 0.7 내지 9.94 mm일 수 있으며, 자석의 세기에 따라 적절히 변경하여 실시할 수 있다. The distance between the microcell collection channel and the magnet may be 0.5 to 15 mm, 0.5 to 10 mm, 0.7 to 15 mm, or 0.7 to 9.94 mm based on the strength of the magnet at 4.75 kG, and may be appropriately changed according to the strength of the magnet. You can do it.

상기 복수의 미세포집채널은 자석과의 거리가 (1.12×자석의 세기(kG)) mm 이상인 미세포집채널을 포함하는 것일 수 있고, 최대 (2.24×자석의 세기(kG) mm일 수 있다. The plurality of microcell collection channels may include microcell collection channels having a distance from the magnet of (1.12×magnet strength (kG)) mm or more, and may be a maximum of (2.24×magnet strength (kG) mm).

유방암 환자의 혈액에서 검출되는 순환종양세포는 시료 당 개수가 100개 이하인 경우가 대부분이므로, 포집된 세포의 개수를 확인할 수 있고, 포집된 세포 각각의 전이성을 판단할 수도 있다. Her2 양성 세포 및 Her2 음성 세포가 모두 검출되는 경우, Her2 양성 세포의 분포((자석과 가까운 미세포집채널에 존재하는 순환종양세포의 숫자/전체 순환종양세포의 숫자)×100(%)) 및 Her2 음성 세포의 분포((자석과 먼 미세포집채널에 존재하는 순환종양세포의 숫자/전체 순환종양세포의 숫자)×100(%))를 분석하고 암세포 모집단의 경향 및 개별 특성을 모두 파악할 수도 있다. Her2 양성 세포의 분포 및 Her2 음성 세포의 분포와 위험점수를 곱하고 평균값을 계산함으로써 전이성을 평가할 수 있으며, 또는 분포와 관계없이 가장 위험점수가 높은 검출 결과를 기준으로 전이성을 평가할 수도 있다. Since the number of circulatory tumor cells detected in the blood of a breast cancer patient is less than 100 per sample, the number of collected cells can be checked and the metastaticity of each of the collected cells can be determined. When both Her2-positive cells and Her2-negative cells are detected, the distribution of Her2-positive cells ((number of circulatory tumor cells present in the microcell cluster channel close to the magnet/number of total circulatory tumor cells)×100(%)) and Her2 It is also possible to analyze the distribution of negative cells ((number of circulatory tumor cells present in non-magnetary channels far from magnets/number of total circulatory tumor cells) × 100 (%)) and identify both trends and individual characteristics of the cancer cell population. Metastaticity can be evaluated by multiplying the distribution of Her2-positive cells and the distribution of Her2-negative cells and the risk score, and calculating the average value, or based on the detection result with the highest risk score regardless of the distribution.

형광신호의 위치 및 종류로부터 양성 또는 음성을 판단하는 것은 기존에 알려진 ER/PR+Her2- 순환종양세포의 신호와 비교하여 이루어질 수도 있다. 예를 들면 대조군으로서 가장 전이성이 약한 ER/PR+Her2- 순환종양세포가 포함된 시료를 바이오칩에 주입하여 형광 신호의 위치 및 강도를 측정함으로서 기준점으로 하고, 미지의 시료를 바이오칩에 주입하여 형광 신호의 위치 및 강도를 측정하고, 두 데이터를 비교하여 전이성을 판단할 수 있다. 대조군은 반드시 ER/PR+Her2- 순환종양세포여야만 하는 것은 아니며, 가장 전이성이 강한 삼중음성 순환종양세포를 기준으로 비교하는 것도 가능하다. The determination of positive or negative from the location and type of the fluorescent signal may be performed by comparing the signal of ER/PR+Her2- circulatory tumor cells known in the past. For example, as a control, a sample containing ER/PR+Her2- circulatory tumor cells, which is the weakest metastatic, is injected into a biochip and the position and intensity of the fluorescence signal are measured as a reference point, and an unknown sample is injected into the biochip to obtain a fluorescence signal. It is possible to determine the metastaticity by measuring the location and intensity of the two, and comparing the two data. The control group does not necessarily have to be ER/PR+Her2- circulatory tumor cells, and it is possible to compare them based on the most metastatic triple negative circulatory tumor cells.

상기 제 1 시료는 척수액, 림프액, 혈액, 또는 분리 배양된 순환종양세포일 수 있다. The first sample may be spinal fluid, lymph fluid, blood, or separately cultured circulatory tumor cells.

상기 동일한 간격은 0.5 내지 1.0mm, 또는 0.84mm일 수 있다. The same spacing may be 0.5 to 1.0mm, or 0.84mm.

상기 자석의 자력은 4.0 내지 5.5 kG, 4.5 내지 5.0 kG, 또는 4.75 kG 일 수 있다. The magnetic force of the magnet may be 4.0 to 5.5 kG, 4.5 to 5.0 kG, or 4.75 kG.

상기 에스트로겐 수용체 및 프로게스테론 수용체 특이적인 면역형광염색은 에스트로겐 수용체 특이적 1차 항체 및 프로게스테론 수용체 특이적 1차 항체를 처리하고, 1차 항체 특이적 2차 항체를 처리하는 것일 수 있다. The estrogen receptor and progesterone receptor-specific immunofluorescence staining may be treatment with an estrogen receptor-specific primary antibody and a progesterone receptor-specific primary antibody, and treatment with a primary antibody-specific secondary antibody.

상기 제 3 시료를 바이오칩에 주입하는 것은, 40 내지 60 μl/min, 45 내지 55μl/min, 또는 50μl/min 의 유속으로 바이오칩 시료를 주입하는 것일 수 있다. Injecting the third sample into the biochip may be injecting the biochip sample at a flow rate of 40 to 60 μl/min, 45 to 55 μl/min, or 50 μl/min.

