KR20210116863A - AptaSSN selection method and apparatus for classifying a sample, molecular identification method and apparatus coupled thereto, target molecule analysis method and apparatus using AptaSSN population, and biological meaning determination support system - Google Patents

AptaSSN selection method and apparatus for classifying a sample, molecular identification method and apparatus coupled thereto, target molecule analysis method and apparatus using AptaSSN population, and biological meaning determination support system Download PDF

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KR20210116863A KR1020200032963A KR20200032963A KR20210116863A KR 20210116863 A KR20210116863 A KR 20210116863A KR 1020200032963 A KR1020200032963 A KR 1020200032963A KR 20200032963 A KR20200032963 A KR 20200032963A KR 20210116863 A KR20210116863 A KR 20210116863A
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Abstract

The present invention relates to a method, a reagent, a kit and a device designed for development of an AptaSSN group that binds to a molecular group constituting a sample composed of various types of molecules and a molecular group that binds thereto, selection of an AptaSSN capable of classifying samples, multiplex AptaSSN-based multiplex analysis, target molecule analysis, and performance improvement of a biological meaning determination support system.

Description

시료를 분류할 수 있는 AptaSSN 선정 방법 및 장치, 이에 결합하는 분자 동정 방법 및 장치, AptaSSN 집단을 이용한 표적분자 분석 방법 및 장치, 그리고 생물학적 의미 결정지원 시스템{AptaSSN selection method and apparatus for classifying a sample, molecular identification method and apparatus coupled thereto, target molecule analysis method and apparatus using AptaSSN population, and biological meaning determination support system}AptaSSN selection method and apparatus capable of classifying samples, molecular identification method and apparatus binding thereto, target molecule analysis method and apparatus using AptaSSN population, and biological meaning determination support system {AptaSSN selection method and apparatus for classifying a sample, molecular identification method and apparatus coupled thereto, target molecule analysis method and apparatus using AptaSSN population, and biological meaning determination support system}

본 발명은 다양한 유형의 분자로 이루어진 시료를 구성하는 분자(M)집단을 분석하여 바이오마커 및 AptaSSN(분자결합 단일가닥핵산)을 동시에 개발하며, 다중 AptaSSN-기반 분석법의 성능을 향상시키기 위하여 설계된 방법, 시약, 키트 및 장치 그리고 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템에 관한 것이다. 이러한 방법은 바이오마커의 발굴 및 연구를 위한 도구의 설계와 개발 및 치료법의 개발뿐만 아니라 진단적 적용에 널리 유용하다.The present invention is a method designed to simultaneously develop biomarkers and AptaSSN (molecularly coupled single-stranded nucleic acid) by analyzing a molecular (M) population constituting a sample composed of various types of molecules, and to improve the performance of multiple AptaSSN-based assays , reagents, kits and devices, and internal quality control and biological significance determination support systems. These methods are widely useful in the design and development of tools for the discovery and study of biomarkers and the development of therapeutics as well as diagnostic applications.

다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 분자(M)집단에 유의한 결합 차이가 있는 단일가닥핵산(SSN) 집단 선정 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발 및 다중 AptaSSN-기반 분자 정량에 관한 분석법은 과학적 연구 및 건강관리 분야에서 중요한 도구이다. Selection of single-stranded nucleic acid (SSN) populations with significant binding differences to molecular (M) populations in samples composed of various types of molecules and identification of corresponding molecules, development of aptamers for specific molecules, and quantitation of multiple AptaSSN-based molecules Analytical methods are important tools in scientific research and health care.

다양한 유형의 분자로 구성된 시료를 구성하는 분자집단을 대상으로 결합 SSN의 개발은 한국 특허 등록번호 10-0923048 및 한국 특허 출원번호 10-2017-0145181이 있다. 다중 압타머 집단과 분자집단을 접촉하여 형성되는 복합체에서 용출된 압타머 집단의 분석은 질량분석기, QPCR, 고체지지체 상에 고정된 하나 또는 그 이상의 압타머를 고정한 마이크로어레이, 압타머에 대한 상보적 염기서열을 고정한 마이크로어레이 및 NGS 장비를 포함하는 다양한 핵산분석 기술을 이용한다. The development of a binding SSN for a molecular population constituting a sample composed of various types of molecules is provided in Korean Patent Registration No. 10-0923048 and Korean Patent Application No. 10-2017-0145181. Analysis of the aptamer population eluted from the complex formed by contacting multiple aptamer populations and molecular populations is performed by mass spectrometry, QPCR, microarray immobilized on one or more aptamers immobilized on a solid support, and complementary to aptamers. Various nucleic acid analysis techniques, including microarrays and NGS equipment in which nucleotide sequences are fixed, are used.

상기 압타머는 각각 매우 특이적인 방식과 매우 높은 친화력으로 분자에 결합할 수 있다. 일단 압타머 집단이 시료와 접촉하면, 압타머들은 시료 내에 존재하는 각각의 분자들에 결합하고, 그것에 의하여 시료 내 분자들의 부재, 존재, 양 및/또는 농도를 측정할 수 있다.Each of the aptamers can bind to molecules in a very specific manner and with very high affinity. Once the population of aptamers is in contact with the sample, the aptamers bind to individual molecules present in the sample, thereby determining the absence, presence, amount and/or concentration of molecules in the sample.

상기 결합 SSN 선정, 표적분자 동정, 압타머 개발 및 AptaSSN 다중 분석법은 용액-기반 분자 상호작용 및 반응 혼합물의 특정 성분을 제거하도록 설계된 분리 단계 및 M-AptaSSN 복합체를 분리하는 동안 검출될 분자들로부터 시료의 성분을 분리하기 위하여 하나 또는 그 이상의 특이적인 포획 단계 그리고 압타머 다중 분석 및 이를 이용한 생물학적 의미 결정지원 시스템에서 내부 정도관리 기술이 필요하다.The binding SSN selection, target molecule identification, aptamer development, and AptaSSN multiplex assay are solution-based molecular interactions and separation steps designed to remove specific components of the reaction mixture and sample from molecules to be detected during separation of the M-AptaSSN complex. In order to isolate components of , one or more specific capture steps and internal quality control techniques are required in aptamer multiple analysis and a biological meaning determination support system using the same.

본 발명에서 다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 분자집단에 유의한 결합 차이가 있는 AptaSSN 1종류 이상을 선정하기 위한, 임의의 염기서열로 이루어진 부위에 제1 태그가 있는 SSN 라이브러리를 제공한다.In the present invention, there is provided an SSN library in which a first tag is attached to a site consisting of an arbitrary nucleotide sequence for selecting one or more types of AptaSSN having a significant binding difference to a molecular population in a sample composed of various types of molecules.

본 발명은 다양한 유형의 분자로 이루어진 시료의 분자집단에 유의한 결합차이가 있는 AptaSSN 선정은 비-특이적 결합으로 인해 발생하는 AptaSSN로부터 진짜(true) AptaSSN만을 효율적으로 확보하는 방법 및 장치를 제공한다. The present invention provides a method and apparatus for efficiently securing only true AptaSSN from AptaSSN that occurs due to non-specific binding by selecting AptaSSN having a significant binding difference in a molecular population of a sample composed of various types of molecules. .

본 발명은 다양한 유형의 분자집단으로 이루어진 시료를 구성하는 분자에 유의한 결합차이가 있는 AptaSSN 선정 및 특정 분자에 대한 압타머 개발에 있어서 비-특이적 결합의 주요 원인 중 하나는 예상치 못한 비표적/SSN 상호작용 및 SSN/SSN 상호작용의 가능성을 최소화하는 방법 및 장치를 제공한다. In the present invention, one of the main causes of non-specific binding in AptaSSN selection and aptamer development for a specific molecule, which has a significant binding difference to molecules constituting a sample composed of various types of molecular groups, is unexpected non-target/ A method and apparatus are provided for minimizing SSN interactions and the likelihood of SSN/SSN interactions.

본 발명은 AptaSSN 다중 분석방법에서 생물학적 시료의 커다란 dynamic와 complexity로 인해 다양한 세척 과정으로 백그라운드 시그널을 제거하고 표적/AptaSSN 상호 작용을 유지하면서 발생하는 진짜 시그널을 분석할 수 있도록 극미량 성분도 감지할 수 있는 우수한 민감도와 특이도를 갖는 AptaSSN 다중 분석방법 및 장치 그리고 이에 대한 내부정도관리 방법 및 장치를 제공한다. In the AptaSSN multiplex analysis method, due to the large dynamic and complexity of the biological sample, the present invention removes the background signal through various washing processes and maintains the target/AptaSSN interaction while maintaining the target/AptaSSN interaction. Provided are an AptaSSN multi-analysis method and apparatus having sensitivity and specificity, and an internal quality control method and apparatus therefor.

본 발명은 다양한 유형의 분자로 이루어진 시료를 구성하는 분자집단에 대한 분자데이터를 이용하여 상기 시료를 생물학적 의미 기준으로 분류하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템을 제공한다.The present invention provides an internal quality control and biological meaning determination support system for classifying the sample based on the biological meaning by using molecular data on the molecular group constituting the sample composed of various types of molecules.

본 발명은 시료를 구성하는 분자집단에 유의한 결합차이가 있는 AptaSSN 및 이에 상응하는 표적분자 동정과 분석 그리고, AptaSSN 다중 분석 방법의 성능을 향상시키도록 설계된 방법, 장치, 시약 및 키트를 포함한다. 개시된 방법, 장치, 시약 및 키트는 백그라운드 시그널을 감소시키거나 제거함으로써 시료에 있는 분자의 검출 및/또는 정량화를 위한 고 민감도의 분석법을 제공한다.The present invention includes methods, devices, reagents and kits designed to improve the performance of AptaSSN and corresponding target molecules having a significant binding difference in the molecular population constituting the sample, and the performance of the AptaSSN multiplex analysis method. The disclosed methods, devices, reagents and kits provide highly sensitive assays for the detection and/or quantification of molecules in a sample by reducing or eliminating background signals.

단수 형태는 달리 그 내용을 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 뜻을 포함하며, "적어도 하나" 및 "하나 또는 그 이상"과 상호 교환적으로 사용된다. 따라서, "압타머"에 대한 언급은 압타머의 혼합물 등을 포함한다.The singular forms include the plural and are used interchangeably with "at least one" and "one or more" unless the content clearly dictates otherwise. Thus, reference to “aptamers” includes mixtures of aptamers and the like.

"결합하다" 및 그것들의 임의의 변형은 태그와 포획성분간의 상호작용 또는 복합체 형성으로 인해, 예를 들어, 주어진 복합체 형성 또는 반응 조건하에서 태그-포획성분 복합체로부터 시료의 비결합된 성분과 같은 "미결합된" 분자의 해리를 가능하도록 충분히 안정한 복합체를 형성하는 것을 말한다. "binds" and any variations thereof are due to the interaction or complex formation between the tag and the capture moiety, e.g., the unbound component of the sample from the tag-capture complex under given complex formation or reaction conditions. It refers to the formation of a complex that is sufficiently stable to permit dissociation of an "unbound" molecule.

태그 및 포획성분은 특이도가 있어 상호작용하고 결합함으로써 서로 직접적으로 결합할 수 있다. 태그 및 포획성분은 또한 복합체 형성이 링커에 의해 매개되는 경우와 같이 서로 간접적으로 결합될 수 있다.The tag and the capture component have specificity and can directly bind to each other by interacting and binding. The tag and capture moiety may also be linked indirectly to each other, such as when complex formation is mediated by a linker.

본 발명에서는 시료를 구성하는 복수의 분자를 사용하여 분자와 특이적으로 결합하는 “단일가닥핵산(분자결합 SSN, AptaSSN)”와 기존 공지된 다양한 SELEX 방법에 의해 개발된 "증폭이 가능한 구조인 압타머"를 분자 상에 원하는 작용을 하는 비자연발생적 핵산을 칭하기 위하여 상호 교환적으로 사용될 수 있으며, 이들을 총칭하여 “AptaSSN”이라고 하였다. 원하는 작용은 분자와 결합, 분자를 촉매적으로 변화시키는 것, 분자 또는 분자의 기능 활성을 변형하거나 변경하는 방법으로 분자과 반응시키는 것, 분자에 공유적으로 결합하는 것 및 분자와 다른 분자 사이에서의 반응을 용이하게 하는 것을 포함하나 이로 한정되는 것은 아니다. In the present invention, a “single-stranded nucleic acid (molecular binding SSN, AptaSSN)” that specifically binds to a molecule using a plurality of molecules constituting a sample, and a “pressure, a structure capable of amplification,” developed by various known SELEX methods "tamer" can be used interchangeably to refer to a non-naturally occurring nucleic acid having a desired action on a molecule, and these are collectively referred to as "AptaSSN". A desired action is binding to a molecule, catalytically changing the molecule, reacting the molecule or a functional activity with the molecule in a way that modifies or alters the functional activity of the molecule, covalently binds to the molecule, and the interaction between the molecule and another molecule. including, but not limited to, facilitating the reaction.

상기 작용은 왓슨/크릭 염기쌍(Watson/Crick base pairing) 또는 삼중 나선 형성(triple helix formation)과는 관계없는 메커니즘을 통하여 핵산 리간드와 결합하는 폴리뉴클레오티드와는 다른 삼차원 화학구조인 분자와 같은 분자에 대한 특이적 결합 친화력이며, 여기에서 압타머는 분자에 얽매여 있는 공지의 생리학적 기능을 가지는 핵산은 아니다. The above action is a three-dimensional chemical structure different from that of a polynucleotide that binds to a nucleic acid ligand through a mechanism independent of Watson/Crick base pairing or triple helix formation. specific binding affinity, wherein the aptamer is not a nucleic acid with a known physiological function that is bound to the molecule.

주어진 분자에 대한 압타머는 압타머가 분자의 리간드인 경우, (a) 분자와 후보 혼합물을 접촉시키는 것, 여기에서 상기 후보 혼합물에서 다른 핵산과는 상대적으로 분자에 대하여 증가된 친화력을 가지는 핵산은 후보 혼합물의 나머지로부터 분리될 수 있고; (b) 후보 혼합물의 나머지로부터 증가된 친화력의 핵산을 분리하는 것; 및 (c) 분자의 압타머가 확인되어야 하는 리간드가 풍부한(ligand-enriched) 핵산 혼합물을 얻기 위하여 증가된 친화력의 핵산을 증폭시키는 것을 포함하는 방법에 의하여, 핵산의 후보 혼합물로부터 확인되는 핵산을 포함한다. An aptamer for a given molecule is defined as (a) contacting the molecule with a candidate mixture, wherein a nucleic acid having an increased affinity for the molecule relative to other nucleic acids in the candidate mixture is a candidate mixture if the aptamer is a ligand of the molecule. can be separated from the rest of; (b) isolating the nucleic acid of increased affinity from the remainder of the candidate mixture; and (c) a nucleic acid identified from a candidate mixture of nucleic acids by a method comprising amplifying the nucleic acid of increased affinity to obtain a mixture of ligand-enriched nucleic acids against which the aptamer of the molecule is to be identified. .

친화 상호작용(affinity interaction)은 정도의 문제이지만, 그것의 분자에 대한 압타머의 "특이적 결합 친화력"은 압타머가 일반적으로 혼합물 또는 시료에 있는 다른 비분자 성분에 그것이 결합하는 것보다 더 높은 정도의 친화력으로 그것의 분자에 결합한다는 것을 의미하는 것으로 인식된다. Affinity interactions are a matter of degree, but the "specific binding affinity" of an aptamer for its molecule is generally higher than the degree to which the aptamer binds to other non-molecular components in a mixture or sample. is recognized to mean that it binds to its molecule with an affinity of

압타머(Aptamer)는 임의의 적절한 수의 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 서로 다른 압타머들은 같거나 다른 수의 뉴클레오티드를 가질 수 있다. 압타머들은 DNA 또는 RNA일 수 있고, 단일가닥(single stranded), 이중가닥(double stranded) 이거나 이중가닥 또는 삼중가닥(triple stranded) 영역을 포함할 수 있다. 압타머들은 원하는 염기가 변형된 뉴클레오티드의 임의의 조합을 가지도록 설계될 수 있다.Aptamers may comprise any suitable number of nucleotides. Different aptamers may have the same or different number of nucleotides. Aptamers may be DNA or RNA, and may be single-stranded, double-stranded, or contain a double-stranded or triple-stranded region. Aptamers can be designed to have any combination of nucleotides with the desired base modified.

압타머는 SELEX 방법을 포함한 임의의 공지의 방법을 사용하여 확인될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허등록번호제 5,475,096("Nucleic Acid Ligands") 참조. 일단 확인되면, 압타머는 화학적 합성 방법 및 효소적 합성 방법을 포함하는 임의의 공지의 방법에 따라 제조되거나 합성될 수 있다.Aptamers can be identified using any known method, including the SELEX method. See, eg, US Patent No. 5,475,096 ("Nucleic Acid Ligands"). Once identified, the aptamer can be prepared or synthesized according to any known method, including chemical synthesis methods and enzymatic synthesis methods.

본 발명에서 생물학적 시료들 및 다른 시료를 구성하는 분자에 유의하게 결합된 양에서 차이가 있는 결합 SSN 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발 그리고, AptaSSN 다중 분석법에서 "M-SSN 복합체" 또는 "M-AptaSSN 복합체"는 SSN 또는 AptaSSN와 표적 분자의 상호작용에 의해 형성된 비공유적 복합체를 지칭하기 위해 본 발명에서 상호 교환적으로 사용되었다. "M-AptaSSN 복합체"는 하나 이상의 이러한 복합체의 세트를 말한다. "M-SSN 복합체" 또는 M-AptaSSN 복합체는 일반적으로 주위 조건의 변화, 예를 들어, 온도의 증가, 염 농도의 증가 또는 변성제의 첨가에 의해 전환되거나 해리될 수 있다. 즉, “결합 SSN”와 “압타머” 그리고 “분자”와 ‘표적“은 본 발명에서 상호 교환적으로 사용할 수 있다. In the present invention, identification of binding SSNs and corresponding molecules that are significantly different in the amount of binding to molecules constituting biological samples and other samples, development of aptamers for specific molecules, and "M-SSN complex" in the AptaSSN multiplex assay " or "M-AptaSSN complex" is used interchangeably herein to refer to a non-covalent complex formed by the interaction of an SSN or AptaSSN with a target molecule. "M-AptaSSN complex" refers to a set of one or more such complexes. An “M-SSN complex” or M-AptaSSN complex can generally be converted or dissociated by a change in ambient conditions, eg, an increase in temperature, an increase in salt concentration, or addition of a denaturant. That is, “binding SSN” and “aptamer” and “molecule” and “target” can be used interchangeably in the present invention.

압타머와 표적분자의 비공유적 복합체가 제공된다면, 여기에서 상기 압타머는 약 100 nM 미만인 분자에 대한 Kd를 가지며, 여기에서 (복합체의 반감기:t1/2로 주어지는) 상기 분자로부터 압타머의 해리율은 약 30분 이상이고/이거나; 여기에서 상기 압타머의 핵산 서열에 있는 하나, 여러 개 또는 모든 피리미딘은 염기의 5-위치에서 변경된다.If a non-covalent complex of an aptamer and a target molecule is provided, wherein the aptamer has a Kd for the molecule of less than about 100 nM, wherein the dissociation of the aptamer from the molecule (given as the half-life of the complex: t 1/2 ) rate is greater than or equal to about 30 minutes; wherein one, several or all pyrimidines in the nucleic acid sequence of the aptamer are changed at the 5-position of the base.

압타머는 사실상 임의의 크기를 가지는 임의의 화학적 또는 생물학적 분자로 확인될 수 있으므로, 사실상 임의의 크기를 가지는 임의의 화학적 또는 생물학적 분자는 적절한 표적이 될 수 있다. 표적은 또한 표적과 AptaSSN 간의 상호 작용의 가능성 또는 세기를 강화시키기 위해 변경될 수 있다. 분자는 또한 상기에 기재된 것과 같이 태그를 포함하도록 변경될 수 있다. 예시적 구현에서, 분자는 단백질이다. SELEX 분자가 펩티드인 방법에 대한 미국 특허등록번호 제6,376,190호("Modified SELEX Processes Without Purified Protein")를 참조하라.Since an aptamer can be identified as any chemical or biological molecule of virtually any size, any chemical or biological molecule of virtually any size can be a suitable target. The target may also be altered to enhance the likelihood or strength of an interaction between the target and AptaSSN. Molecules may also be modified to include tags as described above. In an exemplary embodiment, the molecule is a protein. See US Pat. No. 6,376,190 (“Modified SELEX Processes Without Purified Protein”) for a method in which the SELEX molecule is a peptide.

"비특이적 복합체"는 압타머와 표적 분자를 제외한 두 개 또는 그 이상의 비표적 분자간의 비-공유적 결합을 말한다. 비특이적 복합체는 압타머와 비표적 분자간의 친화성 상호 작용을 기반으로 선택되는 것이 아니라 압타머와 비표적 분자간의 상호작용을 나타내는 것이므로, 비특이적 복합체의 구성 성분들은 평균적으로 서로 더욱 낮은 친화력을 나타낼 것이며, 압타머와 비표적 분자보다 상대적으로 높은 해리율을 가질 것이다. 비특이적 복합체는 압타머와 비표적, 압타머와 다른 압타머, 경쟁자와 비표적, 경쟁자와 표적, 압타머와 경쟁자 및 분자와 비분자간에 형성된 복합체뿐만 아니라, 압타머, 분자, 비표적자, 표면 및 경쟁자의 고차원적 응집체를 포함한다."Non-specific complex" refers to non-covalent binding between an aptamer and two or more non-target molecules other than a target molecule. Since the non-specific complex is not selected based on the affinity interaction between the aptamer and the non-target molecule, but represents the interaction between the aptamer and the non-target molecule, the components of the non-specific complex will show a lower affinity for each other on average, It will have a relatively higher dissociation rate than aptamers and non-target molecules. Nonspecific complexes include aptamers and non-targets, aptamers and other aptamers, competitor and non-target, competitor and target, aptamer and competitor, and complexes formed between molecules and non-molecules, as well as aptamers, molecules, non-targets, surfaces and Contains higher-order aggregates of competitors.

"비-표적 분자" 및 "비-표적"은 AptaSSN와 비특이적인 복합체를 형성할 수 있는 시료 내에 포함된 분자를 말하는 것으로 상호교환적으로 사용된다. 제1 AptaSSN에 대한 비-표적는 제2 AptaSSN에 대한 표적이 될 수 있음을 확인할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 제1 AptaSSN에 대한 표적은 제2 AptaSSN에 대한 비-표적이 될 수 있다."Non-target molecule" and "non-target" are used interchangeably to refer to a molecule contained in a sample capable of forming a non-specific complex with AptaSSN. It will be seen that a non-target to the first AptaSSN can be a target to the second AptaSSN. Likewise, a target for a first AptaSSN may be a non-target for a second AptaSSN.

"뉴클레오티드(nucleotide)는 리보뉴클레오티드(ribonucleotide) 또는 디옥시리보뉴클레오티드(deoxyribonucleotide) 또는 그것들의 변경된 형태뿐만 아니라 그것들의 유사체(analog)를 칭한다. 뉴클레오티드는 퓨린(purines)(예를 들어, 아데닌(adenine), 하이포크산틴(hypoxanthine), 구아닌(guanine) 및 그것들의 유도체 및 유사체)뿐만 아니라 피리미딘(pyrimidines)(예를 들어, 시토신(cytosine), 우라실(uracil), 티민(thymine) 및 그것들의 유도체 및 유사체)를 포함하는 종류들을 포함한다."Nucleotide refers to ribonucleotides or deoxyribonucleotides or their modified forms as well as analogs thereof. Nucleotides are purines (e.g., adenine, hypok hypoxanthine, guanine and derivatives and analogs thereof) as well as pyrimidines (e.g. cytosine, uracil, thymine and derivatives and analogs thereof) include types that include

"핵산(nucleic acid)", "올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)" 및 "폴리뉴클레오티드(polynucleotide)는 뉴클레오티드의 중합체를 칭하기 위하여 상호교환적으로 사용되며, DNA, RNA, DNA/RNA 하이브리드 및 이러한 종류의 핵산, 올리고뉴클레오티드 및 폴리뉴클레오티드의 변경들을 포함하고, 여기에서 임의의 위치에서 뉴클레오티드 유닛에 대한 다양한 독립체 또는 부분들의 결합도 포함된다. "폴리뉴클레오티드(polynucleotide)", "올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)" 및 "핵산(nucleic acid)"은 이중가닥 또는 단일가닥 분자뿐만 아니라 다중 가닥(즉, 삼중-나선) 분자도 포함한다. 핵산, 올리고뉴클레오티드 및 폴리뉴클레오티드는 용어 압타머보다 더 넓은 용어이므로, 상기 용어 핵산, 올리고뉴클레오티드 및 폴리뉴클레오티드는 압타머인 뉴클레오티드의 중합체는 포함하지만, 상기 용어 핵산, 올리고뉴클레오티드 및 폴리뉴클레오티드는 압타머로 한정되지는 않는다."nucleic acid", "oligonucleotide" and "polynucleotide" are used interchangeably to refer to a polymer of nucleotides, including DNA, RNA, DNA/RNA hybrids, and nucleic acids of this kind; Modifications of oligonucleotides and polynucleotides, including binding of various entities or parts to nucleotide units at any position."Polynucleotide", "oligonucleotide" and "nucleic acid" "Nucleic acid" includes double-stranded or single-stranded molecules as well as multi-stranded (ie, triple-helixed) molecules. Nucleic acid, oligonucleotide and polynucleotide are broader terms than the term aptamer, so the terms nucleic acid, oligo Nucleotides and polynucleotides include polymers of nucleotides that are aptamers, but the terms nucleic acids, oligonucleotides and polynucleotides are not limited to aptamers.

“단일가닥핵산 라이브러리”는 임의의 염기서열로 구성된 단일가닥핵산(single stranded nucleic acid, SSN)을 최소한 포함하는 SSN 집단으로 임의의 염기서열을 구성하는 염기의 수가 40인 경우 약 1024의 염기서열이 생길 수 있어 높은 다양성을 유지할 수 있다."Single-stranded nucleic acid library" is a single-stranded nucleic acids (single stranded nucleic acid, SSN) the case where the number of a base 40 constituting a random nucleotide sequence as SSN group comprising at least a base of about 10 24 sequences composed of any nucleotide sequence This can lead to high diversity.

“분자”, "표적분자", 및 "표적"은 시료에 존재할 수 있는 임의의 관심 분자를 칭하기 위하여 본 발명에서 상호 교환적으로 사용된다. "관심 분자"는 예를 들어, 단백질의 경우에 아미노산 서열에서의 경미한 변화, 이황화 결합 형성(disulfide bond formation), 글리코실화(glycosylation), 지질화(lipidation), 아세틸화(acetylation), 인산화(phosphorylation), 또는 분자의 본질(identity)을 실질적으로 변경시키지 않는 표지 성분(labeling component)과의 결합과 같은 임의의 다른 조작(manipulation) 또는 변경(modification)과 같은 특정 분자의 임의의 경미한 변화(minor variation)를 포함한다. 대M인 분자 또는 M은 핵산(nucleic acids)를 제외한 단백질(proteins), 폴리펩티드(polypeptides), 탄수화물(carbohydrates), 지질(lipids), 다당류(polysaccharides), 당단백(glycoproteins), 호르몬(hormones), 수용체(receptors), 항원(antigens), 항체(antibodies), 애피바디(affibodies), 항체 모방체(antibody mimics), 바이러스(viruses), 병원체(antibody mimics), 독성 분자(toxic substances), 기질(substrates), 대사분자(metabolites), 전이상태 유사체(transition state analogs), 보조인자(cofoactors), 억제제(inhibitors), 약물(drugs), 염료(dyes), 영양분(nutrients), 성장 인자(growth factors), 세포(cells), 조직(tissues) 및 임의의 앞서 말한 것들의 임의의 단편 또는 부분을 포함한다. “Molecules”, “target molecule”, and “target” are used interchangeably herein to refer to any molecule of interest that may be present in a sample. A "molecule of interest" is, for example, in the case of a protein, a minor change in the amino acid sequence, disulfide bond formation, glycosylation, lipidation, acetylation, phosphorylation ), or any minor variation of a particular molecule, such as any other manipulation or modification, such as binding to a labeling component that does not substantially alter the identity of the molecule. ) is included. Molecules with a major M, or M, are proteins, polypeptides, carbohydrates, lipids, polysaccharides, glycoproteins, hormones, receptors, other than nucleic acids. Receptors, antigens, antibodies, affibodies, antibody mimics, viruses, antibody mimics, toxic substances, substrates , metabolites, transition state analogs, cofoactors, inhibitors, drugs, dyes, nutrients, growth factors, cells (cells), tissues, and any fragment or portion of any of the foregoing.

"폴리펩티드", "펩티드" 및 "단백질"은 임의의 길이를 가지는 아미노산의 폴리머를 말하는 것으로 본 발명에서 상호교환적으로 사용된다. 상기 폴리머는 직선이거나 분지될 수 있고, 변경된 아미노산을 포함할 수 있으며, 비-아미노산에 의해 중단될 수 있다. 상기 용어들은 또한 자연적으로 변경되거나 예를 들어, 이황화 결합 형성(disulfide bond formation), 당화(glycosylation), 지질화(lipidation), 아세틸화(acetylation), 인산화(phosphorylation) 또는 표지된 성분과의 결합과 같은 임의의 다른 조작 또는 변경과 같은 조정에 의한 아미노산 폴리머를 포함한다. 또한 정의 내에는 예를 들어, 당업계에 공지된 다른 변경뿐만 아니라 아미노산(예를 들어, 비천연 아미노산 등을 포함)의 하나 또는 그 이상의 유사물을 포함하는 폴리펩티드도 포함된다. 폴리펩티드는 단일 사슬 또는 결합된 사슬일 수 있다."Polypeptide", "peptide" and "protein" are used interchangeably herein to refer to a polymer of amino acids of any length. The polymer may be straight or branched, may contain altered amino acids, and may be interrupted by non-amino acids. The terms may also be altered in nature or be associated with, for example, disulfide bond formation, glycosylation, lipidation, acetylation, phosphorylation or binding to a labeled component. amino acid polymers by modification such as any other manipulation or alteration. Also included within the definition are polypeptides comprising one or more analogs of amino acids (including, for example, unnatural amino acids, etc.), as well as other modifications known in the art, for example. Polypeptides may be single chain or linked chain.

"분자데이터"는 복수의 분자로 구성된 시료의 모든 측정가능한 특징의 실질적인 정보를 말한다. 이런 특징 또는 변수는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 세포 집단 및 이들의 관련 하나 이상의 분자의 수준, 하나 이상의 용해성 인자의 수준, 하나 이상의 기타 분자의 수준, 유전자형 정보, 유전자 발현 수준 및 유전자 돌연변이를 포함한다. 이런 특징 또는 변수는 모든 시간별 데이터 및 현재 데이터를 포함한다. 예를 들면, 유기체의 완성된 분자데이터는 과거의 모든 시점에서 이런 특징 모두 뿐만 아니라 현시점에서 모든 측정가능한 특징을 포함한다. "Molecular data" refers to substantial information on all measurable characteristics of a sample composed of a plurality of molecules. Such characteristics or variables include, but are not limited to, the level of the cell population and one or more molecules associated therewith, the level of one or more lytic factors, the level of one or more other molecules, genotypic information, gene expression levels, and gene mutations. Such characteristics or variables include all hourly data and current data. For example, complete molecular data of an organism includes all of these features at any point in the past, as well as all measurable features at the present time.

"용해성 인자" 는 세포 집단 또는 세포 관련 분자가 아닌 생물학적 시료 또는 조직의 임의의 측정 가능한 구성성분을 의미한다. 용해성 인자는, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 용해성 단백질, 탄수화물, 지질, 당단백질, 스테로이드, 금속성, 무기성, 이온성, 유기금속성 종을 포함한 기타 소분자, 및 사이토카인 및 용해성 수용체와 같은 상기 성분의 임의의 착물 항체와 항원 및 임의의 것과 착화된 약물이 포함된다. 용해성 인자는 사이토카인, 항체, 급성기 단백질 등과 같은 자기유래의 것 및 화학약품, 감염성 질환의 생산물, 장내 세균과 동물군과 같은 외래의 것일 수 있다. 용해성 인자는 유기체 의해 생산된 내재성일 수 있고 또는 바이러스, 약물 또는 환경적인 독소와 같은 외인성일 수 있다. 용해성 인자는 프로스타글라딘, 비타민, 대사산물(예를 들면, 철, 설탕, 아미노산 등)과 같은 소분자 화합물일 수 있다."Soluble factor" means any measurable component of a biological sample or tissue that is not a cell population or cell-associated molecule. Solubility factors include, but are not limited to, soluble proteins, carbohydrates, lipids, glycoproteins, steroids, other small molecules including metallic, inorganic, ionic, organometallic species, and cytokines and soluble receptors of such components. Included are any complex antibody with antigen and drug complexed with any. Soluble factors can be autologous, such as cytokines, antibodies, acute-phase proteins, and the like, and foreign, such as chemicals, products of infectious diseases, intestinal bacteria and animals. Soluble factors may be endogenous produced by the organism or they may be exogenous, such as viruses, drugs, or environmental toxins. The solubility factor may be a small molecule compound such as a prostaglandin, a vitamin, a metabolite (eg, iron, sugar, amino acid, etc.).

본 발명은 시료에 대한 분자데이터, 이런 분자데이터를 얻기 위한 방법 및 바이오마커를 동정하는 것을 포함하여 이런 분자데이터를 이용하기 위한 방법을 제공한다.The present invention provides molecular data for a sample, methods for obtaining such molecular data, and methods for using such molecular data, including identifying biomarkers.

"시료"는 임의의 분자, 용액 또는 다수의 분자를 포함하는 혼합물을 말하며, 적어도 하나의 분자를 포함할 수 있다. 상기 시료는 하기에 정의된 것과 같은 생물학적 시료와, 예를 들어, 오염되거나 오염된 가능성이 있는 물 및 공업폐수와 같은 환경 또는 독물 검사를 위하여 사용될 수 있는 시료를 포함한다. 시료는 또한 최종 생성물, 중간 생성물 또는 예를 들어, 제조 공정과 같은 준비하는 과정에서의 부산물일 수 있다. 시료는 생물 또는 어떤 다른 공급원(예를 들어, 환경 또는 공업원)으로부터 얻어진 분자, 용액 또는 혼합물이 첨가된 임의의 적절한 분석 매질, 완충액 또는 희석제를 포함할 수 있다."Sample" refers to any molecule, solution, or mixture comprising multiple molecules, and may include at least one molecule. The sample includes a biological sample as defined below and a sample that can be used for environmental or toxicological testing, such as, for example, contaminated or potentially contaminated water and industrial wastewater. A sample may also be a final product, an intermediate product, or a by-product from a preparation process, such as, for example, a manufacturing process. A sample may comprise any suitable assay medium, buffer or diluent to which a molecule, solution or mixture obtained from a living organism or some other source (eg, an environmental or industrial source) has been added.

"생물학적 시료"는 생물로부터 얻어진 임의의 분자, 용액 또는 혼합물을 말한다. 이것은 (전혈(whole blood), 백혈구(leukocyte), 말초혈액 단핵세포(peripheral blood mononuclear cells), 혈장 및 혈청을 포함하는) 혈액, 가래(sputum), 입김(breath), 소변(urine), 정액(semen), 침(saliva), 뇌막액(meningeal fluid), 양수(amniotic fluid), 선액(glandular fluid), 림프액(lymph fluid), 유두 흡인물(nipple aspirate), 기관지 흡인물(bronchial aspirate), 활액(synovial fluid), 관절 흡인물(joint aspirate), 세포, 세포 추출물 및 뇌척수액(cerebrospinal fluid)을 포함한다. 이것은 또한 대M으로 앞서 말한 모든 것들의 분리된 단편들을 포함한다. 상기 용어 "생물학적 시료"는 또한 예를 들어, 대변 시료, 조직 시료 또는 조직 생검과 같은 것으로부터의 분자, 용액 또는 균질화된 고형 분자를 포함하는 혼합물을 포함한다. 상기 용어 "생물학적 시료"는 또한 조직 처리, 세포 처리, 세균 처리 또는 바이러스 처리 또는 무세포 생물학적 시스템(cell free biological system)(예를 들어, IVTT)으로부터 유래된 분자, 용액 또는 혼합물을 포함한다."Biological sample" refers to any molecule, solution or mixture obtained from an organism. This includes blood (including whole blood, leukocytes, peripheral blood mononuclear cells, plasma and serum), sputum, breath, urine, semen ( semen, saliva, meningeal fluid, amniotic fluid, glandular fluid, lymph fluid, nipple aspirate, bronchial aspirate, synovial fluid (synovial fluid), joint aspirate, cells, cell extracts and cerebrospinal fluid. This also includes, for the most part, separate fragments of all of the foregoing. The term "biological sample" also includes a mixture comprising molecules, solutions or homogenized solid molecules from, for example, such as a stool sample, tissue sample or tissue biopsy. The term "biological sample" also includes molecules, solutions or mixtures derived from tissue processing, cellular processing, bacterial processing or viral processing or a cell free biological system (eg, IVTT).

실험 시료, “비교 시료”는 대조 시료와 비교될 수 있다. "대조 시료"는 본 발명에서 다수의 분자를 함유하며 적어도 하나의 분자를 포함한다고 알려져 있는 임의의 분자, 용액 또는 혼합물을 말한다. 대조 시료 내에 존재하는 임의의 M의 정확한 양 또는 농도 또한 잘 알려져 있을 수 있다. 대조 시료와 비교 시료를 합하여 “분석 시료”라고 지칭하였다. 상기 용어 대조 시료는 본 발명에 정의된 바와 같은 생물학적 시료 및 예를 들어, 오염되거나 오염되었을 가능성이 있는 물 및 공업폐수와 같은 환경 또는 독소 테스트를 위해 사용될 수 있는 시료를 포함한다. 대조 시료는 또한 최종 산물, 중간 산물 또는 제조 공정, 예를 들어 준비 과정의 부산물일 수 있다. 대조 시료는 생물 또는 다른 어떤 공급원(예를 들어, 환경원 또는 공업원)으로부터 얻어진 분자, 용액 또는 혼합물에 첨가될 수 있는 임의의 적절한 분석 배지, 버퍼 또는 희석제를 포함할 수 있다.A test sample, a “comparison sample,” may be compared to a control sample. "Control sample" as used herein refers to any molecule, solution or mixture that contains a plurality of molecules and is known to contain at least one molecule. The exact amount or concentration of any M present in the control sample may also be well known. The control sample and the comparison sample were collectively referred to as “analytical sample”. The term control sample includes biological samples as defined herein and samples that can be used for environmental or toxin testing, such as, for example, contaminated or potentially contaminated water and industrial wastewater. A control sample may also be an end product, an intermediate product, or a by-product of a manufacturing process, such as a preparation process. A control sample may include any suitable assay medium, buffer or diluent that may be added to a molecule, solution or mixture obtained from a biological or any other source (eg, an environmental or industrial source).

“생물학적 의미”는 (a) 상기 시료 또는 시료를 채취한 사람의 생리적인 변화를 의미하고, 상기 임상검사 값에 상응하여 예방, 진단, 치료, 완화와 처치의 건강관리를 목적으로 의사 결정(Decision Making)을 하는 과정에 필요한 정보이거나, (b) 질병이나 다른 상태를 진단, 치료, 완화, 처치, 예방을 목적으로 생물학적 의미에 관한 의사 결정(Decision Making)을 하는 과정을 지원하는 “분류”, “점수”, “지수”를 의미하고, 생물학적 의미가 결정된 시료 또는 시료를 채취한 사람의 임상 정보(Clinical Information) 및 상기 생산된 다중의 분자 값들을 수집한 후, 통계학적 기법 또는 기계학습알고리즘을 이용하여 상기 수집한 정보들로부터 질환을 추론 또는 판별할 수 있도록 생산된 특이적 결과이다.“Biological meaning” means (a) the physiological change of the sample or the person who took the sample, and corresponding to the above clinical examination value, prevention, diagnosis, treatment, alleviation and treatment for health management purposes making) necessary information, or (b) “classification” that supports the process of making decisions about biological significance for the purpose of diagnosing, treating, mitigating, treating, or preventing a disease or other condition; Means “score” and “index”, and after collecting the sample whose biological meaning is determined or the clinical information of the person who took the sample and the produced multiple molecular values, statistical techniques or machine learning algorithms are used. It is a specific result produced so that the disease can be inferred or discriminated from the information collected above.

본 발명은 생물학적 시료들 및 다른 시료를 구성하는 분자집단에 유의하게 결합하는 양의 차이가 있어 시료를 분류할 수 있는 SSN 선정 방법을 제공한다. The present invention provides a method for selecting an SSN that can classify samples because there is a difference in the amount of significant binding to biological samples and molecular groups constituting other samples.

도 1은 임의의 염기서열 영역을 포함하는 출발 라이브러리로부터 제조된 단일가닥핵산(SSN) 라이브러리로 다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 분자집단에 특이적이고 유의하게 결합하는 양의 차이가 있는 단일가닥핵산(SSN) 집단 및 이에 상응하는 분자를 선정하는 방법을 제시하는 도면이다.1 is a single-stranded nucleic acid (SSN) library prepared from a starting library including an arbitrary nucleotide sequence region. Single-stranded nucleic acid having a specific and significantly different binding amount to a molecular population in a sample composed of various types of molecules. A diagram showing a method for selecting (SSN) populations and corresponding molecules.

출발 라이브러리에서 제조된 SSN에 제1 태그를 부가한 단일가닥핵산와,현탁 상태 제1 고체지지체(FSS)를 사용한 SSN-FSS 복합체 라이브러리를 제조하여 분자를 포획하여 제1 분리를 한다, 상기 수확한 복합체의 분자에 제2 태그를 부가하여 고정 상태 제2 고체지지체와 복합체를 형성한다. 상기 형성된 복합체를 제2 분리하여 용출된 결합 SSN을 증폭하는 선택 및 증폭 단계를 반복하며 추가적으로 분석 단계를 포함하는 방법으로 실시할 수 있다. A SSN-FSS complex library is prepared using a single-stranded nucleic acid with a first tag added to the SSN prepared in the starting library and a first solid support (FSS) in a suspended state to capture molecules and perform a first separation, the harvested complex By adding a second tag to the molecule of the immobilized state forms a complex with the second solid support. The second separation of the formed complex may be carried out by repeating the selection and amplification steps of amplifying the eluted bound SSN and additionally comprising an analysis step.

본 발명은 도 1에 제시한 바와 같은, 상기 분자데이터 생산 기술로 Nontarget Proteomics를 실시하면서 동시에 바이오마커 및 리간드 개발 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method for developing a biomarker and a ligand while performing Nontarget Proteomics using the molecular data production technology, as shown in FIG. 1 .

도 2는 AptaSSN 집단으로 Target Proteomics를 실시하여 바이오마커 개발 방법을 제공하는 도면이다.2 is a diagram providing a method for developing a biomarker by performing Target Proteomics with an AptaSSN group.