상기 형광신호 검출은 에스트로겐 수용체는 DAPI 파장, 프로게스테론 수용체는 FITC 파장, 사이토케라틴은 TRITC 파장으로 촬영하여 검출하는 것일 수 있다. The fluorescence signal may be detected by photographing an estrogen receptor with a DAPI wavelength, a progesterone receptor with a FITC wavelength, and a cytokeratin with a TRITC wavelength.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, one or more specific examples will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1: 4 종 유방암 세포 준비Example 1: Preparation of four types of breast cancer cells

Her2, ER, PR의 발현 양상이 다른 4 종의 유방암 세포주(BT-474, SK-BR-3, MCF-7, MDA-MB-231)를 준비하였다. 상기 세포주의 ER, PR, 및 Her2의 발현 양상, 그리고 Her2 발현량은 하기 표 2와 같다. Four types of breast cancer cell lines (BT-474, SK-BR-3, MCF-7, MDA-MB-231) having different expression patterns of Her2, ER, and PR were prepared. The expression patterns of ER, PR, and Her2 of the cell line, and the amount of Her2 expression are shown in Table 2 below.

세포주Cell line Her2, ER, PR 발현 양상Her2, ER, PR expression pattern Her2 발현량Her2 expression level BT-474BT-474 Her2(+), ER(+), PR(+)Triple Positive(삼중양성)Her2(+), ER(+), PR(+) Triple Positive 6.9 ×105 binding sites/cell (과발현)6.9 ×10 5 binding sites/cell (overexpression) SK-BR-3SK-BR-3 Her2(+), ER(-), PR(-)Her2(+), ER(-), PR(-) 9.8 ×105 binding sites/cell (과발현)9.8 ×10 5 binding sites/cell (overexpression) MCF-7MCF-7 Her2(-), ER(+), PR(+)Her2(-), ER(+), PR(+) 0.25×105 binding sites/cell 0.25×10 5 binding sites/cell MDA-MB-231MDA-MB-231 Her2(-), ER(-), PR(-)Triple Negative(삼중음성)Her2(-), ER(-), PR(-)Triple Negative 0.14×105 binding sites/cell 0.14×10 5 binding sites/cell

실시예 2: 바이오칩을 이용한 세포주 구별 가부 확인Example 2: Confirmation of cell line discrimination using a biochip

실험은 단일 세포 구별 실험과 혼합된 세포 구별 실험으로 진행하였다. The experiment was conducted as a single cell discrimination experiment and a mixed cell discrimination experiment.

2-1. 단일 세포 구별 실험2-1. Single cell discrimination experiment

상기 실시예 1의 4가지 세포를 각각 바이오칩에 주입하여 신호의 위치 및 강도에 의해 구별될 수 있는지 확인하였다. Each of the four cells of Example 1 was injected into a biochip, and it was confirmed whether they can be distinguished by the location and intensity of the signal.

(1) 염색과정(1) Dyeing process

SK-BR-3와 MDA-MB-231은 ER, PR이 발현되지 않기 때문에 1% DAPI (4′,6-diamidino-2-phenylindol) 용액으로 핵염색을 실시하였다(도 8 참조). 106 cell/ml당 1% DAPI용액 100μl 비율로 넣어주고 15분간 실온에서 반응시킨 후, 1x DPBS(DPBS,Thermo Scientific, Massachusetts)로 3번 세척(wash)을 실시하였다. Since SK-BR-3 and MDA-MB-231 did not express ER or PR, nuclear staining was performed with a 1% DAPI (4′,6-diamidino-2-phenylindol) solution (see FIG. 8). 100 μl of 1% DAPI solution per 106 cells/ml was added and reacted at room temperature for 15 minutes, and then washed three times with 1x DPBS (DPBS, Thermo Scientific, Massachusetts).

BT474와 MCF-7은 ER, PR이 모두 발현되어 있기 때문에, ER 및 PR에 대한 염색을 실시하였다(도 8 참조). 1 mg/ml의 에스트로겐 수용체 1차 항체(Monoclonal, ab66102, Abcam, Cambridge, UK), 1 mg/ml의 프로게스테론 수용체 1차 항체(Polyclonal, ab63605, Abcam) 사용하여 세포 표면의 ER 및 PR과 상온(room temperature)에서 1시간동안 반응시켰다. 반응 하지 못한 1차 항체를 제거하기 위하여 DPBS로 3번 세척하였다. 이후 2차 항체(DyLight 350 anti-rabbit, Alexa Fluor 488 anti-mouse; all staining reagents were purchased from Abcam, Cambridge, UK)를 사용하여 상온(room temperature)에서 1시간 동안 형광염색을 실시하였다. Since both ER and PR were expressed in BT474 and MCF-7, ER and PR were stained (see Fig. 8). Using 1 mg/ml of estrogen receptor primary antibody (Monoclonal, ab66102, Abcam, Cambridge, UK) and 1 mg/ml of progesterone receptor primary antibody (Polyclonal, ab63605, Abcam), ER and PR on the cell surface and room temperature ( room temperature) for 1 hour. In order to remove the unreacted primary antibody, it was washed 3 times with DPBS. Afterwards, fluorescence staining was performed at room temperature for 1 hour using a secondary antibody (DyLight 350 anti-rabbit, Alexa Fluor 488 anti-mouse; all staining reagents were purchased from Abcam, Cambridge, UK).

(2) 신호의 위치 및 강도 평가(2) Evaluation of signal location and strength

염색한 4가지 유방암 세포를 각각 독립적으로 바이오칩에 주입하고 신호의 위치 및 강도를 평가하였다. 바이오칩 실험에 사용한 현미경은 Olympus IX73이며, 모든 실험은 4.75kG의 자력하에서 50μl/min의 유속으로 진행하였다.Each of the four stained breast cancer cells was independently injected into the biochip, and the location and intensity of the signal were evaluated. The microscope used for the biochip experiment was Olympus IX73, and all experiments were performed at a flow rate of 50 μl/min under a magnetic force of 4.75 kG.

도 9에 따르면 MCF-7(ER+/PR+/Her2-) 세포주를 바이오칩에 주입하고 유동시킨 결과, ER 및 PR의 신호가 강하게 검출되었으며, 신호의 위치가 자석에 가까운 seg 7 내지 seg 12에 집중되어 있어 Her2 음성임을 확인할 수 있었다. According to FIG. 9, as a result of injecting and flowing the MCF-7 (ER+/PR+/Her2-) cell line into the biochip, the signals of ER and PR were strongly detected, and the position of the signal was concentrated in seg 7 to seg 12 close to the magnet. Yes, it was confirmed that it was Her2 negative.

도 10에 따르면 BT-474(삼중양성) 세포주를 바이오칩에 주입하고 유동시킨 결과, ER 및 PR의 신호가 강하게 검출되었으며, 신호의 위치가 자석과 먼 seg 1 내지 seg 6에 집중되어 있어 Her2 양성임을 확인할 수 있었다. According to FIG. 10, as a result of injecting and flowing the BT-474 (triple-positive) cell line into the biochip, the signals of ER and PR were strongly detected, and the position of the signal was concentrated in seg 1 to seg 6 far from the magnet, indicating that Her2 was positive. I could confirm.

도 11의 상단에 따르면 MDA-MB-231(삼중음성) 세포주를 바이오칩에 주입하고 유동시킨 결과, 핵염색(DAPI) 신호의 위치가 자석에 가까운 seg 8, seg 11, 및 seg 12에 집중되어 있어 Her2 음성임을 확인할 수 있었다. According to the top of FIG. 11, as a result of injecting and flowing the MDA-MB-231 (triple-negative) cell line into the biochip, the location of the nuclear staining (DAPI) signal is concentrated in seg 8, seg 11, and seg 12 close to the magnet. It was confirmed that it was Her2 negative.

도 11의 하단에 따르면 SK-BR-3(ER-/PR-/Her2+) 세포주를 바이오칩에 주입하고 유동시킨 결과, 핵염색(DAPI) 신호의 위치가 자석과 먼 seg 1 내지 seg 6에 집중되어 있어 Her2 양성임을 확인할 수 있었다. According to the bottom of FIG. 11, as a result of injecting and flowing the SK-BR-3 (ER-/PR-/Her2+) cell line into the biochip, the location of the nuclear staining (DAPI) signal is concentrated in seg 1 to seg 6 far from the magnet. Yes, it was confirmed that Her2 was positive.

실시예 2-1에 따르면, ER, PR, 및 Her2의 발현량이 다른 순환종양세포는 Her2 발현 정도에 따라 포집되는 위치가 다르며, ER, PR, 및 순환종양세포 자체에 대한 표지 각각에 서로 다른 파장의 면역형광염색을 실시하면 미지의 시료에 존재하는 순환종양세포의 전이성을 판단할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. According to Example 2-1, circulatory tumor cells with different expression levels of ER, PR, and Her2 have different locations to be collected depending on the level of Her2 expression, and different wavelengths for each of the labels for ER, PR, and circulatory tumor cells themselves. It was confirmed that the metastaticity of circulatory tumor cells present in an unknown sample can be determined by performing immunofluorescence staining.

2-2.혼합 세포 바이오칩 실험 염색과정2-2. Mixed cell biochip test staining process

상기 실시예 1의 4종의 유방암 세포를 각각 염색하고, 혼합하여 바이오칩에 주입하였을 때 원활하게 분리될 수 있는지를 확인하였다.When each of the four breast cancer cells of Example 1 was stained, mixed, and injected into a biochip, it was confirmed whether or not it could be separated smoothly.

(1) 염색과정(1) Dyeing process

SK-BR-3 세포 염색SK-BR-3 cell staining

짙은 적색(Deep Red) 염색(CellMask™ Deep Red plasma membrane stain, Thermo Scientific, Massachusetts)실시하였다. Cell에 1μl CellMask deep red를 넣어준 후 10분간 상온에서 반응시킨 후, 1x DPBS로 3번 씻어주었다. Deep Red staining (CellMask™ Deep Red plasma membrane stain, Thermo Scientific, Massachusetts) was performed. After adding 1 μl CellMask deep red to the cell, it was reacted at room temperature for 10 minutes, and then washed 3 times with 1x DPBS.

BT474 세포 염색BT474 cell staining

1% DAPI(4′,6-diamidino-2-phenylindol) 용액으로 핵염색만 실시하였다. 106 cell/ml당 1% DAPI용액 100μl 비율로 넣어주고, 15분간 실온에서 반응시킨 뒤, 1x DPBS(DPBS,Thermo Scientific, Massachusetts)로 3번 씻어주었다. Only nuclear staining was performed with 1% DAPI (4′,6-diamidino-2-phenylindol) solution. 100 μl of 1% DAPI solution per 106 cells/ml was added, reacted at room temperature for 15 minutes, and washed 3 times with 1x DPBS (DPBS, Thermo Scientific, Massachusetts).