도 3은 다양한 유형의 분자로 구성된 시료를 대상으로 한 AptaSSN 다중 분석은 제조된 AptaSSN 집단에 제1 태그를 부가하여 현탁 상태 제1 고체지지체(FSS)를 사용한 AptaSSN-FSS 복합체 라이브러리를 제조하는 도면이다. 상기 제조한 복합체로 분자을 포획하여 제1 분리를 한다, 상기 수확한 복합체의 분자에 제2 태그를 부가하여 고정 상태 제2 고체지지체(SSS)와 복합체를 형성한다. 상기 형성된 복합체를 제2 분리하고 결합 AptaSSN을 용출하고 이를 증폭하는 분석 단계를 포함하는 방법으로 실시할 수 있다. 3 is a diagram of preparing an AptaSSN-FSS complex library using a first suspended solid support (FSS) by adding a first tag to the AptaSSN population prepared in the AptaSSN multiplex analysis for samples composed of various types of molecules. . A first separation is performed by capturing a molecule with the prepared complex, and a second tag is added to the harvested complex molecule to form a complex with a second immobilized solid support (SSS). It can be carried out by a method comprising an analysis step of isolating the formed complex and eluting the bound AptaSSN and amplifying it.

Ⅰ. AptaSSN의 선정I. AptaSSN selection

1. 출발 라이브러리1. Departure library

본 명세서에서 임의의 염기서열로 이루어진 단일가닥핵산 집단을 “출발 라이브러리”라고 하였다.In the present specification, a single-stranded nucleic acid group consisting of an arbitrary nucleotide sequence is referred to as a “starting library”.

본 발명에서 출발 라이브러리는 기 공지된 방법으로 유기합성하거나, 핵산을 최소한 포함하는 생물학적 시료에서 추출된 핵산 집단일 수도 있다. 핵산 집단의 추출은 핵산의 종류 즉, DNA 와 RNA에 따라 다르게 하는데, 공지된 방법으로 실시할 수 있다(Maniatis, Tom, E. F. Fritsch, and Joseph Sambrook. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory, 1982.). In the present invention, the starting library may be a nucleic acid population extracted from a biological sample containing at least a nucleic acid or organically synthesized by a known method. Extraction of the nucleic acid population is performed differently depending on the type of nucleic acid, that is, DNA and RNA, and can be performed by a known method (Maniatis, Tom, EF Fritsch, and Joseph Sambrook. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, NY). : Cold Spring Harbor Laboratory, 1982.).

본 명세서에서 용어 “핵산”은 DNA (gDNA 및 cDNA) 그리고 RNA 분자를 포괄적으로 포함하는 의미를 갖으며, 핵산에서 기본 구성 단위인 뉴클레오타이드는 자연의 뉴클레오타이드뿐만 아니라, 당 또는 염기 부위가 변형된 유사체 (analogue)도 포함할 수 있다(Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York(1980); Uhlman 및 Peyman, Chemical Reviews, 90:543-584(1990)).As used herein, the term “nucleic acid” has a meaning comprehensively including DNA (gDNA and cDNA) and RNA molecules. analogues) (Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York (1980); Uhlman and Peyman, Chemical Reviews, 90:543-584 (1990)).

상기 핵산 집단은 유전자 또는 그의 단편, DNA, mRNA, rRNA, tRNA 및 다른 비-코딩(non-coding) RNA에서 유래하는 genomic DNA와 cDNA를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나로부터 공지된 방법으로 단일가닥핵산 라이브러리를 제조할 수 있다.The nucleic acid population is single-stranded by a known method from any one selected from the group comprising genomic DNA and cDNA derived from genes or fragments thereof, DNA, mRNA, rRNA, tRNA and other non-coding RNAs. Nucleic acid libraries can be prepared.

본 발명에서 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 시료에 있는 핵산 집단을 분석하기 위한 출발 라이브러리는 생물학적 시료에서 공지된 방법으로 추출된 핵산 집단으로부터 절편화 과정으로 제조할 수 있다. 상기 절편화 방법은 공지된 물리적인 방법과 생물학적인 방법으로 수행할 수 있다(Maniatis, Tom, E. F. Fritsch, and Joseph Sambrook. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory, 1982.).In the present invention, a starting library for analyzing a nucleic acid population in a sample composed of various types of molecular populations may be prepared by fragmentation from a nucleic acid population extracted from a biological sample by a known method. The fragmentation method can be performed by known physical and biological methods (Maniatis, Tom, EF Fritsch, and Joseph Sambrook. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory, 1982). .).

도 4는 상기 핵산 분자를 제외한 분자 유형에 대한 출발 라이브러리에 대한 도면이다.Figure 4 is a diagram of a starting library for the molecular types except for the nucleic acid molecule.

출발 라이브러리의 구조는 구조식(1)은 고정서열-임의의 염기서열-고정서열 구조체(구조식 1)이거나 임의의 염기서열 구조체(구조식 2)인 단일가닥핵산(SSN), 올리고뉴클레오타이드 집단이다.The structure of the starting library is a single-stranded nucleic acid (SSN), an oligonucleotide group, in which Structural Formula (1) is a fixed sequence-any nucleotide sequence-fixed sequence structure (Structure 1) or an arbitrary nucleotide sequence structure (Structure Formula 2).

5'-5' 고정서열(C1)-가변서열-3' 고정서열(C2)-3' (구조식 1)5'-5' Fixed sequence (C1)-Variable sequence-3' Fixed sequence (C2)-3' (Structural formula 1)

5'-가변서열-3' (구조식 2)5'-variable sequence-3' (Structural Formula 2)

본 발명에서 상기 출발 단일가닥핵산은 무작위 서열과 효율적인 증폭에 필요한 고정 상태서열을 포함할 수 있다. 통상적으로, 상기 출발 단일가닥핵산은 15∼60 개의 무작위 뉴클레오티드로 이루어진 내부 영역의 측면에 존재하는 5' 말단 고정서열(C1) 및 3' 말단 고정서열(C2)을 가질 수 있다. In the present invention, the starting single-stranded nucleic acid may include a random sequence and a stationary sequence necessary for efficient amplification. Typically, the starting single-stranded nucleic acid may have a fixed 5' terminal sequence (C1) and a 3' terminal fixed sequence (C2) flanked by an internal region consisting of 15 to 60 random nucleotides.

상기 출발 단일가닥핵산으로부터 단일가닥(Single strand: SS) 또는 이중가닥(Double strand: DS) 라이브러리, RNA 라이브러리, 결합 SSN 라이브러리, 균등 또는 차등 결합 SSN 라이브러리를 제조할 수 있다.A single-stranded (SS) or double-stranded (DS) library, an RNA library, a binding SSN library, and an equivalent or differential binding SSN library can be prepared from the starting single-stranded nucleic acid.

상기 출발 단일가닥핵산의 가변서열은 전형적으로 분자에 대해 각각의 분자 결합 부위를 제공하고, 이 가변서열은 완전하게 무작위화되거나(즉, 임의의 위치에서 염기를 찾을 가능성은 4개 중 1개이다) 부분적으로 무작위화(즉, 임의의 위치에서 염기를 찾을 가능성은 1 및 100 퍼센트 사이의 임의의 레벨에서 선택될 수 있다)될 수 있다. 상기 양쪽의 고정 서열의 사이에 다양성이 있는 가변서열의 임의의 염기서열이 최소 15개 이상에서 100개 이하로 존재하는 올리고뉴클레오티드이다.The variable sequence of the starting single-stranded nucleic acid typically provides each molecular binding site for the molecule, and the variable sequence is either completely randomized (ie, the probability of finding a base at any position is 1 in 4). Partially randomized (ie, the probability of finding a base at any position can be chosen at any level between 1 and 100 percent). An oligonucleotide in which at least 15 to 100 or less arbitrary nucleotide sequences of the variable sequence having diversity between the fixed sequences of both sides exist.

상기 출발 단일가닥핵산의 가변서열을 구성하는 무작위 서열을 합성하기 위한, 모두 4종의 뉴클레오티드 혼합물을 합성 과정중의 각 뉴클레오티드 부가 단계에 첨가하여, 뉴클레오티드가 무작위로 혼입될 수 있도록 한다. 상기 올리고뉴클레오티드는 변형 또는 비변형 DNA, RNA 또는 DNA/RNA 하이브리드일 수 있다. 상기 무작위 단일가닥핵산은 전부 무작위 서열이거나 부분적으로 무작위 서열을 포함할 수도 있다. 부분적으로 무작위 서열은 각각의 부가 단계에서 4가지 뉴클레오티드를 상이한 몰 비로 첨가함으로써 제조할 수 있다. 통상적으로, 상기 단일가닥핵산은 15∼60 개의 무작위 뉴클레오티드로 이루어진 내부 영역의 측면에 존재하는 일정한 5' 및 3' 고정 상태서열을 가진다.A mixture of all four nucleotides for synthesizing the random sequence constituting the variable sequence of the starting single-stranded nucleic acid is added to each nucleotide addition step during the synthesis process, so that nucleotides can be randomly incorporated. The oligonucleotides may be modified or unmodified DNA, RNA or DNA/RNA hybrids. The random single-stranded nucleic acid may include an entirely random sequence or a partially random sequence. A partially random sequence can be prepared by adding 4 nucleotides in different molar ratios in each addition step. Typically, the single-stranded nucleic acid has constant 5' and 3' fixed state sequences flanked by an internal region consisting of 15 to 60 random nucleotides.

무작위 뉴클레오티드는 화학적 합성 및 무작위 절단된 세포내 핵산의 크기별 선별을 포함한 다수의 방법으로 생산할 수 있다. 핵산 내 서열 변이는 또한 선별/증폭 과정을 반복 실시하기 이전 또는 도중에 돌연변이 유발법으로 도입하거나 또는 증가시킬 수 있다. 올리고뉴클레오티드의 무작위 서열부분은 임의의 길이를 가질 수 있으며, 리보뉴클레오티드-데옥시리보뉴클레오티드를 포함할 수 있고, 또한 변형 또는 비-천연 뉴클레오티드 또는 뉴클레오티드 유사체를 포함할 수 있다.Random nucleotides can be produced by a number of methods, including chemical synthesis and size-specific selection of randomly cleaved intracellular nucleic acids. Sequence variations in nucleic acids can also be introduced or augmented by mutagenesis before or during repeated selection/amplification procedures. The random sequence portion of the oligonucleotide may be of any length and may include ribonucleotide-deoxyribonucleotides, and may also include modified or non-natural nucleotides or nucleotide analogs.

무작위 올리고뉴클레오티드는 해당 업계에 널리 공지된 고상 올리고뉴클레오티드 합성 기술을 이용하여 포스포디에스테르-결합 뉴클레오티드로부터 합성할 수 있다. 무작위 올리고뉴클레오티드는 트리에스테르 합성 방법과 같은 용액상 방법을 이용하여 합성할 수도 있다. 자동화된 DNA 합성 장비를 사용하여 수행한 통상의 합성 결과, 1014~ 1016개(대부분의 셀렉스 실험에 사용하기에 충분한 수)의 개별 분자들이 생산된다. 서열 디자인에 있어서 무작위 서열의 충분히 거대한 영역은 각각의 합성 분자이 독특한 서열을 나타낼 가능성을 높여준다.Random oligonucleotides can be synthesized from phosphodiester-linked nucleotides using solid-phase oligonucleotide synthesis techniques well known in the art. Random oligonucleotides can also be synthesized using a solution-phase method such as a triester synthesis method. As a result of a typical synthesis performed using automated DNA synthesis equipment, 10 14 to 10 16 individual molecules (sufficient number for most Celex experiments) are produced. A sufficiently large region of random sequences in sequence design increases the likelihood that each synthetic molecule will represent a unique sequence.

전형적으로, 상기 <구조식 1>의 고정서열은 하기에 기재된 증폭 단계에 도움을 주거나, 상기 출발 라이브러리에서 단일가닥핵산의 주어진 구조적 배열의 가능성을 강화시키기 위해 선택되어진다. Typically, the constant sequence of <Structural Formula 1> is selected to aid in the amplification steps described below or to enhance the likelihood of a given structural arrangement of single-stranded nucleic acids in the starting library.

상기 <구조식 1>의 고정서열은 사전선별용으로 혼입된 집단에 존재하는 올리고뉴클레오티드에 공통된 서열로서, 예를 들어 이하에 설명되어 있는 CpG 모티프, PCR 프라이머에 대한 혼성화 부위, RNA 중합효소(예, T3, T4, T7 및 SP6)에 대한 프로모터 서열, 제한 부위 또는 단일중합체 서열, 예를 들어 폴리 A 또는 폴리 T 트랙, 촉매 중심부, 친화성 컬럼에 선별 결합하는 부위 및 관심 올리고뉴클레오티드의 클로닝-서열 결정을 촉진하는 기타 서열 등이 있다.The fixed sequence of <Structural Formula 1> is a sequence common to oligonucleotides present in a population incorporated for preselection, for example, a CpG motif described below, a hybridization site for a PCR primer, an RNA polymerase (e.g., cloning-sequencing of promoter sequences, restriction sites or homopolymer sequences for T3, T4, T7 and SP6), e.g. poly A or poly T tracks, catalytic cores, sites for selective binding to affinity columns and oligonucleotides of interest and other sequences that promote

상기 <구조식 1>의 고정서열은 전 염기서열의 절반 정도 차지하고 있다. 이런 일정한 서열은 임의의 염기서열을 갖는 가변서열과 비특이적 상호작용을 하여 올리고뉴클레오티드 라이브러리의 복잡성을 제한하는 경우가 발생한다.The fixed sequence of <Structural Formula 1> occupies about half of the entire base sequence. Such a constant sequence may have a non-specific interaction with a variable sequence having an arbitrary base sequence, thereby limiting the complexity of the oligonucleotide library.

상기 문제를 극복하기 위해, 유기합성 등 다양한 방법에 의해 제작되는 고정 상태서열이 없는 출발 단일가닥핵산으로 이루어진 라이브러리를 이용하여 표적분자에 대한 결합 SSN을 개발하는 기술인 “primer free” 셀렉스(selex) 기술이 제안되고 있으며 <구조식 2> 구조이다.In order to overcome the above problem, "primer free" selex technology, a technology for developing a binding SSN to a target molecule using a library consisting of a starting single-stranded nucleic acid without a fixed state sequence produced by various methods such as organic synthesis has been proposed and is the structure of <Structural Formula 2>.

본 발명에서 제안하고 있는 차등 또는 균등 공정에는 고정 서열이 요구됨으로, 이를 위해 “primer free” 셀렉스 결과 산물의 출발 단일가닥핵산에 인위적으로 상기 공정이 가능한 염기서열을 부가하여 필요한 공정을 수행할 수 있다.Since the differential or equivalent process proposed in the present invention requires a fixed sequence, for this purpose, the necessary process can be performed by artificially adding a nucleotide sequence capable of the above process to the starting single-stranded nucleic acid of the "primer free" Selex result product. .

본 발명은 <구조식 1>의 5'고정서열(C1)과 3'고정서열(C2)을 <구조식 2> 구조의 올리고뉴클레오티드에 부가 반응하여 상기 <구조식 1> 구조의 단일가닥핵산(SSN), 올리고뉴클레오티드로 이루어진 라이브러리로 제조할 수도 있다.The present invention provides a single-stranded nucleic acid (SSN) of the <Structural Formula 1> structure by addition reaction of the 5' fixed sequence (C1) and the 3' fixed sequence (C2) of <Structural Formula 1> to the oligonucleotide of the <Structural Formula 2>; It can also be prepared as a library consisting of oligonucleotides.

본 발명에서는 <구조식 2> 출발 라이브러리와 시료를 구성하는 분자집단을 접촉시켜 형성된 M-결합 SSN 복합체 집단서 분리된 결합 SSN 라이브러리의 결합 SSN에 <구조식 1>의 5'고정 서열(C1)의 염기서열과 3'고정 서열(C2)의 염기서열로 제작된 올리고뉴클레오티드를 부가하여 결합 SSN 라이브러리를 제작할 수 있다.In the present invention, <Structural Formula 2> the base of the 5' fixed sequence (C1) of <Structural Formula 1> to the binding SSN of the binding SSN library separated from the M-linked SSN complex group formed by contacting the starting library and the molecular population constituting the sample A binding SSN library can be prepared by adding an oligonucleotide prepared with the sequence and the base sequence of the 3' fixed sequence (C2).

본 발명에서 상기 <구조식 1>의 출발 단일가닥핵산의 5' 말단 부위는 5'고정 상태서열, 및 3' 말단 부위는 3'고정 서열로 구성되며 상기 고정서열은 PCR 공정이 가능하도록 프라이머가 상보적으로 결합할 수 있는 위치를 제공할 수 있도록 제조되어야 한다. In the present invention, the 5' end portion of the starting single-stranded nucleic acid of <Structural Formula 1> is composed of a 5' fixed sequence, and the 3' end portion is composed of a 3' fixed sequence. It must be manufactured so as to provide a position where it can be combined.

도 5는 상기 출발 단일가닥핵산 구조 <구조식 1>로부터 DS 올리고뉴클레오티드 라이브러리 제조를 위한 프라이머에 대한 도면이다.5 is a diagram of a primer for preparing a DS oligonucleotide library from the starting single-stranded nucleic acid <Structural Formula 1>.

도 5에 제시한바와 같이, 상기 출발 단일가닥핵산 구조 <구조식 1>의 5' 및 3'고정서열은 DS 올리고뉴클레오티드 라이브러리의 제조 공정에 필수적인 프라이머 쌍(DS 프라이머 C1과 C2')이다.As shown in FIG. 5 , the 5' and 3' fixed sequences of the starting single-stranded nucleic acid <Structural Formula 1> are primer pairs (DS primers C1 and C2') essential for the DS oligonucleotide library production process.

도 6은 SSN 라이브러리 제조를 위한 프라이머에 대한 도면이다.6 is a diagram of primers for SSN library preparation.

도 6을 참조하면, RNA 올리고뉴클레오티드 라이브러리 제조의 주형인 DS 올리고뉴클레오티드의 제조에 필수적인 프라이머 쌍(T7 프라이머와 DS 프라이머 C2')와 같다.Referring to FIG. 6 , it is the same as the primer pair (T7 primer and DS primer C2') essential for the production of DS oligonucleotide, which is a template for RNA oligonucleotide library production.

본 발명에서 상기 출발 라이브러리에서 제조된 단일가닥핵산 라이브러리는 중앙영역의 의임의 염기서열과 양족 말단 고정서열로 이루어진 단일가닥핵산과 상기 양쪽 말단에서 선택되어진 어느 하나에 제1 태그가 있는 단일가닥핵산을 제공한다.In the present invention, the single-stranded nucleic acid library prepared from the starting library comprises a single-stranded nucleic acid comprising an arbitrary base sequence in the central region and a fixed sequence at both ends and a single-stranded nucleic acid having a first tag at any one selected from both ends. to provide.

바람직하게, 본 발명에서는 RNA SSN 라이브러리 제조의 경우, 상기 단일가닥핵산 라이브러리를 DS 프라이머 C2'와 T7 프로모터 염기서열과 5'고정서열을 포함하는 T7 프라이머를 이용한 PCR 공정으로 DS DNA 라이브러리를 제조하고 생체외 전사반응으로 RNA SSN 라이브러리를 제조할 수 있다. Preferably, in the present invention, in the case of RNA SSN library preparation, the single-stranded nucleic acid library is prepared using a PCR process using the DS primer C2', the T7 promoter base sequence, and the T7 primer including the 5' fixed sequence to prepare the DS DNA library and in vivo. An RNA SSN library can be prepared by an external transcription reaction.

바람직하게, 본 발명에서 RNA SSN 라이브러리에서 DS DNA 라이브러리 제조의 경우, DS 프라이머 C2'를 이용하여 역전사하여 cDNA를 제조하고 DS 프라이머 C1과 C2'를 사용하여 PCR 공정으로 DS DNA를 제조할 수 있다.Preferably, in the case of preparing a DS DNA library from an RNA SSN library in the present invention, reverse transcription is performed using DS primer C2' to prepare cDNA, and DS DNA can be prepared by a PCR process using DS primers C1 and C2'.

상기에서 제조된 단일가닥핵산 라이브러리와 분자집단으로 구성된 생물학적 시료가 접촉하여 제조된 결합 SSN 라이브러리는 다양성과 dynamic range가 너무 높아, 생물학적 시료에서 많은 어려움이 있다.The binding SSN library prepared by contacting the single-stranded nucleic acid library prepared above with a biological sample composed of a molecular population has too high diversity and dynamic range, so there are many difficulties in biological samples.

상기 문제들을 극복하기 위하여, 생물학 시료에 대해 제조된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 결합 SSN들의 출현빈도를 일정하게 하는 균등화(normalization) 공정, 대조군과 시험군에 대한 결합 SSN 라이브러리에서 어느 한 군에 차등적으로 존재하는 결합 SSN 집단을 선정하는 차등화(differential screening) 공정 및 대조군과 시험군에 대한 결합 SSN 라이브러리에서 어느 한 군에 차등적으로 존재하는 결합 SSN 집단을 선정하고 균등화하는 Suppression Subtractive Hybridization 공정을 실시할 수 있다.In order to overcome the above problems, a normalization process to constant the frequency of the binding SSNs constituting the binding SSN library prepared with respect to the biological sample, the binding SSN library for the control group and the test group differentially to any one group A differential screening process that selects a binding SSN population that exists as a can

도 7, 도 8과 도 9는 상기 결합 SSN 라이브러리에서 균등(normalization, Curr Protoc Mol Biol. 2010 Apr;Chapter 5:Unit 5.12.1-27.), 차등(differential screening, Biotechniques. 1997 Dec;23(6):1084-6.) 및 Suppression Subtractive Hybridization(Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol. 93, pp. 6025-6030, June 1996) 과정을 수행하는 테스터 제조는 라이게인션 방법과 PCR 방법으로 실시할 수 있으며, 이에 필요한 프라이머와 아댑터에 대한 도면이다. 7, 8 and 9 show equivalent (normalization, Curr Protoc Mol Biol. 2010 Apr; Chapter 5: Unit 5.12.1-27.) and differential screening (Biotechniques. 1997 Dec; 23) in the binding SSN library. 6):1084-6.) and Suppression Subtractive Hybridization (Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol. 93, pp. 6025-6030, June 1996) were prepared by ligation method and PCR method. It can be carried out, and it is a drawing of a primer and an adapter necessary for this.

도 7와 도 8을 참조하면, AptaSSN 라이브러리의 균등, 차등 및 suppression subtractive hybridization 과정을 상기 PCR 방법으로 실시할 경우 상기 AptaSSN은 균등, 차등과 suppression subtractive hybridization 과정에 필요한 프라이머 쌍의 결합위치를 제공할 수 있어야 한다. 7 and 8, when the equivalent, differential, and suppression subtractive hybridization process of the AptaSSN library is performed by the PCR method, the AptaSSN can provide the binding position of the primer pair necessary for the equivalent, differential, and suppression subtractive hybridization process. there should be

상기 PCR 방법은 상기 DS 프라이머 C1과 C2'에 특정서열을 부가하여 제작된 프라이머(테스터1에 대한 특정서열 프라이머 T1-1/T1-2 그리고 테스터2에 대한 특정서열 프라이머 T2-1/T2-2) 그리고 상기 DS 플라이머 C1과 C2'를 상황에 따라 사용하여 테스터1과 테스터2를 제조할 수 있다. The PCR method is a primer prepared by adding a specific sequence to the DS primers C1 and C2' (a sequence specific primer T1-1/T1-2 for tester 1 and a specific sequence primer T2-1/T2-2 for tester 2) ) and using the DS primers C1 and C2' depending on the situation, testers 1 and 2 can be manufactured.

도 9을 참조하면, AptaSSN 라이브러리의 균등, 차등 및 suppression subtractive hybridization 과정을 수행하는 라이게이션 방법은 특정서열을 포함하는 아댑터를 시험시료의 DS DNA AptaSSN에 라이게이션하여 테스터1과 테스터2를 제조할 수 있다. Referring to FIG. 9 , in the ligation method for performing the equivalent, differential and suppression subtractive hybridization process of the AptaSSN library, tester 1 and tester 2 can be prepared by ligating an adapter containing a specific sequence to the DS DNA AptaSSN of the test sample. have.

상기 라이게이션 또는 PCR 방법에 의한 테스터 제조에 사용되는 특정서열은 SS 올리고뉴클레오티드의 양쪽 말단에 ITR(Inverted Terminal Repeats)가 있으며 그 ITR 사이에 특정부위에 상응하고 ITR보다 길이가 짧은 프라이머를 사용한 상기 SS 올리고뉴클레오티드의 PCR 증폭을 억제하는 역할을 할 수도 있다, PS(PCR suppression, PCR 억제)의 원리는 올리고뉴클레오티드가 머리핀 모양을 채택하도록 설계하는 것이다. PS는 원하는 서열의 증폭을 허용하고 원치 않는 서열의 증폭을 동시에 억제한다. PS 용 팬 손잡이 형 줄기-루프(stem-loop) 올리고뉴클레오티드 구조는 긴 GC가 풍부한 특정서열을 SS 올리고뉴클레오티드에 연결함으로써 제작할 수 있다. The specific sequence used for preparing the tester by the ligation or PCR method has ITRs (Inverted Terminal Repeats) at both ends of the SS oligonucleotide and corresponds to a specific site between the ITRs. It may play a role in suppressing PCR amplification of oligonucleotides. The principle of PS (PCR suppression) is to design oligonucleotides to adopt a hairpin shape. PS allows amplification of desired sequences and simultaneously inhibits amplification of undesired sequences. A pan-handle-type stem-loop oligonucleotide structure for PS can be constructed by linking a specific sequence rich in long GCs to an SS oligonucleotide.

2. 단일가닥핵산 라이브러리2. Single-stranded nucleic acid library

도 10는 다양한 유형의 분자가 있는 시료에서 핵산 및/또는 단백질 등의 특정 유형의 분자집단과 SSN 라이브러리로부터 결합 SSN, 실험군과 대조군에 대한 결합 SSN 프로파일, 차등결합 SSN 평가 및 선정과 표적분자의 동정 방법을 제공하는 도면이다. 10 is a sample with various types of molecules, binding SSN from a specific type of molecular population such as nucleic acid and/or protein, and SSN library, binding SSN profile for experimental group and control group, differential binding SSN evaluation and selection, and identification of target molecule It is a drawing that provides a method.

본 발명에서 상기 출발 라이브러리에서 제조된 단일가닥핵산 라이브러리는 중앙영역의 의임의 염기서열과 양족 말단 고정서열로 이루어진 단일가닥핵산과 상기 양쪽 말단에서 선택되어진 어느 하나에 제1 태그가 있는 단일가닥핵산을 제공한다.In the present invention, the single-stranded nucleic acid library prepared from the starting library comprises a single-stranded nucleic acid comprising an arbitrary base sequence in the central region and a fixed sequence at both ends and a single-stranded nucleic acid having a first tag at any one selected from both ends. to provide.

상기 출발 라이브러리에서 SSN 라이브러리를 하기와 같이 제조할 수 있다. 본 발명에서는 상기 <구조식 1> 또는 <구조식 2> 구조의 출발 라이브러리에서 SSN 라이브러리를 제조하는 방법을 제공한다. An SSN library can be prepared from the starting library as follows. The present invention provides a method for preparing an SSN library from the starting library having the structure <Structural Formula 1> or <Structural Formula 2>.

<구조식 1>의 출발 단일가닥핵산으로 이루어진 출발 라이브러리에서 SSN 라이브러리를 효소학적인 방법으로 제조하는 방법을 다음과 같다. 상기 출발 라이브러리는 일반적인 유기합성 방법으로 합성하여 사용할 수도 있다. A method for enzymatically preparing an SSN library from a starting library consisting of a starting single-stranded nucleic acid of <Structural Formula 1> is as follows. The starting library may be synthesized and used by a general organic synthesis method.

본 발명에 사용하는 상기 <구조식 1>인 출발 단일가닥핵산으로 이루어진 출발 라이브러리로부터 SS RNA 또는 SS DNA 라이브러리를 제조할 수 있다.An SS RNA or SS DNA library can be prepared from the starting library consisting of the starting single-stranded nucleic acid of <Structural Formula 1> used in the present invention.

바람직하게, 도 4의 <구조식 1> 구조인 출발 단일가닥핵산으로 이루어진 출발 라이브러리로부터 SS RNA 라이브러리 제조방법은, 단일가닥핵산을 주형으로 하여 상기 T7 프라이머 P3 및 상기 DS 프라이머 C2'로 PCR를 수행하여 T7 프로모터가 있는 이중가닥 DNA 절편을 제조한다. 상기 제조된 이중가닥 DNA 절편을 주형으로 생체외 전사하여 SS RNA 올리고뉴클레오티드를 제조하고 3‘말단에 태그를 부착함으로써 상기 염기서열 구조체(1)인 SS RNA 라이브러리를 얻을 수 있다.Preferably, in the method for preparing an SS RNA library from a starting library consisting of a starting single-stranded nucleic acid having the structure of <Structural Formula 1> of FIG. 4, PCR is performed with the T7 primer P3 and the DS primer C2' using the single-stranded nucleic acid as a template. A double-stranded DNA fragment with the T7 promoter is prepared. By ex vivo transcription of the prepared double-stranded DNA fragment as a template to prepare an SS RNA oligonucleotide and attaching a tag to the 3' end, the SS RNA library as the base sequence structure (1) can be obtained.

바람직하게, 도 4의 <구조식 1> 구조인 SS DNA 라이브러리 제조의 경우는 상기 DS 프라이머 C1과 C2'를 이용하여 One way-PCR 공정을 실시하여 SS DNA 올리고뉴클레오티드를 얻고 3‘말단에 바이오틴을 부착함으로써 SS DNA라이브러리를 제조하거나 상기 DS 프라이머 C1과 C2'에서 어느 한 프라이머 말단에 바이오틴을 결합시켜-PCR 공정을 실시하여 상기 염기서열 구조체(2)인 SS DNA 라이브러리를 제조할 수도 있다.Preferably, in the case of preparing the SS DNA library having the structure of <Structural Formula 1> of FIG. 4, one way-PCR process is performed using the DS primers C1 and C2' to obtain SS DNA oligonucleotides and biotin is attached to the 3' end By doing so, an SS DNA library may be prepared or the SS DNA library, which is the base sequence construct (2), may be prepared by binding biotin to one of the primer ends in the DS primers C1 and C2'-PCR process.

DNA 또는 RNA Polymerase는 야생형(wild type) 또는 돌연변이형(mutant type)에서 목적에 따라 선택할 수 있다.DNA or RNA polymerase may be selected from wild type or mutant type depending on the purpose.

상기 SSN 라이브러리를 구성하는 올리고뉴클레오티드를 제조하기 위한, 모두 4종의 뉴클레오티드 또는 변형된 뉴클레오티드 혼합물을 합성 과정 중의 각 뉴클레오티드 부가 단계에 첨가하여, SSN 라이브러리의 SSN의 가변서열에는 변형된 염기를 포함하는 뉴클레오티드를 포함한다. 어떤 변형된 SSN를 상기에 언급된 방법, 장치 및 키트 모두에서 사용할 수 있다. 변형된 염기를 가진 뉴클레오티드를 포함하는 SS 올리고뉴클레오티드는 자연적으로 발생하는 뉴클레오티드(즉, 변형되지 않은 뉴클레오티드)를 포함하는 표준 SS 올리고뉴클레오티드의 성질과는 많이 다르다. 뉴클레오티드의 변형 방법은 아미드 결합의 사용을 포함한다. 그러나 다른 적절한 변형 방법이 사용될 수 있다. To prepare the oligonucleotide constituting the SSN library, all four nucleotides or a mixture of modified nucleotides are added to each nucleotide addition step during the synthesis process, and the SSN variable sequence of the SSN library contains nucleotides containing modified bases. includes Any modified SSN can be used in all of the methods, devices and kits mentioned above. SS oligonucleotides comprising nucleotides with modified bases differ significantly in properties from standard SS oligonucleotides comprising naturally occurring nucleotides (ie, unmodified nucleotides). Methods for modifying nucleotides include the use of amide linkages. However, other suitable modification methods may be used.

변형된 SSN 구조는 표준 염기쌍 모델에 의하여 예상된 구조와 전적으로 일치하지 않는다. 이러한 현상은 SS 올리고뉴클레오티드의 측정된 녹는점이 모델에 의하여 예상된 녹는점과 일치하지 않는다는 점으로 짐작할 수 있다. 공지된 바와 같이, SSN의 측정된 녹는점과 예상된 녹는점 사이의 연관성이 없다. 평균적으로, 계산된 녹는점(Tm)는 측정된 Tm보다 6℃ 더 낮다. 측정된 녹는 점은 이들 변형된 뉴클레오티드를 포함하는 SS 올리고뉴클레오티드가 보다 더 안정하고, 신규한 제2 구조를 갖는 것으로 예견되며, 그 가능성이 존재한다. 변형된 뉴클레오티드를 SSN 라이브러리를 생산하는 데에 사용할 때, 분자에 대한 SS 올리고뉴클레오티드가 더 잘 분리된다. 여기에 기재한 바와 같이, "변형된 핵산"은 하나 또는 그 이상의 뉴클레오티드를 포함하는 핵산 서열을 가리킨다. 본 발명은 변형 뉴클레오티드를 포함하는 단일가닥핵산으로 실시할 수도 있다.The modified SSN structure is not entirely consistent with the structure predicted by the standard base-pairing model. This phenomenon can be inferred from the fact that the measured melting point of the SS oligonucleotide does not match the melting point predicted by the model. As is known, there is no correlation between the measured and predicted melting points of SSNs. On average, the calculated melting point (Tm) is 6°C lower than the measured Tm. The measured melting point predicts that SS oligonucleotides comprising these modified nucleotides are more stable and have a novel second structure, and the possibility exists. When the modified nucleotides are used to produce an SSN library, the SS oligonucleotides for the molecule are better separated. As used herein, "modified nucleic acid" refers to a nucleic acid sequence comprising one or more nucleotides. The present invention can also be practiced with single-stranded nucleic acids containing modified nucleotides.

뉴클레오티드의 화학적 변형은 2'-위치의 당 변형, 5-위치의 피리미딘 변형(예를 들어, 5-(N-벤질카복시아미 드)-2'-데옥시우리딘, 5-(N-이소부틸카복시아미드)-2'-데옥시우리딘, 5-(N-[2-(1H-인돌-3일)에틸]카복시아미 드)-2'-데옥시우리딘, 5-(N-[1-(3-트리메틸암모늄)프로필]카복시아미드)-2'-데옥시우리딘 클로라이드, 5-(N-나프틸카복시아미드)-2'-데옥시우리딘, 또는 5-(N-[1-(2,3-디하이드록시프로필)]카복시아미드)-2'-데옥시우리딘), 8-위치의 퓨린 변형, 엑소시클릭 아민(exocyclic amines)에서의 변형, 4-티오우리딘의 치환, 5-브로모- 또는 5-아이오도-우라실(5-iodo-uracil)의 치환, 기본골격 변형, 메틸화, 이소베이스 이소시티딘(isobases isocytidine) 및 이소구아니딘(isoguanidine) 등과 같은 비정상적 염기쌍 조합(unusual base-pairing combinations)을 단독 또는 조합하여 포함할 수 있다. 변형은 또한 캡핑(capping) 또는 페길화(pegylation)과 같은 3' 및 5' 변형을 포함할 수 있다.Chemical modifications of nucleotides include sugar modifications at the 2'-position, pyrimidine modifications at the 5-position (eg, 5-(N-benzylcarboxyamide)-2'-deoxyuridine, 5-(N-iso Butylcarboxyamide)-2'-deoxyuridine, 5-(N-[2-(1H-indol-3yl)ethyl]carboxyamide)-2'-deoxyuridine, 5-(N-[ 1-(3-trimethylammonium)propyl]carboxyamide)-2'-deoxyuridine chloride, 5-(N-naphthylcarboxyamide)-2'-deoxyuridine, or 5-(N-[1 -(2,3-dihydroxypropyl)]carboxyamide)-2'-deoxyuridine), purine modification at 8-position, modification at exocyclic amines, of 4-thiouridine Substitution, substitution of 5-bromo- or 5-iodo-uracil, backbone modifications, methylation, abnormal base pair combinations such as isobases isocytidine and isoguanidine (unusual base-pairing combinations) may be included alone or in combination. Modifications may also include 3' and 5' modifications, such as capping or pegylation.

다른 변형은 유사체와 함께 하나 또는 그 이상의 자연적으로 생성되는 뉴클레오티드의 치환, 비전하 결합(uncharged linkage)을 갖는 메틸 포스페이트(methyl phosphonates), 포스포트리에스테르(phosphotriesters), 포스포아미데이트(phosphoamidates), 및 카바메이트(carbamate) 등과, 전하 결합(charged linkage)된 포스포로시오에이트(phosphorothioates), 포스포로디시오에이트(phosphorodithioates) 등과, 인터컬레이터(intercalators)를 포함하는 아크리딘(acridine), 솔라렌(psoralen) 등과, 킬레이터를 포함하는 금속, 방사선 금속, 붕소, 산화금속 등과, 알킬레이터를 포함하는 것 및 개질 결합된 알파 아노머(alpha anomeric) 핵산 등과 같은 뉴클레오티드간 변형을 포함한다. 또한, 당에 보통 존재하는 임의의 하이드록실기는 포스포네이트기(phosphonate group) 또는 포스페이트기(phosphate group)에 의해 치환될 수 있고 표준 보호기에 의해 보호될 수 있거나 추가적인 뉴클레오티드 또는 고체지지체에 부가적인 결합을 만들기 위해 활성화될 수 있다. Other modifications include substitution of one or more naturally occurring nucleotides with analogs, methyl phosphonates with uncharged linkage, phosphotriesters, phosphoamidates, and acridine, psoralen, including carbamates, etc., charged linkage phosphorothioates, phosphorodithioates, etc., and intercalators (psoralen) and the like, including metals, radioactive metals, boron, metal oxides, etc., containing chelators, those containing alkylators, and internucleotide modifications such as modified linked alpha anomeric nucleic acids and the like. In addition, any hydroxyl group normally present in sugars may be substituted by a phosphonate group or a phosphate group and may be protected by standard protecting groups or additional nucleotides or additional nucleotides on a solid support. It can be activated to make a bond.

5' 및 3' 말단의 OH기는 인산화될 수 있거나, 아민, 약 1 내지 약 20개의 탄소 원자로부터의 유기 캡핑기 부분(organic capping group moieties), 또는 약 1 내지 약 20 개의 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 폴리머들 또는 다른 친수성 또는 소수성 생물학적 또는 합성 폴리머들 로부터의 유기 캡핑기 부분으로 치환될 수 있다. 만일 존재한다면, 뉴클레오티드 구조는 폴리머 조합 전 또는 후에 변형될 수 있다. 뉴클레오티드의 서열은 비뉴클레오티드 성분에 의해 중단될 수 있다. 폴리뉴클레오티드는 중합 후에 성분의 라벨링과 함께 접합에 의한 것과 같이 더 변형될 수 있다.The OH groups at the 5' and 3' ends can be phosphorylated, or can be amines, organic capping group moieties from about 1 to about 20 carbon atoms, or from about 1 to about 20 polyethylene glycol (PEG) polymers. or organic capping moieties from other hydrophilic or hydrophobic biological or synthetic polymers. If present, the nucleotide structure may be modified before or after polymer combination. The sequence of nucleotides may be interrupted by non-nucleotide components. Polynucleotides can be further modified, such as by conjugation with labeling of components after polymerization.

올리고뉴클레오티드는 또한 2'-O-메틸-(2'-O-methyl-), 2'-O-알릴(2'-O-allyl), 2'-[0072] 플루오로-(2'-fluoro-) 또는 2'-아지도-리보오스(2'-azido-ribose), 카보시클릭 당 유사체(carbocyclic sugar analogs), α-아노메릭 당(α-anomeric sugars), 아라비노스, 자일로스 또는 리소오스(lyxoses)와 같은 에피메릭 당(epimeric sugars), 피라노오스 당(pyranose sugars), 퓨라노오스 당(furanose sugars), 세도헵툴로오스(sedoheptuloses), 아시클릭유사체(acyclic analogs) 및 메틸 리보사이드와 같은 염기 결여 뉴클레오티드 유사체(abasic nucleotide analogs)를 포함하는 당업자에게 일반적으로 잘 알려져 있는 리보오스 또는 데옥시리보오스의 유사체 형태를 포함할 수 있다. Oligonucleotides are also 2'-O-methyl-(2'-O-methyl-), 2'-O-allyl (2'-O-allyl), 2'-[0072]fluoro-(2'-fluoro -) or 2'-azido-ribose, carbocyclic sugar analogs, α-anomeric sugars, arabinose, xylose or lysose Epimeric sugars such as (lyxoses), pyranose sugars, furanose sugars, sedoheptulose, acyclic analogs and methyl riboside It may include analog forms of ribose or deoxyribose that are generally well known to those skilled in the art, including basic nucleotide analogs such as

상기에 언급한 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 포스포디에스테르 결합들은 대체가능한 연결기(alternative linking group)로 대체될 수 있다. 이러한 대안적 연결기들은 포스페이트가 P(O)S("티오에이트(thioate)"), P(S)S("디티오에이트(dithioate)"), (O)NR2("아미데이트(amidate)"), P(O)R, P(O)OR', CO 또는 CH2("포름아세탈(formacetal)")로 대체되고, 각 R 또는 R'는 독립적으로 H 이거나 에테르(-O-) 결합, 아릴, 알케닐, 시클로알킬, 시클로알케닐 또는 아랄딜(araldyl)을 선택적으로 포함하는 치환되거나 비치환된 알킬(1-20C)이다. As noted above, one or more phosphodiester linkages may be replaced with an alternative linking group. These alternative linkages include those in which the phosphate is P(O)S (“thioate”), P(S)S (“dithioate”), (O)NR2 (“amidate”) ), P(O)R, P(O)OR', CO or CH2 ("formacetal"), each R or R' is independently H or an ether (-O-) bond, aryl , substituted or unsubstituted alkyl (1-20C) optionally including alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl or araldyl.

폴리뉴클레오티드의 모든 결합이 동일할 필요는 없다. 당, 퓨린 및 피리미딘의 유사한 형태의 치환은 예를 들어, 폴리아미드 기본골격과 같은 대체적 기본골격 구조와 같이 최종 생성물을 설계하는데 유리할 수 있다.Not all bonds of a polynucleotide need be identical. Substitution of similar forms of sugars, purines and pyrimidines may be advantageous in designing the final product, for example, with alternative backbone structures such as polyamide backbones.

3. 결합 SSN 선정3. Selection of the binding SSN

*도 10을 참조하면, 본 발명에서 다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 특정 유형의 분자집단에 결합하는 SSN 개발을 위해, 다양한 분자로 구성된 시료와 임의의 염기서열로 구성된 SSN 라이브러리를 접촉시켜 형성되는 M-SSN 복합체 집단로부터 결합 SSN 집단을 분리하여 핵산분석기술로 분석하고 실험시료와 대조시료의 분석결과를 비교하여 두 시료 사이에 유의하게 있는 양적인 차이가 있는 SSN을 결정하며, 연속하여 상기 결정된 SSN을 이용하여 상응하는 분자가 있는 시료로 이에 결합하는 분자를 분리, 동정할 수 있다.* Referring to FIG. 10, in the present invention, for the development of an SSN that binds to a specific type of molecular population in a sample composed of various types of molecules, a sample composed of various molecules is formed by contacting an SSN library composed of an arbitrary nucleotide sequence. The binding SSN population is separated from the M-SSN complex group to be used, analyzed by nucleic acid analysis technology, and the SSN having a significant quantitative difference between the two samples is determined by comparing the analysis results of the experimental sample and the control sample, and successively the determined Using the SSN, it is possible to isolate and identify a molecule that binds to a sample with a corresponding molecule.

상기 분자집단은 이종 분자로 되거나 동종 분자로 구성될 수 있으며 생물학적 시료를 구성하는 분자집단은 높은 다양성 및 커다란 dynamic range가 있다. 따라서 생물학적 시료에 대한 결합 SSN 라이브러리는 정상화, 차등화 및 Suppression Subtractive Hybridization 공정을 수행할 수 있다. The molecular population may be composed of heterogeneous molecules or homologous molecules, and the molecular population constituting a biological sample has high diversity and a large dynamic range. Therefore, the binding SSN library for a biological sample can perform normalization, differentiation, and suppression subtractive hybridization processes.

본 발명에서 특정 동종 분자로 이루어진 분자집단을 사용하여 특정 분자에 결합하는 압타머를 개발하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for developing an aptamer that binds to a specific molecule using a molecular population composed of a specific homologous molecule.

도 10을 참조하면, 본 발명에서 시료를 구성하는 분자집단에 결합하는 SSN 집단 개발은 상기 SSN에 제1 태그가 부가된 염기서열 구조체, SSN-FSS 복합체 라이브러리 형성, 포획, 제1 분리, 제2 태그의 부가, 제2 분리 및 용출로 구성된 선택 및 증폭의 반복 단계 그리고 동정 단계를 포함하는 방법으로 실시할 수 있다. Referring to FIG. 10 , in the present invention, the development of the SSN population binding to the molecular population constituting the sample includes a nucleotide sequence construct with a first tag added to the SSN, SSN-FSS complex library formation, capture, first separation, and second It can be carried out by a method comprising the repeated steps of selection and amplification consisting of the addition of the tag, the second separation and elution, and the identification step.

임의의 염기서열로 구성된 단일가닥핵산(SSN) 라이브러리를 구성하는 특정 SSN은 특정 분자에 대한 높은 친화력과 특이도를 가질 수 있다.A specific SSN constituting a single-stranded nucleic acid (SSN) library composed of an arbitrary nucleotide sequence may have high affinity and specificity for a specific molecule.

상기 SSN 라이브러리를 구성하는 SSN은 제1 포획 성분과 결합 가능한 제1 태그를 가질 수 있다. SSN 라이브러리는 변형된 뉴클레오타이드로 이루어진 임의의 염기서열로 이루어진 SSN 라이브러리이고 제1 태그는 바이오틴(biotin)일 수 있다. 본 발명은 제1 태그를 포함하는 SSN 라이브러리를 제공한다.The SSN constituting the SSN library may have a first tag capable of binding to a first capture element. The SSN library is an SSN library consisting of an arbitrary nucleotide sequence consisting of modified nucleotides, and the first tag may be biotin. The present invention provides an SSN library including a first tag.

분자에 대하여 특이적인 친화력이 있고 제1 태그를 포함하는 SSN 라이브러리는 시료와 함께 평형화되기에 앞서 반응 용액에서 현탁 상태 제1 고체지지체(FSS)의 제1 포획 성분에 접촉하여, SSN-FSS 복합체 라이브러리를 형성한다. The SSN library having a specific affinity for the molecule and comprising the first tag is contacted with the first capture component of the first solid support (FSS) in suspension in the reaction solution prior to equilibration with the sample, so that the SSN-FSS complex library to form

상기 FSS는 다이나비즈 마이원 스트렙타비딘 C1(DynaBeads MyOne Streptavidin C1)과 같은 마그네틱 비드(magnetic bead)이고, 제1 포획 성분은 스트렙타비딘이다. The FSS is a magnetic bead such as DynaBeads MyOne Streptavidin C1, and the first capture component is streptavidin.

상기 현탁 상태 SSN-FSS 복합체 라이브러리의 형성은 SSN와 FSS를 접촉시키고, 상기 SSN에 포함된 제1 태그와 상기 현탁 상태 FSS의 제1 포획 성분이 직접적으로 또는 간접적으로 결합시킴으로써 달성된다.The formation of the suspension SSN-FSS complex library is achieved by contacting the SSN with the FSS, and directly or indirectly binding the first tag included in the SSN to the first capture component of the suspension FSS.

현상 상태로 있는 SSN-FSS 복합체 라이브러리 형성 후, SSN/SSN 응집체를 제거하기 위해 pH 11로 완충된 용액으로 세척함으로써 분석 백그라운드를 감소시킨다.After formation of the as-developed SSN-FSS complex library, the assay background is reduced by washing with a solution buffered to pH 11 to remove SSN/SSN aggregates.

준비된 시료를 구성하는 분자에 대하여 특이적인 친화력을 가지고 있으며, 현탁 상태 SSN-FSS 복합체 라이브러리와 접촉하여, 현탁상태 M-SSN-FSS 복합체 집단이 형성될 수 있으며 이를 ‘제1 반응 용액’이라 지칭하였다.It has a specific affinity for the molecules constituting the prepared sample, and in contact with the suspended SSN-FSS complex library, a suspended M-SSN-FSS complex population can be formed, which is referred to as a 'first reaction solution'. .

본 발명의 또 다른 방법은 시료에 있는 분자에 특이적인 결합 친화력이 있으며, 제1 포획 성분에 친화력이 있는 제1 태그를 포함하는 SSN와 시료가 접촉하여, 상기 시료에 있는 분자로부터 M-SSN 복합체가 형성되고 현탁 상태 혼합물을 제조할 수 있으며, 상기 혼합물에 제1 포획 성분을 포함한 FSS을 첨가하여, 제1 태그가 제1 포획 성분과 결합하여 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체가 형성되는 제1 반응 용액을 제조한다.In another method of the present invention, a sample is contacted with an SSN comprising a first tag having a specific binding affinity for a molecule in the sample and having an affinity for a first capture component, and thereby extracting an M-SSN complex from the molecule in the sample. is formed and a suspension mixture can be prepared, and FSS including a first capture component is added to the mixture, whereby the first tag binds to the first capture component to form a suspension M-SSN-FSS complex A reaction solution is prepared.

상기 제1 반응 용액에서 현탁 상태 상기 M-SSN-FSS 복합체와 자유 SSN-FSS 복합체는 동시에 분리될 수 있다. The M-SSN-FSS complex and the free SSN-FSS complex suspended in the first reaction solution may be simultaneously separated.

현탁 상태 상기 M-SSN-FSS 복합체와 자유 SSN-FSS 복합체는 제1 반응 용액의 잔여물로부터 분리되고, 제1 반응 용액 내에서 상기 M-SSN-FSS 복합체와 자유 SSN-FSS 복합체를 제외한 모든 다른 분자들, 즉 FSS에 결합하지 않은 혼합물의 성분들이 제거된다. In the suspended state, the M-SSN-FSS complex and the free SSN-FSS complex are separated from the remainder of the first reaction solution, and all other components except the M-SSN-FSS complex and the free SSN-FSS complex are separated in the first reaction solution. Molecules, ie components of the mixture that do not bind to FSS, are removed.

상기 제1 분리에 이어서 임의의 현탁 상태 자유 SSN-FSS 복합체와 함께 분리된 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체는 적절한 방법을 사용하여 분리된다.Following the first separation, the isolated suspension M-SSN-FSS complex along with any suspension free SSN-FSS complex is isolated using an appropriate method.

본 발명의 제1 분리는 상기 제1 반응 용액으로부터의 상기 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체와 자유 SSN-FSS 복합체의 분리에 의해 완료된다. The first separation of the present invention is completed by separation of the suspended M-SSN-FSS complex and the free SSN-FSS complex from the first reaction solution.

상기 분리는 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체와 자유 SSN-FSS 복합체의 원심분리 또는 자석을 이용한 마그네틱 비드 수확 방법에 의해 달성된다. 상기 M-SSN-FSS 복합체는 분석법에서 추후 사용하기 위하여 용출은 되거나 수집될 수 있고, 또는 분석법의 나머지 단계들을 수행하기 위하여 SSS와 접촉될 수 있다.The separation is achieved by centrifugation of the suspended M-SSN-FSS complex and the free SSN-FSS complex or by a magnetic bead harvesting method using a magnet. The M-SSN-FSS complex may be eluted or collected for later use in an assay, or may be contacted with SSS to perform the remaining steps of the assay.

상기 제1 반응 용액은 선택적으로 엄격한 세척용액 방법을 사용할 수 있다. 상기 엄격한 세척용액 방법은 SSN와 분자들 사이의 임의의 비특이적 결합을 감소키는데 도움을 준다. 10 mM 덱스트란 설페이트(dextran sulfate)가 M-SSN 복합체에 첨가되며, 상기 혼합물은 약 15분간 처리된다. 다른 경쟁자들(competitor)은 경쟁 핵산들을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 엄격한 세척용액은 10 mM 덱스트란 설페이트의 존재하에서 제1 분리를 수행함으로써 개시된다. 상기 엄격한 세척용액은 평형결합 단계 후, 제2 분리 전 수행된다. 상기 엄격한 세척용액은 희석에 의해 수행된다.The first reaction solution may optionally use a strict washing solution method. The stringent wash solution method helps to reduce any non-specific binding between the SSN and molecules. 10 mM dextran sulfate is added to the M-SSN complex, and the mixture is treated for about 15 minutes. Other competitors include, but are not limited to, competing nucleic acids. The stringent wash solution is initiated by performing a first separation in the presence of 10 mM dextran sulfate. The stringent washing solution is performed after the equilibration step and before the second separation. The stringent wash solution is carried out by dilution.

상기 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체의 M에 제2 태그를 도입하는 시약으로 처리된다. 상기 분자는 단백질 또는 펩티드이고, 상기 분자에 NHS-PEG 4-바이오틴을 처리함으로써 바이오틴 부가할 수 있으며 이를 ‘제2 반응 용액’이라고 하였다.M of the suspension M-SSN-FSS complex is treated with a reagent that introduces a second tag. The molecule is a protein or a peptide, and biotin can be added by treating the molecule with NHS-PEG 4-biotin, which is referred to as a 'second reaction solution'.

상기 분자에 도입된 제2 태그는 제1 태그와 동일하거나 서로 다를 수 있다. 상기 제2 태그가 상기 제1 태그와 동일하다면, 상기 현탁 상태 FSS에 있는 자유 제1 포획 성분은 이 태그 단계의 개시에 앞서 차단될 수 있다. 상기 SSN-FSS 복합체는 분자 태그의 개시에 앞서 자유 바이오틴으로 세척된다. The second tag introduced into the molecule may be the same as or different from the first tag. If the second tag is identical to the first tag, the free first capture component in the suspended FSS may be blocked prior to initiation of this tagging step. The SSN-FSS complex is washed with free biotin prior to initiation of the molecular tag.

현탁 상태 자유 SSN-FSS 복합체를 제거하기 위하여 수행된다. 제2 분리에 사용되는 제2 태그는 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체의 분자에 첨가될 수 있다. 제2 태그는 제2 분리의 시작에 앞서 분석의 다른 지점에 있는 분자에 첨가될 수 있다. This is done to remove the free SSN-FSS complex in suspension. A second tag used for a second separation may be added to the molecule of the suspended M-SSN-FSS complex. A second tag may be added to the molecule at another point in the assay prior to initiation of the second separation.

제2 분리는 현탁 상태 자유 SSN-FSS 복합체와 제2 태그된 M-SSN-FSS 복합체를 포함하는 제2 반응 용액으로부터의 현탁 상태 제2 태그된 M-SSN-FSS 복합체의 수확에 의해 완료된다(제2 분리 단계). The second separation is completed by harvesting of the suspended second tagged M-SSN-FSS complex from a second reaction solution comprising the suspended free SSN-FSS complex and the second tagged M-SSN-FSS complex. second separation step).

상기 현탁 상태 제2 태그를 포함하는 M-SSN-FSS 복합체를 포함하는 제2 반응 용액은 고정 SSS와 접촉되며, 상기 SSS는 M-SSN-FSS 복합체의 제2 태그에 높은 친화력과 특이도가 있으며, SSS의 표면에 부착된 제2의 포획 성분을 가진다. A second reaction solution comprising the M-SSN-FSS complex including the second tag in the suspended state is contacted with immobilized SSS, and the SSS has high affinity and specificity for the second tag of the M-SSN-FSS complex, , having a second capture component attached to the surface of the SSS.

상기 분자에 도입된 상기 제2 태그는 제1 태그와 동일하거나 서로 다를 수 있다. 만일 상기 제2 태그가 제1 태그와 동일하다면, 상기 FSS의 제1 포획 성분은 이 태그 단계의 개시에 앞서 차단될 수 있다. 상기 M-SSN-FSS 복합체는 분자 태그의 개시에 앞서 자유 바이오틴으로 세척하였다. The second tag introduced into the molecule may be the same as or different from the first tag. If the second tag is identical to the first tag, the first capture component of the FSS may be blocked prior to initiation of this tag step. The M-SSN-FSS complex was washed with free biotin prior to initiation of molecular tags.

상기 SSS는 마이크로역가 플레이트(microtiter plate)의 다이나비즈 마이원 스트렙타비딘 C1(DynaBeads MyOne Streptavidin C1)과 같은 마그네틱 비드(magnetic bead)가 고정된 웰 표면이고, 제2 포획 성분은 스트렙타비딘이다. The SSS is a well surface on which magnetic beads such as DynaBeads MyOne Streptavidin C1 of a microtiter plate are immobilized, and the second capture component is streptavidin.

상기 제2 분리는 현탁 상태 자유 SSN-FSS 복합체를 제거하기 위하여 수행하였다. 상기 기술한 바와 같이, 상기 제2 분리에 사용된 제2 태그는 분자에 첨가될 수 있는 반면, 상기 제2 태그는 제2 분리의 시작에 앞서 분석법에서의 다른 시점에서 분자에 첨가할 수 있다. The second separation was performed to remove the free SSN-FSS complex in suspension. As described above, the second tag used in the second separation may be added to the molecule, while the second tag may be added to the molecule at another point in the assay prior to the initiation of the second separation.

상기 제1 반응 용액은 제2 포획 성분이 있고 반응구의 표면에 고정된 SSS와 접촉하여 제2 반응 용액을 형성하고, 상기 고정 상태 SSS의 제2 포획 성분은 상기 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체의 분자에 있는 제2 태그와 높은 친화력과 특이도로 결합할 수 있다. The first reaction solution has a second capture component and is in contact with the SSS immobilized on the surface of the reaction sphere to form a second reaction solution, and the second capture component of the stationary state SSS is the suspension of the M-SSN-FSS complex. It can bind with high affinity and specificity to the second tag in the molecule.

본 발명의 고정 상태 SSS는 미세적가 플레이트(microtiter plate)의 DynaBeads MyOne Streptavidin C1과 같은 마그네틱 비드가 코팅된 웰 표면이고, 상기 제2 포획 성분은 스트렙타비딘이다. 상기 코팅된 마그네틱 비드는 상기 제2 반응 용액의 분리된 성분들의 분리를 위한 편리한 방법을 제공한다. The immobilized state SSS of the present invention is a well surface coated with magnetic beads such as DynaBeads MyOne Streptavidin C1 in a microtiter plate, and the second capture component is streptavidin. The coated magnetic beads provide a convenient method for separation of the separated components of the second reaction solution.

제2 반응 용액에 상기 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체의 분자에 있는 제2 태그는 상기 고정 상태 SSS의 제2 포획 성분과 상호작용으로 결합하여 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 형성한다. A second tag on a molecule of the suspended state M-SSN-FSS complex in a second reaction solution interacts with a second capture component of the immobilized state SSS to form a fixed state SSS-M-SSN-FSS complex .

상기 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체는 글리세롤을 포함하지만 이에 한정되지 않는 유기 용매를 포함하는 버퍼를 포함하는 완충 용액으로 상기 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 세척함으로써 혼합물의 잔여물로부터 분리된다.The immobilized state SSS-M-SSN-FSS complex is obtained by washing the fixed state SSS-M-SSN-FSS complex with a buffer solution containing a buffer containing an organic solvent including, but not limited to, glycerol. separated from

제2 분리를 실시한 후, 상기 플레이드의 웰에서 액체를 피펫으로 조심스럽게 제거하고, 25%의 Propylene Glycol 또는 30% glycerol을 보충한 300ul의 완충액 PB1으로 세척하였다. 웰을 300ul의 SB17T 완충액으로 5번 세척하고, 최종 세척액을 제거한다. After performing the second separation, the liquid was carefully removed from the wells of the plate with a pipette, and washed with 300ul of buffer PB1 supplemented with 25% Propylene Glycol or 30% glycerol. Wash the wells 5 times with 300ul of SB17T buffer and remove the final wash.

상기 튜브를 원심분리하여 액체를 제거하고 튜브는 10mM 글리세린이 보충된 300ul의 SB17T 완충액으로 세척한다. 1mM 덱스트란 황산을 보충한 100ul의 SB17T 완충액을 첨가한다.The tube is centrifuged to remove the liquid and the tube is washed with 300ul of SB17T buffer supplemented with 10mM glycerin. Add 100ul of SB17T buffer supplemented with 1mM dextran sulfate.

복합체 해리 속도가 느린 서열을 우선적으로 선택하기 위해 하기와 같은 엄격한 세척용액(Kinetic challenge)을 실시하였다. 이것은 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체 용액에 2-5 라운드에서 포획 15분전에 SB17T를 20배, 6-7 라운드에서 포획 60분전에 SB17T를 400배, 8라운드에서 포획 60분전에 10 mM 덱스트란 설페이트를 함유하는 SB17T를 400배로 부가하여 달성하였다.In order to preferentially select sequences having a slow dissociation rate of the complex, the following stringent washing solution (Kinetic challenge) was performed. This is in the immobilized state SSS-M-SSN-FSS complex solution, 20-fold SB17T 15 minutes before capture in rounds 2-5, 400-fold SB17T 60 minutes before capture in rounds 6-7, and 10 mM in round 8 60 minutes before capture. This was achieved by adding 400 times SB17T containing dextran sulfate.

셀렉스가 종결되고 분석을 위한 용출 단계는 100ul의 CAPSO 용출 완충액을 첨가하고 상기 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 5분 동안 흔들면서 수행한다. 상기 플레이트의 웰에서 90ul의 용액을 수작업으로 10uL 중화 완충용액을 담고 있는 PCR 플레이트의 웰들에 옮겨 SSN-FSS 집단을 확보한다. Cellex is terminated and the elution step for analysis is performed by adding 100 ul of CAPSO elution buffer and shaking the stationary SSS-M-SSN-FSS complex for 5 minutes. The SSN-FSS population is obtained by manually transferring 90 ul of the solution from the wells of the plate to the wells of the PCR plate containing 10 uL of neutralization buffer.

또는, 상기 고정된 SSS-M-SSN-FSS 복합체 집단이 있는 플레이트의 웰을 5분 동안 가열하여 결합 SSN를 용출할 수도 있다.Alternatively, the wells of the plate with the immobilized SSS-M-SSN-FSS complex population may be heated for 5 minutes to elute the bound SSN.

라운드가 종결된 후, 분석을 위한 용출 단계는 상기 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체의 SSN는 소디움 퍼클로레이트(sodium perchlorate), 리튬 클로라이드(lithium chloride), 소디움 클로라이드(sodium chloride) 및 마그네슘 클로라이드(magnesium chloride)를 포함하지만 이로 한정되지 않는 군으로부터의 카오트로픽 염(chaotropic salt)을 포함하는 버퍼, 높은 온도 또는 높거나 낮은 pH를 사용하여 M-SSN 복합체 또는 결합 SSN 집단을 선택적으로 용출하였다. After the round is finished, the elution step for analysis is that the SSN of the fixed state SSS-M-SSN-FSS complex is sodium perchlorate, lithium chloride, sodium chloride and magnesium chloride ( M-SSN complexes or bound SSN populations were selectively eluted using a buffer containing a chaotropic salt from the group including but not limited to magnesium chloride), high temperature, or high or low pH.

상기 용출된 결합 SSN 집단으로부터 증폭된 SSN 집단을 제작하여 첫 단계부터 상기 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체로부터 결합 SSN 용출 단계를 1회 이상을 반복하여 실시한다. An amplified SSN population is prepared from the eluted bound SSN population, and the step of elution of the bound SSN from the fixed-state SSS-M-SSN-FSS complex is repeated one or more times from the first step.

궁극적으로 용출된 SSN 집단은 다양한 핵산분석기술로 분석할 수 있다. 다양한 분자 또는 동일한 분자로 이루어진 시료에 대해 상기 단계들을 수행한 후 최종회에서 얻은 용출된 SSN 집단을 NGS 장비로 분석하여 생산된 염기서열을 분석하여 특정 시료에 대한 리드의 종류와 출현빈도를 결정한다.Ultimately, the eluted SSN population can be analyzed by various nucleic acid analysis techniques. After performing the above steps for a sample composed of various molecules or the same molecule, the eluted SSN group obtained in the final round is analyzed with NGS equipment to analyze the nucleotide sequence produced to determine the type and frequency of occurrence of a read for a specific sample.

본 발명은 (a) 상기 염기서열 구조체(1)인 SSN 라이브러리와 시료에 있는 분자(M)집단이 M-SSN 복합체를 형성하는 단계; (b) 상기 M-SSN 복합체를 상기 유기용매가 있는 완충용액 및 상기 엄격한 세척용액 방법로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 세척하는 단계; (c) 상기 세척한 및 M-SSN 복합체에서 분리된 단일가닥핵산 집단으로 상기 (a) 단계 와 (b)를 반복하여 실시하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계에서 얻은 세척한 M-SSN 복합체에서 단일가닥핵산 집단을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합 단일가닥핵산 집단을 선정할 수 있다.The present invention comprises the steps of (a) forming an M-SSN complex between the SSN library, which is the nucleotide sequence structure (1), and the molecular (M) population in the sample; (b) washing the M-SSN complex with at least one selected from the group consisting of a buffer solution with the organic solvent and the stringent washing solution method; (c) repeating steps (a) and (b) with the single-stranded nucleic acid group isolated from the washed and M-SSN complex; and (d) analyzing the single-stranded nucleic acid population from the washed M-SSN complex obtained in step (c).

바람직하게, 상기 (a) 단계 전에 상기 시료에 있는 분자집단을 고체지지체에 결합하는 단계를 더 포함할 수도 있다.Preferably, the method may further include binding the molecular population in the sample to a solid support before step (a).

본 발명에서 “결합 SSN”는 분자와 결합할 수 있는 올리고뉴클레오티드를 의미하며 압타머를 최소한 포함하는 의미이다.In the present invention, “binding SSN” refers to an oligonucleotide capable of binding to a molecule and includes at least an aptamer.

본 발명에 따라 상기 결합 SSN은 분석시료인 하나 또는 그 이상으로 이루어진 시험시료 집단과 대조시료 집단 간의 양적 차이가 있는 분자집단에 대한 정보를 생산할 수 있는 리간드라고 할 수 있다. According to the present invention, the binding SSN can be said to be a ligand capable of producing information on a molecular group having a quantitative difference between a test sample group and a control sample group comprising one or more analysis samples.

본 발명에서 상기 결합 SSN과 분자 복합체 집단에서 분리되는 결합 SSN 집단 또는 분자집단을 다양한 기술로 분석할 수 있다. 상기 분석결과는 결합 SSN 집단의 염기서열 및 출현빈도 또는 분자집단의 확인 및 출현빈도는 시료를 구성하는 분자와 결합하는 결합 SSN 집단과 분자집단의 양태를 반영하는 분자데이터인 “결합 프로파일”을 생성할 수 있다. 상기 결합 SSN을 분석하여 생산된 결합프로파일은 “결합 SSN 프로파일”, 분자를 분석하여 생산된 결합프로파일은 “분자 프로파일”이라고 하였다.In the present invention, the binding SSN population or the molecular population separated from the binding SSN and molecular complex population can be analyzed by various techniques. The result of the analysis is that the nucleotide sequence and frequency of the binding SSN population or the identification and frequency of the molecular group are molecular data that reflects the behavior of the binding SSN group and the molecular group that bind to the molecules constituting the sample. can do. A binding profile produced by analyzing the binding SSN was referred to as a “binding SSN profile”, and a binding profile produced by analyzing a molecule was referred to as a “molecular profile”.

본 발명에서 생물학적 의미있는 결합 SSN과 표적분자의 선정은 사전에 결합 SSN과 표적분자에 대한 정보가 전혀 없이 상기 분자집단으로 구성된 시료들로 구성된 분석시료군을 대상으로 각각 시료와 결합 SSN 라이브러리를 반응시켜 형성된 복합체 집단에서 분리된 결합 SSN 집단 또는 분자집단을 상기 기술한 다양한 방법으로 존재양상에 대한 프로파일을 생성할 수 있다. In the present invention, the biologically meaningful binding SSN and target molecule are selected by reacting the sample and the binding SSN library with the analytical sample group composed of the samples composed of the molecular group without any information on the binding SSN and the target molecule in advance. The binding SSN population or molecular population isolated from the complex population formed by the above-described method can be used to generate a profile for the presence pattern.

상기 생물학적 의미 결정지원 시스템에 상기 결합 SSN 집단과 표적분자집단에 대한 참조 데이터베이스를 구축한다. 상기 참조 데이터베이스는 결합 SSN의 염기서열과 표적분자가 미확인 경우, 염기서열이 확인되었으나 표적분자는 미확인인 경우, 염기서열과 표적분자가 다 확인된 경우로 나누어 구축할 수 있다.A reference database for the binding SSN group and the target molecule group is constructed in the biological meaning determination support system. The reference database can be constructed by dividing the case in which the nucleotide sequence and target molecule of the binding SSN are not confirmed, the nucleotide sequence is confirmed but the target molecule is unconfirmed, and the nucleotide sequence and the target molecule are both confirmed.

상기 SSN의 <구조식 1>에서 가변영역 그리고 5′와 3′ 고정영역으로 참조데이터베이스를 구성한다. 상기 염기서열이 미확인된 SSN 라이브러리와 시료를 구성하는 분자집단이 형성된 복합체 집단에서 분리된 결합 SSN 집단의 경우에 이는 필수적이다. In <Structural Equation 1> of the SSN, a reference database is composed of a variable region and 5' and 3' fixed regions. This is essential in the case of a binding SSN group separated from a complex group in which the SSN library of which the base sequence is not confirmed and the molecular group constituting the sample are formed.

알고리즘의 동작 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다. 상기 분리된 SSN 집단의 NGS 결과는 Fastaq 형식의 리드 데이터로 생산되며 이를 본 발명의 시스템에 용이하게 사용할 수 있는 문서 양식으로 전환시킨다. The operation process of the algorithm is briefly described as follows. The NGS result of the separated SSN group is produced as read data in Fastaq format, which is converted into a document format that can be easily used in the system of the present invention.

본 발명에서 상기 복합체에서 제조된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 결합 SSN의 염기서열 및 출현빈도를 결정하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for determining the nucleotide sequence and frequency of binding SSN constituting the binding SSN library prepared from the complex.

바람직하게, 첫 번째 단계에서는 적절한 문서양식으로 전환된 리드 데이터를 참조 데이터베이스를 구성하는 단계로, 상기 전환된 리드의 염기서열을 출발 라이브러리 구조의 <구조식 1>에 있는 5‘와 3’ 고정영역의 염기서열과 가변영역의 염서열의 수에 매핑시킨 후, 상기에서 두 고정영역의 염기서열 및 가변영역의 염기의 수가 100% 일치하는 염기서열을 갖는 전환된 리드를 하나의 결합 SSN을 확인한다. 상기와 같이 확인된 결합 SSN의 염기서열로 구성된 참조 데이터베이스를 구축한다. Preferably, the first step is a step of constructing a reference database with the read data converted into an appropriate document format, and the base sequence of the converted read of the 5' and 3' constant regions in <Structural Formula 1> of the starting library structure After mapping the nucleotide sequence to the number of nucleotide sequences in the variable region, one binding SSN is identified for a converted read having a nucleotide sequence in which the nucleotide sequence of the two constant regions and the number of nucleotides in the variable region match 100%. A reference database consisting of the nucleotide sequence of the binding SSN identified as described above is constructed.

두 번째, 상기 구축된 참조 데이터베이스를 구성하는 결합 SSN의 염기서열의 2개의 고정영역의 염기서열과 가변영역과 비교하여 전환된 리드 데이터의 특성을 분석하는 단계로, 우선, 결합 SSN 별 2개의 고정영역과 가변영역의 염기서열을 비교하여 일치하는 전환된 리드의 빈도를 측정하여 상응하는 결합 SSN의 출현빈도를 결정하고, 다음 결합 SSN의 가변영역과 비교하여 일치하는 전환된 리드의 빈도를 분석하여 결합 SSN의 빈도를 추정한다. 즉, 고정영역과 전환된 리드의 염기서열 분석으로 결합한 SSN의 종류 및 출현빈도를 예측하는 것이 가능하며, 여기에서 예측된 결합 SSN의 구조가 다음 단계의 결합 SSN 구조로 사용된다. Second, in the step of analyzing the characteristics of the converted read data by comparing the nucleotide sequence and the variable region of two fixed regions of the nucleotide sequence of the binding SSN constituting the constructed reference database, first, two fixed regions for each binding SSN By comparing the nucleotide sequences of the region and the variable region, the frequency of matched converted reads is determined to determine the frequency of occurrence of the corresponding binding SSN, and the frequency of the matched converted reads is analyzed by comparing it with the variable region of the next binding SSN. Estimate the frequency of the combined SSN. In other words, it is possible to predict the type and frequency of occurrence of the bound SSN by sequencing of the fixed region and the converted read, and the structure of the bound SSN predicted here is used as the structure of the binding SSN in the next step.

상기와 같은 방법으로 본 발명의 SSN 라이브러리와 시료를 구성하는 분자집단이 반응하여 형성된 복합체 집단으로부터 분리된 결합 SSN 라이브러리를 구성할 수 있다. 즉, 제조된 결합 SSN 라이브러리에 대해 <구조식 1>의 고정영역과 가변영역을 분석하여 결합 SSN의 종류와 출현빈도를 결정하는 것이 가능하다. 상기 분리된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 결합 SSN의 염기서열과 출현빈도를 결정하여 분자데이터, 결합프로파일을 생산할 수 있다. In the same manner as described above, a binding SSN library separated from the complex group formed by reacting the SSN library of the present invention with the molecular population constituting the sample can be constructed. That is, it is possible to determine the type and frequency of appearance of the binding SSN by analyzing the constant region and the variable region of <Structural Formula 1> for the prepared binding SSN library. Molecular data and binding profiles can be produced by determining the nucleotide sequence and frequency of occurrence of the binding SSN constituting the separated binding SSN library.

본 발명에서 염기서열이 미확인된 SSN 라이브러리를 이용하여 특정 시료를 구성하는 분자집단에 대한 분자데이터, 결합프로파일을 제조할 수 있다.In the present invention, molecular data and binding profiles for a molecular population constituting a specific sample can be prepared using the SSN library of which the nucleotide sequence is not confirmed.

본 발명에서는 기본적으로 참조 시퀀스로서 선정된 결합 SSN의 염기서열을 사용하여 참조데이터베이스를 구축할 수도 있다. 상기 염기서열이 확인된 결합 SSN 집단과 시료를 구성하는 분자집단이 형성하는 복합체 집단에서 분리된 결합 SSN 집단의 경우에 주로 사용된다. In the present invention, a reference database may be constructed using the base sequence of the binding SSN, which is basically selected as a reference sequence. It is mainly used in the case of a binding SSN group separated from a complex group formed by the binding SSN group whose nucleotide sequence is confirmed and the molecular group constituting the sample.

상기 분리된 결합 SSN 집단의 NGS 결과인 Fastaq 형식의 리드 데이터를 전환시켜 추가적인 분석이 가능하도록 해야 한다. 첫 번째 단계에서는 상기 전환된 리드 데이터를 결합 SSN 참조 데이터베이스에 매핑 시킨 후, 참조 데이터베이스의 결합 SSN의 고정영역과 가변영역에 매핑된 전환된 리드 데이터의 특성을 분석한다. 즉, 전환된 리드 데이터에 결합 SSN의 2개의 고정영역의 존재유무 그리고 가변영역 길이와 유사도를 확인한다. 이어서 전환된 리드 데이터의 고정서열 사이 부위에 있는 염기서열과 결합 SSN별 가변영역마다 매핑된 전환된 리드 데이터의 출현빈도를 측정하여, 리드 데이터에서 결합 SSN의 종류와 출현빈도를 데이터를 제작한다. 즉, 고정영역의 매핑과 가변영역의 분석으로 리드 데이터에 있는 결합 SSN의 종류와 출현빈도를 결정하여 분자데이터, 결합프로파일을 생산하는 것이 가능하며 여기에서 결정된 결합 SSN의 구조가 다음 단계의 결합 SSN 구조로 사용된다. 또는 상기 과정으로 염기서열을 알고 있는 결합 SSN 집단을 이용하여 특정 시료를 구성하는 분자집단에 대한 결합 SSN의 종류와 출현빈도를 결정하여 분자데이터, 결합프로파일을 제조할 수 있다.It is necessary to convert the read data in Fastaq format, which is the NGS result of the separated binding SSN population, to enable further analysis. In the first step, after mapping the converted read data to the combined SSN reference database, the characteristics of the converted read data mapped to the fixed and variable regions of the combined SSN of the reference database are analyzed. That is, the presence or absence of two fixed regions of the binding SSN in the converted read data and the length and similarity of the variable region are checked. Then, the frequency of occurrence of the converted read data mapped to the nucleotide sequence in the region between the fixed sequences of the converted read data and the variable region for each binding SSN is measured, and the type and frequency of occurrence of the binding SSN in the read data are produced. That is, it is possible to produce molecular data and binding profiles by determining the type and frequency of occurrence of binding SSNs in the read data by mapping the fixed region and analyzing the variable region. used as a structure. Alternatively, molecular data and a binding profile can be prepared by determining the type and frequency of occurrence of a binding SSN with respect to a molecular group constituting a specific sample by using a binding SSN group whose nucleotide sequence is known through the above process.

본 발명에서 분석시료 집단을 구성하는 시료의 분자집단에 대해 생산된 대규모 분자데이터, 결합프로파일으로 집단 간에 유의하게 존재 양상이 상이한 분자집단과 이에 결합하는 결합 SSN 집단을 선정 및 평가하는 정량상의 차별적 스크리닝 기술을 제공할 수 있다. 상기 분자데이터 제조에 필요한 원 데이터를 생산하는 방법은 하기에 기술하였다.Quantitative differential screening that selects and evaluates a molecular group that is significantly different between groups and a binding SSN group that binds thereto with large-scale molecular data and binding profiles produced for the molecular group of the sample constituting the analysis sample group in the present invention technology can be provided. A method for producing raw data necessary for preparing the molecular data is described below.

상기 생물학 시료들의 생물학적 상태(생물학적 의미), 예를 들어 질병군 및 비질병군을 기준으로 데이터베이스를 구축하여 다양한 통계적인 방법으로 상기 두 군을 대표하는 특징(Feature) 선정 단계를 수행한다.A database is constructed based on the biological state (biological meaning) of the biological samples, for example, a disease group and a non-disease group, and a feature selection step representing the two groups is performed using various statistical methods.

상기 선정된 특징을 사용하여 구축된 데이터베이스 평가 방법으로 선정된 특징과 생물학적 상태의 연관성을 감독형 기계학습으로 평가할 수 있다.The correlation between the selected feature and the biological state may be evaluated by supervised machine learning by a database evaluation method constructed using the selected feature.

바람직하게, 본 발명에서 분석한 시료에 대한 분석결과로부터 하나의 데이터베이스로 구축하고 상기 분석결과로부터 데이터베이스를 비감독형 기계학습으로 세분화할 수 있는 특징을 선정하는 방법을 실시할 수도 있다. 선정된 특징에 대한 새로운 생물학적 의미를 부여할 수도 있다. Preferably, in the present invention, it is also possible to construct a single database from the analysis results of the samples analyzed in the present invention, and perform a method of selecting features capable of subdividing the database into unsupervised machine learning from the analysis results. It can also give new biological meanings to selected features.

상기 반복 단계의 최종회에 있는 포획 단계에서 수확한 M-SSN-FSS 복합체의 분자 그리고 상기 선정된 결합 SSN과 시료를 구성하는 분자로부터 형성된 M-SSN-FSS 복합체의 분자를 질량분석기로 동정할 수도 있다(동정 단계).Molecules of the M-SSN-FSS complex harvested in the capture step in the last step of the repetition step and the molecules of the M-SSN-FSS complex formed from the selected binding SSN and molecules constituting the sample may be identified by mass spectrometry. (sympathy phase).

상기 분석하는 방법으로 시료를 구성하는 다양한 분자집단에 특이적으로 결합하고 유의하게 결합하는 양에서 차이가 있는 결합 SSN 집단 선정 및 이에 상응하는 분자집단을 동정할 수 있다. By the above analysis method, it is possible to select a binding SSN group that specifically binds to various molecular groups constituting the sample and has a significantly different binding amount and to identify a corresponding molecular group.

Ⅱ. AptaSSN의 다중 분석II. Multiple Analysis of AptaSSN

본 발명에서 상기 <Ⅰ> 항의 방법으로 개발된 “결합 SSN” 및 기존 SELEX 방법으로 개발되고 증폭이 가능한 구조를 갖는 압타머(Aptamer)을 총칭하여 “AptaSSN”이라고 하였다. In the present invention, the "binding SSN" developed by the method of item <I> and the aptamer developed by the existing SELEX method and having a structure capable of amplification were collectively referred to as "AptaSSN".

다양한 방법들이 시료를 구성하는 분자집단에 유의한 결합차이가 있는 AptaSSN 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발, 단일 분자 및 단일 AptaSSN에 관하여 기술하고 있다. 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 시료 내에 있는 복수의 분자와 AptaSSN 집단을 접촉시킴으로써 검출되고/되거나 분석될 수 있는 그러한 다중 AptaSSN를 사용하여, 복수의 분자들의 동시 검출 및/또는 분석을 제공할 수 있는 다중 포맷에서 수행될 수 있으며, 각각의 AptaSSN는 (즉, 다중 포맷에서) 특정분자에 대해 특이적인 친화력이 있어 가능한 다중 분석 방법이다.Various methods have been described with respect to AptaSSN and corresponding molecule identification, development of an aptamer for a specific molecule, and single molecule and single AptaSSN having a significant binding difference in the molecular group constituting the sample. Multiplex capable of providing simultaneous detection and/or analysis of a plurality of molecules using such multiple AptaSSNs that can be detected and/or analyzed by contacting the AptaSSN population with a plurality of molecules in a sample composed of different types of molecular populations format, where each AptaSSN (ie, in multiple formats) has a specific affinity for a particular molecule, allowing for multiple assays.

본 발명은 존재할 수 있는 복수 분자의 분석을 위한 AptaSSN 다중 분석법을 수행하기 위한 향상된 방법을 제공하며, 여기에서 기술된 분자 및 방법들은 전반적인 분석 성능을 향상시키는데 사용될 수 있다.The present invention provides an improved method for performing the AptaSSN multiplex assay for the analysis of multiple molecules that may be present, and the molecules and methods described herein can be used to improve overall assay performance.

단일 분석물 테스트 또는 시료의 다중 분석을 수행하기 위하여 시료에 있는 복수의 분자를 동시에 분석하기 위하여 2개, 10개, 100개, 1000개 또는 그 이상의 압타머 또는 결합 AptaSSN의 사용을 포함할 수 있다. 다수의 AptaSSN들이 시료에 도입되고, 기술된 분석법들 중 어느 것이 수행될 수 있다. may involve the use of 2, 10, 100, 1000 or more aptamers or binding AptaSSNs to simultaneously analyze a plurality of molecules in a sample to perform a single analyte test or multiplex analysis of a sample . A plurality of AptaSSNs are introduced into the sample and any of the assays described can be performed.

본 발명은 제시한 도 3을 참조하면, 분자집단으로 구성된 시료와 AptaSSN 집단을 접촉하여, 형성되는 M-AptaSSN 복합체 집단로부터 분리된 AptaSSN 집단을 핵산분석기술로 분석하고 실험시료, 비교시료와 대조시료의 분석결과를 비교하여 두 시료 사이에 생물학적 의미를 결정하는 AptaSSN 다중 분석을 실시할 수 있다.Referring to FIG. 3, the present invention analyzes the AptaSSN group separated from the M-AptaSSN complex group formed by contacting the sample composed of the molecular group with the AptaSSN group by nucleic acid analysis technology, and performs an experimental sample, a comparative sample and a control sample. AptaSSN multiplex analysis can be performed to determine the biological significance between two samples by comparing the analysis results of the two samples.

1. M-AptaSSN 복합체의 형성1. Formation of the M-AptaSSN complex

본 발명의 AptaSSN 다중 분석법에서 AptaSSN는 분자에 대한 높은 친화력과 특이도 및 제1 태그를 가지도록 제공된다. 상기 AptaSSN는 자연 또는 변형 뉴클레오티드로 구성된 압타머일 수 있다. 상기 제1 태그는 포획에 앞서 분석법에서 어느 때라도 첨가된다. 이 제1 태그는 바이오틴이다. In the AptaSSN multiplex assay of the present invention, AptaSSN is provided to have high affinity and specificity for a molecule and a first tag. The AptaSSN may be an aptamer composed of natural or modified nucleotides. The first tag is added at any time in the assay prior to capture. This first tag is biotin.

분자에 대하여 특이적인 친화력이 있고 제1 태그를 포함하는 AptaSSN는 시료와 함께 평형화되기에 앞서 반응 용액에서 현탁 상태 제1 고체지지체(FSS)의 제1 포획 성분에 접촉하여, AptaSSN-FSS 복합체를 형성한다. 상기 현탁 상태 AptaSSN-FSS 복합체의 형성은 AptaSSN와 FSS를 접촉시키고, 상기 AptaSSN에 포함된 제1 태그와 상기 현탁 상태 FSS의 제1 포획 성분이 직접적으로 또는 간접적으로 결합시킴으로써 달성된다. AptaSSN having a specific affinity for the molecule and comprising the first tag contacts the first capture component of the first solid support (FSS) suspended in the reaction solution prior to equilibration with the sample to form an AptaSSN-FSS complex do. Formation of the suspension AptaSSN-FSS complex is achieved by contacting AptaSSN with FSS, and directly or indirectly binding a first tag included in the AptaSSN to a first capture component of the suspension FSS.

상기 FSS는 다이나비즈 마이원 스트렙타비딘 C1(DynaBeads MyOne Streptavidin C1)과 같은 마그네틱 비드(magnetic bead)이고, 제1 포획 성분은 스트렙타비딘이다. The FSS is a magnetic bead such as DynaBeads MyOne Streptavidin C1, and the first capture component is streptavidin.