MCF-7 세포 염색MCF-7 cell staining

녹색 염색(CellMask™ Green plasma membrane stain, Thermo Scientific, Massachusetts)을 실시하였다. MCF-7에 CellMask green 1μL 를 넣고 10분간 상온에서 반응시킨 후, 1x DPBS로 3번 씻어주었다. Green staining (CellMask™ Green plasma membrane stain, Thermo Scientific, Massachusetts) was performed. CellMask green 1μL was added to MCF-7 and reacted at room temperature for 10 minutes, and then washed 3 times with 1x DPBS.

MDA-MB-231 세포 염색MDA-MB-231 cell staining

오렌지 염색(CellMask™ orange plasma membrane stain, Thermo Scientific, Massachusetts)실시하였다. Cell에 cellmark orange 1μl를 넣어준 후 10분간 상온에서 반응시킨 후, 1x DPBS로 3번 씻어주었다. Orange staining (CellMask™ orange plasma membrane stain, Thermo Scientific, Massachusetts) was performed. After adding 1μl of cellmark orange to the cell, it was reacted at room temperature for 10 minutes, and then washed 3 times with 1x DPBS.

(2) 신호의 위치 및 강도 평가(2) Evaluation of signal location and strength

바이오칩 실험에 사용한 현미경은 Olympus IX73이며, 모든 실험은 4.75kG의 자력하에서 50μl/min의 유속으로 진행하였다.The microscope used for the biochip experiment was Olympus IX73, and all experiments were conducted at a flow rate of 50 μl/min under a magnetic force of 4.75 kG.

도 12 및 도 15를 참조하면, 4개의 세포 중에서 Her2 양성인 SK-BR-3 및 BT-474 세포주의 신호는 자석으로부터 거리가 먼 seg 1 내지 seg 6에서 검출되었고, Her2 음성인 MCF-7 및 MDA-MB-231 세포주의 신호는 자석으로부터 거리가 가까운 seg 6 내지 seg 12에서 신호가 검출되었다. 12 and 15, the signals of the SK-BR-3 and BT-474 cell lines that are Her2 positive among the four cells were detected in seg 1 to seg 6, which are far from the magnet, and MCF-7 and MDA that are Her2 negative. The signal of the -MB-231 cell line was detected in seg 6 to seg 12, which is close to the magnet.

도 13은 프로그램을 이용하여 Her2 양성인 SK-BR-3(ER(-), PR(-), Her2(+)) 및 BT-474(삼중양성) 세포주의 신호의 위치 및 강도를 확인한 결과이다. 자주색은 SK-BR-3이고, 녹색은 BT-474이다. 양 세포의 신호의 위치는 seg 1 내지 6에 분포해있다.13 is a result of confirming the location and intensity of signals of Her2 positive SK-BR-3 (ER(-), PR(-), Her2(+)) and BT-474 (triple positive) cell lines using a program. The purple color is SK-BR-3, and the green color is BT-474. The positions of the signals of both cells are distributed in seg 1 to 6.

도 14는 프로그램을 이용하여 Her2 음성인 MDA-MB-231 (삼중음성) 및 MCR-7(ER(+), PR(+), Her2(-)) 세포주의 신호의 위치 및 강도를 확인한 결과이다. 붉은색은 MDA-MB-231이고, 노란색은 MCF-7이다. 양 세포의 신호의 위치는 seg 7 내지 12에 주로 분포해있다.14 is a result of confirming the location and intensity of signals of Her2 negative MDA-MB-231 (triple negative) and MCR-7 (ER(+), PR(+), Her2(-)) cell lines using a program . The red color is MDA-MB-231, and the yellow color is MCF-7. The positions of the signals of both cells are mainly distributed in seg 7 to 12.

이를 통해 ER, PR, 및 Her2 발현 정도가 다른 여러 종류의 순환종양세포가 혼합된 시료를 사용해도 바이오칩으로 분리할 수 있음을 확인할 수 있었다. Through this, it was confirmed that a mixture of various types of circulatory tumor cells having different levels of ER, PR, and Her2 expression could be used as a biochip.

실시예 3: 미지의 시료를 이용한 검출 Example 3: Detection using an unknown sample

3-1. ER, PR, Cytokeratin 면역형광염색 3-1. ER, PR, Cytokeratin immunofluorescence staining

면역형광염색은 1) 세포 막의 ER, PR 발현을 확인하기 위한 염색 및 2) 암세포임을 확인하는 Cytokeratin 면역 형광 염색을 모두 진행하였다. Immunofluorescence staining was performed by 1) staining to confirm the expression of ER and PR in the cell membrane, and 2) Cytokeratin immunofluorescence staining to confirm the presence of cancer cells.

ER, PR, 사이토케라틴(Cytokeratin)은 서로 다른 파장으로 검출할 수 있도록 염색하였으며, 구체적으로 ER은 DAPI 파장, PR은 FITC 파장, Cytokeratin은 TRITC 파장으로 검출할 수 있도록 염색하였다. ER, PR, and Cytokeratin were stained to detect different wavelengths. Specifically, ER was stained to detect DAPI wavelength, PR was FITC wavelength, and Cytokeratin was stained to detect TRITC wavelength.

면역형광염색 과정에 사용한 물질은 하기 표 3와 같다. Materials used in the immunofluorescent staining process are shown in Table 3 below.