상기 반응용액에 있는 AptaSSN-FSS 복합체룰 pH 11로 완충된 용액을 이용한 세척은 AptaSSN/AptaSSN 응집체를 제거하고, 그것에 의하여 분석 백그라운드는 제거된다. Washing with a solution buffered at pH 11 of the AptaSSN-FSS complex in the reaction solution removes AptaSSN/AptaSSN aggregates, thereby removing the assay background.

그 후 준비된 시료들은 각각의 분자에 대하여 특이적인 친화력이 있고 현탁 상태 AptaSSN-FSS 복합체와 접촉하여, 시료가 표적분자를 포함한다면, 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체를 시료와 함께 제1 반응 용액에서 형성된다.Thereafter, the prepared samples have specific affinity for each molecule and are in contact with the suspended AptaSSN-FSS complex. is formed

본 발명의 다른 실시례에서, 표적에 특이적인 결합 친화력이 있으며, 제1 포획 성분에 친화력이 있는 제1 태그를 포함한 AptaSSN과 시료가 접촉하여, 상기 표적이 상기 시료 안에 존재한다면 M-AptaSSN 복합체를 포함하는 반응 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 반응 혼합물에 현탁 상태로 있고 제1 포획 성분이 있는 현탁 상태 제1 고체지지체(FSS)를 첨가하여, 상기 M-AptaSSN 복합체의 AptaSSN에 있는 제1 태그와 상기 FSS에 있는 제1 포획 성분이 결합하여, 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제1 반응 용액을 제조할 수 있다.In another embodiment of the present invention, a sample is contacted with an AptaSSN having a first tag having a specific binding affinity for a target and having an affinity for a first capture component to form an M-AptaSSN complex if the target is present in the sample. preparing a reaction mixture comprising; and a first solid support in suspension (FSS) in a suspended state and having a first capture component to the prepared reaction mixture, whereby the first tag in the AptaSSN of the M-AptaSSN complex and the first capture in the FSS are added. The components may be combined to prepare a first reaction solution in which a suspended M-AptaSSN-FSS complex is formed.

상기 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체와 자유 AptaSSN-FSS 복합체는 제1 반응 용액의 다른 혼합물로부터 분리되고, 상기 제1 반응 용액에서 결합하지 않은 혼합물의 성분들이 제거된다. 분리 후, 현탁 상태 임의의 자유 AptaSSN-FSS 복합체와 함께 M-AptaSSN-FSS 복합체는 수확된다.The suspended M-AptaSSN-FSS complex and the free AptaSSN-FSS complex are separated from other mixtures in the first reaction solution, and components of the mixture that are not bound in the first reaction solution are removed. After isolation, the M-AptaSSN-FSS complexes along with any free AptaSSN-FSS complexes in suspension are harvested.

본 발명의 제1 분리는 상기 제1 반응 용액으로부터의 상기 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체와 자유 AptaSSN-FSS 복합체의 분리에 의해 완료된다. 상기 제1 분리는 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체와 자유 AptaSSN-FSS 복합체의 원심분리 또는 자석을 이용한 마그네틱 비드 수확 방법에 의해 달성된다. 상기 M-AptaSSN-FSS 복합체는 분석법에서 추후 사용하기 위하여 용출이 되거나 수집될 수 있고, 또는 분석법의 나머지 단계들을 수행하기 위하여 고정 상태 SSS와 접촉될 수 있다.The first separation of the present invention is completed by separation of the suspended M-AptaSSN-FSS complex and the free AptaSSN-FSS complex from the first reaction solution. The first separation is achieved by centrifugation of the suspended M-AptaSSN-FSS complex and the free AptaSSN-FSS complex or a magnetic bead harvesting method using a magnet. The M-AptaSSN-FSS complex may be eluted or collected for later use in an assay, or may be contacted with a stationary SSS to perform the remaining steps of the assay.

상기 제1 반응 용액은 선택적으로 엄격한 세척용액(kinetic challenge)될 수 있다. 상기 엄격한 세척용액은 AptaSSN와 비표적 사이의 임의의 비특이적 결합을 감소시키는데 도움을 준다. 10 mM 덱스트란 설페이트(dextran sulfate)가 제1 반응 용액에 첨가하고 약 15분간 처리한다. 다른 경쟁자들(competitor)은 경쟁 핵산들을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 엄격한 세척용액은 10 mM 덱스트란 설페이트의 존재하에서 시작하였다. 상기 엄격한 세척용액은 제2 분리 전 추가적으로 수행될 수 있으며 희석에 의해 수행된다.The first reaction solution may optionally be subjected to a kinetic challenge. The stringent wash solution helps to reduce any non-specific binding between AptaSSN and non-target. 10 mM dextran sulfate is added to the first reaction solution and treated for about 15 minutes. Other competitors include, but are not limited to, competing nucleic acids. The stringent wash solution was started in the presence of 10 mM dextran sulfate. The stringent washing solution may be additionally performed prior to the second separation and is performed by dilution.

본 발명에서, 엄격한 세척용액은 분석법의 특이도를 증가시키고 비특이적 결합을 감소시키기 위하여 사용될 수 있다. 비특이적 결합의 추가적인 감소는 시료와 경쟁자의 전처리(pre-incubation) 또는 평형 결합하는 동안 혼합물에 경쟁자를 추가함으로써 달성될 수 있다. In the present invention, stringent washing solutions can be used to increase the specificity of the assay and reduce non-specific binding. Further reduction of non-specific binding can be achieved by pre-incubation of the sample with the competitor or by adding competitor to the mixture during equilibrium binding.

본 발명의 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자 성분에 제2 태그를 도입하는 시약으로 처리된다. 상기 표적은 단백질 또는 펩티드이며, 상기 분자는 NHS-PEO4-바이오틴으로 처리함으로써 바이오틴이 부가된다.The molecular component of the suspension M-AptaSSN-FSS complex of the present invention is treated with a reagent that introduces a second tag. The target is a protein or peptide, and the molecule is added with biotin by treatment with NHS-PEO4-biotin.

상기 분자에 도입된 제2 태그는 제1 태그와 동일하거나 서로 다를 수 있다. 상기 제2 태그가 상기 제1 태그와 동일하다면, 상기 현탁 상태 FSS에 있는 자유 제1 포획 성분은 이 태그 단계의 개시에 앞서 차단될 수 있다. 상기 AptaSSN-FSS 복합체는 분자 태그의 개시에 앞서 자유 바이오틴으로 세척된다. 표적의 태그는 제2 분리의 시작에 앞서 분석법에서의 임의의 다른 시점에서 수행될 수도 있다.The second tag introduced into the molecule may be the same as or different from the first tag. If the second tag is identical to the first tag, the free first capture component in the suspended FSS may be blocked prior to initiation of this tagging step. The AptaSSN-FSS complex is washed with free biotin prior to initiation of the molecular tag. Tagging of the target may be performed at any other point in the assay prior to the start of the second separation.

제2 분리는 현탁 상태 자유 AptaSSN-FSS 복합체를 제거하기 위하여 수행된다. 상기 기술한 바와 같이, 상기 제2 분리에 사용된 제2 태그는 분자에 첨가될 수 있는 반면, 상기 제2 태그는 제2 분리의 시작에 앞서 분석법에서의 다른 시점에서 분자에 첨가될 수 있다. A second separation is performed to remove the suspension free AptaSSN-FSS complex. As described above, the second tag used in the second separation may be added to the molecule, while the second tag may be added to the molecule at another point in the assay prior to the initiation of the second separation.

상기 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체 등이 있는 제1 반응 용액을 제2 포획 성분이 고정된 반응구의 표면을 갖고 있는 SSS인 플레이트의 웰에 첨가하여 제2 반응 용액을 제조하며, 상기 SSS의 제2 포획 성분은 상기 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자에 있는 제2 태그와 높은 친화력과 특이도로 결합할 수 있다. A second reaction solution is prepared by adding the first reaction solution having the suspended M-AptaSSN-FSS complex, etc. to the wells of the plate, which is SSS having the surface of the reaction sphere to which the second capture component is fixed, The two capture components are capable of binding with high affinity and specificity to the second tag in the molecule of the suspended M-AptaSSN-FSS complex.

본 발명의 고정 상태 SSS는 microtiter plate의 DynaBeads MyOne Streptavidin C1과 같은 마그네틱 비드가 코팅된 웰 표면이고, 상기 제2 포획 성분은 스트렙타비딘이다. 상기 코팅된 마그네틱 비드는 상기 제2 반응 용액의 분리된 성분들의 분리를 위한 편리한 방법을 제공한다. The stationary SSS of the present invention is a well surface coated with magnetic beads such as DynaBeads MyOne Streptavidin C1 in a microtiter plate, and the second capture component is streptavidin. The coated magnetic beads provide a convenient method for separation of the separated components of the second reaction solution.

제2 반응 용액에 상기 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자에 있는 제2 태그는 상기 고정 상태 SSS의 제2 포획 성분과 상호작용으로 결합하여 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체를 형성한다. A second tag in a molecule of the suspended state M-AptaSSN-FSS complex in a second reaction solution interacts with a second capture component of the immobilized state SSS to form a fixed state SSS-M-AptaSSN-FSS complex .

상기 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체는 글리세롤을 포함하지만 이에 한정되지 않는 유기 용매를 포함하는 버퍼를 포함하는 완충 용액으로 상기 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척함으로써 혼합물의 잔여물로부터 분리된다.The immobilized state SSS-M-AptaSSN-FSS complex is the residue of the mixture by washing the fixed state SSS-M-AptaSSN-FSS complex with a buffer solution containing a buffer containing an organic solvent including but not limited to glycerol. separated from

상기 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체에 있는 AptaSSN는 소디움 퍼클로레이트 및 리튬 클로라이드를 포함하지만 이에 한정되지 않는 군으로부터 카오트로픽염을 포함하는 버퍼, 높은 온도, pH를 사용하여 상기 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 선택적으로 용출된다. AptaSSN in the immobilized state SSS-M-AptaSSN-FSS complex was prepared by using a buffer containing a chaotropic salt from the group including, but not limited to, sodium perchlorate and lithium chloride, high temperature, pH. -eluted selectively from the AptaSSN-FSS complex.

본 발명은 (a) 상기 AptaSign 집단과 시료에 있는 분자(M)집단이 M-AptaSSN 복합체를 형성하는 단계; (b) 상기 형성된 M-AptaSSN 복합체를 상기 유기용매가 있는 완충용액 및 상기 엄격한 세척용액(Kinetic challenge)로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 세척하는 단계; 및 (c) 상기 세척한 M-AptaSSN 복합체에서 단일가닥핵산 집단을 분석하는 단계;를 포함하여 AptaSSN 집단을 이용하여 분자 검사를 할 수도 있다.The present invention comprises the steps of (a) forming an M-AptaSSN complex between the AptaSign population and the molecular (M) population in the sample; (b) washing the formed M-AptaSSN complex with at least one selected from the group consisting of a buffer solution with the organic solvent and the stringent washing solution (Kinetic challenge); and (c) analyzing the single-stranded nucleic acid population in the washed M-AptaSSN complex.

바람직하게, 상기 (a) 단계 전에 상기 시료에 있는 분자집단을 고체지지체에 결합하는 단계를 더 포함할 수도 있다.Preferably, the method may further include binding the molecular population in the sample to a solid support before step (a).

본 발명에서 시료들에서 유의하게 결합된 양에서 차이가 있는 AptaSSN 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발 그리고, 다중 AptaSSN-기반 분석법에서 두 가지의 문제가 있다. In the present invention, there are two problems in the identification of AptaSSN and corresponding molecules that are significantly different in the amount of binding in the samples, development of an aptamer for a specific molecule, and a multiplex AptaSSN-based assay.

첫 번째로, AptaSSN/AptaSSN의 상호작용이 분석 백그라운드의 주된 근원과 다중 능력(multiplex capacity)에 대한 잠재적인 제한한다. First, the interaction of AptaSSN/AptaSSN is a major source of analytical background and potential limitations on multiplex capacity.

두 번째로, 시료 매트릭스(주로 혈청 및 혈장)는 스트렙타비딘-치환된 매트릭스 상에 비오티닐화된 압타머의 고정을 저해한다. Second, sample matrices (mainly serum and plasma) inhibit immobilization of biotinylated aptamers on streptavidin-substituted matrices.

본 발명은 이들 문제 모두를 감소시키고/시키거나 제거하는 주요 기술을 제공한다. The present invention provides key techniques to reduce and/or eliminate all of these problems.

첫 번째 방법은 AptaSSN의 태그와 FSS의 포획성분이 현탁 상태에서 AptaSSN-FSS 복합체 형성을 수행한다. 반응 혼합물에서 AptaSSN에 있는 바이오틴 부위와 현탁 상태 FSS인 스트렙타비딘 비드가 접촉하여, 현탁 상태 AptaSSN-FSS 복합체를 형성한다. 상기 복합체 형성은 AptaSSN의 상호작용을 감소하는 조건에서 형성될 수 있게 하며, 또한 상호작용하고 있는 AptaSSN의 방해, 매우 강건한 바이오틴-스트렙타비딘 상호작용 및 결합하고 있지 않은 모든 AptaSSN의 분리를 위해서, 엄격한 세척(카오트로픽 염과 함께)으로 가능하게 한다. 이것은 분석하는 동안에 있는 AptaSSN 응집체의 수를 감소시키며 - 어떤 검출 가능한 빈도를 가지는 응집체들은 바이오틴 부분을 보유하거나, 바이오틴 부가가 될 수 있다. In the first method, the AptaSSN-FSS complex is formed in a suspended state between the tag of AptaSSN and the capture component of FSS. In the reaction mixture, the biotin moiety in AptaSSN and streptavidin beads, which are suspended FSS, contact to form a suspended AptaSSN-FSS complex. This complex formation allows the formation of conditions that reduce the interaction of AptaSSN, but also requires stringent requirements for interference with interacting AptaSSN, very robust biotin-streptavidin interaction and isolation of all unbound AptaSSN. Washing (with chaotropic salts) makes this possible. This reduces the number of AptaSSN aggregates present during analysis - aggregates with a certain detectable frequency may contain biotin moieties or be biotinylated.

상기 AptaSSN는 "태그(tag)"가 되도록 효소 또는 링커를 사용하여 바이오틴 부가할 수 있다. 복합체 형성은 AptaSSN에 바이오틴이 부가된 후 비드-결합 형태로 결합될 수 있기 때문에 매우 높은 다중 능력을 지원할 것으로 보이므로, AptaSSN가 상호작용하고 응집할 수 있는 조건을 우회하게 된다.The AptaSSN can be biotinylated using an enzyme or linker to become a “tag”. Complex formation appears to support a very high multi-potency since biotin can be bound to AptaSSN in a bead-bound form after addition, bypassing the conditions under which AptaSSN can interact and aggregate.

M-AptaSSN-FSS 복합체를 제조하는 제1 반응 용액에서 AptaSSN 흡착의 필요성을 없도록 하여, 일정한 농도이상의 제1 반응 용액에서도 정량적인 복합체 형성을 할 수 있다. 10%의 농도의 과정 또는 더 최근 시험에서 사용된 5%의 농도의 과정보다는 적어도 40% v/v 까지, 혹은 이를 포함하여 더 높은 농도의 혈장 또는 혈청의 사용을 가능하게 하며, 그것에 의하여 분석법의 전반적인 강건성(robustness)이 증가할 뿐 아니라 민감도도 대략 4배 내지 8배 증가한다.By eliminating the need for AptaSSN adsorption in the first reaction solution for preparing the M-AptaSSN-FSS complex, quantitative complex formation can be performed even in the first reaction solution having a concentration higher than a certain concentration. Allows the use of plasma or serum concentrations up to or including at least 40% v/v than the 10% concentration course or the 5% concentration course used in more recent studies, thereby allowing the use of higher concentrations of the assay. Not only does the overall robustness increase, but the sensitivity also increases approximately 4 to 8 times.

두 번째 방법은 매질의 유전상수(dielectric constant)를 줄이기 위한 분리의 세척 버퍼에 글리세롤 등을 포함한 유기용매 중 어느 하나를 포함한다. 세척 버퍼에 유기용매의 첨가는 AptaSSN의 포스포디에스테르 골격(phosphodiester backbone)의 유사 전하 반발(like-charge repulsion)을 효과적으로 강화하므로, 백그라운드를 야기하는 상호작용을 하는 AptaSSN의 해리를 촉진한다. 상기 유기용매는 AptaSSN의 경향과 상반되므로, 백그라운드를 줄이고 다중 능력을 증가시킨다. 이와 같은 첨가는 심지어 5% v/v 혈장 또는 혈청에서도 쉽게 검출 가능하며, 5 ~ 10%의 혈장 또는 혈청 농도에도 분석이 가능할 만큼 분석 민감도를 향상시킨다.The second method includes any one of an organic solvent including glycerol and the like in the washing buffer of the separation to reduce the dielectric constant of the medium. The addition of organic solvent to the wash buffer effectively enhances the like-charge repulsion of the phosphodiester backbone of AptaSSN, thus promoting the dissociation of the background-causing interaction of AptaSSN. The organic solvent is contrary to the trend of AptaSSN, thus reducing background and increasing multiplexing capacity. This addition is readily detectable even in 5% v/v plasma or serum, and improves the assay sensitivity to allow analysis at concentrations of 5-10% plasma or serum.

세 번째 방법은 제2 분리 동안 용출을 위한 중성 pH에서의 카오트로픽염의 사용을 포함한다. 높은 pH(10)에서의 소디움 클로라이드(sodium chloride)의 사용을 포함하는 선행 방법들은 단백질/AptaSSN 상호작용뿐만 아니라 혼성화 및 AptaSSN/AptaSSN 상호작용을 방해한다. 상기 언급한 바와 같이, 혼성화에서 AptaSSN/AptaSSN 상호작용은 분석법의 백그라운드의 원인이 된다. A third method involves the use of a chaotropic salt at neutral pH for elution during the second separation. Prior methods involving the use of sodium chloride at high pH (10) disrupt protein/AptaSSN interactions as well as hybridization and AptaSSN/AptaSSN interactions. As mentioned above, the AptaSSN/AptaSSN interaction in hybridization is responsible for the background of the assay.

중성 pH에서 소디움 퍼클로레이트, 리튬 클로라이드, 소디움 클로라이드 및 마그네슘 클로라이드를 포함하지만 이에 한정되지 않는 카오트로픽염은 혼성화에서 AptaSSN/AptaSSN 상호작용을 지원하지만, 압타머/단백질 상호작용은 방해한다. 최종적인 결론은 분석 민감도의 상승과 함께 (약 10배) 현저하게 감소된 백그라운드이다.Chaotropic salts, including, but not limited to, sodium perchlorate, lithium chloride, sodium chloride and magnesium chloride at neutral pH support AptaSSN/AptaSSN interaction in hybridization, but interfere with aptamer/protein interaction. The final conclusion is a significantly reduced background (approximately 10-fold) with an increase in assay sensitivity.

본 발명에서 시료를 구성하는 분자집단에 결합하는 AptaSSN 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발 그리고, AptaSSN 다중 분석법에서 "분리"는 시료로부터의 하나 또는 그 이상의 다른 분자의 분리, 농축 또는 제거를 말한다. 분리는 민감도를 증가시키고/증가시키거나 백그라운드(background)를 감소시키는 데 사용될 수 있다. In the present invention, AptaSSN binding to the molecular population constituting the sample and the corresponding molecule identification, the development of an aptamer for a specific molecule, and "separation" in the AptaSSN multiplex assay means separation and concentration of one or more other molecules from the sample. or removal. Separation can be used to increase sensitivity and/or decrease background.

상기 분리는 "M-AptaSSN-FSS 복합체"가 형성된 경우, 임의의 단계 후에 또는 매 단계 후에 도입될 수 있다. 분리는 또한 "M-AptaSSN-FSS 복합체" 와 시료의 다른 성분 간에 별도로 존재하는 크기의 차이 또는 다른 특이적 특성에 의존한다. 분리는 AptaSSN 또는 분자와의 특이적 상호작용을 통하여 달성될 수 있다. 분리는 또한 AptaSSN, 분자 또는 M-AptaSSN-FSS 복합체의 물리적 또는 생화학적 특성에 기초하여 달성될 수 있다.Said separation may be introduced after any step or after every step when an "M-AptaSSN-FSS complex" is formed. Separation also depends on differences in size or other specific properties that exist separately between the "M-AptaSSN-FSS complex" and other components of the sample. Separation can be achieved through specific interactions with AptaSSN or molecules. Separation can also be achieved based on the physical or biochemical properties of AptaSSN, molecular or M-AptaSSN-FSS complexes.

상기 AptaSSN/AptaSSN 상호작용은 시료를 구성하는 분자집단과 상호작용, 압타머 개발 그리고, AptaSSN 다중 분석법에 있어서 백그라운드의 원인이다. 본 발명에서 시료를 구성하는 복수의 분자에 유의하게 결합된 양에서 차이가 있는 AptaSSN 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발 그리고, AptaSSN 다중 분석법에서 DNA-DNA 및 RNA-RNA 상호작용을 감소시키는 시약은 염기서열에 기초한다. AptaSSN 자체 구조의 상호작용은 AptaSSN의 제2 및 3차 구조를 결정하기 때문에, 염기서열에 기초한 구조에 영향을 주는 시약은 압타머 폴딩(folding)에 영향을 끼치지 않아, 그것의 대응하는 분자에 결합하는 다중 분석법에서 백그라운드 시그널을 실질적으로 감소시키는 것으로 기대할 수 없다. The AptaSSN/AptaSSN interaction is the cause of the interaction with the molecular population constituting the sample, the development of an aptamer, and the background in the AptaSSN multiplex assay. In the present invention, AptaSSN and corresponding molecule identification with a significant difference in the amount of binding to a plurality of molecules constituting a sample, development of an aptamer for a specific molecule, and DNA-DNA and RNA-RNA interaction in AptaSSN multiplex analysis Reagents that reduce Because the interaction of AptaSSN's own structure determines the secondary and tertiary structures of AptaSSN, a reagent that affects the sequence-based structure does not affect the aptamer folding, and thus its corresponding molecule. It cannot be expected to substantially reduce the background signal in a binding multiplex assay.

본 발명에서 시료를 구성하는 분자집단에 유의하게 결합된 양에서 차이가 있는 AptaSSN 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발 그리고, AptaSSN 다중 분석법에서, 많은 단계들이 백그라운드 시그널이 혼재될 수 있는 시료 또는 분석 시약DM로부터 특이적인 M-AptaSSN 복합체를 분리하도록 설계되어 있다. 이들 단계를 실시함에도 불구하고, 백그라운드는 여전히 이들 형태의 분석법에서 문제이다. In the present invention, in the present invention, AptaSSN and corresponding molecular identification, which differ in the amount significantly bound to the molecular population constituting the sample, development of an aptamer for a specific molecule, and in the AptaSSN multiplex assay, many steps can be mixed with background signals. It is designed to isolate a specific M-AptaSSN complex from a sample or assay reagent. Despite carrying out these steps, background is still a problem in these types of assays.

본 발명에서 시료를 구성하는 분자집단에 유의하게 결합된 양에서 차이가 있는 AptaSSN 및 이에 상응하는 분자 동정, 특정 분자에 대한 압타머 개발 그리고, 다중 AptaSSN-기반 분석법에 있어서 백그라운드는 경험적으로 처리될 수 있거나, 더 나은 접근법은 백그라운드의 근원을 확인하고 백그라운드를 야기하는 상호작용을 제거하는 것이다. In the present invention, the background in the AptaSSN and corresponding molecular identification, development of an aptamer for a specific molecule, and multiple AptaSSN-based assays that differ in the amount significantly bound to the molecular population constituting the sample in the present invention can be treated empirically. Or, a better approach is to identify the source of the background and eliminate the interactions that cause it.

2. M-AptaSSN 복합체에서 용출된 AptaSSN 집단의 분석2. Analysis of AptaSSN Population Eluted from M-AptaSSN Complex

본 발명은 상기 형성된 M-AptaSSN 복합체에 있는 AptaSSN 분리 단계에서 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체에서 다양한 방법으로 용출된 AptaSSN 집단을 얻을 수 있다. 상기 용출된 AptaSSN 분석하는 방법으로 분자에 특이적으로 결합하거나 유의하게 결합하는 양이 차이가 있는 AptaSSN 집단 및 이에 상응하는 분자를 동정할 수 있다. 상기 용출된 AptaSSN 집단을 분석하는 방법으로 분자가 포함된 시료에 대해 단일 분석물 테스트 또는 시료의 다중 분석을 수행할 수 있다. 상기 용출된 AptaSSN 집단을 측정하기 위하여 임의의 적절한 다중 핵산 검출 방법이 사용될 수 있다. In the present invention, the AptaSSN population eluted from the stationary SSS-M-AptaSSN-FSS complex can be obtained by various methods in the step of separating the AptaSSN from the formed M-AptaSSN complex. By the method of analyzing the eluted AptaSSN, it is possible to identify a population of AptaSSN that specifically binds to a molecule or has a significant difference in binding amount and a molecule corresponding thereto. As a method of analyzing the eluted AptaSSN population, a single analyte test or multiple analysis of a sample may be performed on a sample containing a molecule. Any suitable multiplex nucleic acid detection method can be used to determine the eluted AptaSSN population.

상기 용출된 AptaSSN 집단은 차세대 시퀀싱(next-generation sequencing), DNA 마이크로어레이 혼성화(DNA microarray hybridizatioin), Q-PCR, 질량 분석법(mass spectroscopy), 인베이더 분석법(Invader assay) 등과 같은 임의의 적절한 핵산 검출 방법에 의해 검출되고, 선택적으로 분석된다. 이들 검출 방법은 하기에 더 상세하게 기술하였다.The eluted AptaSSN population may be analyzed by any suitable nucleic acid detection method such as next-generation sequencing, DNA microarray hybridization, Q-PCR, mass spectroscopy, Invader assay, and the like. detected and selectively analyzed. These detection methods are described in more detail below.

다양한 유형의 분자 또는 동일한 분자로 이루어진 시료에 대해 상기 단계들을 수행한 후 최종회에서 얻은 용출된 AptaSSN을 NGS 장비로 분석하여 생산된 염기서열을 분석하여 특정 시료에 대한 리드의 종류와 출현빈도를 결정한다.After performing the above steps for various types of molecules or samples composed of the same molecule, the eluted AptaSSN obtained in the final round is analyzed with NGS equipment to analyze the produced nucleotide sequence to determine the type and frequency of occurrence of a read for a specific sample .

상기 시료들의 생물학적 상태(생물학적 의미), 예를 들어 질병군, 비질병군를 기준으로 데이터베이스를 구축하여 다양한 통계적인 방법으로 상기 두 군을 대표하는 특징(Feature) 선정 단계를 수행한다.A database is constructed based on the biological state (biological meaning) of the samples, for example, a disease group and a non-disease group, and a feature selection step representing the two groups is performed using various statistical methods.

상기 선정된 특징을 사용하여 구축된 데이터베이스 평가 방법으로 선정된 특징과 생물학적 상태의 연관성을 평가할 수 있다.The correlation between the selected feature and the biological state may be evaluated by a database evaluation method constructed using the selected feature.

본 발명에서 분석한 시료에 대한 분석결과로부터 하나의 데이터베이스로 구축하고 상기 분석결과로부터 데이터베이스를 세분화할 수 있는 특징을 선정하는 방법을 실시할 수도 있다. 선정된 특징에 대한 새로운 생물학적 의미를 부여할 수도 있다. In the present invention, it is also possible to implement a method of constructing a single database from the analysis results of the analyzed sample, and selecting features capable of subdividing the database from the analysis results. It can also give new biological meanings to selected features.

상기 AptaSSN 라이브러리와 분자집단으로 이루어진 시료를 반응시켜 형성된 복합체에서 분리되는 AptaSSN 집단의 염기서열 및 출현빈도는 차세대 염기서열 방법으로 결정할 수 있다.The nucleotide sequence and frequency of appearance of the AptaSSN group separated from the complex formed by reacting the AptaSSN library with the sample comprising the molecular group can be determined by the next-generation sequencing method.

도 11은 AptaSSN 특이적 프라이머와 NGS 라이브러리 제작용 프라이머를 결합하여 제조한 AptaSSN 집단의 NGS 라이브러리 제작용 FXRP 프라이머를 제작하는 도면이다. 11 is a diagram illustrating an FXRP primer for preparing an NGS library of an AptaSSN group prepared by combining an AptaSSN-specific primer and a primer for preparing an NGS library.

상기 FXRP 프라이머를 사용하여 상기 형성된 복합체 집단에서 분리된 AptaSSN을 증폭할 뿐만 아니라, NGS를 이용한 서열분석으로 AptaSSN을 분석할 수 있다.The FXRP primer can be used to amplify the AptaSSN isolated from the formed complex population, as well as to analyze the AptaSSN by sequencing using NGS.

사용하는 AptaSSN의 고정서열에 특이적으로 결합하는 염기서열과 NGS 라이브러리를 제작하는 데 필수적인 인덱스 프라이머 및 시퀀싱 프라이머를 모두 포함하는 FXRP 프라이머를 제작하여 NGS용 라이브러리 제작을 수행하였다. 그 결과 한 번의 PCR 및 정제 과정을 통해 NGS용 라이브러리를 제작할 수 있음을 확인하였다. The library for NGS was prepared by preparing an FXRP primer including both a nucleotide sequence specifically binding to the fixed sequence of AptaSSN used and an index primer and a sequencing primer essential for preparing an NGS library. As a result, it was confirmed that a library for NGS could be prepared through one PCR and purification process.

즉, 본 발명에서는 상기 FXRP 프라이머를 이용하여 NGS용 라이브러리를 제작한 결과, 기존의 방법에 비해 훨씬 간단하고 빠르게 NGS 용 라이브러리를 제작할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. That is, in the present invention, as a result of preparing a library for NGS using the FXRP primer, it was confirmed that a library for NGS could be prepared much simpler and faster than the conventional method.

상기 AptaSSN 라이브러리와 분자집단으로 이루어진 시료를 반응시켜 형성된 복합체에서 용출되는 AptaSSN 집단는 P5(Ion A) 과 P7(Ion P1) Sequencing adaptors를 PCR-방법을 이용한 부가반응을 수행하여 Ion Torrent 차세대 시퀀싱 (NGS)을 위해 준비하였다. The AptaSSN population eluted from the complex formed by reacting the sample consisting of the AptaSSN library and the molecular group was subjected to an addition reaction using P5 (Ion A) and P7 (Ion P1) sequencing adapters using the PCR-method to perform Ion Torrent next-generation sequencing (NGS). prepared for

시료를 단일 시퀀싱 실행으로 다중화할 수 있도록 정방향 프라이머를 통해 시료마다 고유한 8개 염기서열 기본 바코드를 포함시켰다. 정방향 프라이머(5'-P5 Adaptor-기본 바코드-SELEX primer-3')는 다음과 같이 설계되었다. A unique 8-sequence base barcode was included per sample via forward primers to allow samples to be multiplexed into a single sequencing run. The forward primer (5'-P5 Adapter-basic barcode-SELEX primer-3') was designed as follows.

5'-ATAT-CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG-XXXXXXXX-CCACGCTGGGTGGGTC-3' 5'-ATAT-CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG-XXXXXXXX-CCACGCTGGGTGGGTC-3'

역방향 프라이머 (5'-P7 Adaptor-SELEX primer-3')는 다음과 같이 설계되었다. The reverse primer (5'-P7 Adapter-SELEX primer-3') was designed as follows.

5'-TTTTTTTT-CCTCTCTATGGGCAGTCGGTGAT-CTCTTTCTCTTCTCTCTTTCTCC-3' 5'-TTTTTTTT-CCTCTCTATGGGCAGTCGGTGAT-CTCTTTCTCTTCTCTCTTTCTCC-3'

시료를 30 사이클 동안 PCR에 의해 증폭시키고, 생성물을 Pico Green Assay (Invitrogen)에 의해 정량화하고 등몰 농도에서 단일 혼합물로 조합 하였다. 상기 제조된 NGS 라이브러리를 Amicon Ultra 0.5 컬럼 (Millipore, 미국)에서 추가로 농축시켰다. 최종 샘플을 Ion Torrent PGM 318 칩 시퀀싱 실행 (Thermo Fisher Scientific, 미국)을 하였다.Samples were amplified by PCR for 30 cycles, and products were quantified by Pico Green Assay (Invitrogen) and combined into a single mixture at equimolar concentrations. The prepared NGS library was further concentrated on an Amicon Ultra 0.5 column (Millipore, USA). Final samples were subjected to an Ion Torrent PGM 318 chip sequencing run (Thermo Fisher Scientific, USA).

도 11을 참조하면, 제1 시퀀싱 서열(P5), 기본 바코드 및 정방향 프라이머로 구성된 정방향(F) FXRP 프라이머 그리고 제2 시퀀싱 서열(P7) 및 역방향 프라이머로 구성된 역방향(R) FXRP 프라이머를 포함하는 AptaSSN NGS 라이브러리 제작용 프라이머 세트에 관한 것이다. Referring to FIG. 11 , AptaSSN comprising a forward (F) FXRP primer consisting of a first sequencing sequence (P5), a basic barcode and a forward primer, and a reverse (R) FXRP primer consisting of a second sequencing sequence (P7) and a reverse primer It relates to a primer set for NGS library construction.

바람직하게, 상기 정방향 프라이머는 단일가닥핵산의 5‘ 고정서열과 상기 역방향 프라이머는 3’ 고정서열의 상보적인 서열에 해당된다.Preferably, the forward primer corresponds to the 5' fixed sequence of the single-stranded nucleic acid and the reverse primer corresponds to the complementary sequence of the 3' fixed sequence.

상기 AptaSSN 라이브러리를 이용하여 염기서열이 미확인된 차등 결합 AptaSSN 집단의 선정방법은 상기 라이브러리를 구성하는 AptaSSN 집단의 염기서열 및 출현빈도를 분석하여 시험시료 및 대조시료 집단에 대한 데이터베이스를 구축하여 통계학적인 방법으로 두 집단 사이에 차등적으로 존재하는 결합 AptaSSN 집단을 선정하는 방법을 구현할 수 있다.The method of selecting a differentially bound AptaSSN group of unconfirmed base sequence using the AptaSSN library is a statistical method by analyzing the base sequence and frequency of occurrence of the AptaSSN group constituting the library to construct a database for the test sample and control sample group. As a result, it is possible to implement a method of selecting a binding AptaSSN group that exists differentially between two groups.

도 12는 상기 차등결합 AptaSSN 집단의 선정을 위한 시료를 구성하는 분자집단과 AptaSSN 집단으로부터 M-AptaSSN 복합체을 형성하고 용출한 AptaSSN의 염기서열을 NGS로 결정하는 단계(a)와 용출한 AptaSSN에 대한 분자데이터인, 결합프로파일의 생산 및 분석하는 방법(b)에 대한 도면이다.12 shows the steps (a) of forming an M-AptaSSN complex from the molecular group and AptaSSN group constituting the sample for selection of the differential binding AptaSSN group and determining the nucleotide sequence of the eluted AptaSSN as NGS (a) and the eluted AptaSSN molecule It is a diagram of a method (b) for producing and analyzing data, a binding profile.

도 12을 참조하면, 상기 라이브러리에서 특정시료를 구성하는 분자집단과 형성된 복합체에서 분리된 AptaSSN 집단의 염기서열과 출현빈도, 생산을 목적으로 시퀀싱 라이브러리는 (a) 분석시료를 구성하는 분자집단과 선정된 AptaSSN 집단을 반응시켜 분자와 AptaSSN 복합체 집단을 형성하는 단계, (b) 상기 형성된 복합체 집단으로부터 AptaSSN 집단을 분리하는 단계, 및 (c) 상기 분리된 AptaSSN 집단으로부터 시쿼싱 라이브러리를 구축하는 단계를 포함하는 것으로 구성할 수 있다. Referring to FIG. 12 , the sequencing library for the purpose of the nucleotide sequence, appearance frequency, and production of the molecular group constituting the specific sample in the library and the AptaSSN group isolated from the complex formed is (a) the molecular group constituting the analysis sample and selection Reacting the AptaSSN population to form an AptaSSN complex population with molecules, (b) isolating the AptaSSN population from the formed complex population, and (c) constructing a sequencing library from the isolated AptaSSN population. It can be configured as

상기 분자와 AptaSSN 복합체 집단을 제조하는 방법과 공정은, 분자와 AptaSSN의 결합 특이성과 친화도를 고려하여 설계할 수 있으며 AptaSSN 라이브러리 제조 과정을 참조할 수 있다.The method and process for preparing the molecule-AptaSSN complex population can be designed in consideration of the binding specificity and affinity of the molecule and AptaSSN, and the AptaSSN library can be referred to the manufacturing process.

다른 실시례로, 상기 다양한 반응용액 및 조건에서 형성되는 시료를 구성하는 분자와 AptaSSN 복합체 집단의 분리는 다양한 방법으로 수행할 수 있다(도 13). In another embodiment, the separation of the molecules constituting the sample formed in the various reaction solutions and conditions and the AptaSSN complex population may be performed by various methods ( FIG. 13 ).

(ⅰ) 시료를 구성하는 분자집단을 고체지지체, 비드의 구조체에 고정하여 AptaSSN 집단과 접촉시켜 형성된 고체지지체에 부착된 분자와 AptaSSN 복합체 집단을 고체지지체를 수확함으로써 분자와 AptaSSN 복합체 집단을 분리하는 방법(도 13 a), (ⅱ) 시료를 구성하는 분자집단을 고체지지체, 나이트로셀룰로즈와 나일론의 구조체에 고정하여 AptaSSN 집단과 접촉시켜 형성된 고체지지체에 부착된 분자와 AptaSSN 복합체 집단을 고체지지체를 수확함으로써 분자와 AptaSSN 복합체 집단을 분리하는 방법(도 13 b), (ⅲ) 시료를 구성하는 분자와 AptaSSN 라이브러리를 접촉시킨 후 모세관 전기영동을 수행하고 M-AptaSSN 복합체 집단과 미결합 분자 또는 미결합 AptaSSN를 분리하는 모세관 전기영동 방법, (ⅳ) 시료를 구성하는 분자와 AptaSSN 라이브러리를 접촉시킨 후 나이트로셀룰로즈와 나일론의 구조체에 처리하여 여과시켜 M-AptaSSN 집단을 수확하는 여과법 및 (ⅴ) 분자집단으로 이루어진 시료, AptaSSN 라이브러리와 그래핀의 반응혼합물에서 AptaSSN과 그래피 복합체가 제거된 M-AptaSSN 복합체 집단 분석 방법 등으로 수행할 수 있다.(i) A method for separating molecules and AptaSSN complex populations by harvesting the solid support and the molecules attached to the solid support and the AptaSSN complex population formed by fixing the molecular population constituting the sample to the solid support and bead structure and contacting the AptaSSN population (FIG. 13 a), (ii) The molecular population constituting the sample is fixed to a solid support, a structure of nitrocellulose and nylon, and the molecule attached to the solid support and the AptaSSN complex population formed by contacting the AptaSSN population are harvested from the solid support. A method of separating the molecule and the AptaSSN complex population by doing (Fig. 13 b), (iii) contacting the molecules constituting the sample with the AptaSSN library, performing capillary electrophoresis, a capillary electrophoresis method to separate It can be performed by the M-AptaSSN complex population analysis method in which the AptaSSN and the graph complex are removed from the sample, the AptaSSN library, and the graphene reaction mixture.

상기와 같이 복합체로부터 AptaSSN 집단을 분리하고 이를 대상으로 공지된 방법으로 시쿼싱 라이브러리를 제조할 수 있다. As described above, the AptaSSN population can be isolated from the complex, and a sequencing library can be prepared by a known method.

상기 시쿼싱 라이브러리는 분자집단 분석에 사용하는 모든 AptaSSN들이 동일한 고정서열이 있다면 이를 이용하여 시쿼싱 라이브러리를 제조할 수 있다.In the sequencing library, if all AptaSSNs used for molecular population analysis have the same fixed sequence, a sequencing library can be prepared using the same.

본 발명은 또한, 상기 시쿼싱 라이브러리 제조는 먼저, 상기 용출된 RNA AptaSSN 집단을 대상으로 수행하는 역전사를 상기 FXRP 프라이머로 NGS 라이브러리를 제조하여 달성할 수 있다. 본 단계는 상기 결합 AptaSSN NGS 라이브러리 제작용 FXRP 프라이머 세트의 조합을 이용하여 상기 분리된 결합 AptaSSN을 증폭하고 증폭된 산물을 정제하여, 라이브러리 집단링(library pooling)하는 과정이다.In the present invention, the preparation of the sequencing library can be achieved by first preparing the NGS library with the FXRP primers for reverse transcription performed on the eluted RNA AptaSSN population. This step is a process of amplifying the isolated binding AptaSSN using the combination of the FXRP primer set for preparing the binding AptaSSN NGS library, purifying the amplified product, and performing library pooling.

시퀀싱 라이브러리가 구축된 후, 얻은 시퀀싱 라이브러리를 시퀀서에 적용한다. 시퀀싱을 위한 방법 및 장치는 연쇄종료법(Sanger 방법)을 포함하지만, 특별히 이러한 예로 제한되지 않으며, 고 처리량 시퀀싱 방법(high-throughput sequencing method)이 바람직하다. 따라서, 이러한 장치들의 딥 시퀀싱과 고 처리량인 특징을 이용함으로써, 효율을 더욱 개선할 수 있고, 통계 시험 등의 시퀀싱 데이터를 이용한 후속 분석을 정밀하고 정확하게 더욱 개선할 수 있다. 고 처리량 시퀀싱 방법은 차세대 시퀀싱 기술 또는 단일 시퀀싱 기술을 포함하지만, 이러한 예로 제한되지는 않는다. After the sequencing library is constructed, the obtained sequencing library is applied to the sequencer. The method and apparatus for sequencing include, but are not particularly limited to, a chain termination method (Sanger method), and a high-throughput sequencing method is preferred. Therefore, by using the deep sequencing and high-throughput features of these devices, efficiency can be further improved, and subsequent analysis using sequencing data such as statistical tests can be further improved precisely and accurately. High-throughput sequencing methods include, but are not limited to, next-generation sequencing technologies or single sequencing technologies.

상기 제조된 라이브러리를 사용하여 시험시료 및 대조시료 집단의 분자와 상기 라이브러리를 구성하는 AptaSSN의 결합 양태를 검사하여 이에 대한 데이터베이스를 구축하여 시험시료 및 대조시료 집단에서 생물학적 의미가 있는 AptaSSN 집단을 선정할 수 있으며 또한, 선정되고 염기서열이 결정된 AptaSSN을 이용하여 분자를 분리하여 동정하는 방법을 제시할 수 있다.By using the prepared library, the binding behavior of the molecules of the test and control sample groups and the AptaSSN constituting the library is tested, and a database is built for this to select an AptaSSN population with biological significance from the test sample and control sample group. Also, it is possible to suggest a method for isolating and identifying molecules using AptaSSN, which has been selected and sequenced.

본 발명에 따른 AptaSSN 집단의 염기서열 및 출현빈도 분석방법은, 상기 제조된 AptaSSN 라이브러리를 구성하는 AptaSSN 집단을 대상으로 차세대염기서열결정(Next Generation Sequecing: NGS) 과정을 포함한다. 상기 NGS는 칩(Chip)기반 그리고 PCR 기반 페어드엔드(paired end)형식으로 전장유전체를 조각내고, 상기 조각을 화학적인 반응(hybridzation)에 기초하여 초고속으로 시퀀싱을 수행하는 기술을 의미한다. The method for analyzing the nucleotide sequence and frequency of the AptaSSN population according to the present invention includes a Next Generation Sequencing (NGS) process for the AptaSSN population constituting the prepared AptaSSN library. The NGS refers to a technology for fragmenting the whole genome in a chip-based and PCR-based paired-end format, and sequencing the fragments at high speed based on a chemical reaction (hybridzation).

차세대염기서열결정(Metzker ML, Sequencing technologies-the next generation. Nat Rev Genet. 2010 Jan; 11(1):31-46)은 Illumina-Solexa(GATM, Hiseq 2000TM, 등), ABISolid 및 Roche-454 (파이로시퀀싱) 시퀀싱 플랫폼을 포함하지만, 이러한 예로 제한되지 않으며, 단일 시퀀싱 플랫폼(기술)은, Helicos Company의 True Single Molecule DNA 시퀀싱, Pacific Biosciences Company의 SMRTTM, 및 Oxford Nanopore Technologies의 노나포어 시퀀싱 기술등을 포함하지만, 이러한 예들로 제한되지 않는다. 시퀀싱 기술이 점진적으로 발전함에 따라, 통상의 기술자라면 모든 핵산 시퀀싱에 사용될 수 있는 다른 시퀀싱 방법들일 수도 있다.Next-generation sequencing (Metzker ML, Sequencing technologies-the next generation. Nat Rev Genet. 2010 Jan; 11(1):31-46) was performed by Illumina-Solexa (GATM, Hiseq 2000TM, etc.), ABISolid and Roche-454 ( pyrosequencing) sequencing platforms, including, but not limited to, single sequencing platforms (technology) including True Single Molecule DNA sequencing from Helicos Company, SMRTTM from Pacific Biosciences Company, and nonapore sequencing technology from Oxford Nanopore Technologies, and the like. including, but not limited to, these examples. As sequencing technology is gradually developed, there may be other sequencing methods that can be used for sequencing all nucleic acids by those skilled in the art.

시그널 강도(signal intensity)는 올리고(oligo)와 같은 DNA 조각이 칩에 붙어있는 DNA 조각에 결합된 형태를 스케너로 읽으면 결합 및 염기의 특징에 따라 색 및 강도가 측정되는 값을 말한다. 시퀀싱 회수(sequencing folds)는 시퀀싱을 수행하는 회수를 의미하는 것으로 10x로 시퀀싱을 하는 것이 일반적이나, 20x를 하면 보통 정도의 결과가 나오고, 40x 배수로 시퀀싱을 수행할 수도 있다.Signal intensity refers to a value at which color and intensity are measured according to the characteristics of binding and base when the form in which a DNA fragment such as an oligo is bound to a DNA fragment attached to a chip is read by a scanner. The number of sequencing folds refers to the number of times sequencing is performed. It is common to perform sequencing at 10x, but if you do 20x, average results are obtained, and sequencing can be performed at multiples of 40x.

차세대 염기서열 분석장치(Next Generation sequencer)는 기존 Sanger 방식의 염기서열분석과 비교할 때, 몇 주가 걸리던 DNA 라이브러리 제작 및 박테리아 클로닝 과정을 몇 시간의 중합효소 연쇄반응 증폭으로 대체하였으며, 수개의 모세관 어레이(capillary array)에서 이루어지던 병행 염기서열 분석(parallel sequencing)은 수십만 개의 클론(clone)을 동시에 시퀀싱할 수 있다. 또한, 다수의 염기서열 분석 결과물을 산출이 가능하여 고 처리량 염기서열 분석법(high-throughput sequencing)으로 불리며, 이러한 높은 밀도의 병행 염기서열 분석(parallel sequencing)은 많은 표적분자를 동시에 검출하기에 효과적이다. 하지만, 라이브러리 제작을 위한 중합효소 연쇄반응도중 생겨나는 편향현상으로 인하여 소량으로 있는 표적분자는 많은 양으로 있는 표적분자에 의하여 묻혀버리는 현상이 생긴다. 실제 임상 시료는 표적분자이 극소량으로 존재하는 경우가 많기 때문에, 기존의 방법으로는 극소량의 표적분자의 검출이 어려운 문제점이 있다. 상기 문제점을 해결하기 위해, NGS sequencing의 depth(read 수)를 높여 한계수치를 높이는 방법으로 해결할 수도 있다.The Next Generation sequencer replaces the DNA library production and bacterial cloning process, which took several weeks, with polymerase chain reaction amplification of several hours, compared to the existing Sanger method of sequencing, and provides several capillary arrays ( Parallel sequencing used in capillary arrays can simultaneously sequence hundreds of thousands of clones. Also, it is called high-throughput sequencing because it is possible to generate a large number of sequencing results, and this high-density parallel sequencing is effective for simultaneously detecting many target molecules. . However, due to the bias that occurs during the polymerase chain reaction for library production, a small amount of the target molecule is buried by the large amount of the target molecule. Since the target molecule is often present in a very small amount in an actual clinical sample, there is a problem in that it is difficult to detect a very small amount of the target molecule by the conventional method. In order to solve the above problem, a method of increasing the limit value by increasing the depth (number of reads) of NGS sequencing may be used.

상기 선정되고 염기서열이 결정된 AptaSSN 집단의 평가는 시험시료 및 대조시료의 분자와 AptaSSN 복합체 집단에 있는 AptaSSN의 정량화 공정은 Q-PCR, MS 및 혼성화, 차세대염기서열결정(Next Generation sequecing: NGS)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법을 이용하여 검출되고 선택적으로 하는 정량화할 수 있다. The evaluation of the selected and sequenced AptaSSN population is performed by Q-PCR, MS and hybridization, and Next Generation sequencing (NGS). It can be detected and selectively quantified using a method selected from the group consisting of.

상기 선정된 AptaSSN의 염기서열을 기초하여 상기 Q-PCR 공정은 TaqMan PCR, PCR 동안의 삽입성 형광 염료(intercalating fluorescent dye), 또는 PCR 동안의 분자 비콘(molecular beacon)을 사용하여 수행할 수도 있으며, 상기 혼성화 공정은 상기 결합 AptaSSN 또는 상기 결합 AptaSSN의 증폭산물이 포착포획성분와 결합하는 것이다.Based on the selected AptaSSN nucleotide sequence, the Q-PCR process may be performed using TaqMan PCR, intercalating fluorescent dyes during PCR, or molecular beacons during PCR, In the hybridization step, the binding AptaSSN or the amplification product of the binding AptaSSN binds to the capture component.

상기 핵산분석방법은 NGS, 바이오칩 기술, PCR 기반 분석 기술 등이 있으며 이중에 선택되어지는 하나로 분석하는 내용이다. 각각 서로 다른 분석물(analyte)을 인식하고 선택적으로 다수의 결합 AptaSSN들이 시료에 도입되고, 임의의 상기에 기재된 검정법들이 수행될 수 있다. AptaSSN들을 분리한 후, 분리된 서로 다른 AptaSSN들을 측정하기 위하여 임의의 적절한 다중 핵산 검출 방법이 적용될 수 있다. 고체표면 상에 개별적으로 배열된 상보적 포획성분에 대한 혼성화에 의해 달성될 수 있으며 각각의 서로 다른 AptaSSN들이 질량 분석법을 사용하여 분자량에 기초하여 검출될 수 있다. 각각의 서로 다른 AptaSSN들은 모세관 전기영동(capillary electrophoresis)에서, 겔에서 또는 액체 크로마토그래피에서와 같은 전기영동도(electrophoretic mobility)에 기초하여 검출될 수 있다. 고유의 PCR 포획성분은 QPCR을 사용한 각각의 서로 다른 AptaSSN을 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 서로 다른 결합 AptaSSN들은 질량 분석법을 사용한 분자량에 기초하여 검출될 수 있다.The nucleic acid analysis method includes NGS, biochip technology, PCR-based analysis technology, and the like, and it is the content of analyzing one selected among them. Each of which recognizes a different analyte and optionally multiple binding AptaSSNs are introduced into the sample, and any of the assays described above can be performed. After isolating AptaSSNs, any suitable multiplex nucleic acid detection method may be applied to measure the isolated different AptaSSNs. This can be achieved by hybridization to complementary capture components arranged individually on a solid surface and each of the different AptaSSNs can be detected on the basis of molecular weight using mass spectrometry. Each of the different AptaSSNs can be detected based on electrophoretic mobility, such as in capillary electrophoresis, in gel or in liquid chromatography. A unique PCR capture component can be used to quantify each different AptaSSN using QPCR. In another embodiment, each of the different binding AptaSSNs can be detected based on molecular weight using mass spectrometry.

상기 NGS를 이용하는 방법이 유용하나, 부가적으로 시험시료 및 대조시료에서 AptaSSN 집단을 처리하여 상기 시료들에 결합하는 두개의 서로 다른 포획성분들을 제조하여 분석할 수도 있다. 하나의 포획성분은 Cy3 염료를 가질 수 있고, 다른 하나는 Cy5 염료이다. 예로서 시험시료 및 대조시료에 동일한 AptaSSN 집단을 반응시키고. 각각의 시료는 동일한 방법으로 개별적으로 처리된다. 상기 시료들은 균일하게 혼합될 수 있고, 검정의 나머지 단계들이 수행될 수 있다. 시험시료 및 대조시료간의 임의의 다른 발현(즉, 시료 내 분자의 서로 다른 양 또는 농도)의 직접적 비교는 개별적으로 각각의 표지 시약으로부터의 시그널을 측정함으로써 가능하다. 이방법은 임의의 다른 검정법 내로 통합될 수 있다. 게다가, 형광 염료의 사용을 포함하는 서로 다른 염료를 사용하는 것에 더하여, 서로 다른 각각의 포획성분들로부터 시그널을 구별하기 위하여 다른 표지가 사용될 수 있다. 각각의 시료에서 사용된 AptaSSN들은 서로 다른 염색시약을 가질 수 있다. 이 방법은 판독이 QPCR 또는 혼성화 어레이인 경우에 유용하다.The method using the NGS is useful, but it is also possible to prepare and analyze two different capture components that bind to the samples by additionally processing the AptaSSN population in the test sample and the control sample. One capture component may have a Cy3 dye and the other is a Cy5 dye. For example, reacting the same AptaSSN population to test and control samples. Each sample is treated individually in the same way. The samples can be mixed homogeneously, and the remaining steps of the assay can be performed. Direct comparison of any other expression (ie, different amounts or concentrations of molecules in the sample) between the test sample and the control sample is possible by measuring the signal from each labeling reagent individually. This method can be incorporated into any other assay. Furthermore, in addition to the use of different dyes, including the use of fluorescent dyes, different labels can be used to differentiate the signal from different individual capture components. AptaSSNs used in each sample may have different staining reagents. This method is useful when the read is a QPCR or hybridization array.

본 명세서는 또한 AptaSSN 복합체로부터 검정 성분의 분리를 용이하게 하고, 검출 및/또는 정량을 위하여 AptaSSN을 분리할 수 있게 하는 M-AptaSSN 복합체를 기재한다.Also described herein are M-AptaSSN complexes that facilitate separation of assay components from AptaSSN complexes and allow separation of AptaSSN for detection and/or quantitation.

전술한 방법으로 상기 제조한 AptaSSN과 시료를 구성하는 분자집단의 분자 복합체 집단에서 생성되는 AptaSSN 프로파일을 구성하는 정보를 분석하여 AptaSSN 기반으로 상기 시료 집단을 분류할 수도 있다. The sample group may be classified based on AptaSSN by analyzing the information constituting the AptaSSN profile generated from the molecular complex group of the prepared AptaSSN and the molecular group constituting the sample by the above-described method.

상기 제조한 AptaSSN 라이브러리와 분석시료 집단을 구성하는 각각 시료를 반응시켜 형성된 복합체 집단에서 분리된 AptaSSN 집단을 분석하여 생산되는 상기 시료의 프로파일을 수집하여 분석시료에 대한 프로파일 자료 모두를 수집할 수 있다. All profile data for the analysis sample can be collected by collecting the profile of the sample produced by analyzing the AptaSSN group separated from the complex group formed by reacting the prepared AptaSSN library with each sample constituting the analysis sample group.

상기 수집된 모든 시료의 정보를 시료의 생물학적 의미에 따라 데이터베이스를 구축하고 특징선택(feature selection)하고 상기 구축된 데이터베이스를 선정된 특징을 사용한 기계학습언어 중 감독(supervised) 학습으로 생물학적 의미와 연관이 있는 AptaSSN 집단을 선정할 수 있다. A database is constructed based on the biological meaning of all the collected sample information, and a feature selection is performed, and the constructed database is related to biological meaning through supervised learning among machine learning languages using the selected features. AptaSSN groups that exist can be selected.

상기 수집된 시료의 정보에서 특징선택을 하고 선택되어진 특징, AptaSSN을 사용하여 기계학습언어중 비감독(nonsupervised) 학습으로 상기 시료 집단을 분류할 수도 있다.It is also possible to select a feature from the collected sample information and classify the sample group as nonsupervised learning among machine learning languages using the selected feature, AptaSSN.

Ⅲ. AptaSSN을 이용한 표적분자의 분석기술Ⅲ. Target molecule analysis technology using AptaSSN

상기 AptaSSN 집단은 출발 라이브러리로부터 제조된 AptaSSN 라이브러리 또는 상기 AptaSSN 라이브러리로부터 제조되는 균등 또는 차등결합 AptaSSN 라이브러리 그리고 기존 SELEX 방법으로 개발된 압타머 및 SOMAmer를 포함하는 AptaSSN 집단일 수 있다. 상기 AptaSSN 집단은 먼저 포집하고 정제하기 위해 바이오틴이 부가될 수도 있다.The AptaSSN population may be an AptaSSN library prepared from a starting library or an AptaSSN population including an aptamer and a SOMAmer developed by an AptaSSN library prepared from the AptaSSN library, and an aptamer and a SOMAmer developed by an existing SELEX method. The AptaSSN population may first be added with biotin for capture and purification.

도 14은 단일가닥핵산 라이브러리와 시료에 있는 분자집단에 유의하게 결합의 양적 차이가 있는 AptaSSN 집단을 선정하여 각각에 결합하는 표적분자를 규명하는 방법에 대한 도면이다. 14 is a diagram illustrating a method for identifying target molecules binding to a single-stranded nucleic acid library and an AptaSSN group having a significant quantitative difference in binding to the molecular group in the sample.

도 14에 제시한 바와 같이, 본 발명의 AptaSSN 집단을 이용하여 특이적으로 결합하는 분자를 분리하고 이 복합체를 PAGE-SDS 젤에서 전기영동을 하여 단백질 밴드를 확인한다. 확인된 단백질 밴드를 절단하여 단백질을 추출한 후, MALTI TOF-TOF로 단백질을 동정하는 단계를 통해, 본 발명에 따라 제조된 AptaSSN에 특이적으로 결합하는 분자를 확인할 수 있다.As shown in FIG. 14, specific binding molecules are isolated using the AptaSSN population of the present invention, and the complex is subjected to electrophoresis on a PAGE-SDS gel to confirm protein   bands. After extracting the protein by cutting the identified protein band, it is possible to identify a molecule that specifically binds to the AptaSSN prepared according to the present invention through the step of identifying the protein with MALTI TOF-TOF.

도 15는 분석하고자하는 시료에 있는 분자집단에 대해 AptaSSN 집단을 사용하여 하향식(a) 및 상향식(b) proteomic 연구에 대한 도면이다.15 is a diagram of top-down (a) and bottom-up (b) proteomic studies using AptaSSN populations for molecular populations in a sample to be analyzed.

도 15 a에 제시한 바와 같이, 상기 염기서열이 미획인되거나 확인된 AptaSSN 집단은 미지와 기지인 단백질 집단으로 구성된 시료를 비교 분석할 수 있는 이상적인 리간드로 시료를 구성하는 복잡한 단백질 집단과 반응시켜 복합체를 형성할 수 있다. 상기 형성된 복합체로부터 분리된 AptaSSN 집단 또는 단백질 집단을 분석하여 단백질 집단의 존재 양상을 결정할 수 있다. As shown in FIG. 15 a, the AptaSSN population whose nucleotide sequence is unidentified or confirmed is an ideal ligand for comparative analysis of a sample composed of an unknown and a known protein group. can form. The presence of the protein population may be determined by analyzing the AptaSSN population or the protein population isolated from the formed complex.

MS(Mass Spectrometry)에 의한 단백질의 ‘하향식(Top-down)’ ‘발견(Discovary)’ 또는 ‘비표적(Nontargted) 프로테오믹스는 한정된 시료에서 미지 또는 기지의 손상되지 않은 단백질에 대한 측정 결과를 비교분석으로 대표적인 기술인 MALDI(matrix-assisted laser desorption ionization) 및 SELDI-TOF(surface enhanced laser desorption-time of flight)는 단백질 프로파일을 제공하지만 단백질 식별을 제공하지 않는다. 이러한 하향식 분석에 사용되는 고체상 추출(Solid phase extraction, SPE)은 시료에서 손상되지 않은 단백질 정제를 위한 빠르고 효율적인 방법이며, 단백질의 상대적으로 작은 부분 집합이 추출되고 이어서 검출된다. 'Top-down' 'discovary' or 'non-targeted (non-targeted) proteomics of proteins by Mass Spectrometry (MS) comparative analysis of measurement results for unknown or known intact proteins in limited samples As a representative technique, matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) and surface enhanced laser desorption-time of flight (SELDI-TOF) provide protein profiles but not protein identification. Solid phase extraction (SPE), used in these top-down analyzes, is a fast and efficient method for purifying intact protein from a sample, in which a relatively small subset of the protein is extracted and subsequently detected.

상기 AptaSSN 집단과 시료를 구성하는 분자집단을 반응시켜 형성되는 복합체 집단을 포집하고 정제하여 얻은 단백질 집단을 상기 발견 프로테오믹스 기술로 분석할 수 있다. A protein group obtained by collecting and purifying a complex group formed by reacting the AptaSSN group with the molecular group constituting the sample can be analyzed using the discovery proteomics technique.

손상되지 않은 단백질 분석과는 대조적으로, 단백질 혼합물의 단백질 분해 처리 후 얻은 펩티드 혼합물의 분석은 '상향식(bottom-up)', '탄환(shot-gun)' 또는 ‘표적(targeted)’ 프로테오믹스라고 한다. '상향식(Bottom-up)' 프로테오믹스 연구는 일반적으로 단백질 식별을 제공하는 검색 기반 실험을 위해 구현되며 적절한 실험 설계를 통해 상대적인 절대 단백질 정량 측정을 제공할 수도 있다. In contrast to intact protein analysis, analysis of peptide mixtures obtained after proteolytic treatment of protein mixtures is referred to as 'bottom-up', 'shot-gun' or 'targeted' proteomics . 'Bottom-up' proteomics studies are typically implemented for search-based experiments that provide protein identification, and can also provide relative absolute protein quantitation measurements with appropriate experimental design.

도 15 b를 참조하면, 분석하고자하는 시료에 있는 분자집단에서 AptaSSN 집단으로 분리한 단백질 추출물에 대한 용액 기반 단백질 분해와 제1원 (1D) SDS-PAGE 분리, 연속 겔 영역의 절제 및 각 겔 영역에서 단백질 분해를 수반하는 GeLC(one-dimensional sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis 다음에 liquid chromatography을 실시하는 기술) 분석이며 구체적으로 살펴보면 *?* 단백질 분해, *?* 크로마토그래피 펩티드 분리, *?* 펩티드 직렬 MS, *?* 펩티드 식별 및 *?* 단백질 어셈블리에 대한 데이터베이스 검색 등을 포함한 구성이다.15B, solution-based proteolysis and first-round (1D) SDS-PAGE separation of the protein extract separated from the molecular population in the sample to be analyzed into the AptaSSN population, excision of continuous gel regions, and each gel region GeLC (one-dimensional sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis followed by liquid chromatography) analysis involving protein degradation in Configurations include serial MS, *?* peptide identification, and database searches for *?* protein assemblies.

본 발명에서 미지 및 기지의 단백질 집단을 최소한 포함하는 시료와 상기 선정된 AptaSSN 집단을 혼합하여 복합체를 제조한다. 제조된 복합체에서 단백질 집단을 추출하여 분리한 후, 상기 상향식 프로테오믹스의 단백질 분해 효소 처리를 수행할 수도 있다. 상기 AptaSSN의 한쪽 끝을 작용기로 변형시켜 상응하는 작용기가 있는 비드에 링커를 사용하여 연결시켜 AptaSSN-비드 컨쥬케이트(conjugate)를 공지된 방법으로 용이하게 제조할 수 있다. 단백질 혼합물과 상기 제조된 AptaSSN-비드 컨쥬케이트(conjugate)을 반응시켜 공지된 방법으로 형성된 복합체를 분리 정제하는 과정으로 단백질을 추출하며 상기 단백질 분해 효소 처리를 수행한다.In the present invention, a complex is prepared by mixing a sample containing at least an unknown and a known protein population with the selected AptaSSN population. After the protein population is extracted and separated from the prepared complex, protease treatment of the bottom-up proteomics may be performed. An AptaSSN-bead conjugate can be easily prepared by a known method by modifying one end of the AptaSSN with a functional group and connecting it to a bead having a corresponding functional group using a linker. In a process of separating and purifying the complex formed by a known method by reacting the protein mixture with the prepared AptaSSN-bead conjugate, the protein is extracted and the proteolytic enzyme treatment is performed.

본 발명은 시료 처리량뿐만 아니라 향상된 민감도와 특이성에 대한 필요성 때문에 생물학적 시료에서 LC-MS와 함께 AptaSSN 친화력을 사용하여 분석물을 추출할 수도 있다.The present invention may extract analytes using AptaSSN affinity in combination with LC-MS from biological samples because of the need for improved sensitivity and specificity as well as sample throughput.

AptaSSN 친화력을 이용한 단백질 추출은 다양한 포맷의 시료 준비에 사용될 수 있다. AptaSSN 포집은 선택되어진 하나의 단백질 또는 단백질 군의 결합부위에 대한 AptaSSN의 분자 인식을 바탕으로 한 추출을 의미한다. AptaSSN은 트립신 펩티드에 의해 분해되지 아니한다. 대안으로 표적 분자를 분리하는 데 사용하기 위해 AptaSSN 친화성 전략을 사용하여 가장 풍부한 단백질을 제거할 수도 있다. 시료 준비 수단으로서의 AptaSSN 기반 접근법은 오프 라인, 온 비드, 칼럼, 온라인 및 인라인 비드 트랩과 같은 서로 다른 중복 형식으로 사용할 수 있다. Protein extraction using AptaSSN affinity can be used for sample preparation in various formats. AptaSSN capture refers to extraction based on molecular recognition of AptaSSN for the binding site of a selected protein or protein group. AptaSSN is not degraded by trypsin peptides. Alternatively, the most abundant protein may be removed using the AptaSSN affinity strategy for use in isolating target molecules. AptaSSN-based approaches as a means of sample preparation are available in different overlapping formats such as off-line, on-bead, column, on-line and in-line bead traps.

상기 단백질 분해 효소 처리를 수행하고 얻은 펩티드 혼합물은 다음과 같이 분리할 수 있다. 일반적으로 MS 단백질을 확인하고 측정하기 전에 절제된 겔 밴드의 단백질과 같은 펩티드 혼합물을 I-D 액체 크로마토그래피(LC)로 분리할 수 *?**?*있다. 2D-LC는 조직 또는 세포 단백질과 같은 복합 펩티드 혼합물의 분획에 사용된다. 첫 번째 차원은 전형적으로 펩티드 pI 또는 고 pH 용매에서의 소수성에 기초한 펩티드를 분리한다. 두 번째 차원 분리는 일반적으로 낮은 pH 용매에서 펩티드 소수성을 기반으로 하며 컬럼 팁과 MS 오리피스 사이의 MS-ESI 인터페이스로 '인라인'으로 수행된다. 덜 일반적인 접근법에서, 두 번째 차원의 LC 용리액은 LC MALDI-TOF 분석을 위한 금속판 또는 표적으로 향하게 된다.The peptide mixture obtained by performing the above proteolytic enzyme treatment can be isolated as follows. In general, before MS protein identification and measurement, a protein-like peptide mixture in the excised gel band can be separated by I-D liquid chromatography (LC). 2D-LC is used for the fractionation of complex peptide mixtures such as tissue or cellular proteins. The first dimension typically separates peptides based on pi or hydrophobicity in high pH solvents. The second dimension separation is usually based on peptide hydrophobicity in low pH solvents and is performed 'inline' with the MS-ESI interface between the column tip and the MS orifice. In a less general approach, the LC eluent in the second dimension is directed to a metal plate or target for LC MALDI-TOF analysis.

상기에서 분리된 펩티드 혼합물에 대한 탠덤 MS에 의해 상기 분리된 펩티드의 질량 스펙트럼은 상향식 실험에서 단백질 확인에 사용할 수 있다. 프로그램 특정 알고리즘은 이론적으로 유도된 펩티드 단편 패턴과 실험 펩티드 데이터를 비교한다. 잠재적인 펩티드 데이타베이스 일치는 랭킹, 득점 및 보고 단계로 진행된다. 가장 높은 득점 펩티드는 복잡한 혼합물(단백질 어셈블리)에 존재하는 유추된 단백질의 목록을 생성하는 데 사용된다. Parsimonious protein assembly를 사용하여 가장 적은 수의 단백질도 검출된 펩티드의 확인으로 가능하다. 데이터베이스 검색 알고리즘의 변형은 데이터베이스 검색을 위한 다수의 상용 및 오픈 소스 검색 프로그램이 있으며, 각각 고유한 펩티드 후보 스코어링 스킴(schemes) 및 단백질 추론 방법이 있다. 단백질 당 하나 이상의 펩티드가 일치한다는 것은 표본에서 단백질의 검출에 대한 충분한 증거이다. The mass spectrum of the isolated peptide by tandem MS on the isolated peptide mixture can be used for protein identification in a bottom-up experiment. A program-specific algorithm compares the theoretically derived pattern of peptide fragments with experimental peptide data. Potential peptide database matching proceeds through the ranking, scoring and reporting phases. The highest scoring peptide is used to generate a list of inferred proteins present in a complex mixture (protein assembly). Using parsimonious protein assembly, even the smallest number of proteins is possible with the identification of detected peptides. A variant of the database search algorithm is a number of commercial and open source search programs for database search, each with its own unique peptide candidate scoring schemes and protein inference methods. A match of one or more peptides per protein is sufficient evidence for detection of the protein in the sample.

본 발명에서는 제조된 차등결합 AptaSSN 집단을 이용하여 기존 상향식 프로테오믹스 기술의 분석능력을 향상시킬 수 있다. In the present invention, the analytical ability of the existing bottom-up proteomics technology can be improved by using the prepared differential binding AptaSSN population.

분석하고자하는 단백질들을 포함하는 시료에서 단백질 혼합물을 추출하고 선정되는 AptaSSN 집단과 반응시켜 표적 단백질 집단을 포집하여 분리하며 프로테아제로 소화시켜 펩티드 혼합물을 만든다. 그런 다음 펩티드 혼합물을 마이크로 모세관 컬럼에 직접 로딩하고 펩티드를 소수성 및 전하로 분리한다. 펩티드가 컬럼에서 용리됨에 따라 탠덤 질량 분석의 첫 단계에서 m/z에 의해 이온화되고 분리된다. 선택되어진 이온은 분열을 유도하기 위해 충돌 유도된 해리 또는 다른 프로세스를 거친다. 대전된 단편은 탠덤 질량 분광계의 두 번째 단계에서 분리된다.A protein mixture is extracted from a sample containing the proteins to be analyzed and reacted with a selected AptaSSN population to collect and isolate the target protein population and digest with protease to make a peptide mixture. The peptide mixture is then loaded directly onto a microcapillary column and the peptides are separated by hydrophobicity and charge. As the peptide elutes from the column, it is ionized and separated by m/z in the first step of tandem mass spectrometry. The selected ions undergo collision-induced dissociation or other processes to induce fission. The charged fragments are separated in the second stage of the tandem mass spectrometer.

각 펩티드의 단편화 질량 스펙트럼의 "지문"은 상업적으로 이용 가능한 소프트웨어(예: MASCOT)로 서열 데이터베이스를 검색함으로써 유래된 단백질을 확인하는데 사용된다. 서열 데이터베이스의 예로 Genpept 데이터베이스 나 PIR 데이터베이스가 있다. 데이터베이스 검색 후 각 펩티드 - 스펙트럼 일치(PSM)는 타당성을 평가할 필요가 있다. 이 분석을 통해 다양한 생물 시스템을 프로파일링할 수 있다. A "fingerprint" of the fragmentation mass spectrum of each peptide is used to identify the derived protein by searching the sequence database with commercially available software (eg, MASCOT). Examples of sequence databases are the Genpept database or the PIR database. After a database search, each peptide-spectral match (PSM) needs to be evaluated for validity. This analysis allows for the profiling of various biological systems.

SRM은 탠덤 질량 분석기의 첫 단계에서 특정 질량의 이온을 선택하는 탠덤 질량 분석법에 사용되는 방법이고 제2 질량 분석기 단계에서 전구체 이온의 단편화 반응의 이온 생성물이 선택, 검출된다. SRM is a method used in tandem mass spectrometry to select ions of a specific mass in the first stage of tandem mass spectrometry, and ion products of fragmentation reaction of precursor ions are selected and detected in the second mass spectrometer stage.

SRM은 질량 분광 분석법에 의해 분자 정량 proteomics에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기분무 소스(electrospray source)에서 이온화한 후, 펩티드 전구체를 우선 분리하여 대부분 의도된 종의 실질적인 이온 집단을 얻는다. 그런 다음이 집단을 파편화하여 신호 이온이 시료의 펩티드 존재량을 나타내는 생성 이온을 산출한다. 이 실험은 triple quadrupole mass spectrometers에서 수행될 수 있다. 농도 기준으로서 복합 매트릭스에 대한 중-표지된 펩티드 (예 : D, 13C 또는 15N)와 동위 원소 표지를 사용하여, SRM은 네이티브의 가벼운 펩티드의 절대 정량 (즉, 세포 당 카피 수)을 제공할 수 있는 보정 곡선을 구성하고, 그 부모 단백질을 확장하는 데 사용될 수 있다.SRM can be used for molecular quantitative proteomics by mass spectrometry. For example, after ionization in an electrospray source, the peptide precursors are first isolated to obtain substantial ion populations of mostly the intended species. This population is then fragmented to yield product ions whose signal ions represent the peptide abundance in the sample. This experiment can be performed on triple quadrupole mass spectrometers. Using isotopic labeling with heavy-labeled peptides (e.g., D, 13 C or 15 N) to complex matrices as concentration criteria, SRM provides absolute quantitation (i.e., number of copies per cell) of native light peptides. Can be used to construct a calibration curve and extend its parental protein.

SRM은 a) SRM 전이의 특이성을 확인하거나 b) 표준 MS 분석의 검출 한계 이하의 특이적인 번역후 변형을 검출하는 펩티드의 완전한 제품 이온 스캔을 유발하는 방법으로 사용되어왔다. SRM은 매우 민감하고 재현성있는 질량 분광기 기반의 단백질 분자 탐지 플랫폼 (SAFE-SRM)으로 개발되었으며 SRM 기반의 새로운 파이프 라인은 임상 프로테오믹스 응용 분야에서 주요 장점을 가지고 있다. 전통적인 SRM 파이프 라인에 비해 훨씬 더 우수한 결과를 보였으며 ELISA와 같은 항체 기반 단백질 바이오마커 진단 방법보다 획기적으로 개선된 진단 성능을 보여주었다.SRM has been used as a method to trigger a complete product ion scan of a peptide that either a) confirms the specificity of SRM transitions or b) detects specific post-translational modifications below the detection limits of standard MS assays. SRM has been developed as a highly sensitive and reproducible mass spectrometer-based protein molecule detection platform (SAFE-SRM), and the new pipeline based on SRM has major advantages in clinical proteomics applications. It showed much better results compared to the traditional SRM pipeline and significantly improved diagnostic performance compared to antibody-based protein biomarker diagnostic methods such as ELISA.

SWATH-MS 접근법은 재현성, 선형 동적 범위 및 민감도는 현재 단백질 정량화에 대한 황금 표준 접근법인 SRM과 유사하여 구체화된 펩티드 중심 스코어링과 결합된 DIA가 대규모의 포괄적이고 재현 가능한 프로테오믹스에 적합하다.The SWATH-MS approach is reproducible, linear dynamic range and sensitivity similar to SRM, the current gold standard approach for protein quantification, making DIA combined with detailed peptide-driven scoring suitable for large-scale, comprehensive and reproducible proteomics.

분석하고자하는 단백질들을 포함하는 시료에서 단백질 혼합물을 추출하고 선정되는 AptaSSN 집단과 반응시켜 표적 단백질 집단을 포집하여 분리하며 단백질 분해 효소를 처리하여 확보한 펩티드 혼합물을 고성능 액체 크로마토그래피와 함께 질량분석기로 분석하여 다양한 검색엔진으로 펩티드를 확인하고 상기 포획 분리된 단백질 집단의 구성 단백질들을 식별할 수 있으며, 이를 AptaSSN기반 Shotgun Proteomics이라고 하였다.The protein mixture is extracted from the sample containing the proteins to be analyzed, reacted with the selected AptaSSN population, to collect and isolate the target protein population, and the peptide mixture obtained by treating the proteolytic enzyme is analyzed with high-performance liquid chromatography and mass spectrometry. Thus, peptides can be identified with various search engines and proteins constituting the captured and isolated protein group can be identified, which is called AptaSSN-based Shotgun Proteomics.

도 15 b에 제시한 바와 같이, 본 발명의 SRM에 AptaSSN을 이용한 단백질 포집을 포함하는 방법과 기존 SRM 분석법은 서로 다른 성능 프로파일을 보일 수 있다. 본 발명의 AptaSSN 추출과 LC-MS 검출을 결합하면 민감도와 용량이 증가할 수 있다. 본 발명의 M 단백질 집단을 포집하는 AptaSSN 포맷은 농축 및 정제를 허용하여 MS의 감도 한계를 향상시킬 수 있다. LC-MS 시스템의 또 다른 병목은 용량 제한과 LC에 대한 직교성으로 인해 LC 사이클 시간을 줄이고 MS에 도입된 간섭을 줄임으로써 검출 한계를 향상시켜 더 높은 처리량을 허용할 수 있는 본 발명의 AptaSSN의 선택성이다. 한편, 이런 AptaSSN을 사용한 MS는 기존의 면역 측정법에 비해 우수한 특이성을 부여할 수도 있다. As shown in FIG. 15 b , the method including the protein capture using AptaSSN in the SRM of the present invention and the existing SRM analysis method may show different performance profiles. Combining AptaSSN extraction of the present invention with LC-MS detection can increase sensitivity and capacity. The AptaSSN format, which captures the M protein populations of the present invention, allows for concentration and purification, thereby improving the sensitivity limits of MS. Another bottleneck of the LC-MS system is the selectivity of the AptaSSN of the present invention, which can allow higher throughput by reducing the LC cycle time due to capacity limitation and orthogonality to the LC and improving the detection limit by reducing the interference introduced into the MS. am. On the other hand, MS using such AptaSSN may confer superior specificity compared to conventional immunoassays.

본 발명의 상기 AptaSSN에 의한 단백질 포집과 SRM의 결합전략은 기존 다양한 분석 기술의 한계가 있는 번역 후 변형(PTM) 또는 이소형과 같은 매우 유사한 단백질 간의 차이점을 분석할 수도 있다. 그러나, PTM이 결합부위 상에 있거나 그렇지 않으면 AptaSSN 추출 친화성에 영향을 미치는다면, 이것은 물론 AptaSSN 선택성의 특이성의 중요성을 강조하는 AptaSSN 포집의 효과가 LC-MS 방법에 영향을 미칠 수 있다. The protein capture and SRM binding strategy by the AptaSSN of the present invention can also analyze differences between very similar proteins such as post-translational modification (PTM) or isoforms, which have limitations in various existing analysis techniques. However, if the PTM is on the binding site or otherwise affects the AptaSSN extraction affinity, this of course can also affect the LC-MS method of the effect of AptaSSN capture, highlighting the importance of the specificity of AptaSSN selectivity.

전술한 방법으로 분자집단으로 이루어진 시료 집단에서 각각 시료의 분자와 AptaSSN 복합체에서 생성되는 분자 프로파일을 구성하는 정보를 분석하여 분자 기반으로 상기 시료 집단을 분류할 수도 있다. The sample group may be classified based on the molecule by analyzing information constituting the molecular profile generated from each molecule of the sample and the AptaSSN complex in the sample group composed of the molecular group by the above-described method.

상기 분석시료 집단을 구성하는 각각 시료와 상기 제조한 AptaSSN 라이브러리를 반응시켜 형성된 복합체 집단에서 분리된 분자집단을 분석하여 생산되는 분자 프로파일을 수집하여 분석시료에 대한 프로파일 자료 모두를 수집할 수 있다. It is possible to collect all the profile data for the analyte sample by collecting a molecular profile produced by analyzing a molecular group separated from a complex group formed by reacting each sample constituting the analysis sample group with the prepared AptaSSN library.

상기 수집된 모든 시료의 정보를 시료의 생물학적 의미에 따라 데이터베이스를 구축하고 특징선택(feature selection)하고 상기 구축된 데이터베이스를 선정된 특징, 분자집단을 사용한 기계학습언어 중 감독형(supervised) 알고리즘으로 생물학적 의미와 연관이 있는 분자집단을 선정할 수 있다. A database is constructed based on the biological meaning of all the collected sample information, and a feature selection is performed, and the constructed database is used as a supervised algorithm among machine learning languages using the selected features and molecular groups. Molecular groups that are related to meaning can be selected.

상기 수집된 시료의 정보에서 특징선택을 하고 선택되어진 특징, 분자집단을 사용하여 기계학습언어중 비감독형(nonsupervised) 알고리즘으로 상기 시료 집단을 그룹화할 수도 있다.The sample group may be grouped by a nonsupervised algorithm among machine learning languages by selecting a feature from the collected sample information and using the selected feature and molecular group.

Ⅳ. 키트IV. kit

본 키트는 AptaSSN 다중 분석에 한정된 것이 아니며, 다양한 유형의 분자로 구성된 시료를 구성하는 분자집단에 유의한 결합차이가 있는 AptaSSN 선정, 분자 분석 및 특정 분자의 압타머 개발에 대한 키트도 새로이 제공할 수 있다. This kit is not limited to AptaSSN multiplex analysis, and kits for AptaSSN selection, molecular analysis, and aptamer development of specific molecules with significant binding differences in molecular groups constituting samples composed of various types of molecules can also be provided. have.

본 발명 시료를 AptaSSN 다중 분석하기 위하여 임의의 본 발명에 개시된 방법을 알맞게 수행하는데 유용한 키트에 관한 것이다. The present invention relates to kits useful for suitably performing any of the methods disclosed herein for AptaSSN multiplex analysis of a sample.

본 발명의 다목적성을 강화시키기 위하여, 시약은 시약의 비율이 상기 방법 및 분석의 실질적인 최적화를 제공하도록 동일 또는 개별 용기에 패키지된 조합으로 제공될 수 있다. To enhance the versatility of the present invention, reagents may be provided in combination packaged in the same or separate containers such that ratios of reagents provide substantial optimization of the methods and assays.

이 시약들은 각각의 개별 용기에 담겨질 수 있거나, 여러 시약들이 시약의 교차 반응성 및 시약의 안정성에 따라 하나 또는 그 이상의 용기에서 화합될 수 있다.These reagents may be contained in each individual vessel, or several reagents may be combined in one or more vessels depending on the cross-reactivity of the reagents and the stability of the reagents.

키트는 적어도 하나의 태그된 AptaSSN 및 각각 적어도 하나의 포획제를 포함하는 하나 또는 그 이상의 고체지지체를 포함하는 조합이다. A kit is a combination comprising one or more solid supports each comprising at least one tagged AptaSSN and at least one capture agent.

상기 키트는 또한 세척, 시료 제조 시약 등뿐만 아니라 시료 희석을 위한 완충된 수성 매질(aqueous midium)과 같은 세척 용액도 포함할 수 있다. 상기 키트는 일반적으로 분자의 변형 또는 유도체화를 통하여 제2 태그를 도입하는 데 유용한 시약을 더 포함할 수 있다. The kit may also include a washing solution, such as a buffered aqueous medium for sample dilution, as well as washing, sample preparation reagents, and the like. The kit may further comprise reagents useful for introducing a second tag, generally through modification or derivatization of the molecule.

게다가, 상기 키트는 분석 방법 동안 바람직한 엄격한 세척용액을 수행하는 데 적합한 시약을 포함할 수 있다. In addition, the kit may include reagents suitable for carrying out the stringent wash solutions desired during the assay method.

키트 내 다양한 시약의 상대적인 양은 분석 중에 발생할 필요가 있는 반응을 실절적으로 최적화시키고, 또한 분석의 민감도를 실질적으로 최적화시키는 시약의 농도를 제공하기 위해 매우 달라질 수 있다. The relative amounts of the various reagents in the kit can be varied to provide concentrations of reagents that substantially optimize the reactions that need to occur during the assay, and also substantially optimize the sensitivity of the assay.

적절한 환경 하에서, 키트 내의 하나 또는 그 이상의 시약들은 첨가제를 포함하는 일반적으로는 감압하에 동결건조된 건조 분말로서 제공될 수 있고, 이것의 용해는 본 발명에 따른 방법 또는 분석법을 수행하기에 적절한 농도를 가지는 시약 용액을 제공할 것이다. Under appropriate circumstances, one or more reagents in the kit may be provided as a dry powder, usually lyophilized under reduced pressure, comprising additives, the dissolution of which is carried out to a concentration suitable for carrying out a method or assay according to the present invention. Eggplant will provide a reagent solution.

상기 키트는 본 발명에 기재된 것과 같은 임의의 방법에 따른 설명서를 더 포함할 수 있다.The kit may further comprise instructions according to any method as described herein.

시료에 존재할 수 있는 하나 또는 그 이상의 분자의 검출 및/또는 정량을 위한 키트는 분자에 대하여 특이적인 친화력과 제1 포획성분에 결합 가능한 제1 태그가 있는 적어도 하나의 압타머, 및 제1 포획성분이 있는 FSS를 포함한다. 여기에서 상기 제1 포획성분은 압타머 상의 제1 태그와 결합할 수 있다.A kit for detecting and/or quantifying one or more molecules that may be present in a sample comprises at least one aptamer having a specific affinity for the molecule and a first tag capable of binding to a first capture component, and a first capture component. Includes FSS with . Here, the first capture component may bind to the first tag on the aptamer.

게다가, 상기에 기재된 임의의 키트는 키트의 검출 방법 동안에 엄격한 세척용액의 수행을 위한 시약 및 분자를 포함할 수 있다.In addition, any of the kits described above may include reagents and molecules for the performance of stringent wash solutions during the detection method of the kit.