공통common -미지의 살아있는 세포가 혼합된 샘플(3ml)
-1x DPBS(Gibco, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline, 14190-144)
-4% Formaldehyde solution(Sigma Aldrich, F8775-500ML)
-0.25% Triton x-100(Sigma Aldrich, X100-100ML)
-Blocking buffer(3mg/ml Bovine serum albumin, affymetrix USB, 10857)
-Anti-cytokeratin, PE(BD science, 347204)
-Sample (3ml) mixed with unknown living cells
-1x DPBS (Gibco, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline, 14190-144)
-4% Formaldehyde solution (Sigma Aldrich, F8775-500ML)
-0.25% Triton x-100 (Sigma Aldrich, X100-100ML)
-Blocking buffer (3mg/ml Bovine serum albumin, affymetrix USB, 10857)
-Anti-cytokeratin, PE (BD science, 347204)
1차 항체Primary antibody 1. Estrogen receptor alpha antibody(abcam, ab66102, mouse)2. Progesterone receptor antibody(abcam, ab63605, rabbit)1.Estrogen receptor alpha antibody (abcam, ab66102, mouse) 2. Progesterone receptor antibody(abcam, ab63605, rabbit) 2차 항체Secondary antibody 1. Alexa FluorTM 488 goat anti-mouse IgG(H+L)(ThermoFisher scientific, A11001, 2mg/ml)2. Goat Anti-rabbit IgG(H+L), DyLight® 350 conjugated, 1mg(1mg/ml)(ThermoFisher scientific, 62270)1.Alexa Fluor TM 488 goat anti-mouse IgG(H+L) (ThermoFisher scientific, A11001, 2mg/ml) 2. Goat Anti-rabbit IgG (H+L), DyLight ® 350 conjugated, 1mg (1mg/ml) (ThermoFisher scientific, 62270)

미지의 순환종양세포가 포함된 샘플의 생물학적인 상태를 고정시키기 위해, 세포를 1300rpm에서 3분간 원심 분리하여 상층액을 제거한 후, 4% 포름알데히드(Formaldehyde) 용액 3ml을 넣어주고 상온(섭씨 25도)에서 20분간 반응시켰다. To fix the biological state of the sample containing unknown circulatory tumor cells, centrifuge the cells at 1300 rpm for 3 minutes to remove the supernatant, then add 3 ml of 4% formaldehyde solution to room temperature (25 degrees Celsius). ) To react for 20 minutes.

반응이 종료되면 남아 있는 포름알데히드 용액을 제거하기 위하여 1x DPBS 용액 3ml을 이용해 3회 세척하였다. 세척은 1300rpm에서 3분간 원심 분리하여 상층액을 제거하고 1x DPBS를 넣어 용액과 세포를 혼합하여 진행하였다. When the reaction was completed, the remaining formaldehyde solution was washed three times using 3 ml of 1x DPBS solution. Washing was carried out by centrifugation at 1300 rpm for 3 minutes to remove the supernatant, and then add 1x DPBS to mix the solution and cells.

세포 내부의 단백질인 사이토케라틴(cytokeratin)을 염색하기 위해 0.25% Triton x-100 용액 1ml으로 5분간 반응시켜 세포에 구멍을 내었다. Triton x-100 용액 반응이 끝난 후 세포막의 손상을 방지하기 위해 1x DPBS로 3회 세척하였다. In order to stain cytokeratin, a protein inside the cells, the cells were punctured by reacting with 1 ml of 0.25% Triton x-100 solution for 5 minutes. After the reaction with the Triton x-100 solution was completed, it was washed 3 times with 1x DPBS to prevent damage to the cell membrane.

단백질의 비-특이적인 결합을 방지하기 위해 Blocking buffer 3ml를 이용하여 상온에서 1시간동안 반응시키고, 남아있는 blocking buffer를 제거하기 위해, 1x DPBS로 3회 세척하였다. In order to prevent non-specific binding of the protein, it was reacted for 1 hour at room temperature using 3 ml of blocking buffer, and washed 3 times with 1x DPBS to remove the remaining blocking buffer.

항체를 분주하기 위해 미리 1차 항체와 anti-cytokeratin pre-mix를 준비하였다. 1x DPBS 1ml에 ER 항체 1μl, PR항체 1μl, anti-cytokeratin 20μl 분주하여 골고루 혼합하였다(이하 1차 antibody pre-mix로 지칭함). To dispense the antibody, a primary antibody and an anti-cytokeratin pre-mix were prepared in advance. 1 μl of ER antibody, 1 μl of PR antibody, and 20 μl of anti-cytokeratin were dispensed into 1 ml of 1x DPBS and mixed evenly (hereinafter referred to as a primary antibody pre-mix).

미지의 세포 샘플의 상층액을 1300rpm에서 3분간 원심 분리하여 제거하고, 앞서 준비한 1차 antibody pre-mix를 혼합하여 상온에서 1시간동안 반응시켰다. 반응이 완료 후 1x DPBS로 3회 세척하였다. The supernatant of the unknown cell sample was removed by centrifugation at 1300 rpm for 3 minutes, and the first antibody pre-mix prepared above was mixed and reacted at room temperature for 1 hour. After completion of the reaction, it was washed 3 times with 1x DPBS.

1차 항체가 결합된 샘플에 형광 2차 염색을 진행하기 위해, 2차 항체 pre-mix를 제조하였다. 1x DPBS 1ml에 Alexa FluorTM 488 goat anti-mouse IgG 0.5μl, Goat Anti-rabbit IgG(H+L), DyLight® 350 conjugated 1μl를 분주하여 골고루 혼합하였다(이하 2차 antibody pre-mix로 지칭함). In order to perform fluorescence secondary staining on the sample to which the primary antibody is bound, a secondary antibody pre-mix was prepared. Alexa FluorTM 488 goat anti-mouse IgG 0.5 μl, Goat Anti-rabbit IgG (H+L), DyLight® 350 conjugated 1 μl were dispensed into 1 ml of 1x DPBS and mixed evenly (hereinafter referred to as secondary antibody pre-mix).