"제1 분리"는 제1 반응용액으로부터 현탁상태 M-AptaSSN-FSS 복합체와 동시에 함께 AptaSSN-FSS 복합체의 분리를 말한다. 제1 분리의 목적은 제1 반응용액으로부터 현탁상태 AptaSSN-FSS 복합체에 결합되지 않은 시료 내의 모든 성분들을 실질적으로 제거하기 위한 것이다."First separation" refers to the separation of the AptaSSN-FSS complex together with the M-AptaSSN-FSS complex in a suspended state from the first reaction solution. The purpose of the first separation is to substantially remove all components in the sample that are not bound to the suspended AptaSSN-FSS complex from the first reaction solution.

다수의 이러한 성분들을 제거하는 것은 제2 분리를 위해 사용된 분자 태그 단계로부터 비표적 분자를 제거함으로써 분자 태그 효율을 향상시킬 것이며, 분석 백그라운드를 낮출 것이다. Removal of a large number of these components will improve molecular tag efficiency by removing non-target molecules from the molecular tag step used for the second separation and lower the analytical background.

태그 단계는 AptaSSN에 제1 태그를 붙이는 것에 의해 분석 전, 분석을 준비하는 동안 또는 분석하는 동안에 부착된다. 상기 제1 태그는 제1 포획성분과 결합 가능한 제1 태그이다. 제1 태그된 AptaSSN는 FSS에 포획될 수 있고, 여기에서 상기 FSS는 제1 태그에 적절한 제1 포획성분을 포함한다. 상기 FSS 그 후 임의의 원치않는 분자들을 제거하기 위하여 시료와 평형화되기에 앞서 본 발명에 기술된 바와 같이 세척될 수 있다.The tag step is attached prior to, during or during analysis by first tagging the AptaSSN. The first tag is a first tag capable of binding to the first capture component. The first tagged AptaSSN may be captured by an FSS, wherein the FSS comprises a first capture component suitable for the first tag. The FSS can then be washed as described herein prior to equilibration with the sample to remove any unwanted molecules.

"제2 분리"는 분자의 포획에 기초한 제2 반응용액으로부터 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체의 분리를 말한다. 제2 분리의 목적은 검출 및 선택적 정량화에 앞서 제2 반응용액으로부터 현탁상태 자유 AptaSSN-FSS 복합체를 제거하기 위한 것이다. 제2 반응용액으로부터 현탁상태 자유 AptaSSN-FSS 복합체를 제거하는 것은 임의의 적절한 핵산 검출 기술에 의해 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체에 포함된 AptaSSN의 검출을 가능하게 한다. "Second separation" refers to the separation of the immobilized state SSS-M-AptaSSN-FSS complex from the second reaction solution based on the capture of molecules. The purpose of the second separation is to remove the suspension free AptaSSN-FSS complex from the second reaction solution prior to detection and selective quantification. Removal of the suspended free AptaSSN-FSS complex from the second reaction solution enables detection of the AptaSSN contained in the immobilized SSS-M-AptaSSN-FSS complex by any suitable nucleic acid detection technique.

검출 및 선택적 정량화를 위하여 Q-PCR을 사용할 때, 제2 반응용액으로 부터 현탁상태 자유 AptaSSN-FSS 복합체의 제거는 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체에 포함된 AptaSSN를 사용한 표적분자의 정확한 검출 및 정량화를 할 수도 있다.When using Q-PCR for detection and selective quantification, as a second reaction solution Removal of the free AptaSSN-FSS complex from the suspension can also enable accurate detection and quantification of target molecules using AptaSSN contained in the stationary SSS-M-AptaSSN-FSS complex.

상기 분자는 단백질 또는 펩티드이고, 자유 AptaSSN-FSS 복합체는 표적 단백질을 포함하는 시료 내로 혼입하여 제1 반응용액을 제조할 수 있는 시약을 사용하여 제1 반응용액에는 현탁상태 M-AptaSSN-FSS 복합체와 미반응 자유 AptaSSN-FSS 복합체가 있고, 시료의 나머지로부터 현탁상태 M-AptaSSN-FSS 복합체와 미반응 자유 AptaSSN-FSS 복합체를 분리할 수 있다. The molecule is a protein or peptide, and the free AptaSSN-FSS complex is incorporated into a sample containing the target protein to prepare a first reaction solution using a reagent capable of preparing a first reaction solution. There is an unreacted free AptaSSN-FSS complex, and a suspended M-AptaSSN-FSS complex and an unreacted free AptaSSN-FSS complex can be separated from the rest of the sample.

제2 태그된 M-AptaSSN-FSS 복합체는 고정상태 SSS에 고정화될 수 있다. 현탁상태 자유 AptaSSN-FSS 복합체로부터 상기 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체의 분리를 가능하게 한다. 이러한 제2 태그는 표적 단백질을 대상으로 진행되며, 바이오틴 부분을 포함할 수 있다.The second tagged M-AptaSSN-FSS complex may be immobilized on the stationary SSS. Allows the separation of the stationary SSS-M-AptaSSN-FSS complex from the free AptaSSN-FSS complex in suspension. This second tag is processed for a target protein and may include a biotin moiety.

제2 태그는 세척되고 현탁상태 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자에 제2 태그를 화학적으로 부착시키는 것에 의해 분석 전, 분석을 준비하는 동안, 또는 분석하는 동안 단백질(또는 펩티드)에 부착된다. 제2 태그는 바이오틴일 수 있다. The second tag is washed and attached to the protein (or peptide) prior to analysis, during assay preparation, or during assay by chemically attaching the second tag to a molecule of the suspended M-AptaSSN-FSS complex. The second tag may be biotin.

상기 SSS는 제2 태그에 적절한 제2 포획성분을 포함한다. 세척되고 현탁상태 제2 테깅된 M-AptaSSN-FSS 복합체는 상기 고정상태 SSS의 제2 포획성분에 포획될 수 있다. The SSS includes a second capture component suitable for a second tag. The washed and suspended second tagged M-AptaSSN-FSS complex may be captured by the second capture component of the immobilized SSS.

현탁상태 제2 태그된 M-AptaSSN-FSS 복합체와 AptaSSN-FSS 복합체는 함께 혼합물을 고정 상태 SSS이 포함된 혼합물로 이송하여 제2 반응용액을 형성할 수 있다. 그 후 제2 반응용액에서는 자유 AptaSSN-FSS 복합체는 현상 상태로 있는 반면, 상기 제2 태그된 M-AptaSSN-FSS 복합체는 SSS의 제2 포획성분과 분자의 제2 태그가 결합 상호작용으로 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체를 형성한다. 그 후에 세척단계로 제2 반응용액으로부터 현탁상태 자유 AptaSSN-FSS 복합체를 제거할 수 있다.The second tagged M-AptaSSN-FSS complex and the AptaSSN-FSS complex in the suspended state may be transferred together to form a second reaction solution by transferring the mixture to the mixture containing the stationary SSS. Thereafter, in the second reaction solution, the free AptaSSN-FSS complex was in a developing state, while the second tagged M-AptaSSN-FSS complex was immobilized due to a binding interaction between the second capture component of the SSS and the second tag of the molecule. It forms the SSS-M-AptaSSN-FSS complex. After that, the free AptaSSN-FSS complex in suspension may be removed from the second reaction solution as a washing step.

상기 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체는 그 후 유기용매를 포함하는 완충용액 및 염(salts) 및/또는 세제(detergents)를 함유하는 염 및/또는 세제를 포함하는 완충용액을 포함하는 다양한 완충용액으로 세척된다.The immobilized-state SSS-M-AptaSSN-FSS complex is then prepared in a variety of ways comprising a buffer containing an organic solvent and a buffer containing salts and/or detergent containing salts and/or detergents. washed with a buffer solution.

상기 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 AptaSSN-FSS는 AptaSSN/분자의 상호작용을 파괴하는 임의의 방법에 의해 방출될 수 있다. 이것은 비공유적으로 결합된 M-AptaSSN 복합체를 해리하는 고농도의 염 버퍼로 지지체에 결합된 M-AptaSSN 복합체의 세척을 통하여 달성될 수 있다. 용출된 자유 AptaSSN는 수집되고 검출된다. 높거나 낮은 pH는 M-AptaSSN 복합체를 파괴하는데 사용될 수 있고 높은 온도도 M-AptaSSN 복합체를 해리하는데 사용될 수 있다. 임의의 상기 방법들의 조합이 사용될 수 있다. AptaSSN-FSS from the stationary SSS-M-AptaSSN-FSS complex can be released by any method that disrupts the AptaSSN/molecule interaction. This can be achieved by washing the M-AptaSSN complex bound to the support with a high concentration of salt buffer that dissociates the non-covalently bound M-AptaSSN complex. The eluted free AptaSSN is collected and detected. High or low pH can be used to disrupt the M-AptaSSN complex and high temperature can also be used to dissociate the M-AptaSSN complex. Combinations of any of the above methods may be used.

본 발명의 압타머는 포획 성분에 AptaSSN(그것에 결합된 임의의 분자)를 부착하거나 고정화시키기 위한 수단을 제공하는 성분을 말하는 "태그(tag)"를 더 포함할 수 있다. "태그"는 "포획 성분(capture element)"과 결합할 수 있는 부분이다. Aptamers of the present invention may further comprise a "tag", referring to a component that provides a means for attaching or immobilizing the AptaSSN (any molecule bound thereto) to the capture component. A “tag” is a moiety capable of binding to a “capture element”.

상기 태그는 임의의 적절한 방법에 의해 AptaSSN에 부착되거나 포함될 수 있다. 상기 태그는 AptaSSN가 고체지지체에 부착된 포획성분 또는 수용체와 직접적 또는 간접적으로 결합할 수 있도록 한다. 상기 포획성분은 전형적으로 태그와 그것의 상호작용에 매우 특이적이고, 그 다음의 처리 단계 또는 과정 동안 결합을 유지하도록 선택(또는 설계)된다. The tag may be attached to or included in the AptaSSN by any suitable method. The tag allows AptaSSN to bind directly or indirectly to a receptor or a capture component attached to a solid support. The capture component is typically highly specific for its interaction with the tag and is selected (or designed) to retain binding during subsequent processing steps or procedures.

태그는 고체지지체 상의 공간적으로 정의된 곳에 M-AptaSSN 복합체를 위치시킬 수 있다. 따라서, 서로 다른 태그들은 서로 다른 M-AptaSSN 공유결합 복합체를 고체지지체 상의 서로 다른 공간적으로 정의된 곳에 위치시킬 수 있다. The tag can position the M-AptaSSN complex at a spatially defined location on a solid support. Thus, different tags can locate different M-AptaSSN covalent complexes at different spatially defined locations on a solid support.

태그는 폴리뉴클레오티드(polynucleotide), 폴리펩티드(polypeptide), 펩티드 핵산(peptide nucleic acid), 잠금 핵산(locked nucleic acid), 올리고당(oligosaccharide), 다당(polysaccharide), 항체(antibody), 애피바디(affibody), 항체 모조체(antibody mimic), 세포 수용체(cell receptor), 리간드(ligand), 지질(lipid), 바이오틴(biotin), 폴리히스티딘(polyhistidine), 또는 이러한 구조들의 임의의 단편 또는 유도체, 앞서 기재한 것들의 임의의 조합 또는 특이성을 가지도록 설계되거나 특이성을 가지고 결합하도록 만들거나 특이성을 가지고 결합될 수 있는 포획 성분(또는 하기에 기재된 것과 같은 링커 분자)일 수 있다. A tag is a polynucleotide, a polypeptide, a peptide nucleic acid, a locked nucleic acid, an oligosaccharide, a polysaccharide, an antibody, an affibody, Antibody mimic, cell receptor, ligand, lipid, biotin, polyhistidine, or any fragment or derivative of these structures, as described above It can be any combination of or capture moieties (or linker molecules as described below) that are designed to have specificity or made to bind with specificity or capable of binding with specificity.

상기 태그는 바이오틴기(biotin group)이고, 상기 포획 성분은 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 뉴트라비딘(neutravidin), 엑스트라비딘(extravidin) 또는 스트렙타비딘(streptavidin)과 같은 바이오틴 결합 단백질이다. 바이오틴은 합성하는 동안에 압타머 내로 쉽게 혼합되며, 스트렙타비딘 비드는 쉽게 입수 가능하므로, 이 조합은 알맞게 사용될 수 있다.The tag is a biotin group, and the capture component is a biotin-binding protein such as avidin, streptavidin, neutravidin, extravidin or streptavidin. am. Since biotin is readily incorporated into the aptamer during synthesis, and streptavidin beads are readily available, this combination can be suitably used.

상기 태그는 폴리히스티딘(polyhistidine)이고, 상기 포획성분은 니켈(nickel), 코발트(cobalt), 철(iron)과 같은 금속 이온 또는 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid; NTA)과 킬레이트될 때 폴리-히스티딘과 배위 화합물(coordination compound)을 형성할 수 있는 임의의 다른 금속 이온과 킬레이트화된 니트릴로트리아세트산이다.The tag is polyhistidine, and the capture component is poly-histidine when chelated with a metal ion such as nickel, cobalt, or iron or nitrilotriacetic acid (NTA). nitrilotriacetic acid chelated with any other metal ion capable of forming a coordination compound.

상기 태그는 상보적 폴리뉴클레오티드 서열을 포함하는 포획 성분과 직접적으로 혼성화되도록 설계된 폴리뉴클레오티드이다. 이 경우에서, 태그는 때때로 "서열 태그(sequence tag)"로서 말해지고, 상기 포획성분은 일반적으로 "포획성분(probe)"로서 말해진다. 상기 태그는 일반적으로 구성되며, 상기 혼성화 반응은 상기 태그가 상기 포획성분의 완벽한 상보체(complement) 이외의 포획성분와 혼성화되지 않도록 하기 위한 조건하에서 수행된다. 이것은 각각의 태그/포획성분 조합이 고유의 서열을 가질 수 있도록 다중 분석 포맷의 설계를 가능하게 한다.The tag is a polynucleotide designed to hybridize directly with a capture component comprising a complementary polynucleotide sequence. In this case, the tag is sometimes referred to as a "sequence tag" and the capture moiety is generally referred to as a "probe". The tag is generally constructed, and the hybridization reaction is performed under conditions such that the tag does not hybridize with a capture component other than the perfect complement of the capture component. This allows the design of multiple assay formats such that each tag/capture combination has a unique sequence.

태그는 그것 자체 또는 태그에 부착되거나 그것이 태그의 일부분인 압타머와 분자 내적으로(intermolecularly) 상호작용하지 않도록 구성된다. 압타머를 선정하기 위하여 SELEX를 사용한다면, 상기 태그는 SELEX 전 또는 후에 압타머에 추가될 수 있다. The tag is configured such that it does not interact intermolecularly with an aptamer that is itself or attached to the tag or is part of the tag. If SELEX is used to select an aptamer, the tag may be added to the aptamer before or after SELEX.

상기 태그는 SELEX 후 압타머의 5' 말단 상 또는 3' 말단 상에 포함된다. 상기 태그는 SELEX 후 변경 공정에서 압타머의 3' 및 5' 말단 모두에 포함될 수 있다. 상기 태그는 압타머의 내부 분절(internal segment)일 수 있다.The tag is included on the 5' end or on the 3' end of the aptamer after SELEX. The tag may be included at both the 3' and 5' ends of the aptamer in the post-SELEX modification process. The tag may be an internal segment of the aptamer.

상기 태그는 압타머 자체의 일부분인 뉴클레오티드를 포함한다. 만약 압타머를 확인하기 위하여 SELEX를 사용한다면, 상기 압타머는 압타머에 따라 달라지는 뉴클레오티드 서열, 즉 가변 영역에 의해 3'-고정 말단으로부터 분리된 5'-고정 말단을 포함한다. 상기 태그는 고정 말단에 내재하는 뉴클레오티드를 포함하는 전체 고정말단 또는 고정 말단의 임의의 부분과 같은, 압타머의 고정 말단에 포함된 임의의 적절한 수의 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. The tag contains nucleotides that are part of the aptamer itself. If SELEX is used to identify an aptamer, the aptamer contains a nucleotide sequence that varies depending on the aptamer, ie, a 5'-fixed end separated from a 3'-fixed end by a variable region. The tag may comprise any suitable number of nucleotides contained in the fixed end of the aptamer, such as the entire fixed end or any portion of the fixed end including nucleotides embedded in the fixed end.

상기 태그는 포획성분와 직접적으로 결합할 수 있고 포획성분에 공유적으로 결합되며, 그것에 의하여 압타머는 고체지지체의 표면에 공유적으로 결합된다. The tag can bind directly to the capture moiety and is covalently bound to the capture moiety, whereby the aptamer is covalently bound to the surface of the solid support.

상기 태그는 링커 분자를 통하여 포획성분와 간접적으로 결합된다. 상기 태그는 링커 분자의 특정 영역 또는 성분에 대해 상보적인 폴리뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다. 상기 태그는 일반적으로 구성되고, 상기 혼성화 반응은 링커 분자에 포함된 폴리뉴클레오티드 서열 이외의 폴리뉴클레오티드 서열과 혼성화되지 않도록 수행된다.The tag is indirectly bound to the capture moiety through a linker molecule. The tag may comprise a polynucleotide sequence complementary to a specific region or component of the linker molecule. The tag is generally constructed, and the hybridization reaction is performed so as not to hybridize with a polynucleotide sequence other than the polynucleotide sequence included in the linker molecule.

만약 태그가 폴리뉴클레오티드를 포함한다면, 상기 폴리뉴클레오티드는 임의의 적절한 수의 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 상기 태그는 적어도 약 10개의 뉴클레오티드를 포함한다. 상기 태그는 약 10개 내지 약 45개의 뉴클레오티드를 포함한다. 상기 태그는 적어도 약 30개의 뉴클레오티드를 포함한다. 폴리뉴클레오티드를 포함하는 서로 다른 태그들은 동일한 수의 뉴클레오티드 또는 서로 다른 수의 뉴클레오티드를 포함할 수 있다.If the tag comprises a polynucleotide, the polynucleotide may comprise any suitable number of nucleotides. The tag comprises at least about 10 nucleotides. The tag comprises from about 10 to about 45 nucleotides. The tag comprises at least about 30 nucleotides. Different tags comprising polynucleotides may contain the same number of nucleotides or different numbers of nucleotides.

상기 태그 성분은 고체지지체 상의 포획성분과의 특이적 상호작용에 대한 기능성 및 태그의 포획성분 결합 성분에 부착된 분자를 해리하는 것에 대한 기능성을 포함하므로 두 가지 기능을 가진다. 상기 태그의 포획성분 결합 성분을 해리하기 위한 수단은 화학적 수단, 광화학적 수단 또는 사용될 특정 태그에 따라 다른 수단을 포함한다.The tag component has two functions because it includes a function for specific interaction with the capture component on a solid support and a function for dissociating a molecule attached to the capture component binding component of the tag. Means for dissociating the capture component binding component of the tag include chemical means, photochemical means, or other means depending on the particular tag to be used.

"포획성분(capture element)"은 태그와 직접적 또는 간접적으로 결합하도록 형성된 분자를 말한다. 포획성분은 태그와 직접적 또는 간접적으로 결합시킴으로써 태그가 고체지지체에 부착된 부분을 고정시킬 수 있는 한 형태의 분자 또는 한 형태의 복합-분자(multi-molecular) 구조의 복제 세트이다. "Capture element" refers to a molecule formed to bind directly or indirectly with a tag. The capture component is a set of replicas of one type of molecule or one type of multi-molecular structure capable of immobilizing a portion to which the tag is attached to a solid support by direct or indirect binding to the tag.

포획성분은 하나 이상의 이러한 분자 세트를 말한다. 포획성분은 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드, 펩티드 핵산, 잠금 핵산, 올리고당, 다당, 항체, 애피바디, 항체 모조체, 세포 수용체, 리간드, 지질, 이러한 구조의 임의의 단편 또는 유도체, 앞서 기재한 것들의 임의의 조합 또는 특이성을 가지도록 설계되거나 특이성을 가지고 결합하도록 형성되거나 그렇지 않으면 특이성을 가지고 결합될 수 있는 태그(또는 링커 분자)를 가진 임의의 다른 구조일 수 있다. 포획 성분은 임의의 적절한 방법에 의해 공유적 또는 비공유적으로 고체지지체에 부착될 수 있다.A capture moiety refers to a set of one or more such molecules. The capture moiety may be a polynucleotide, polypeptide, peptide nucleic acid, locked nucleic acid, oligosaccharide, polysaccharide, antibody, affibody, antibody mimetic, cellular receptor, ligand, lipid, any fragment or derivative of such a structure, any of those described above. It can be a combination or any other structure with a tag (or linker molecule) that is designed to be specific, or formed to bind with specificity, or otherwise capable of binding with specificity. The capture component may be attached to the solid support, either covalently or non-covalently, by any suitable method.

포획성분은 일반적으로 폴리뉴클레오티드 서열을 말한다. 상기 포획성분은 폴리뉴클레오티드 태그 서열에 대하여 상보적인 서열을 가지는 폴리뉴클레오티드를 포함한다. 상기 포획성분 서열은 일반적으로 구성되며, 혼성화 반응은 포획성분이 상보적 서열을 포함하는 포획성분에 대한 태그 이외의 뉴클레오티드 서열과 혼성화되지 않도록 하기 위한 조건 하에서 수행된다(즉, 포획성분은 일반적으로 구성되며, 상기 혼성화 반응은 포획성분이 서로 다른 태그 또는 AptaSSN와 혼성화되지 않도록 하기 위한 조건 하에서 수행된다).The capture element generally refers to a polynucleotide sequence. The capture component includes a polynucleotide having a sequence complementary to a polynucleotide tag sequence. The capture element sequence is generally constructed, and the hybridization reaction is carried out under conditions such that the capture element does not hybridize with a nucleotide sequence other than a tag for the capture element comprising a complementary sequence (i.e., the capture element is generally constructed and the hybridization reaction is performed under conditions such that the capture component does not hybridize with different tags or AptaSSN).

상기 포획성분은 예를 들어, 링커 분자를 통하여 태그와 간접적으로 결합한다. 상기 포획성분은 링커 분자의 특정 영역 또는 성분에 대하여 상보적인 폴리뉴클레오티드 서열을 포함할 수 있다.The capture moiety indirectly binds to the tag through, for example, a linker molecule. The capture component may include a polynucleotide sequence complementary to a specific region or component of the linker molecule.

상기 포획성분은 일반적으로 구성되며, 상기 혼성화 반응은 포획성분이 링커 분자 내에 포함된 폴리뉴클레오티드 서열 이외의 폴리뉴클레오티드 서열과 혼성화되지 않도록 하기 위한 조건 하에서 수행된다.The capture component is generally constituted, and the hybridization reaction is performed under conditions such that the capture component does not hybridize with a polynucleotide sequence other than the polynucleotide sequence contained in the linker molecule.

*만일 포획성분이 폴리뉴클레오티드를 포함한다면, 상기 폴리뉴클레오티드는 임의의 적절한 수의 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 포획성분은 적어도 약 10개의 뉴클레오티드를 포함한다. 포획성분은 약 10개 내지 약 45개의 뉴클레오티드를 포함한다. 포획성분은 적어도 약 30개의 뉴클레오티드를 포함한다. 폴리뉴클레오티드를 포함하는 서로 다른 포획성분은 동일한 수의 뉴클레오티드 또는 서로 다른 수의 뉴클레오티드를 포함할 수 있다.*If the capture component comprises a polynucleotide, the polynucleotide may comprise any suitable number of nucleotides. The capture component comprises at least about 10 nucleotides. The capture component comprises from about 10 to about 45 nucleotides. The capture component comprises at least about 30 nucleotides. Different capture elements comprising polynucleotides may contain the same number of nucleotides or different numbers of nucleotides.

상기 포획성분은 폴리뉴클레오티드 태그와의 특이적 상호작용에 대한 기능성 및 포획성분와 AptaSSN가 동시에 방출되도록 하기 위하여 고체지지체로부터 포획성분를 분리하기 위한 기능성을 포함하므로 두 가지 기능을 가진다. 고체지지체로부터 포획성분를 해리하기 위한 수단은 화학적 수단, 사용될 특정 포획 포획성분에 따라 다른 수단을 포함한다.The capture component has two functions because it includes a function for specific interaction with the polynucleotide tag and a function for separating the capture component from the solid support so that the capture component and AptaSSN are simultaneously released. Means for dissociating the capture moiety from the solid support include chemical means and other means depending on the particular capture capture moiety to be used.

특정 태그와 포획 성분 한 쌍 간의 상호작용의 상호간 특성 때문에, 태그는 다른 구현에서 포획 성분으로서 사용될 수 있고, 포획 성분은 다른 구현에서 태그로서 사용될 수 있다. 바이오틴 태그를 이용한 AptaSSN는 일 구현에서 고체지지체에 부착된 스트렙타비딘으로 포획될 수 있는 반면, 스트렙타비딘 태그를 이용한 AptaSSN는 고체지지체에 부착된 바이오틴으로 포획될 수 있다.Because of the reciprocal nature of the interaction between a particular tag and a pair of capture components, the tag may be used as a capture component in other implementations, and the capture component may be used as a tag in other implementations. AptaSSN using a biotin tag may be captured with streptavidin attached to a solid support in one embodiment, whereas AptaSSN using a streptavidin tag may be captured with biotin attached to a solid support.

링커(linker)는 두 개의 작용기 또는 분자 구조를 연결하는 데 사용하는 분자 구조이다. "스페이싱 링커(spacing linker)" 또는 더욱 간단하게는 "스페이서(spacer)"는 AptaSSN 내의 두 개의 서로 다른 작용기 사이에 간격(separation or spacing)을 제공하는 양성 원자(benign atom)의 그룹을 말한다. 또는 그것은 비공유적 상호작용이 깨지거나 파괴될 수 있는 두 개 또는 그 이상의 분자(본 발명에서 "혼성화 링커(hybridization linker)"로 칭함)를 포함할 수 있다.A linker is a molecular structure used to link two functional groups or molecular structures. "Spacing linker" or more simply "spacer" refers to a group of benign atoms that provide a separation or spacing between two different functional groups in AptaSSN. Alternatively, it may contain two or more molecules (referred to herein as "hybridization linkers") in which non-covalent interactions can be broken or disrupted.

개개의 기능성의 방해를 방지하기 위하여 다른 것들로부터 어떤 작용기를 공간적으로 분리할 필요가 있다. 충분한 공간적 분리를 제공하는 비간섭 부위(non-interfering moiety)를 가지는 이러한 기를 분리하는 것이 바람직하다. 어떤 구현에서, "스페이싱 링커"는 표지 기능성을 모두 가지는 AptaSSN 내로 도입된다.It is necessary to spatially separate certain functional groups from others in order to avoid interfering with individual functionalities. It is desirable to separate these groups with a non-interfering moiety that provides sufficient spatial separation. In some embodiments, a “spacing linker” is introduced into the AptaSSN that has both label functionality.

스페이싱 링커는 합성하는 동안에 AptaSSN 내로 도입되며, 3, 6, 9. 12 및 18개의 탄소 원자 길이의 지방족 탄소 사슬(aliphatic carbon chain), 1, 3 및 9개의 에틸렌 글리콜 유닛 길이의 폴리에틸렌 글리콜사슬(polyethylene glycol chain), 또는 테트라하이드로퓨란 부분(d스페이서(dSpacer)라고 칭함(Glenn Research)) 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합 또는 임의의 다른 구조 또는 포스포디에스테르 골격에 따라 길이를 첨가하기 위하여 설계되거나 구성될 수 있는 화학적 성분을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다수의 포스포아미다이트 스페이서(phosphoamidite spacers)로 구성될 수 있다. Spacing linkers are introduced into AptaSSN during synthesis, aliphatic carbon chains of 3, 6, 9. 12 and 18 carbon atoms in length, and polyethylene glycol chains of 1, 3 and 9 ethylene glycol units in length. glycol chain), or a tetrahydrofuran moiety (referred to as dSpacer (Glenn Research)) or any combination of the foregoing or any other structure or phosphodiester backbone designed or constructed to add length It may be composed of a plurality of phosphoamidite spacers including, but not limited to, chemical components that may be

상기 스페이싱 링커는 폴리 dT, dA, dG, 또는 dC 또는 폴리 U, A, G 또는 C와 같은 폴리뉴클레오티드 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합을 포함한다. 다른 구현에서, 스페이서는 하나 또는 그 이상의 어베이식 리보오스 또는 데옥시리보오스 부분을 포함한다. 이러한 서열들은 그것들이 AptaSSN의 구조 또는 기능을 방해하지 않도록 설계된다.The spacing linker includes a polynucleotide such as poly dT, dA, dG, or dC or poly U, A, G or C, or any combination of the foregoing. In other embodiments, the spacer comprises one or more abasic ribose or deoxyribose moieties. These sequences are designed so that they do not interfere with the structure or function of AptaSSN.

"혼성화 링커(Hybridization linker)"는 화학적 또는 물리적 방법을 통하여 비공유적 상호작용이 깨지거나 파괴될 수 있는 두 개 또는 그 이상의 분자를 포함하는 링커를 말한다. 혼성화 링커는 AptaSSN를 태그에 연결하기 위해 사용된다. 혼성화 링커는 (예를 들어, 친화 분석법에서) AptaSSN와 바이오틴 간의 연결(connection) 연결을 만들기 위하여 임의의 기재된 분석법에서 사용될 수 있다."Hybridization linker" refers to a linker comprising two or more molecules in which non-covalent interactions can be broken or disrupted through chemical or physical methods. A hybridization linker is used to link the AptaSSN to the tag. A hybridization linker can be used in any of the described assays to make a connection between AptaSSN and biotin (eg, in an affinity assay).

혼성화 링커는 비공유 결합을 형성하기 위하여 혼성화되는 두 개의 핵산을 포함한다. 일 구현에서, 혼성화 링크를 형성하는 핵산 중의 하나는 AptaSSN 그 자체의 부위일 수 있고, 다른 핵산은 그것의 부위에 상보적인 핵산일 수 있다. 방출은 (여전히 분석법과의 친화성을 유지하고 있는) 핵산 듀플렉스(duplex)를 파괴시키기 위한 임의의 적절한 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 혼성화 링커 분자는 임의의 적절한 구조를 가질 수 있고, 하나 또는 그 이상의 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드, 펩티드 핵산, 잠금 핵산(locked nucleic acid), 올리고당, 다당류, 항체, 애피바디, 항체 모조체 또는 단편, 수용체, 리간드, 지질, 이러한 구조들의 임의의 단편 또는 유도체, 앞서 기재한 것들의 임의의 조합 또는 방출가능한 구조를 형성하도록 설계되거나 구성될 수 있는 임의의 다른 구조 또는 화학 성분을 포함하는, 임의의 적절한 성분을 포함할 수 있다.A hybridizing linker comprises two nucleic acids that hybridize to form a non-covalent bond. In one embodiment, one of the nucleic acids forming the hybridization link may be a site of AptaSSN itself, and the other nucleic acid may be a nucleic acid complementary to its site. Release can be achieved by any suitable mechanism for disrupting the nucleic acid duplex (still retaining affinity for the assay). A hybridizing linker molecule may have any suitable structure and may contain one or more polynucleotides, polypeptides, peptide nucleic acids, locked nucleic acids, oligosaccharides, polysaccharides, antibodies, affibodies, antibody mimics or fragments, receptors, any suitable component, including ligand, lipid, any fragment or derivative of such structures, any combination of those described above, or any other structure or chemical component that can be designed or configured to form a releasable structure may include

상기 태그는 적절한 수의 뉴클레오티드로 이루어지는 적어도 하나의 폴리뉴클레오티드로 이루어진다. 링커 분자의 폴리뉴클레오티드 성분은 적어도 약 10개의 뉴클레오티드를 포함한다. 링커 분자의 폴리뉴클레오티드 성분은 약 10개 내지 약 45개의 뉴클레오티드를 포함한다.The tag consists of at least one polynucleotide consisting of an appropriate number of nucleotides. The polynucleotide component of the linker molecule comprises at least about 10 nucleotides. The polynucleotide component of the linker molecule comprises from about 10 to about 45 nucleotides.

링커 분자의 폴리뉴클레오티드 성분은 적어도 약 30개의 뉴클레오티드를 포함한다. 링커 분자들은 동일한 수의 뉴클레오티드 또는 서로 다른 수의 뉴클레오티드를 가지는 폴리뉴클레오티드 성분을 포함할 수 있다.The polynucleotide component of the linker molecule comprises at least about 30 nucleotides. Linker molecules may comprise polynucleotide components having the same number of nucleotides or different numbers of nucleotides.

"고체지지체(solid support)"는 분자이 공유결합 또는 비공유결합을 통하여 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있는 표면을 가지는 임의의 기질(substrate)을 말한다. 본 발명의 고체지지체의 형태는 입자 또는 반응구의 표면 등이며, 본 발명에서 제1 고체지지체(FSS)의 형태는 고정된 제1 포획 성분을 반응용액에 현탁 상태로 노출시키는 입자 또는 제1 고체지지체(SSS)의 형태는 고정된 제2 포획 성분을 반응용액에 고정된 상태로 노출시키는 반응구의 표면이 있을 수 있다."Solid support" refers to any substrate having a surface to which molecules can be attached, either directly or indirectly through covalent or non-covalent bonds. The form of the solid support of the present invention is a particle or the surface of a reaction sphere, etc. In the present invention, the form of the first solid support (FSS) is a particle or a first solid support that exposes the immobilized first capture component to the reaction solution in a suspended state. In the form of (SSS), there may be a surface of the reaction sphere that exposes the immobilized second capture component to the reaction solution in a fixed state.

상기 고체지지체는 표면에 부착되는 포획 성분 또는 포획성분에 대하여 물리학적 지지체를 제공할 수 있는 임의의 기질 분자(substrate material)을 포함할 수 있다.The solid support may include a capture component attached to a surface or any substrate material capable of providing a physical support for the capture component.

상기 분자는 일반적으로 표면에 대한 포획 성분 또는 포획성분의 부착에 관련된 조건 및 분석법의 수행 동안에 겪게 되는 임의의 후속 처리, 조작 또는 공정을 견딜 수 있다. The molecule is generally capable of withstanding the conditions associated with the capture component or attachment of the capture component to a surface and any subsequent treatment, manipulation or processing encountered during the performance of the assay.

고체지지체용으로 사용된 분자는 단순한 것에서부터 복잡한 것에 이르기까지 임의의 다양한 구성을 취할 수 있다. 상기 고체지지체는 긴 조각(strip), 판(plate), 원반(disk), 봉(rod), 입자(particle), 비드(bead), 튜브(tube), 웰(well)(미세역가(microtiter)) 등을 포함하는 다수의 형태 중 하나를 가질 수 있다. Molecules used for solid supports can take on any of a variety of configurations, from simple to complex. The solid support is a long strip, a plate, a disk, a rod, a particle, a bead, a tube, a well (microtiter) ) and the like.

상기 분자는 자연적으로 생성된 분자, 합성물 또는 자연적으로 생성된 분자의 변형일 수 있다. 적절한 고체지지체 분자는 실리콘 와퍼 칩(silicon wafer chip), 그래파이트(graphite), 거울 표면(mirrored sruface), 라미네이트(laminates), 막(membranes), 세라믹(ceramics), 플라스틱(plastics)(예를 들어, 폴리(비닐클로라이드)(poly(vinyl chloride), 시클로-올레핀 공중합체(cyclo-olefin copolymer), 아가로스 겔(agarose gel) 또는 비드(beads), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리(4-메틸부텐)(poly(4-methylbutene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(poly(ethlene terephthalate), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)(PTFE 또는 테플론(Teflon)®), 나일론(nylon), 폴리(비닐 부티레이트)(poly(vinyl butyrate)와 같은 폴리머를 포함), 게르마늄(germanium), 갈륨 비소(gallium arsenide), 금, 은, 랑그뮈어-블로제트 막(langmuir Blodgett films), 유동형 칩(flow through chip) 등을 포함할 수 있으며, 그것들 자체 또는 다른 분자들과 함께 사용된다. The molecule may be a naturally occurring molecule, a compound, or a modification of a naturally occurring molecule. Suitable solid support molecules include silicon wafer chips, graphite, mirrored srufaces, laminates, membranes, ceramics, plastics (e.g., Poly(vinyl chloride), cyclo-olefin copolymer, agarose gel or beads, polyacrylamide, polyacrylate , polyethylene, polypropylene, poly(4-methylbutene) (poly(4-methylbutene), polystyrene, polymethacrylate, poly(ethylene terephthalate) (poly(ethlene) terephthalate), polytetrafluoroethylene (PTFE or Teflon®), nylon, poly(vinyl butyrate) (including polymers such as poly(vinyl butyrate)), germanium, gallium may include gallium arsenide, gold, silver, langmuir Blodgett films, flow through chips, etc., used on their own or in conjunction with other molecules.

실리카를 포함하며, 생체 유리(bioglass)로서 이용할 수 있는 유리를 더 포함하는, 유리와 같은 부가적인 단단한(rigid) 재료가 고려될 수 있다. 사용될 수 있는 다른 분자는 조절 공극 유리 비드(controlled pore glass beads), 가교결합된 비디드 세파로스® (crossslinked beaded Sepharose®) 또는 아가로스 수지(agarose resins), 또는 가교결합된 비스-아크릴아미드(bisacrylamide) 및 아자락톤(azalactone)의 공중합체와 같은 다공성 분자를 포함한다. 다른 비드는 나노입자(nanoparticles), 폴리머 비드(polymer beads), 고체 핵 비드(solid core beads), 상자성 비드(paramagnetic beads) 또는 마이크로비드(microbeads)를 포함한다. 예를 들어, 표면상에 통합된 임의의 아미노, 카복실, 티올 또는 하이드록실 작용기와 같은 하나 또는 그 이상의 작용기를 가질 수 있는 당업계에 잘 알려져 있는 임의의 다른 분자 또한 고려된다.Additional rigid materials, such as glass, are contemplated, including silica, further including glass usable as bioglass. Other molecules that may be used include controlled pore glass beads, crossslinked beaded Sepharose® or agarose resins, or crosslinked bisacrylamide ) and porous molecules such as copolymers of azalactone. Other beads include nanoparticles, polymer beads, solid core beads, paramagnetic beads or microbeads. Any other molecule well known in the art is also contemplated, which may have one or more functional groups, such as, for example, any amino, carboxyl, thiol or hydroxyl functional group incorporated on the surface.

상기 고체지지체는 다공성(porous) 또는 비다공성(non-porous), 자성(magnetic), 상자성(paramagnetic) 또는 비자성(nonmagnetic), 다분산성(polydisperse) 또는 단분산성(monodisperse), 친수성(hydrophilic) 또는 소수성(hydrophobic)일 수 있다. 상기 고체지지체는 또한 (컬럼 매트릭스에서와 같은) 꽉 찬(closely-packed) 또는 꽉 차있지 않은(loosely-packed) 입자의 겔 또는 슬러리의 형태일 수 있다.The solid support may be porous or non-porous, magnetic, paramagnetic or nonmagnetic, polydisperse or monodisperse, hydrophilic or It may be hydrophobic. The solid support may also be in the form of a gel or slurry of closely-packed or loosely-packed particles (such as in a column matrix).

부착된 포획 성분과 고체지지체는 시료 혼합물로부터 태그된 M-AptaSSN 복합체 또는 M-AptaSSN 공유결합 복합체를 포획하는데 사용된다. 태그가 비이오틴 부분일 때, 상기 고체지지체는 스트렙타비딘으로 코팅된 비드 또는 다이나비즈 M-280 스트렙타비딘(Dynabeads M-280 streptavidin), 다이나비즈 마이원 스트렙타비딘(Dynabeads MyOne streptavidin), 다이나비즈 M-270 스트렙타비딘(Dynabeads M-270 streptavidin; Invitrogen), 스트렙타비딘 아가로오스 레진(Streptavidin Agarose Resin; Pierce), 스트렙타비딘 울트라링크 레진(Streptavidin Ultralink Resin), 마그나빈드 스트렙타비딘 비즈(MagnaBind Streptavidin Beads; Thermo Scientific), 바이오매그 스트렙타비딘(BioMag Streptavidin), 프로매그 스트렙타비딘(ProMag Streptavidin), 실리카 스트렙타비딘(Silica Streptavidin; Bangs Laboratories), 스트렙타비딘 세파로오스 하이퍼포먼스(Streptavidin Sepharose High Performance; GE Healthcare), 스트렙타비딘 폴리스티렌 마이크로스피어(Streptavidin Polystyrene Microspheres; Microspheres-Nanospheres), 스트렙타비딘 코팅된 폴리스티렌 입자(Streptavidin Coated Polystyrene Particles; Spherotech) 또는 포획 바이오틴-태그된 분자에 대하여 당업자에 의해 일반적으로 사용되는 임의의 다른 스트렙타비딘 코팅된 비드 또는 레진일 수 있다.The attached capture component and the solid support are used to capture the tagged M-AptaSSN complex or the M-AptaSSN covalent complex from the sample mixture. When the tag is a biotin moiety, the solid support is a bead coated with streptavidin or Dynabeads M-280 streptavidin, Dynabeads MyOne streptavidin, Dynabeads M-270 streptavidin (Invitrogen), Streptavidin Agarose Resin (Pierce), Streptavidin Ultralink Resin, Magnavind Streptavidin Beads (MagnaBind Streptavidin Beads; Thermo Scientific), BioMag Streptavidin, ProMag Streptavidin, Silica Streptavidin (Bangs Laboratories), Streptavidin Sepharose (Streptavidin Sepharose High Performance; GE Healthcare), Streptavidin Polystyrene Microspheres (Microspheres-Nanospheres), Streptavidin Coated Polystyrene Particles (Spherotech) or capture biotin-tagged molecules It may be any other streptavidin coated beads or resins commonly used by one of ordinary skill in the art.

시료에 있는 분자집단과 AptaSSN 집단이 복합체를 형성할 경우, "경쟁 분자(competitor molecule)" 및 "경쟁자(competitor)"는 예를 들어, 비표적 분자가 AptaSSN에 비특이적으로 재결합을 형성하는 것을 방지하기 위하여 비표적 분자와 비특이적 복합체를 형성할 수 있는 임의의 분자를 말하는 것으로 상호 교환적으로 사용된다. "경쟁 분자" 또는 "경쟁자"는 하나 이상의 이러한 분자 세트를 말한다. 경쟁 분자는 올리고뉴클레오티드, 다중 음이온(예를 들어, 헤파린, 청어의 정자 DNA, 단일가닥의 연어 정자 DNA 및 폴리덱스트란(예를 들어, 덱스트란 설페이트)), 비염기성 포스포디에스테르 폴리머(abasic phosphodiester polymers), dNTPs 및 피로포스페이트(pyrophosphate)를 포함한다. When a population of molecules in a sample and a population of AptaSSN form a complex, a “competitor molecule” and a “competitor” may be used to prevent non-target molecules from non-specifically recombination with AptaSSN, for example. It is used interchangeably to refer to any molecule capable of forming a non-specific complex with a non-target molecule. "Competing molecule" or "competitor" refers to one or more such sets of molecules. Competing molecules include oligonucleotides, polyanions (eg, heparin, herring sperm DNA, single-stranded salmon sperm DNA, and polydextran (eg, dextran sulfate)), abasic phosphodiester polymers (basic phosphodiesters) polymers), dNTPs and pyrophosphate.