미지의 세포 샘플의 상층액을 1300rpm에서 3분간 원심 분리하여 제거하고, 세포와 준비한 2차 antibody pre-mix를 혼합하여 상온에서 1시간동안 반응시켰다. 반응이 완료되면 1x DPBS로 3회 세척하고, 최종 부피는 1ml로 준비하였다. The supernatant of the unknown cell sample was removed by centrifugation at 1300 rpm for 3 minutes, and the cells and the prepared secondary antibody pre-mix were mixed and reacted at room temperature for 1 hour. When the reaction was completed, it was washed 3 times with 1x DPBS, and the final volume was 1 ml.

3-1. HER-2를 타겟으로 한 자성나노입자 부착3-1. Attachment of magnetic nanoparticles targeting HER-2

상기 실시예 3-1에서 면역형광염색이 완료된 세포에 Her2 특이적 자성나노입자를 결합시켰다. 자성나노입자 부착에 사용된 물질은 다음과 같다. The Her2-specific magnetic nanoparticles were bound to the cells on which immunofluorescence staining was completed in Example 3-1. The materials used to attach magnetic nanoparticles are as follows.

- 미지의 시료가 혼합된 면역형광염색 샘플 1ml-1 ml of immunofluorescent staining sample mixed with unknown samples

- Anti-ErbB antibody(HER-2 antibody, abcam, ab16901)-Anti-ErbB antibody (HER-2 antibody, abcam, ab16901)

- 1x DPBS(Gibco, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline, 14190-144)-1x DPBS (Gibco, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline, 14190-144)

- Blocking buffer(3mg/ml Bovine serum albumin, affymetrix USB, 10857)-Blocking buffer (3mg/ml Bovine serum albumin, affymetrix USB, 10857)

- Ethanol(EMD Millipore Corporation, 1.00983.1011)-Ethanol (EMD Millipore Corporation, 1.00983.1011)

- (3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane(Sigma Aldrich, 440167)-(3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (Sigma Aldrich, 440167)

- 지름 200nm 자성나노입자(Magnetic nano-particle) (미지의 세포 1 샘플당 0.1mg의 자성나노입자 필요)-200nm diameter magnetic nano-particles (0.1mg of magnetic nanoparticles are required per sample of unknown cells)

자성나노입자를 0.1 mg 준비하였다. 자성나노입자는 물에 침지되어 있는데, 자성나노입자의 표면을 하이드록시기(-OH)로 전환시키기 위하여 에탄올로 3회 세척하였다. 자성나노입자의 세척은 자석을 이용하여 입자를 고정시키고 용매를 제거한 후, 새로운 용매를 넣어주는 과정으로 진행하였다. 세척과정에서 용매의 양은 1ml로 유지하였다. 마지막 3번째 세척 후, 상온에서 10분간 반응시켜주었다. 0.1 mg of magnetic nanoparticles were prepared. The magnetic nanoparticles were immersed in water, and the surfaces of the magnetic nanoparticles were washed three times with ethanol to convert the surface of the magnetic nanoparticles into hydroxy groups (-OH). The magnetic nanoparticles were washed by fixing the particles using a magnet, removing the solvent, and adding a new solvent. During the washing process, the amount of solvent was maintained at 1 ml. After the last third washing, it was allowed to react at room temperature for 10 minutes.

(3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane 0.5μl를 1ml의 에탄올에 녹인 유기 실란 커플링제 용액을 준비하였다. 유기 실란 커플링제는 자성나노입자에 Her2 항체를 부착하기 위한 것이다. 에탄올과 반응이 끝난 자성나노입자 용액에서 에탄올을 제거하고, 앞서 준비된 유기 실란 커플링제 용액을 넣어주고 잘 섞어준 다음 상온에서 30분간 반응시켰다. An organosilane coupling agent solution was prepared by dissolving 0.5 μl of (3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane in 1 ml of ethanol. The organosilane coupling agent is for attaching the Her2 antibody to the magnetic nanoparticles. Ethanol was removed from the magnetic nanoparticle solution after the reaction with ethanol, and the organic silane coupling agent solution prepared above was added, mixed well, and then reacted at room temperature for 30 minutes.

반응이 끝난 자성나노입자 용액을 에탄올로 3회 세척하고, 남아있는 에탄올 성분이 세포에 손상을 입히는 것을 방지하기 위해 1x DPBS로 다시 3회 세척하였다. The magnetic nanoparticle solution after the reaction was washed 3 times with ethanol, and washed again 3 times with 1x DPBS to prevent the remaining ethanol component from damaging the cells.

1x DPBS 세척이 끝난 자성나노입자에 HER-2 항체를 1μg 넣어주고 상온에서 1 시간동안 반응시켜 Her2 항체 부착 자성나노입자를 제작하였다. 반응 종료 후 자성나노입자를 1x DPBS로 3회 세척하고 최종 부피를 100μl로 준비하였다.1x DPBS 1 μg of HER-2 antibody was added to the washed magnetic nanoparticles and reacted at room temperature for 1 hour to prepare magnetic nanoparticles with Her2 antibody. After completion of the reaction, the magnetic nanoparticles were washed 3 times with 1x DPBS, and the final volume was prepared to be 100 μl.