상기 제1 분리 및 제2 분리 전에 유기용매가 있는 세척용액을 사용 및/또는 엄격한 세척용액 방법으로 세척할 수 있다. 경쟁자를 사용하는 엄격한 세척용액의 경우에 있어서, 상기 경쟁자는 AptaSSN가 비표적 분자에 비특이적으로 재결합을 형성하는 것을 방지하기 위하여 자유 AptaSSN 또는 단백질과 비특이적 복합체를 형성할 수 있는 임의의 분자일 수 있다. 이러한 경쟁 분자는 다중 양이온 스페르민(spermine), 스페르미딘(spermidine), 폴리라이신(polylysine) 및 폴리아르기닌(polyarginine)) 및 아미노산(아르기닌 및 라이신))일 수 있다. Before the first separation and the second separation, a washing solution with an organic solvent may be used and/or washed by a strict washing solution method. In the case of stringent wash solutions using a competitor, the competitor may be any molecule capable of forming a non-specific complex with free AptaSSN or a protein to prevent non-specific recombination of AptaSSN to non-target molecules. Such competing molecules may be polycations spermine, spermidine, polylysine and polyarginine) and amino acids (arginine and lysine).

경쟁자가 엄격한 세척용액으로서 사용될 때, 시료에 존재하는 총 단백질 또는 총 AptaSSN의 예상되는 농도에 비례하여 꽤 높은 농도가 사용된다. 10mM의 덱스트란 설페이트가 엄격한 세척용액에서 경쟁자로서 사용된다.When the competitor is used as a stringent wash solution, a fairly high concentration relative to the expected concentration of total protein or total AptaSSN present in the sample is used. 10 mM dextran sulfate is used as a competitor in stringent wash solutions.

상기 엄격한 세척용액은 M-AptaSSN 복합체의 해리 속도를 현저하게 증가시키지 않는 결합 버퍼 또는 다른 임의의 용액을 이용하여 시료를 희석시킴으로써 수행된다. 상기 희석은 약 2X, 약 3X, 약 4X, 약 5X 또는 임의의 적절한 차수의 희석일 수 있다. The stringent wash solution is performed by diluting the sample with a binding buffer or any other solution that does not significantly increase the dissociation rate of the M-AptaSSN complex. The dilution may be about 2X, about 3X, about 4X, about 5X, or any suitable order of dilution.

엄격한 세척용액으로서 희석이 사용될 경우, 희석의 양은 초기 시료 용량 및 복합체의 현저한 손실을 초래하지 않는 최종(희석된) 용량으로부터 M-AptaSSN 복합체를 회수하는 것의 바람직함의 관점에서 실행할 만큼 높은 것이 선택되어진다. When dilution is used as a stringent wash solution, the amount of dilution is chosen to be practicable in view of the desirability of recovering the M-AptaSSN complex from the initial sample volume and the final (diluted) volume that does not result in significant loss of the complex. .

상기 엄격한 세척용액은 시료 희석의 효과 및 경쟁자를 도입하는 효과가 동시에 이루어지는 그런 방식으로 수행된다. 시료는 많은 경쟁자들과 함께 희석될 수 있다. 이들 두 가지의 엄격한 세척용액 전략을 조합하는 것은 하나의 전략을 사용하여 달성될 수 있는 것보다 더욱 효과적인 엄격한 세척용액을 제공할 수 있다. 상기 희석은 약 2X, 약 3X, 약 4X, 약 5X 또는 임의의 적절한 차수의 희석일 수 있고, 상기 경쟁자는 10 mM 덱스트란 설페이트이다. The stringent wash solution is performed in such a way that the effect of sample dilution and the effect of introducing a competitor are simultaneously achieved. The sample can be diluted with many competitors. Combining these two stringent wash solution strategies can provide a more effective stringent wash solution than can be achieved using one strategy. The dilution can be about 2X, about 3X, about 4X, about 5X or any suitable order of dilution, wherein the competitor is 10 mM dextran sulfate.

상기 엄격한 세척용액은 M-AptaSSN 복합체를 포함하는 혼합물을 희석하는 것, 상기 M-AptaSSN 복합체를 포함하는 혼합물에 경쟁자를 첨가하는 것 및 비특이적 복합체의 측정 레벨에 대한 M-AptaSSN 복합체의 측정 레벨의 비율이 증가하는 그러한 시간 동안 M-AptaSSN 복합체를 포함하는 혼합물을 처리하는 것을 포함한다.The stringent washing solution is obtained by diluting the mixture containing the M-AptaSSN complex, adding a competitor to the mixture containing the M-AptaSSN complex, and the ratio of the measured level of the M-AptaSSN complex to the measured level of the non-specific complex. This involves treating the mixture containing the M-AptaSSN complex for such an increasing amount of time.

상기 고정상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 AptaSSN-FSS는 AptaSSN/분자의 상호작용을 파괴하는 임의의 방법에 의해 방출될 수 있다. 이것은 비공유적으로 결합된 M-AptaSSN 복합체를 해리하는 고농도의 염 버퍼로 지지체에 결합된 M-AptaSSN 복합체의 세척을 통하여 달성될 수 있다. 용출된 자유 AptaSSN는 수집되고 검출된다. 높거나 낮은 pH는 M-AptaSSN 복합체를 파괴하는데 사용될 수 있고 높은 온도도 M-AptaSSN 복합체를 해리하는데 사용될 수 있다. 임의의 상기 방법들의 조합이 사용될 수 있다. AptaSSN-FSS from the stationary SSS-M-AptaSSN-FSS complex can be released by any method that disrupts the AptaSSN/molecule interaction. This can be achieved by washing the M-AptaSSN complex bound to the support with a high concentration of salt buffer that dissociates the non-covalently bound M-AptaSSN complex. The eluted free AptaSSN is collected and detected. High or low pH can be used to disrupt the M-AptaSSN complex and high temperature can also be used to dissociate the M-AptaSSN complex. Combinations of any of the above methods may be used.

Ⅴ. AptaSSN 유체 자성 비드 장치Ⅴ. AptaSSN Fluid Magnetic Bead Device

본 발명 AptaSSN 선정, AptaSSN 다중 분석, 특정 분자의 압타머 개발, 표적분자 분석을 하기 위하여 임의의 본 발명에 개시된 방법을 알맞게 수행하는데 유용한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus useful for appropriately performing any of the methods disclosed in the present invention for AptaSSN selection, AptaSSN multiplex analysis, aptamer development of a specific molecule, and target molecule analysis.

도 16은 본 발명의 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)에 대한 모식도이다.16 is a schematic diagram of the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 of the present invention.

구체적으로 살펴보면, 본 장치는 다양한 유형의 분자로 구성된 시료를 구성하는 분자집단에 유의한 결합차이가 있는 AptaSSN 선정, AptaSSN 다중 분석, 특정 분자의 압타머 개발 그리고 표적분자의 분석에 대한 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)를 새로이 제공할 수도 있다. Specifically, this device is an AptaSSN fluid magnetic bead for selection of AptaSSN with significant binding differences in molecular populations constituting a sample composed of various types of molecules, multiple analysis of AptaSSN, development of aptamers of specific molecules, and analysis of target molecules. The device 1000 may be newly provided.

본 발명의 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)는 제1 주입구(1110) 및 제2 주입구(1120)로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 이루어진 주입부(1100), 유동채널(1200) 및 밸브부(1300)로 구성될 수 있다.The AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 of the present invention includes an injection unit 1100, a flow channel 1200 and a valve unit made of any one or more selected from the group consisting of a first inlet 1110 and a second inlet 1120. (1300).

상기 유동채널(1200)에는 제1 반응구(1211) 및 제2 반응구(1212)로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 이루어진 반응부(1210), 배출부(1220) 및 포집부(1230)으로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상이 순차적으로 위치하며, 자기력 인가부(1213)는 상기 제2 반응구(1212)에 구비될 수 있다. 상기 유동채널(1200)은 자기력 인가부(1213)에 탈부착이 가능하도록 설치할 수도 있다.In the flow channel 1200, a reaction unit 1210, a discharge unit 1220, and a collection unit 1230 made of any one or more selected from the group consisting of a first reaction port 1211 and a second reaction port 1212. Any one or more selected from the group consisting of are sequentially positioned, and the magnetic force applying unit 1213 may be provided in the second reaction sphere 1212 . The flow channel 1200 may be installed to be detachably attached to the magnetic force applying unit 1213 .

상기 주입부(1100)에는 반응에 필요한 물질이면 특별한 제한 없이 주입될 수 있지만, 펌프로 구성된 제1 주입구(1110)와 제2 주입구(1120)으로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다. 상기 제1 주입구는 여러 시약병으로 구성된 제1 시약병(1130)과 제2 주입구는 여러 시약병으로 구성된 제2 시약병(1140)과 연결될 수 있다. The injection unit 1100 may be injected without any particular limitation as long as it is a material necessary for the reaction, but may be composed of any one or more selected from the group consisting of a first injection port 1110 and a second injection port 1120 composed of a pump. . The first inlet may be connected to a first reagent bottle 1130 composed of several reagent bottles, and the second inlet may be connected to a second reagent bottle 1140 composed of multiple reagent bottles.

바람직하게는 제1 주입구(1110)에 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 제1 태그가 있는 단일가닥핵산(SSN) 라이브러리 용액, 제1 포획성분이 있는 제1 고체지지체(FSS) 용액, 제2 태그 용액, 반응용액 및 용출용액로 이루어지는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상의 물질이 주입될 수 있다.Preferably, in the first inlet 1110, a sample solution composed of a group of molecules (M), a single-stranded nucleic acid (SSN) library solution with a first tag, a first solid support (FSS) solution with a first capture component, a first 2 Any one or more substances selected from the group consisting of a tag solution, a reaction solution and an elution solution may be injected.

제2 주입구(1120)에는 공기, 증류수, 세척용액 및 용출용액으로 이루어지는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상의 물질이 주입될 수 있으며, 상기 분자(M)는 동일한 물질이거나 상이한 물질로 구성될 수 있다. At least one material selected from the group consisting of air, distilled water, a washing solution and an elution solution may be injected into the second inlet 1120 , and the molecules M may be the same material or may be composed of different materials.

상기 주입부(1100)를 통해 주입된 시료는 반응을 끝낸 시료가 주입될 수도 있지만, 바람직하게는 상기 반응부(1200)에서 반응할 수 있다. 상기 반응부(1200)는 제1 반응구(1210)와 제2 반응구(1220)로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.The sample injected through the injection unit 1100 may be injected with the sample after the reaction has been completed, but preferably, the reaction unit 1200 may react. The reaction unit 1200 may include any one or more selected from the group consisting of a first reaction sphere 1210 and a second reaction sphere 1220 .

상기 유동채널(1200)을 구성하는 상기 반응부(1210)는 상기 제1 주입구(1110)에서 선정된 용액들이 제1 반응구(1211)에 주입되고, 시료를 구성하는 분자(M), 제1 태그가 있는 단일가닥핵산 및 제1 포획성분과 자성이 있는 제1 고체지지체(FSS)에 의한 M-SSN-FSS 복합체를 형성되고 세척하여, 다시 제2 반응구로 이송하고 상기 복합체의 분자(M)에 제2 태그를 부가할 수 있다.In the reaction unit 1210 constituting the flow channel 1200 , the solutions selected from the first inlet 1110 are injected into the first reaction port 1211 , and molecules (M) constituting the sample, the first An M-SSN-FSS complex is formed by a single-stranded nucleic acid with a tag, a first capture component, and a magnetic first solid support (FSS), washed, transferred back to the second reaction zone, and the molecule of the complex (M) A second tag may be added to .

상기 제1 반응구(1211)에서 형성된 혼합용액은 바람직하게는 상기 시료를 구성하는 분자(M), 제1태그가 있는 결합 단일가닥핵산(SSN) 및 상기 제1 포획 성분이 있는 고체지지체(FSS)로부터 형성하는 M-SSN-FSS복합체를 포함할 수 있다. 상기 FSS는 바람직하게 자성입자를 포함할 수 있다. 바람직하게 제1 반응구(1211)의 부피는 약 50ml일 수도 있다.The mixed solution formed in the first reaction zone 1211 is preferably a molecule (M) constituting the sample, a binding single-stranded nucleic acid with a first tag (SSN), and a solid support (FSS) having the first capture component. ) may include an M-SSN-FSS complex formed from The FSS may preferably include magnetic particles. Preferably, the volume of the first reaction sphere 1211 may be about 50 ml.

상기 제2 주입구(1120)로부터 상기 제1 반응구(1211)에 세척용액이 주입되고 일정한 흐름으로 공기압을 주입하면서 세척할 수도 있다.A washing solution may be injected into the first reaction port 1211 from the second inlet 1120 and washing may be performed while injecting air pressure in a constant flow.

상기 유동채널(1200)의 반응부(1210)의 제2 반응구(1212)에는 바람직하게는 자기력 인가부(1213)가 위치할 수 있다. 바람직하게 제2 반응구(1212)의 부피는 약 1ml일 수 있다.Preferably, a magnetic force applying unit 1213 may be located in the second reaction port 1212 of the reaction unit 1210 of the flow channel 1200 . Preferably, the volume of the second reaction sphere 1212 may be about 1 ml.

상기 밸브는 유동채널(1200)에서 다양한 용액의 이동과 저장을 조절하며, 상기 제1 주입구(1110)와 제1 반응구(1211) 사이에 위치한 제1 밸브(1310), 제2 주입구(1120)와 제1 반응구(1211)사이에 위치한 제2 밸브(1320), 제1 반응구(1211)와 제2 반응구(1212) 사이l에 위치한 제2 밸브(1330), 제2 반응구(1212)와 배출부(1220) 사이에 위치란 제4 밸브(1340) 및 제2 반응구(1212)와 포집부(1230) 사이에 위치한 제5 밸브(1350)으로 구성된 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 수 있다. 바람직하게 밸브는 압력밸브를 사용할 수 있다. The valve controls the movement and storage of various solutions in the flow channel 1200 , and a first valve 1310 and a second inlet 1120 located between the first inlet 1110 and the first reaction port 1211 . and a second valve 1320 positioned between the first reaction sphere 1211, a second valve 1330 positioned between the first reaction sphere 1211 and the second reaction sphere 1212, and a second reaction sphere 1212 ) and the position between the discharge unit 1220 is any one or more selected from the group consisting of the fourth valve 1340 and the fifth valve 1350 located between the second reaction port 1212 and the collecting unit 1230. can Preferably, the valve may use a pressure valve.

분자집단을 포함하는 시료 용액, 제1 태그가 있는 AptaSSN 용액, 제1 포획성분과 자성물질이 있는 용액, 반응용액, 세척용액, 증류수, 제2 태그가 있는 용액 및 용출용액을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상의 용액은 주입부(1100)에 의하여 유동채널(1200)에 위치한 밸브의 조절로 적절한 용도에 부합하는 반응부(1210)에 배분되고 다시 밸브의 조절로 배출부(1220) 및 포집부(1230)으로 이동 및 저장할 수 있다.A sample solution containing a molecular population, AptaSSN solution with a first tag, a solution with a first capture component and a magnetic material, a reaction solution, a washing solution, distilled water, a solution with a second tag, and an elution solution Any one or more solutions that have been made are distributed to the reaction unit 1210 suitable for an appropriate use by controlling the valve located in the flow channel 1200 by the injection unit 1100, and again by controlling the valve, the discharge unit 1220 and the collecting unit It can be moved and saved to (1230).

다음으로 자기장을 인가하여 자성입자에 인력을 가한다. 이는 자성입자에 인력을 가하여 자성입자들이 제거되지 않도록 하기 위함이다. 상기 혼합용액 성분에서 자성입자는 자성이 있는 FSS 및 M-SSN-FSS 복합체이다. 상기 제2 반응구 내에 존재하는 자성입자에 인력을 가하기 위하여 예를 들면 자기장을 발생하는 영구자석, 전자석 또는 자기장을 발생시킬 수 있는 자기장 발생장치 등이 사용될 수 있다.Next, an attractive force is applied to the magnetic particles by applying a magnetic field. This is to prevent the magnetic particles from being removed by applying an attractive force to the magnetic particles. The magnetic particles in the mixed solution component are magnetic FSS and M-SSN-FSS complexes. In order to apply attractive force to the magnetic particles present in the second reaction sphere, for example, a permanent magnet, an electromagnet, or a magnetic field generator capable of generating a magnetic field may be used.

자기장을 인가하기 위하여 영구자석이 사용되는 경우에는 상기 제2 반응구(1212)와 근접된 위치에 영구자석(1213)을 배치함으로써 상기 제2 반응구(1212)에 자기장이 인가되도록 할 수 있고, 상기 반응구(1212)와 영구자석(1213) 사이의 거리를 멀리함으로써 상기 반응구(1212)에 자기장이 인가되지 않도록 할 수 있다.When a permanent magnet is used to apply a magnetic field, the magnetic field can be applied to the second reaction sphere 1212 by arranging the permanent magnet 1213 in a position close to the second reaction sphere 1212, By increasing the distance between the reaction sphere 1212 and the permanent magnet 1213 , a magnetic field may not be applied to the reaction sphere 1212 .

자기장을 인가하기 위하여 전자석(1213)이 사용되는 경우에는 전자석(1213)에 전류를 공급하거나 전류가 공급되지 않도록 함으로써 상기 제2 반응구(1212)에 자기장을 인가하도록 하거나 자기장이 인가되지 않도록 할 수 있다.When the electromagnet 1213 is used to apply a magnetic field, the magnetic field may be applied to the second reaction sphere 1212 by supplying a current to the electromagnet 1213 or by not supplying the current, or the magnetic field may not be applied. have.

자기장을 인가하기 위하여 자기장 발생장치(1213)가 사용되는 경우에는 자기장 발생장치(1213)의 온/오프를 통하여 상기 제2 반응구(1212)에 자기장을 인가하도록 하거나 자기장이 인가되지 않도록 할 수 있다.When the magnetic field generator 1213 is used to apply a magnetic field, the magnetic field may be applied to the second reaction sphere 1212 through on/off of the magnetic field generator 1213 or the magnetic field may not be applied. .

상기 반응구(1212)내로 자기장이 인가되는 경우 자기장의 영향에 의하여 자성입자에 인력이 작용할 수 있고, 상기 반응구 내의 상기 FSS 그리고 상기 M-SSN-FSS 복합체 중 하나 이상에는 인력이 작용할 수 있다.When a magnetic field is applied into the reaction sphere 1212, an attractive force may act on the magnetic particles under the influence of the magnetic field, and the attractive force may act on at least one of the FSS and the M-SSN-FSS complex in the reaction sphere.

이에 반하여 시료를 구성하는 미결합 분자 및 제1 태그가 있는 SSN 중 하나 이상에는 인력이 작용하지 않게 된다.In contrast, attractive force does not act on at least one of the unbound molecule constituting the sample and the SSN having the first tag.

자기장에 의한 인력이 작용하는 상태에서 시료를 구성하는 미결합 분자 및 제1 태그가 있는 SSN 중 하나 이상을 제거한다.At least one of the unbound molecules constituting the sample and the SSN having the first tag are removed while the attractive force by the magnetic field is applied.

상기 제2 반응구(1212)에 용액을 공급하여 자기장에 의하여 인력이 중단된 상태에서 시료를 구성하는 미결합 분자 및 자유상태인 제1 태그가 있는 SSN 가 상기 제2 반응구 내부로 공급되는 용액과 함께 상기 제2 반응구(1212)에서 배출부(1220)로 배출될 수 있다. 이는 자기장에 의하여 인력이 중단된 상태에서 주입부(1100)의 펌프에 의한 공기압에 의하여 시료를 구성하는 미결합 분자 및 제1 태그가 있는 SSN는 상기 배출부(1220)로 배출되는 용액과 함께 배출되기 때문이다. A solution in which unbound molecules constituting the sample and SSN having the first tag in a free state are supplied to the inside of the second reaction sphere in a state in which attraction is stopped by a magnetic field by supplying a solution to the second reaction sphere 1212 and may be discharged from the second reaction port 1212 to the discharge unit 1220 . In this case, in a state in which the attraction is stopped by the magnetic field, the unbound molecules constituting the sample and the SSN having the first tag are discharged together with the solution discharged to the discharge unit 1220 by the air pressure by the pump of the injection unit 1100 . because it becomes

제거 과정이 완료되면, 상기 제2 반응구(1212) 내에는 상기는 FSS 및 M-SSN-FSS 복합체가 존재할 수 있다. 상기 자기력 인가부(1213)는 바람직하게는 인가된 자기력에 의하여 상기 자성이 있는 FSS와 M-SSN-FSS 복합체를 포집할 수 있다.When the removal process is completed, the FSS and the M-SSN-FSS complex may be present in the second reaction sphere 1212 . The magnetic force applying unit 1213 may collect the magnetic FSS and M-SSN-FSS complexes by the applied magnetic force.

다음으로, 제2 반응구(1212)에 있는 상기 FSS 및 M-SSN-FSS 복합체로 이루어진 혼합용액을 대상으로 제2 태그를 부가할 수 있다. 제2 태그에는 관능기가 있어 M-SSN-FSS 복합체의 분자에 부가될 수 있다. 부가 반응이 종결된 후, 자기장 의하여 인력을 인가하여 세척용액을 부가하여 세척한 후, 펌프(1100)에 의한 공기압으로 과잉 반응물을 포함하는 세척용액을 제거할 수 있다. Next, a second tag may be added to the mixed solution composed of the FSS and M-SSN-FSS complex in the second reaction zone 1212 . The second tag has a functional group that can be added to the molecule of the M-SSN-FSS complex. After the addition reaction is completed, the washing solution including the excess reactant may be removed by adding the washing solution to the washing solution by applying attractive force by the magnetic field, and then using the air pressure by the pump 1100 .

다음으로, 자기장에 의하여 인력의 중단 상태에서 상기 FSS 그리고 제2 태그가 부가된 M-SSN-FSS 복합체가 있는 용액은 주입부(1100)의 펌프에 의한 공기압에 의하여 상기 제2 포획성분이 있는 포집부(1230)로 이송되고, 상기 포집부의 표면에 있는 제2 포획성분에 있는 제2 고체지지체(SSS)에 의하여 상기 제2 태그가 부가된 M-SSN-FSS 복합체는 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 형성하여 포집할 수 있다. Next, in the state where the attraction is stopped by the magnetic field, the solution containing the FSS and the M-SSN-FSS complex to which the second tag is added is collected with the second capture component by the pneumatic pressure by the pump of the injection unit 1100 . The M-SSN-FSS complex transferred to the unit 1230 and the second tag is added by a second solid support (SSS) on the second capture component on the surface of the collecting unit is SSS-M-SSN-FSS It can be collected by forming a complex.

제1 주입구(1110)로부터 제2 태그가 있는 용액이 주입되고, 제2 반응구(1212)에 있는 M-SSN-FSS 복합체의 분자에 제2 태그를 부가할 수 있다. 바람직하게 상기 제2 태그는 NHS 기(succinimidyl group)가 있는 바이오틴(NHS-biotin)일 수도 있다. 추가적으로 NHS-dye 일종인 Alexa Fluor 568 NHS Ester를 함께 반응할 수도 있다.A solution having a second tag may be injected from the first inlet 1110 , and a second tag may be added to the molecules of the M-SSN-FSS complex in the second reaction port 1212 . Preferably, the second tag may be biotin (NHS-biotin) having a succinimidyl group. Additionally, it can react with Alexa Fluor 568 NHS Ester, a type of NHS-dye.

상기 제2 반응구(1212)에 있는 제2 태그가 부착된 M-SSN-FSS 복합체를 자기장이 인가된 상태에서 세척할 수 있으며, 자기장 인가가 중단된 상태에 FSS 및 제2 태그가 부착된 M-SSN-FSS 복합체 용액을 포집부(1230)로 이송할 수 있다. The M-SSN-FSS complex to which the second tag is attached in the second reaction sphere 1212 can be washed while the magnetic field is applied, and the FSS and the M to which the second tag is attached when the magnetic field application is stopped The -SSN-FSS complex solution may be transferred to the collecting unit 1230 .

상기 유동채널(1200)은 상기 자기력 인가부에 의해 수집되지 않은 나머지 미반응시료를 배출할 수 있는 미반응시료 배출부(1220)는 상기 자기력 인가부(1213)와 상기 포집부(1230) 사이에 위치할 수 있다. In the flow channel 1200, an unreacted sample discharge unit 1220 capable of discharging the remaining unreacted samples not collected by the magnetic force application unit is located between the magnetic force application unit 1213 and the collection unit 1230. can

상기 미반응 시료 배출을 위한 유체흐름을 제어하기 위해서는 밸브부(1300)는 제1 밸브(1310), 제2 밸브(1320), 제3 밸브(1330), 제4 밸브(1340) 및 제5 밸브(1350)로 구성할 수 있으며, 공기압 밸브 등 마이크로 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.In order to control the fluid flow for discharging the unreacted sample, the valve unit 1300 includes a first valve 1310 , a second valve 1320 , a third valve 1330 , a fourth valve 1340 , and a fifth valve. 1350, it is preferable to use a microvalve such as a pneumatic valve.

상기 배출부(1220)를 통해 미반응 시료가 배출되고 나면 상기 자기력 인가부(1213)에 의하여 수집되었던 상기 FSS와 상기 M-SSN-FSS 복합체가 자기력의 인가 중단에 의하여 다시 상기 유동채널(1200)을 통해 제2 반응구(1212)에 포집된 상태를 유지할 수 있다.After the unreacted sample is discharged through the discharge unit 1220, the FSS and the M-SSN-FSS complex collected by the magnetic force application unit 1213 are returned to the flow channel 1200 by stopping the application of the magnetic force. Through this, it is possible to maintain the state collected in the second reaction sphere 1212 .

한편 상기 포집부(1230)는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 바람직하게는 복수 개의 분리홀 집단이 배열되어 이루어지는 플레이트(plate), 튜브 및 유리 슬라이드로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상일 수 있으며, 제2 포획성분을 포함하는 제2 고체 지지체(SSS)가 있을 수 있다. On the other hand, the collecting unit 1230 is not particularly limited, but preferably any one or more selected from the group consisting of a plate, a tube and a glass slide in which a plurality of separation hole groups are arranged, and the second capture There may be a second solid support (SSS) comprising components.

바람직하게, 분리홀 집단이 배열되는 경우, 상기 포집부(1230)에서 다양한 시료에서 기원하는 결합 단일가닥핵산 풀의 동시 분리가 가능하게 된다.Preferably, when a group of separation holes is arranged, the collection unit 1230 enables simultaneous separation of the binding single-stranded nucleic acid pools originating from various samples.

상기 포집부(1230)는 제2 포획성분이 있는 제2 고체지지대(SSS)이 있어, FSS 및 제2 태그가 부착된 M-SSN-FSS 복합체 용액에서 제2 태그가 부착된 M-SSN-FSS 복합체만을 포집하여 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 형성할 수 있다. 상기 혼합용액에 세척용액을 부가하여 미반응물질을 제거할 수 있어 순도 높은 상기 SSS-M-SSN-FSS 복합체만을 분리 및 검출할 수도 있다. 바람직하게 제2 고체 지지체(SSS)에 있는 제2 포획성분은 아비딘(avidin)일 수 있다.The collecting unit 1230 has a second solid support (SSS) having a second capture component, and in the M-SSN-FSS complex solution to which FSS and a second tag are attached, M-SSN-FSS to which a second tag is attached. Only the complex can be captured to form the SSS-M-SSN-FSS complex. By adding a washing solution to the mixed solution, unreacted substances can be removed, so that only the high-purity SSS-M-SSN-FSS complex can be separated and detected. Preferably, the second capture component in the second solid support (SSS) may be avidin.

상기 포집부(1230)는 바람직하게는 제2 포획성분을 포함하는 제2 고체 지지체(SSS)를 포함하는 오목한 홈 또는 유리 슬라이드로 이루어질 수 있으며, 상기 오목한 홈은 상기 제2 고체지지체(SSS)의 제2 포획성분으로 상기 제2 태그가 부가된 M-SSN-FSS 복합체를 포집하여 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 형성할 수 있다.The collecting unit 1230 may be formed of a concave groove or a glass slide including a second solid support (SSS) including a second trapping component, and the concave groove is formed of the second solid support (SSS). As a second capture component, the M-SSN-FSS complex to which the second tag is added may be captured to form an SSS-M-SSN-FSS complex.

상기 포집부(1230)는 바람직하게 시료를 구성하는 분자(M), 결합 단일가닥핵산(SSN), 제1 고체지지체(FSS) 및 제2 고체지지체(SSS)간에 형성된 복합체 즉, SSS-M-SSN-FSS 복합체에 용출용액에 의하여 단일가닥핵산(SSN)을 포함하는 복합체를 용출할 수 있다, The collecting unit 1230 is preferably a complex formed between the molecules (M) constituting the sample, the bound single-stranded nucleic acid (SSN), the first solid support (FSS) and the second solid support (SSS), that is, SSS-M- The complex containing single-stranded nucleic acid (SSN) can be eluted by the elution solution in the SSN-FSS complex.

상기 유동채널(1200)의 재료는 유동용액의 흐름을 방해하지 않는 고분자 물질이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있지만, 바람직하게 상기 유동채널은 미세유체 칩, 파우치(pouch) 타입 및 튜브로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나일 수도 있다. 바람직하게, 상기 유동채널(1200)은 자기력 인가부(1213)에 탈부착이 가능하도록 설치할 수 있다.The material of the flow channel 1200 can be used without particular limitation as long as it is a polymer material that does not interfere with the flow of the fluid solution, but preferably, the flow channel is selected from the group consisting of microfluidic chips, pouch types, and tubes. It may be either one. Preferably, the flow channel 1200 may be installed to be detachably attached to the magnetic force applying unit 1213 .

본 발명의 유동채널 파우치(1230)는 상기 반응부를 구성하는 폐쇄적 단일 유동채널로 가요성 플라스틱 필름 또는 폴리 에스테르, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (PET), 폴리 카보네이트, 폴리 프로필렌, 폴리 메틸 메타 크릴 레이트, 혼합물, 배합물과같은 다른 가요성 물질의 2 개의 층으로 형성될 수 있다. 이들 층은 압출, 플라즈마 증착 및 적층을 포함하는 당 업계에 공지된 임의의 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 각 층은 함께 적층된 단일 유형 또는 둘 이상의 유형의 물질의 하나 또는 그 이상의 층으로 구성될 수 있다. 알루미늄 박판을 가진 금속박 또는 플라스틱도 사용할 수 있다. The flow channel pouch 1230 of the present invention is a closed single flow channel constituting the reaction part, and is a flexible plastic film or polyester, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polypropylene, polymethyl methacrylate, mixtures, and formulations. It may be formed of two layers of different flexible materials such as These layers may be prepared by any process known in the art including extrusion, plasma deposition and lamination. For example, each layer may consist of one or more layers of a single type or two or more types of material laminated together. Metal foil or plastic with a thin aluminum plate can also be used.

구체적으로 살펴보면, 코폴리머 접착 층(copolymer adhesive layer)을 포함하는 폴리에스터/폴리프로필렌(polyester/polypropylene) 필름 두 장에 열 용접된 사출 금형된 폴리프로필렌(injection molded polypropylene)로 구성될 수 있다. 필름 시트는 가열된 플레이트를 사용하여 함께 접착되어 제1 반응구(1211) 및 제2 반응구(1212)를 위한 공간을 포함하는 영역을 포함하는 유동채널(1200)의 패턴을 형성한다. Specifically, it may be composed of injection molded polypropylene heat-welded to two polyester/polypropylene films including a copolymer adhesive layer. The film sheets are adhered together using a heated plate to form a pattern of flow channels 1200 including areas including spaces for the first reaction spheres 1211 and the second reaction spheres 1212 .

상기 주입구(1100)에 여러 가지의 성분들이 혼합된 용액을 주입된 후, 정밀펌프에 의하여 시료가 제1 반응구(1211) 및 제2 반응구(1212)로 이루어진 반응부(1210), 배출부(1220) 및 포집부(1230)로 이루어진 유체 채널(1200)로 유동되기 시작한다. 이때, 유동채널(1200)을 통한 유동이 압력점(pressure node)들이 모인 선을 수직 또는 일정한 각도로 통과하도록 하되 이러한 압력점 선들이 유동 방향에 다수 배치되도록 채널을 구성할 수 있다.After a solution in which various components are mixed is injected into the inlet 1100, the sample is transferred to the reaction unit 1210 including the first reaction port 1211 and the second reaction port 1212 by the precision pump, and the discharge unit It begins to flow into the fluid channel 1200 made up of 1220 and the collecting part 1230 . At this time, the flow through the flow channel 1200 may be configured such that a plurality of lines of pressure points are disposed in the flow direction while allowing the flow through the line of pressure nodes to pass vertically or at a constant angle.

유동채널(1200)은 적어도 하나 이상의 절곡부를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 유동채널(1200)은 유동 방향이 수직하게 절곡되도록 다수의 절곡부를 가질 수 있다.The flow channel 1200 may be formed to have at least one or more bent portions. That is, the flow channel 1200 may have a plurality of bent portions so that the flow direction is vertically bent.

또한, 유동채널(1200)은 지그재그 형상 또는 구불구불한 형상 등으로 형성되어 유동 방향에 대하여 다수의 압력점 선들이 배치될 수 있다.In addition, the flow channel 1200 may be formed in a zigzag shape or a serpentine shape, so that a plurality of pressure point lines may be disposed with respect to the flow direction.

혼합용액을 구성하는 성분들이 유체 유동과 함께 이동하다가 압력점 선을 통과할 때 혼합용액 성분들은 압력점에 머물거나 정지되도록 하는 주입부(1100)에서 발생하는 펌프에서 가압되는 공기압에 의한 힘을 받게 된다. 이러한 공기압은 혼합용액 성분의 크기에 비례하기 때문에 자성이 있는 FSS 및 M-SSN-FSS 복합체에 작용되는 힘은 매우 작아 혼합용액 성분을 정지시키는 데에는 한계가 있지만 적어도 미세한 규모의 유동 저항을 극복할 수 있다.When the components constituting the mixed solution move with the fluid flow and pass the pressure point line, the components of the mixed solution stay at the pressure point or receive a force by the air pressure pressurized by the pump generated in the injection unit 1100 to stop do. Since this air pressure is proportional to the size of the components of the mixed solution, the force acting on the magnetic FSS and M-SSN-FSS complex is very small, so there is a limit to stopping the components of the mixed solution, but at least it is possible to overcome the flow resistance on a microscopic scale. have.

따라서, 혼합용액 성분이 다수의 압력점 선을 통과하도록 배치한 유동채널(1200)을 통한 유동의 경우, 하나의 M-SSN-FSS 및 FSS 입자가 경험하는 축적된 총 유동저항은 유동채널의 전 구간을 통과하는 동안 무시할 수 없는 크기이거나 매우 괄목할 만한 크기가 됨으로 주입부의 공기압은 필수적일 수 있다. Therefore, in the case of flow through the flow channel 1200 arranged so that the mixed solution component passes through a plurality of pressure point lines, the accumulated total flow resistance experienced by one M-SSN-FSS and FSS particle is the total flow resistance of the flow channel. Pneumatic pressure at the inlet may be essential as it may be of a non-negligible or very significant size during passage through the section.

이와 같이 샘플이 주입구에서 투입된 후 유체 출구까지 도달하는 시간을 리텐션 시간(retension time)이라 하며, 입자 크기별 리텐션 타임의 차이를 이용하여 샘플을 분리할 수 있게 된다. 이와 같이 분리된 입자를 유체 출구의 전단에 설치된 검출부에서 광원 및 광스펙트럼 분석기(photospectrometer)를 이용하여 입자별 광특성 곡선을 얻을 수 있으며, 이를 통해 입자의 크기 또는 형상을 구분할 수 있다. As described above, the time taken to reach the fluid outlet after the sample is input from the inlet is referred to as a retention time, and the sample can be separated using the difference in the retention time for each particle size. The separated particles can be obtained by using a light source and a photospectrometer in the detection unit installed at the front end of the fluid outlet to obtain an optical characteristic curve for each particle, and through this, the size or shape of the particle can be distinguished.

유동 채널(1200) 내를 흐르는 유체에 포함된 혼합용액 성분은 크기, 변형능, 밀도 등에 따라 압력점에 집중되어 모이는 정도가 다른데, 이를 이용하여 혼합용액 성분을 속성별로 분리할 수 있다. 보다 상세하게는, 크기가 상대적으로 큰 혼합용액 성분이 크기가 작은 혼합용액 성분에 비해 압력점에 더 잘 모이게 되므로, 유체의 유동을 따라 흐르다가 만나게 되는 압력점 지점에서 크기가 상대적으로 큰 성분은 작은 성분에 비해 상대적으로 긴 시간을 지체하게 된다.The mixed solution components included in the fluid flowing in the flow channel 1200 have different degrees of concentration at the pressure point depending on the size, deformability, density, etc., and can be used to separate the components of the mixed solution by properties. More specifically, since components of a mixed solution having a relatively large size are more likely to gather at a pressure point than a component of a mixed solution having a small size, a component having a relatively large size at a pressure point where it meets while flowing along the flow of the fluid is It delays a relatively long time compared to a small component.

혼합용액 성분의 속성에 따라 혼합용액 성분이 유동 채널(1200)을 빠져나가는 시간에 있어서 차이가 유발되고, 혼합용액 성분이 유체 출구로 빠져나오는 시간의 차이에 따라 혼합용액 성분을 분리할 수도 있다. 혼합용액 성분의 속성별 분리 이후 유체 출구 쪽으로 흘러나오는 혼합용액 성분을 검출하기 위한 검출부로서 광원 및 광스펙트럼 분석기(photospectrometer) 등을 이용하여 시간에 따라 신호를 검출할 수 있다.Depending on the properties of the components of the mixed solution, a difference is induced in the time at which the components of the mixed solution exit the flow channel 1200, and the components of the mixed solution may be separated according to the difference in time at which the components of the mixed solution exit the fluid outlet. A signal can be detected over time using a light source and a photospectrometer, etc. as a detector for detecting the components of the mixed solution flowing toward the fluid outlet after separation by properties of the components of the mixed solution.

그러므로 본 발명에 따른 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)를 이용하여 순도 높은 상기 자성 SSS-M-SSN-FSS 복합체만을 분리 및 검출해 내고 이를 통해 상기 시료를 구성하는 분자를 분석하게 되면 보다 정확하고 민감하며 신뢰성 높은 분석을 달성할 수 있다.Therefore, by using the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 according to the present invention to separate and detect only the high-purity magnetic SSS-M-SSN-FSS complex and analyze the molecules constituting the sample through this, more accurate and sensitive and reliable analysis can be achieved.

상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 SSN 라이브러리 용액 및 상기 FSS 용액으로 이루어진 혼합용액에서부터 상기 SSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 장치는 도 16에 제시된 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)일 수 있다.The device for eluting the material group containing the SSN from the sample solution composed of the molecular (M) group, the SSN library solution, and the mixed solution composed of the FSS solution may be the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 shown in FIG. 16 . have.

상기 SSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 목적으로 사용하는 상기 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)의 운영은 (a) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 SSN 라이브러리 용액 및 상기 FSS 용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 상기 시료를 구성하는 분자(M)집단, 상기 SSN의 제1 태그 및 상기 FSS의 제1 포획성분이 반응하여 M-SSN-FSS 복합체가 형성되는 제1 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 제2 주입구(1120)로부터 세척용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 제1 혼합용액에 있는 형성된 M-SSN-FSS 복합체를 세척하여 상기 SSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 상기 배출부(1220)로 제거하는 제1 분리 단계; (c) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 제2 태그 용액이 주입되고, 상기 제2 반응구(1212)에서 상기 제1 분리된 M-SSN-FSS 복합체의 분자(M)로부터 제2 태그-M-SSN-FSS 복합체를 형성하는 제2 태그의 부착 단계; (d) 상기 제2 반응구(1212)로부터 상기 제2 태그-M-SSN-FSS 복합체 용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 SSS의 제2 포획성분 및 상기 제2 태그-M-SSN-FSS 복합체의 제2 태그가 반응하여 SSS-M-SSN-FSS 복합체가 형성되는 제2 혼합용액을 제조하는 단계; (e) 상기 제2 주입구(1120)로부터 상기 세척용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 제2 혼합용액에서 형성된 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 세척하여, 상기 제2 포획성분과 결합하지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제2 분리 단계; (f) 상기 제1 주입구로부터 용출용액이 주입되고, 상기 포집부에 있는 제2 분리된 SSS-M-SSN-FSS 복합체로부터 상기 SSN를 포함하는 물질 집단을 용출하는 단계; (g) 상기 용출된 SSN을 포함하는 물질 집단으로부터 증폭된 SSN 집단을 제작하거나, 또는 추가적으로 (a) 단계부터 (f) 단계를 1 라운드 이상을 반복하여 실시하는 단계; 및 (h) 상기 (f) 단계에서 포집부에서 용출된 SSN을 포함하는 물질 집단을 수집하는 단계;를 포함할 수 있다.The operation of the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 used for the purpose of eluting the material group including the SSN is (a) the sample solution composed of the molecular (M) group from the first inlet 1110, the SSN The library solution and the FSS solution are injected, and the molecular (M) group constituting the sample, the first tag of the SSN, and the first capture component of the FSS react in the first reaction zone 1211 to react with the M-SSN. - Preparing a first mixed solution in which the FSS complex is formed; (b) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the M-SSN-FSS complex formed in the first mixed solution is washed in the first reaction port 1211 to non-specifically bind or bind to the SSN A first separation step of removing one or more components of the mixture that have not been mixed with the discharge unit 1220; (c) the second tag solution is injected from the first inlet 1110, and the second tag- attaching a second tag to form an M-SSN-FSS complex; (d) the second tag-M-SSN-FSS complex solution is injected from the second reaction port 1212 , and the second capture component of SSS and the second tag-M- in the collecting unit 1230 preparing a second mixed solution in which the second tag of the SSN-FSS complex reacts to form the SSS-M-SSN-FSS complex; (e) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the SSS-M-SSN-FSS complex formed in the second mixed solution in the collecting unit 1230 is washed, and the second capture component and a second separation step of removing unbound one or more components of the mixture; (f) injecting the elution solution from the first inlet, and eluting the material group including the SSN from the second separated SSS-M-SSN-FSS complex in the collecting unit; (g) preparing an amplified SSN population from the material group including the eluted SSN, or additionally repeating steps (a) to (f) in one round or more; and (h) collecting a material group including the SSN eluted from the collecting unit in step (f).