면역형광염색이 완료된 미지의 세포 시료 1ml에 앞서 준비한 Her2 항체 부착 자성나노입자 용액 100μl를 넣어 혼합하고 상온에서 1시간 동안 반응시켜 순환종양세포에 자성나노입자를 부착시켰다. 세포와 Her2 항체 부착 자성나노입자 사이의 비 특이적인 결합을 방지하기 위하여, 혼합액을 1300rpm에서 3분간 원심분리를 실시하여 상층액을 제거한 후, blocking buffer 1 ml를 넣어주고 30분간 반응시켰다. 자성나노입자 부착이 완료된 샘플을 1300rpm에서 3분간 원심분리하여 상층액을 제거하고 1x DPBS 용액으로 교체하는 세척과정을 3회 반복하여 바이오칩에 적용하기 위한 세포 샘플을 완성하였다. Into 1 ml of an unknown cell sample on which immunofluorescence staining was completed, 100 μl of the previously prepared Her2 antibody-attached magnetic nanoparticle solution was mixed, and reacted at room temperature for 1 hour to attach the magnetic nanoparticles to circulating tumor cells. In order to prevent non-specific binding between the cells and the magnetic nanoparticles with Her2 antibody, the mixture was centrifuged at 1300 rpm for 3 minutes to remove the supernatant, and then 1 ml of blocking buffer was added and reacted for 30 minutes. The sample with magnetic nanoparticles attached was centrifuged at 1300 rpm for 3 minutes to remove the supernatant, and the washing process of replacing with 1x DPBS solution was repeated 3 times to complete a cell sample for application to the biochip.

3-2. 바이오칩 테스트3-2. Biochip test

면역 형광염색과 자성나노입자 부착이 완료된 세포 샘플을 바이오칩 내부에서 자력에 따라 분리하였다. 바이오칩 테스트에 사용되는 물질은 다음과 같다. The cell samples on which the immunofluorescent staining and magnetic nanoparticles were attached were separated from the inside of the biochip according to the magnetic force. The materials used in the biochip test are as follows.

-TYGON® flexible plastic tubing(Saint-Gobain PPL Corp, AAD04119)-TYGON® flexible plastic tubing (Saint-Gobain PPL Corp, AAD04119)

-바이오칩(도 7 참조)-Biochip (see Fig. 7)

-Syringe pump(Kd Scientific, Model number : LEGATO 210)-Syringe pump (Kd Scientific, Model number: LEGATO 210)

-현미경(Olympus IX73)-Microscope (Olympus IX73)

-현미경 컨트롤 소프트웨어(Micro-manager 1.4)-Microscope control software (Micro-manager 1.4)

-1mg/ml Bovine serum albumin (affymetrix USB, 10857)-1mg/ml Bovine serum albumin (affymetrix USB, 10857)

TYGON tubing을 바이오칩의 인렛(Inlet)과 아웃렛(Outlet)에 연결하고, 바이오칩 내부의 물방울, 가스 등을 제거하기 위해 1mg/ml Bovine serum albumin용액을 syringe pump를 이용해 800μl/min의 유속으로 설정하여 흘려주었다. Connect the TYGON tubing to the Inlet and Outlet of the biochip, and flow 1mg/ml Bovine serum albumin solution using a syringe pump at a flow rate of 800μl/min to remove water droplets and gases inside the biochip. gave.

영구 자석인 neodymium magnet(25mm x 11mm x 7mm, 4.75kG)을 바이오칩 하단에 설치하고, Syringe pump에 세포 용액이 채워진 주사기를 연결하고 TYGON tubing을 적절한 길이로 결합하여 바이오칩의 인렛(Inlet)을 통해 50 μl/min의 유속으로 주입시켰다. A permanent magnet, neodymium magnet (25mm x 11mm x 7mm, 4.75kG) is installed at the bottom of the biochip, and a syringe filled with cell solution is connected to the syringe pump. It was injected at a flow rate of μl/min.

세포 주입을 완료하고 4 배율 및 10 배율로 bright field, DAPI 파장, FITC 파장, TRITC 파장으로 바이오칩에 포집된 세포를 촬영하였다. 형광신호 검출은 에스트로겐 수용체는 DAPI 파장, 프로게스테론 수용체는 FITC 파장, 및 사이토케라틴은 TRITC 파장을 촬영하여 검출하였다. 현미경 소프트웨어의 노출 시간은 하기 표 4에 따라 설정하였다.After completion of the cell injection, cells collected on the biochip were photographed with a bright field, DAPI wavelength, FITC wavelength, and TRITC wavelength at 4 and 10 magnifications. The fluorescence signal was detected by photographing the estrogen receptor at the DAPI wavelength, the progesterone receptor at the FITC wavelength, and the cytokeratin at the TRITC wavelength. The exposure time of the microscope software was set according to Table 4 below.

Bright fieldBright field DAPIDAPI FITCFITC TRITCTRITC Exposure time(ms)Exposure time(ms) 10ms10ms 100ms100ms 800ms800ms 800ms800ms

신호의 위치를 확인하고 상기 MCF-7(ER/PR+Her2-) 세포의 신호와 비교한 결과, 미지의 시료에 포함된 순환종양세포는 대부분 자석과의 거리가 먼 seg 1 내지 seg 5 에 포집되었고, ER 및 PR에 대한 신호의 강도는 MCF-7 세포와 유사하였다. 따라서 미지의 시료에 포함된 순환종양세포는 삼중양성 세포이며 위험점수는 2, 전이성은 MCF-7 세포보다 높은 정도로 판단하였다. 미지의 시료는 동국대학교 의료원의 입원환자 중 유방암 2기로 진단된 환자에서 채취한 혈액 시료였으며, 의료진의 진단결과 및 전이 가능성 판단과 일치하였다.As a result of checking the position of the signal and comparing it with the signal of the MCF-7 (ER/PR+Her2-) cell, most of the circulatory tumor cells contained in the unknown sample are captured in seg 1 to seg 5, which are far from the magnet. And the intensity of the signal for ER and PR was similar to that of MCF-7 cells. Therefore, the circulatory tumor cells included in the unknown sample were triple-positive cells, the risk score was 2, and the metastaticity was judged to be higher than that of MCF-7 cells. The unknown sample was a blood sample taken from a patient diagnosed with stage 2 breast cancer among hospitalized patients at Dongguk University Medical Center, and it was consistent with the medical staff's diagnosis result and determination of metastasis potential.

100: 바이오칩
110: 시료관
112: 포집 채널부
112a: 미세포집채널
113: 돌기
114: 여과 채널부
114a: 미세 여과 채널
115: 기둥
116: 인렛
118: 아웃렛
120: 자석
130: 플레이트
132: 제 1 플레이트
134: 제 2 플레이트
W1: 포집 채널부의 폭
W2: 여과 채널부의 폭
a: 비전이성 암세포
b: 전이성 암세포
100: biochip
110: sample tube
112: collection channel portion
112a: uncelled channel
113: protrusion
114: filtration channel portion
114a: fine filtration channel
115: pillar
116: inlet
118: outlet
120: magnet
130: plate
132: first plate
134: second plate
W1: width of the collection channel
W2: the width of the filtration channel portion
a: non-metastatic cancer cells
b: metastatic cancer cells

Claims (10)

순환종양세포가 포함된 제 1 시료를 준비하는 단계;
상기 제 1 시료에 에스트로겐 수용체, 프로게스테론 수용체, 및 사이토케라틴(Cytokeratin)에 특이적인 면역형광염색을 실시하여 제 2 시료를 준비하는 단계;
상기 제 2 시료에 Her2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2) 특이적인 자성나노입자를 처리하여 제 3 시료를 준비하는 단계;
상기 제 3 시료를 바이오칩에 주입하고 순환종양세포를 포집하는 단계; 및
형광신호의 위치 및 종류를 확인하여 전이성을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 바이오칩은 상기 순환종양세포를 포집하는 복수의 미세포집채널 및 자석을 포함하고,
상기 복수의 미세포집채널은 각각 자석과의 거리를 달리하고 동일한 간격으로 배치되는 것인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
Preparing a first sample containing circulatory tumor cells;
Preparing a second sample by performing immunofluorescence staining specific for estrogen receptor, progesterone receptor, and cytokeratin on the first sample;
Preparing a third sample by treating the second sample with magnetic nanoparticles specific to Her2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2);
Injecting the third sample into a biochip and collecting circulatory tumor cells; And
Including the step of determining the metastaticity by checking the location and type of the fluorescent signal,
The biochip includes a plurality of microcell collection channels and magnets for collecting the circulatory tumor cells,
The plurality of microcell collection channels are each arranged at equal intervals with a different distance from the magnet,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 1 항에 있어서,
상기 전이성을 결정하는 단계는,
상기 형광신호의 위치로 Her2 양성 또는 음성을 판단하고,
상기 형광신호의 종류로 ER/PR 양성 또는 음성을 판단하고,
ER/PR 양성 및 Her2 음성인 경우 위험 점수 1, ER/PR 양성 및 Her2 양성인 경우 위험 점수 2, ER/PR 음성 및 Her2 양성인 경우 위험점수 3, 및 ER/PR 음성 및 Her2 음성인 경우 위험점수 4로 판단하는 것인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The step of determining the metastaticity,
It is determined that Her2 is positive or negative by the position of the fluorescent signal,
ER/PR positive or negative is determined by the type of the fluorescent signal,
Risk score 1 for ER/PR positive and Her2 negative, risk score 2 for ER/PR positive and Her2 positive, risk score 3 for ER/PR negative and Her2 positive, and risk score 4 for ER/PR negative and Her2 negative Is judged by
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 2 항에 있어서,
상기 ER/PR 양성은 에스트로겐 수용체 및 프로게스테론 수용체 중 하나 이상의 형광신호가 검출되는 것인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 2,
The ER/PR positive is one in which at least one of the estrogen receptor and the progesterone receptor is detected,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 2 항에 있어서,
상기 Her2 양성은 하기 식 1의 m 값이 1.12 보다 큰 것인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법:
[식 1]
m = 형광신호가 검출된 미세포집채널과 자석과의 거리(mm)/자석의 세기(kG)
The method of claim 2,
The Her2 positive is that the m value of the following formula 1 is greater than 1.12,
How to provide the information you need to diagnose your risk of breast cancer metastasis:
[Equation 1]
m = distance between the microcell collection channel in which the fluorescence signal was detected and the magnet (mm)/magnet strength (kG)
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 미세포집채널은 자석과의 거리가 (1.12×자석의 세기(kG)) mm 이상인 미세포집채널을 포함하는,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The plurality of microcell collection channels include microcell collection channels having a distance from the magnet of (1.12×magnet strength (kG)) mm or more,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 1 항에 있어서,
상기 동일한 간격은 0.5 내지 1.0mm인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The same spacing is 0.5 to 1.0 mm,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 1 항에 있어서,
상기 자석의 자력은 4.0 내지 5.5 kG인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The magnetic force of the magnet is 4.0 to 5.5 kG,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 시료는 혈액인 것인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The first sample is blood,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 1 항에 있어서,
상기 면역형광염색은 에스트로겐 수용체 특이적 1차 항체 및 프로게스테론 수용체 특이적 1차 항체를 처리하고, 1차 항체 특이적 2차 항체를 처리하는 것인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1,
The immunofluorescence staining is to treat an estrogen receptor-specific primary antibody and a progesterone receptor-specific primary antibody, and to treat a primary antibody-specific secondary antibody,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 시료를 바이오칩에 주입하는 것은,
40 μl/min 내지 60 μl/min 의 유속으로 바이오칩 시료를 주입하는 것인,
유방암의 전이 위험성 진단에 필요한 정보를 제공하는 방법.


The method of claim 1,
Injecting the third sample into the biochip,
Injecting a biochip sample at a flow rate of 40 μl/min to 60 μl/min,
How to provide the necessary information for diagnosing the risk of metastasis of breast cancer.


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