상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 제1 태그가 있는 선정된 AptaSSN 집단 용액 및 상기 FSS 용액으로 이루어진 혼합용액에서부터 분자집단을 용출하는 장치는 도 16에 제시된 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)일 수 있다.An apparatus for eluting a molecular population from a sample solution composed of the molecular (M) population, a selected AptaSSN population solution with the first tag, and a mixed solution consisting of the FSS solution is the AptaSSN fluid magnetic bead apparatus 1000 shown in FIG. 16 . can be

상기 표적분자 용출 목적으로 사용하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)의 운영은 (a) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 제1 태그가 있는 선정된 AptaSSN 집단 용액 및 상기 FSS 용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 상기 시료를 구성하는 분자(M)집단, 상기 AptaSSN의 제1 태그 및 상기 FSS의 제1 포획성분이 반응하여 M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제3 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 제2 주입구(1120)로부터 세척용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 제3 혼합용액에 있는 형성된 M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척하여 상기 AptaSSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 상기 배출부(1220)로 제거하는 분리 단계; 및 (c) 제1 반응구(1211)에서 상기 포집부(1230)로 이송된 M-AptaSSN-FSS 복합체에 용출용액이 제1 주입구(1110)로부터 주입되고 상기 분자(M)집단을 용출하는 단계; 를 포함할 수도 있다.The operation of the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 used for the purpose of elution of the target molecule is performed by (a) the sample solution composed of the molecular (M) group from the first inlet 1110, and the selected AptaSSN having the first tag. The population solution and the FSS solution are injected, and the group of molecules (M) constituting the sample, the first tag of the AptaSSN, and the first capture component of the FSS react in the first reaction port 1211 to react with M-AptaSSN. - Preparing a third mixed solution in which the FSS complex is formed; (b) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the M-AptaSSN-FSS complex formed in the third mixed solution is washed in the first reaction port 1211 to non-specifically bind or bind to the AptaSSN Separation step of removing one or more components of the mixture that have not been mixed with the discharge unit 1220; and (c) injecting an elution solution from the first inlet 1110 into the M-AptaSSN-FSS complex transferred from the first reaction port 1211 to the collecting unit 1230, and eluting the molecular (M) group. ; may include.

상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 AptaSSN 집단 용액 및 상기 FSS 용액으로 이루어진 혼합용액에서부터 상기 시료를 구성하는 분자집단에 결합하는 AptaSSN 집단을 용출하는 장치는 도 16에 제시된 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)일 수 있다.The apparatus for eluting the AptaSSN population that binds to the molecular population constituting the sample from the sample solution composed of the molecular (M) group, the AptaSSN population solution, and the FSS solution is the AptaSSN fluid magnetic bead device shown in FIG. 16 . (1000).

상기 AptaSSN 용출 목적으로 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)의 운영은 (a) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 AptaSSN 집단 용액 및 상기 FSS 용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 상기 시료를 구성하는 분자(M)집단, 상기 AptaSSN의 제1 태그 및 상기 FSS의 제1 포획성분이 반응하여 M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제4 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 제2 주입구(1120)로부터 세척용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 제4 혼합용액에 있는 형성된 M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척하여 상기 AptaSSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 상기 배출부(1220)로 제거하는 제3 분리 단계; (c) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 제2 태그 용액이 주입되고, 상기 제2 반응구(1212)에 있는 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자(M)에 제2 태그를 부가하는 단계; (d) 상기 제2 반응구(1212)로부터 주입된 상기 제2 태그가 부가된 M-AptaSSN-FSS 복합체와 상기 포집부(1230)에 있는 SSS의 제2 포획성분이 접촉하여 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제5 혼합용액을 제조하는 단계; (e) 상기 제2 주입구(1120)로부터 상기 세척용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 제5 혼합용액에서 형성된 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척하여, 상기 제2 포획성분과 결합하지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제4 분리 단계; 및 (f) 상기 제1 주입구(1110)로부터 용출용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 제2 분리된 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 상기 AptaSSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 단계; 를 포함할 수 있다.The operation of the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 for the purpose of dissolution of the AptaSSN is (a) the sample solution composed of the molecular (M) group, the AptaSSN group solution, and the FSS solution are injected from the first inlet 1110; A fourth mixed solution in which the molecular (M) group constituting the sample, the first AptaSSN tag, and the first capture component of the FSS react in the first reaction zone 1211 to form an M-AptaSSN-FSS complex preparing a; (b) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the M-AptaSSN-FSS complex formed in the fourth mixed solution is washed in the first reaction port 1211 to non-specifically bind or bind to the AptaSSN a third separation step of removing one or more components of the mixture that have not been made to the discharge unit 1220; (c) injecting the second tag solution from the first inlet 1110 and adding a second tag to the molecule M of the M-AptaSSN-FSS complex in the second reaction port 1212; (d) the second-tagged M-AptaSSN-FSS complex injected from the second reaction zone 1212 and the second capture component of the SSS in the collection part 1230 come into contact with the SSS-M-AptaSSN - Preparing a fifth mixed solution in which the FSS complex is formed; (e) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the SSS-M-AptaSSN-FSS complex formed in the fifth mixed solution in the collecting unit 1230 is washed, and the second capture component and a fourth separation step of removing unbound one or more components of the mixture; and (f) the elution solution is injected from the first inlet 1110, and eluting the material group containing the AptaSSN from the second separated SSS-M-AptaSSN-FSS complex in the collecting unit 1230. ; may include.

본 발명의 표적분자 검사 유체 자성 비드 장치는 도 16에 제시된 AptaSSN 용출 유체 자성 비드 장치(1000)에 분석장치를 추가하여 제조할 수 있다.The target molecule test fluid magnetic bead device of the present invention can be manufactured by adding an analysis device to the AptaSSN elution fluid magnetic bead device 1000 shown in FIG. 16 .

상기 분석장치는 현미경, 핵산 분석장치, 분광 분석장치, 형광물질 분석장치 및 전기신호 분석장치로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상일 수 있다.The analysis device may be any one or more selected from the group consisting of a microscope, a nucleic acid analysis device, a spectroscopic analysis device, a fluorescent material analysis device, and an electrical signal analysis device.

본 발명의 하나의 목적은 단백질 시그널을 AptaSSN 시그널로 전환하는 것이다. 그 결과, 수집되고/검출된 AptaSSN의 양은 시료에서의 분자의 양에 대하여 결합된 분자의 양을 나타내며, 그 양에 직접적으로 비례할 수 있다. One object of the present invention is to convert a protein signal into an AptaSSN signal. As a result, the amount of AptaSSN collected/detected represents the amount of bound molecules relative to the amount of molecules in the sample, and can be directly proportional to the amount.

다수의 검출 도식이 제2 분리 후에 고체지지체로부터 M-AptaSSN 복합체를 용출하지 않고 사용될 수 있다. A number of detection schemes can be used without eluting the M-AptaSSN complex from the solid support after the second separation.

많은 검출 방법들이 검출에 앞서 AptaSSN 내로 혼입될 외재적 표지(explicit label)를 필요로 한다. 형광(fluorescent) 또는 화학발광(chemiluminescent) 염료와 같은 표지들은 핵산 합성을 위한 표준 기술을 사용하여 합성하는 동안 또는 합성한 후에 AptaSSN 내로 혼입될 수 있다. 방사성 표지(radioactive labels)는 적절한 시약을 사용하는 표준 효소 반응을 이용하여 합성하는 동안 또는 합성한 후에 혼입될 수 있다. 표지는 또한 캐치-2 분리 및 당업자에게 잘 알려진 다양한 효소적 기술을 사용하는 것에 의한 용출 후에 일어난다. Many detection methods require an explicit label to be incorporated into AptaSSN prior to detection. Labels such as fluorescent or chemiluminescent dyes can be incorporated into AptaSSN during or after synthesis using standard techniques for nucleic acid synthesis. Radioactive labels can be incorporated during or after synthesis using standard enzymatic reactions using appropriate reagents. Labeling also occurs after Catch-2 separation and elution by using various enzymatic techniques well known to those skilled in the art.

상기에 언급된 표지와 함께 프라이머를 사용하는 PCR은 표지를 용출된 AptaSSN의 증폭 산물 내로 혼입시킬 것이다. 정량을 위한 겔 기술을 사용할 때, 서로 다른 크기의 질량 표지(mass labels)도 PCR을 사용하여 혼입될 수 있다.PCR using primers with the above-mentioned label will incorporate the label into the amplification product of the eluted AptaSSN. When using the gel technique for quantification, mass labels of different sizes can also be incorporated using PCR.

이 질량 표지들은 또한 부가적인 다중화 능력을 위하여 서로 다른 형광 또는 화학발광 염료를 포함한다. 표지들은 합성하는 동안 또는 합성한 후에 AptaSSN 내로 혼입된 특정 태그를 사용함으로써 AptaSSN에 간접적으로 첨가될 수 있고, 그 후 태그와 결합하고 표지를 운반하는 포획성분를 첨가한다. These mass labels also contain different fluorescent or chemiluminescent dyes for additional multiplexing capabilities. Labels can be added indirectly to AptaSSN by using specific tags incorporated into AptaSSN during or after synthesis, then adding a capture component that binds the tag and carries the label.

상기 표지들은 비색형 판독을 위한 표준 분석법에서 사용되는 효소뿐만 아니라 상기에 기재된 것들을 포함한다. 이들 효소는 효소 기질과 함께 작용하며, 예를 들어 호스래디쉬 퍼록시다아제(horseradish peroxidase, HRP) 및 알칼리 포스파타아제(alkaline phosphatase, AP)와 같은 효소를 포함한다. 표지는 또한 전기화학적 검출을 위한 전기화학적 작용기인 분자 또는 화합물을 포함할 수 있다.Such labels include those described above as well as enzymes used in standard assays for colorimetric readout. These enzymes work with enzyme substrates and include, for example, enzymes such as horseradish peroxidase (HRP) and alkaline phosphatase (AP). The label may also include a molecule or compound that is an electrochemical functional group for electrochemical detection.

상기 AptaSSN는 시료와 접촉하기에 앞서 32P와 같은 방사성 동위원소로 상기에 기재된 것과 같이 표지될 수 있다. 4개의 기본 분석법 중 임의의 하나와 상기에 기재된 것과 같은 그것들의 변형을 사용하는 AptaSSN 검출은 분석법의 마지막에서 고체지지체 상의 방사능을 정량함으로써 간단히 달성될 수 있다. 방사능 수치는 원 시료에서의 M의 양에 직접적으로 비례할 것이다. The AptaSSN may be labeled as described above with a radioisotope such as 32P prior to contact with the sample. AptaSSN detection using any one of the four basic assays and their modifications as described above can be achieved simply by quantifying the radioactivity on the solid support at the end of the assay. The radioactivity level will be directly proportional to the amount of M in the original sample.

시료에 접촉하기 전, 형광 염료로 AptaSSN를 표지하는 것은 고체지지체 상에서 직접적으로 간단히 형광 판독을 할 수 있게 한다. 화학발광 표지 또는 양자점이 AptaSSN 용출을 필요로 하지 않는 고체지지체로부터의 직접적인 판독을 위해 유사하게 사용될 수 있다.Labeling AptaSSN with a fluorescent dye prior to contact with the sample allows simple fluorescence readings directly on the solid support. Chemiluminescent labels or quantum dots can similarly be used for direct reading from a solid support that does not require AptaSSN elution.

고체지지체로부터 AptaSSN를 용출시키거나 M-AptaSSN 공유결합 복합체를 방출시킴으로써, 부가적인 검출 도식이 상기에 기재된 것들에 더하여 사용될 수 있다. 방출된 AptaSSN는은 PAGE 겔 상에 넣어질 수 있고, SYBR 골드와 같은 핵산 염색으로 검출되고 선택적으로 정량될 수 있다. 대안적으로, 방출된 AptaSSN는 상기에 기재된 것과 같이 AptaSSN 내에 혼입된 형광 표지를 사용하는 모세관 겔 전기영동(capillary gel electrophoresis; CGE)을 사용하여 검출되고 정량될 수 있다. 다른 검출 도식은 SYBR 그린을 사용하여 용출된 AptaSSN를 검출하고 정량하기 위하여 정량적 PCR을 사용한다. 대안적으로, 인베이더® DNA 분석법(Invader® DNA assay)이 용출된 AptaSSN를 검출하고 정량하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 대안적인 검출 도식은 차세대 시퀀싱을 사용한다.By eluting AptaSSN from the solid support or releasing the M-AptaSSN covalent complex, additional detection schemes can be used in addition to those described above. The released AptaSSN can be loaded onto a PAGE gel, detected and optionally quantified by nucleic acid staining such as SYBR Gold. Alternatively, the released AptaSSN can be detected and quantified using capillary gel electrophoresis (CGE) using a fluorescent label incorporated into the AptaSSN as described above. Another detection scheme uses quantitative PCR to detect and quantify eluted AptaSSN using SYBR Green. Alternatively, Invader® DNA assay can be used to detect and quantify eluted AptaSSN. Another alternative detection scheme uses next-generation sequencing.

M-AptaSSN 복합체의 양 또는 농도는 증폭 과정 중에 "분자 비콘(molecular beacon)"을 사용하여 검출된다. 분자 비콘은 헤어핀 루프 안으로 접힌 특정 핵산 포획성분이며, 헤어핀이 형성될 때 형광단(fluorophore)에 의해 시그널이 거의 생성되지 않거나 생성되지 않도록, 헤어핀 구조의 하나의 말단에는 플루오르를 함유하고 다른 하나의 말단에는 퀀쳐(quencher)를 함유한다. 상기 루프 서열은 표적 폴리뉴클레오티드 서열에 특이적이며, AptaSSN 서열과 혼성화하자마자 헤어핀이 펼쳐지기 때문에 형광 시그널을 생성한다.The amount or concentration of the M-AptaSSN complex is detected using a “molecular beacon” during the amplification process. A molecular beacon is a specific nucleic acid capture component folded into a hairpin loop, and contains fluorine at one end of the hairpin structure and the other end so that little or no signal is generated by the fluorophore when the hairpin is formed. contains a quencher. The loop sequence is specific for the target polynucleotide sequence and produces a fluorescent signal as the hairpin unfolds upon hybridization with the AptaSSN sequence.

2개 또는 3개, 또는 5개 또는 10개 이상의 각각의 AptaSSN를 검출하고 정량하기 위하여, 여전히 고체지지체에 결합되어 있는 적은 수의 AptaSSN의 다중 검출을 위하여, 서로 다른 여기(excitation)/방출(emission) 스펙트럼을 가지는 형광 염료가 사용될 수 있다. 유사하게는, 서로 다른 크기의 양자점이 다중 판독을 위해 사용될 수 있다. In order to detect and quantify each of 2 or 3, or 5 or 10 or more AptaSSN, for multiplex detection of a small number of AptaSSN still bound to a solid support, different excitations/emissions ), a fluorescent dye having a spectrum can be used. Similarly, quantum dots of different sizes can be used for multiple readouts.

상기 양자점은 고체지지체로부터 자유 AptaSSN를 분리시킨 후 도입될 수 있다. 양자점에 부착된 AptaSSN 특이적 혼성화 서열을 사용함으로써, 2, 3, 5 및 10개 이상의 AptaSSN들에 대한 다중화된 판독을 수행할 수 있다. 32P, 125I, 3H, 13C 및 35S와 같은 개별적으로 검출될 수 있는 서로 다른 방사성 동위원소로 서로 다른 AptaSSN를 표지하는 것 또한 제한된 다중 판독을 위해 사용될 수 있다.The quantum dots can be introduced after separating the free AptaSSN from the solid support. By using AptaSSN-specific hybridization sequences attached to quantum dots, multiplexed reads of 2, 3, 5 and 10 or more AptaSSNs can be performed. Labeling different AptaSSNs with different individually detectable radioisotopes such as 32 P, 125 I, 3 H, 13 C and 35 S can also be used for limited multiplex readouts.

제2 고체지지체(SSS)로부터 방출된 AptaSSN의 다중 검출을 위하여, 상기에 기재된 것과 같이 각각 AptaSSN 내로 혼입된 단일 형광 염료가 AptaSSN 레벨의 정량에 따라 AptaSSN의 서열을 확인할 수 있게 하는 정량 방법으로 사용될 수 있다. 방법은 차세대 시퀀싱, DNA 칩 혼성화, 마이크로-비드 혼성화 및 CGE 분석을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.For multiplex detection of AptaSSN released from the second solid support (SSS), a single fluorescent dye incorporated into AptaSSN, respectively, as described above, can be used as a quantitative method that allows the sequence of AptaSSN to be identified according to quantification of AptaSSN level. have. Methods include, but are not limited to, next-generation sequencing, DNA chip hybridization, micro-bead hybridization, and CGE analysis.

AptaSSN 용액은 정량 전에 증폭되고 선택적으로 태그될 수 있다. 표준 PCR 증폭은 제2 고체지지체(SSS)로부터 용출된 AptaSSN 용액과 함께 사용될 수 있다. 이러한 증폭은 DNA 어레이 혼성화, 마이크로-비드 혼성화 및 CGE 판독에 앞서 사용될 수 있다.AptaSSN solutions can be amplified and optionally tagged prior to quantitation. Standard PCR amplification can be used with the AptaSSN solution eluted from the second solid support (SSS). This amplification can be used prior to DNA array hybridization, micro-bead hybridization and CGE readout.

M-AptaSSN 복합체(또는 M-AptaSSN 공유결합 복합체)는 Q-PCR을 사용하여 검출되고/되거나 정량화된다. 본 발명에 사용된 것으로서, "Q-PCR"은 분석의 결과가 양으로 계산되는(quantitative), 즉 분석법이 시료 내에 존재하는 AptaSSN의 양 또는 농도를 정량할 수 있는 방법과 제한된 조건 하에서 수행된 PCR 반응을 말한다.M-AptaSSN complexes (or M-AptaSSN covalent complexes) are detected and/or quantified using Q-PCR. As used herein, "Q-PCR" refers to a method in which the result of an assay is quantitative, that is, a method in which the assay can quantify the amount or concentration of AptaSSN present in a sample, and PCR performed under limited conditions. say the reaction

시료 내의 M-AptaSSN 복합체의 양 또는 농도는 TaqMan® PCR을 사용하여 측정된다. 이 기술은 일반적으로 표적화된 서열로부터 시그널을 발생시키기 위하여 올리고뉴클레오티드 복제 효소의 5'-3' 엑소뉴클레아제(exonuclease) 활성에 의존한다. The amount or concentration of M-AptaSSN complex in a sample is determined using TaqMan® PCR. This technique generally relies on the 5'-3' exonuclease activity of an oligonucleotide replication enzyme to generate a signal from a targeted sequence.

TaqMan 포획성분은 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction; PCR)을 이용하여 증폭된 AptaSSN 서열과 같은 시그널을 발생시키기 위하여, 정량화될 AptaSSN의 서열에 기초하여 선택되고, 6-카복시플로오레세인(6-carboxyfluorescein)과 같은 5'-말단 형광단, 6-카복시테트라메틸플루오레세인(6-carboxytetramethylfluorescein)과 같은 3'-말단 퀀쳐(quencher)를 포함한다.The TaqMan capture component is selected based on the sequence of AptaSSN to be quantified in order to generate a signal such as the AptaSSN sequence amplified using polymerase chain reaction (PCR), and 6-carboxyfluorescein (6- a 5'-terminal fluorophore such as carboxyfluorescein, and a 3'-terminal quencher such as 6-carboxytetramethylfluorescein.

폴리머라아제가 AptaSSN 서열을 복제함에 따라, 엑소뉴클레아제 활성이 PCR 프라이머로부터 하부(downstream)에서 어닐링된 포획성분로부터 형광단을 유리시킴으로서 시그널을 발생시킨다. 복제 산물(replicative product)로서 증가된 시그널이 생산된다. PCR 산물의 양은 AptaSSN의 시작 농도뿐만 아니라 수행된 복제 주기의 수 모두에 좌우된다.As the polymerase replicates the AptaSSN sequence, exonuclease activity generates a signal by liberating the fluorophore from the annealed capture component downstream from the PCR primer. An increased signal is produced as a replicative product. The amount of PCR product depends on both the starting concentration of AptaSSN as well as the number of replication cycles performed.

M-AptaSSN 복합체의 양 또는 농도는 복제 공정 동안 삽입성 형광 염료(intercalating fluorescent dye)를 사용하여 측정된다. 예를 들어, SYBR® 그린(SYBR® green)과 같은 삽입성 염료는 단일가닥 DNA의 존재 하에서 생성된 형광 시그널에 비해 이중가닥 DNA의 존재 하에서 큰 형광 시그널을 생성한다. 이중가닥 DNA 산물이 PCR 동안에 형성되는 것과 같이, 염료에 의해 생성된 시그널도 증가한다. 생성된 시그널의 크기는 PCR 주기 및 AptaSSN의 시작 농도 모두에 의존한다.The amount or concentration of the M-AptaSSN complex is measured using an intercalating fluorescent dye during the replication process. For example, an intercalating dye such as SYBR® green generates a large fluorescence signal in the presence of double-stranded DNA compared to the fluorescence signal generated in the presence of single-stranded DNA. As double-stranded DNA products are formed during PCR, the signal generated by the dye also increases. The magnitude of the generated signal depends on both the PCR cycle and the starting concentration of AptaSSN.

M-AptaSSN 복합체는 질량 분석기를 사용하여 검출되고/되거나 정량된다. 고유한 질량 태그는 상기에 기재된 효소적 기술을 사용하여 도입될 수 있다. 질량 분석기의 판독을 위하여 검출 표지는 필요하지 않으며, 그보다는 질량 그 자체가 당업자들에게 일반적으로 사용되는 기술을 사용하여 확인하는 데 사용되며, 질량 분석기를 분석하는 동안에 생성된 질량 피크(mass peak) 아래의 위치와 영역에 기초하여 정량화된다. 질량 분석법을 사용하는 예는 세퀴놈(Sequinom)에 의해 개발된 MassARRAY® 시스템이다.M-AptaSSN complexes are detected and/or quantified using mass spectrometry. Unique mass tags can be introduced using the enzymatic techniques described above. A detection label is not required for the reading of the mass spectrometer, rather the mass itself is used to identify using techniques commonly used by those skilled in the art, and the mass peak generated during mass spectrometry analysis It is quantified based on the location and area below. An example of using mass spectrometry is the MassARRAY® system developed by Sequinom.

본 발명의 NGS 기술을 사용한 M-AptaSSN 복합체의 AptaSSN의 분석 기술은 상기 복합체에서 분리한 AptaSSN에 대해 NGS 라이브러리를 제조하여 NGS 장비에 런닝한다. 생성된 FASTAQ 파일을 AptaSSN 염기서열과 비교하여 AptaSSN 염기서열과 동일한 리드의 종류를 결정하고 그의 출현빈도를 산정하여 AptaSSN 프로파일을 생산하는 방법이다.The analysis technology of AptaSSN of M-AptaSSN complex using the NGS technology of the present invention prepares an NGS library for AptaSSN isolated from the complex and runs it on NGS equipment. This is a method of producing an AptaSSN profile by comparing the generated FASTAQ file with the AptaSSN sequence, determining the type of the same read as the AptaSSN sequence, and calculating its frequency.

본 발명에 개시된 방법들 중 어느 하나의 하나 또는 그 이상의 단계를 수행하기 위하여 컴퓨터 프로그램이 사용될 수 있다. 본 발명 명세서의 다른 양상은 컴퓨터 내로 로딩될 때 본 발명에 기재된 임의의 방법의 실행을 수행하거나 돕는 컴퓨터 프로그램을 가지는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(computer readable storage medium)를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이다.A computer program may be used to perform one or more steps of any one of the methods disclosed herein. Another aspect of the present disclosure is a computer program product comprising a computer readable storage medium having a computer program that, when loaded into a computer, carries out or aids in the execution of any of the methods described herein.

Ⅵ. 다양한 유형의 분자로부터 분자데이터 생산Ⅵ. Molecular data production from various types of molecules

본 발명은 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 생물학적 시료에 있는 핵산 및 단백질을 NGS 기술로 동시에 분석하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for simultaneously analyzing nucleic acids and proteins in a biological sample composed of various types of molecular populations using NGS technology.

도 17은 시료를 구성하는 핵산과 단백질을 동시에 분석하여 핵산 데이터 및 단백질 데이터를 생산하는 과정을 제공하는 도면이다.17 is a view providing a process for producing nucleic acid data and protein data by simultaneously analyzing nucleic acids and proteins constituting a sample.

상기 핵산 데이터는 mRNA 및 miRNA 등을 포함하는 RNA 정보와 유전자의 구조적 변이, 메칠화 및 SNP 등을 포함하는 DNA 정보를 포함한다.The nucleic acid data includes RNA information including mRNA and miRNA, and DNA information including structural variation, methylation, and SNP of genes.

본 발명은 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 시료의 다중화 분석을 위한 방법, 기구, 키트 및 시약을 제공하며, 여기에서 시료 내의 다양한 유형의 분자집단은 동시에 검출되고/되거나 정량화될 수 있다. 궁극적으로, 이 방법 및 시약들은 다양한 유형의 분자 농도(예를 들어, 시료 내의 단백질 분자 농도)를 임의의 다양한 핵산 검출 및 정량 방법에 의해 검출되고 정량될 수 있는 핵산 농도로 전환시킬 수 있다. 상기 단백질 분자에 대응하는 핵산 농도로 효과적으로 전환되면, 그후 시그널을 증가시키기 위한 표준 핵산 증폭 및 검출 단계를 사용할 수 있다. 본 명세서는 시료의 다중분석을 위한 방법을 제공한다. 본 명세서에 따른 방법은 시험관 내(in vitro)에서 수행될 수 있다.The present invention provides methods, apparatus, kits and reagents for the multiplex analysis of a sample composed of different types of molecular populations, wherein different types of molecular populations in the sample can be simultaneously detected and/or quantified. Ultimately, the methods and reagents are capable of converting different types of molecular concentrations (eg, protein molecule concentrations in a sample) into nucleic acid concentrations that can be detected and quantified by any of a variety of nucleic acid detection and quantitation methods. Once effectively converted to the nucleic acid concentration corresponding to the protein molecule, standard nucleic acid amplification and detection steps can then be used to increase the signal. The present specification provides a method for multiplex analysis of a sample. The method according to the present specification can be carried out in vitro.

본 발명에서 NGS(Next Generation Sequencing)를 이용한 단백질을 분석하는 방법은 본 명세서에서 잘 설명하고 있다. 일반적으로 NGS은 칩(Chip)기반 그리고 PCR기반 페어드엔드(paired end)형식으로 전장 유전체를 조각내고, 상기 조각을 혼성화(hybridization)에 기초하여 초고속으로 시퀀싱을 수행하는 기술로 유전체에 대해 많은 정보를 생산하는 방법은 공지되고 있다.A method for analyzing a protein using NGS (Next Generation Sequencing) in the present invention is well described herein. In general, NGS fragments the entire genome in a chip-based and PCR-based paired-end format, and performs sequencing at high speed based on hybridization of the fragment. Methods for producing are known.

NGS 기술로 인구집단에서 2~5%의 서로 다른 대립유전자가 있을 수 있는 유전형질 정보인 염기다형성(SNP: Single Nucleotide Polymorphism)와 염기다형성의 결과로 야생형(Wild type) 아미노산이 변형된 형태인 돌연변이(amino acid mutation)를 신속하게 분석할 수 있다. WGS(Whole Genome Sequencing)은 NGS에 의한 전장 유전체 시퀀싱을 10X, 20X, 40X형식으로 여러 배수로 인간게놈을 읽는 방법이고 WES(Whole Exome Sequencing)는 위의 WGS중에서 단백질 생성에 관여하는 유전자 부위만 염기서열 결정을 하는 것이며 TS(Target seqencing)는 위의 WGS중에서 표적 단백질 생성에 관여하는 유전자 부위만 시퀸싱을 하는 기술이다. 따라서, WGS > WES > TS의 데이터크기가 생성된다. 그러나, 작은 부위이기 때문에 많은 샘플을 시퀀싱할 수 있는 장점이 있다. MET(Methylation) 리드는 유전자의 DNA methylation 측정을 위한 시퀀싱 기술이고, RNA 리드는 유전자의 발현, 즉 DNA transcriptome을 위한 시퀀싱 기술이다. SV(structural variation)는 변이중에서 insertion, inversion, translocation 등에 의하여 생기는 염색체의 큰 단위(DNA segment)에서 생기는 변이로 이에 대한 정보도 NGS로 생산할 수 있다.With NGS technology, SNP (Single Nucleotide Polymorphism), which is genetic information that can have 2 to 5% different alleles in the population, and a mutation in which wild type amino acids are modified as a result of nucleotide polymorphism (amino acid mutation) can be quickly analyzed. WGS (Whole Genome Sequencing) is a method of reading the human genome in multiples of 10X, 20X, and 40X format through whole genome sequencing by NGS. TS (Target seqencing) is a technology that sequencing only the gene regions involved in target protein production among the above WGS. Accordingly, a data size of WGS > WES > TS is generated. However, since it is a small site, it has the advantage of sequencing many samples. MET (Methylation) read is a sequencing technology for measuring DNA methylation of a gene, and RNA read is a sequencing technology for gene expression, that is, a DNA transcriptome. SV (structural variation) is a mutation that occurs in a large unit (DNA segment) of a chromosome caused by insertion, inversion, and translocation among mutations, and information about this can also be produced with NGS.

바람직하게, NGS 기술을 이용하여 단백질 및 핵산 데이터를 동시에 생산하는 과정은 다음과 같다. Preferably, the process of simultaneously producing protein and nucleic acid data using NGS technology is as follows.

먼저, 표적 핵산들의 염기서열과 표적 단백질에 대한 AptaSSN의 염기서열로 참조서열(reference sequences)를 구축한다. 본 실시례에서 1149개의 AptaSSN의 염기서열과 표적 핵산의 염기서열로 참조서열을 구축할 수 있다.First, reference sequences are constructed with the nucleotide sequence of the target nucleic acids and the nucleotide sequence of AptaSSN for the target protein. In this embodiment, a reference sequence can be constructed using the nucleotide sequence of 1149 AptaSSN and the nucleotide sequence of the target nucleic acid.

두 번째로, 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 시료에 있는 단백질 분자(M)로부터 분석할 시료를 준비한다. 본 발명의 <Ⅱ. AptaSSN의 다중 분석> 항을 참조하여 시료에 있는 단백질 분자집단과 AptaSSN 집단을 접촉시키고 형성된 M-AptaSSN 복합체 집단을 분리한다. 또는 상기 준비된 생체시료에 있는 단백질 분자를 NC 디스크에 부착하고 반응용액에서 AptaSSN 집단을 접촉시키고 형성된 M-AptaSSN 복합체 집단을 세척용액으로 세척하여 미결합하거나 비특이적 결합 AptaSSN을 제거하고 디스크를 분리한다. 디스크에 부착된 시료를 구성하는 분자집단과 결합하는 AptaSSN 집단을 준비할 수 있다.Second, a sample for analysis is prepared from protein molecules (M) in a sample composed of different types of molecular populations. <II. Multiple analysis of AptaSSN> Referring to the section, the protein molecular population in the sample is brought into contact with the AptaSSN population, and the formed M-AptaSSN complex population is separated. Alternatively, the protein molecules in the prepared biological sample are attached to the NC disk, contacted with the AptaSSN population in the reaction solution, and the formed M-AptaSSN complex population is washed with a washing solution to remove unbound or non-specific binding and AptaSSN and separate the disk. It is possible to prepare an AptaSSN population that binds to the molecular population constituting the sample attached to the disk.

세 번째로, 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 시료에 있는 핵산을 분석하여 핵산 데이터를 생산하기 위한 선행요소로 표적 유전자를 증폭하는 과정에 사용되는 올리고뉴클레오티드 디자인이다. 특정 온도에서 어닐링할 수 있는 최적의 길이를 가진 mTAS(multiple target loci assembly sequencing) 올리고뉴클레오티드를 제작하기 위해, 본 발명자들은 컴퓨터 프로그램인 Perl-mTAS를 이용하였다. 올리고뉴클레오티드 포획성분은 타겟-특이적 서열(타겟 혼성화 뉴클레오타이드 서열) 및 5’-플랭킹 어셈블리 스페이서 서열(오버래핑 서열)로부터 제작한다. 모든 포획성분들은 거의 25 bp였으며 Tm 60℃에서 어닐링한다.Third, it is an oligonucleotide design used in the process of amplifying a target gene as a prerequisite for producing nucleic acid data by analyzing nucleic acids in a sample composed of various types of molecular populations. In order to construct an mTAS (multiple target loci assembly sequencing) oligonucleotide having an optimal length capable of annealing at a specific temperature, the present inventors used a computer program, Perl-mTAS. An oligonucleotide capture component is prepared from a target-specific sequence (target hybridization nucleotide sequence) and a 5'-flanking assembly spacer sequence (overlapping sequence). All capture components were approximately 25 bp and annealed at Tm 60°C.

각 타겟 게놈 유전자 위치(genomic locus)를 위해, SNP 위치를 포함하는 7 bp의 갭(gap)이 존재하도록(즉, SNP 위치의 좌측, 3 bp; SNP 위치, 1 bp; 및 SNP 위치의 우측, 3 bp) 디자인한다. 디자인의 용이성을 더 하기 위하여 갭의 간격은 0-3 bp로 조절할 수 있다. 비록 어셈블리 스페이서 서열이 임의적으로 제조될 지라도, 어셈블리 서열상에 존재하는 어닐링 부위는 올리고뉴클레오티드 간의 중첩 부위(overlapping regions)에 대한 온도를 계산하기 위해 가장 가까운 인접 방법(nearest neighbor methods)에 기반하여 결정할 수 있다.For each target genomic locus, there is a gap of 7 bp including the SNP position (i.e., to the left of the SNP position, 3 bp; the SNP position, 1 bp; to the right of the SNP position, 3 bp) design. For added ease of design, the gap spacing can be adjusted to 0-3 bp. Although the assembly spacer sequence is arbitrarily prepared, the annealing sites present on the assembly sequence can be determined based on nearest neighbor methods to calculate the temperature for overlapping regions between oligonucleotides. have.

생체시료를 나누어 핵산 시료를 분리할 시료에서 공지된 방법으로 핵산시료를 준비하여 -20℃에 보관할 수 있다. -20℃에 보관되어 있는 gDNA를 사용하여 NGS 라이브러리를 제작할 수 있다. A nucleic acid sample can be prepared by a known method from a sample to be separated by dividing a biological sample and stored at -20°C. An NGS library can be prepared using gDNA stored at -20°C.

시료에서 분리된 총 RNA에 대한 상기 NGS 라이브러리 제작은 Ion Ampliseq Library Kit 2.0 (Life technologies사, 미국)를 사용하여 제작할 수 있다. 시퀀싱 특정서열과 바코드가 결합된 증폭산물은 45 ㎕의 AMPure XP 용액을 첨가하여 세척하고 Agilent DNA 1000 chip을 이용하여 정량화하여 스쿼싱 라이브러리를 제작하였다.The NGS library preparation for the total RNA isolated from the sample can be prepared using Ion Ampliseq Library Kit 2.0 (Life technologies, USA). Amplification products bound to sequencing specific sequences and barcodes were washed by adding 45 μl of AMPure XP solution and quantified using an Agilent DNA 1000 chip to prepare a squashing library.

혈청시료에서 1.5ml씩 샘플링 하여 상온에서 10,000g로 5분간 원심분리하여 세포를 회수한다. 회수된 세포를 RNeasy Plus Mini Kit (Qiagen사, 독일)을 이용하여 총 RNA를 추출하였다. 추출된 RNA의 농도와 질(quality)은 NanoDropTM 1000 spectrophotometer(NanoDrop Technologies 사, 미국)를 이용하여 260nm와 280nm에서 측정하여 결정하였다.Samples 1.5 ml each from the serum sample and centrifuged for 5 minutes at 10,000 g at room temperature to recover the cells. Total RNA was extracted from the recovered cells using RNeasy Plus Mini Kit (Qiagen, Germany). The concentration and quality of the extracted RNA were determined by measuring at 260 nm and 280 nm using a NanoDrop TM 1000 spectrophotometer (NanoDrop Technologies, USA).

샘플에서의 RNA로부터 제조된 cDNA 라이브러리에서 대량 동시 기술을 이용하여 서열분석이 수행할 수 있다. 제조업자의 지시에 따라 또는 약간 변형하여 예를 들어 mRNA-seq Sample preparation Kit(Illumina사, 미국)를 사용하여 cDNA라이브러리를 합성할 수 있다. Sequencing can be performed using bulk simultaneous techniques on cDNA libraries prepared from RNA in a sample. The cDNA library can be synthesized according to the manufacturer's instructions or with slight modifications, for example, using the mRNA-seq Sample preparation Kit (Illumina, USA).

인간혈청시료에서 얻은 소형 RNA 서열과 genome-wide miRNA를 분석, 비교할 수 있다. mirVAna miRNA isolation kit(Ambion 사, 미국)를 사용하여, 혈청시료로 부터 소형 RNA는 먼저, 총 RNA를 추출하였고, Illumina library preparation protocol(Illumina 사, 미국)에 따라 miRNA 라이브러리를 준비할 수도 있다. 정제된 miRNA 라이브러리는 Agilent DNA 1000 chip을 이용하여 정량화하여 NGS 라이브러리를 제작하였다.Small RNA sequences obtained from human serum samples and genome-wide miRNAs can be analyzed and compared. Using the mirVAna miRNA isolation kit (Ambion®, USA), small RNA from serum samples was first extracted from total RNA, and a miRNA library can also be prepared according to the Illumina library preparation protocol (Illumina, USA). The purified miRNA library was quantified using an Agilent DNA 1000 chip to prepare an NGS library.

제작된 NGS 라이브러리가 시퀀싱에 사용될 수 있는가를 확인하기 위하여 Agilent Bioanalyzer 2100(Agilent 사, 미국) 기기를 사용하여 High Sensitivity chip을 이용하여 제작된 라이브러리의 길이와 양을 측정하였고, 길이는 100 내지 300bp, 양은 100 pmol/l 이상인 조건에 만족하는 라이브러리를 시퀀싱에 사용하였다. High Sensitivity chip을 이용한 라이브러리 정도관리를 하였다.In order to check whether the prepared NGS library can be used for sequencing, the length and amount of the library prepared using a High Sensitivity chip were measured using an Agilent Bioanalyzer 2100 (Agilent, USA) instrument, and the length was 100 to 300 bp, and the amount was Libraries satisfying the condition of 100 pmol/l or more were used for sequencing. Library quality control using High Sensitivity chip.

각 시료 별로 통합되고 해당 시료의 바코드 서열이 부착된 PCR 산물은 Qubit fluorometer(Invitrogen 사, 미국)로 정량할 수 있다. 상기 PCR 산물을 NGS 시퀀서에 처리하여 염기서열 결정을 수행할 수 있다.The PCR product integrated for each sample and to which the barcode sequence of the sample is attached can be quantified with a Qubit fluorometer (Invitrogen, USA). The PCR product may be processed in an NGS sequencer to perform nucleotide sequencing.

본 발명은 상기 분획된 생체시료에서 분리한 핵산 시료에 대한 NGS 라이브러리와 상기 분리한 M-AptaSSN 복합체 집단에 대한 NGS 라이브러리을 혼합하여 NGS 라이브러리를 제작하거나, 각기 따로 제작한 NGS 라이브러리의 염기서열을 결정할 수도 있다. 상기 제작된 NGS 라이브러리를 구성하는 핵산의 염기서열을 상기 참조서열을 비교분석하여 출현빈도를 결정하였다.In the present invention, the NGS library is prepared by mixing the NGS library for the nucleic acid sample isolated from the fractionated biological sample and the NGS library for the isolated M-AptaSSN complex population, or the nucleotide sequence of the separately prepared NGS library can be determined. have. The frequency of appearance was determined by comparing and analyzing the nucleotide sequence of the nucleic acid constituting the prepared NGS library and the reference sequence.

상기 결정된 시퀀스 라이브러리를 구성하는 핵산의 출현빈도는 표적분자인 핵산 및 단백질의 정보를 반영하고 있어 분석결과를 이용하여 핵산시료의 핵산과 생체시료를 구성하는 표적분자를 분석할 수 있다.The frequency of appearance of nucleic acids constituting the determined sequence library reflects information on nucleic acids and proteins, which are target molecules, so that the nucleic acid of the nucleic acid sample and the target molecule constituting the biological sample can be analyzed using the analysis results.

Ⅶ. 내부 정도관리 및 생물학 의미 결정지원 시스템VII. Internal quality control and biological meaning decision support system

본 발명은 다양한 유형의 분자로 이루어진 시료의 다중화 분석을 위한 방법, 기구, 키트 및 시약을 제공하며, 여기에서 다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 분자집단을 동시에 검출되고/되거나 분석할 수 있다.The present invention provides methods, apparatus, kits and reagents for the multiplex analysis of samples composed of different types of molecules, wherein populations of molecules in samples composed of different types of molecules can be simultaneously detected and/or analyzed.

궁극적으로, 이 방법 및 시약들은 시료를 구성하는 복수 분자 농도(예를 들어, 시료에 있는 복수 단백질 농도)를 임의의 복수 리간드를 이용한 검출 및 분석 방법으로 검출되고 분석하여 복수 표적분자를 분석할 수 있다. 상기 복수 표적 분자를 리간드를 이용한 분석 기술 그리고 PCR 기술 및 혼성화 기술을 포함하는 핵산분석기술로 상기 복수 분자에 결합하는 각각 복수 리간드 농도로 효과적으로 전환되면, 그후 시그널을 증가시키기 위한 증폭 및 검출 단계를 사용할 수 있다. 본 명세서는 시료의 다중분석을 위한 방법을 제공한다. 본 명세서에 따른 방법은 시험관 내(in vitro)에서 수행될 수 있다.Ultimately, these methods and reagents are capable of analyzing multiple target molecules by detecting and analyzing the concentration of multiple molecules constituting the sample (eg, the concentration of multiple proteins in the sample) by any detection and analysis method using multiple ligands. have. When the multiple target molecules are effectively converted into multiple ligand concentrations each binding to the multiple molecules by nucleic acid analysis techniques including analysis techniques using ligands and PCR techniques and hybridization techniques, amplification and detection steps are then used to increase the signal. can The present specification provides a method for multiplex analysis of a sample. The method according to the present specification can be carried out in vitro.

상기 분자는 단백질(proteins), 폴리펩티드(polypeptides), 핵산(nucleic acid), 폴리뉴클레오티드(polynucleotide), 탄수화물(carbohydrates), 다당류(polysaccharides), 당단백(glycoproteins), 호르몬(hormones), 수용체(receptors), 항원(antigens), 항체(antibodies), 바이러스(viruses), 기질(substrates), 대사분자(metabolites), 전이상태 유사체(transition state analogs), 보조인자(cofoactors), 억제제(inhibitors), 약물(drugs), 염료(dyes), 영양분(nutrients), 성장 인자(growth factors), 조직(tissues) 및 규제 약물(controlled substance)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이다.The molecules include proteins, polypeptides, nucleic acids, polynucleotides, carbohydrates, polysaccharides, glycoproteins, hormones, receptors, Antigens, Antibodies, Viruses, Substrates, Metabolites, Transition State Analogs, Cofoactors, Inhibitors, Drugs , dyes, nutrients, growth factors, tissues and controlled substances.

본 발명은 내부 정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템의 구조도와 운영 단계를 제공한다.The present invention provides a structural diagram and operational steps of an internal quality control and biological meaning determination support system.

도 18는 내부 정도관리 및 생물학 의미 결정지원 시스템(1)의 장치에 대한 도면이다.18 is a diagram of the device of the internal quality control and biological meaning determination support system (1).

도 18을 참조하면, 내부 정도관리 및 생물학 의미 결정지원 시스템(1)의 장치는 (a) 시료를 구성하는 복수의 분자에 대해 분자데이터를 생산하는 분자데이터 생산 모듈(100); (b) 상기 생산된 분자데이터가 있는 시료들을 생물학적 의미를 기준으로 구축된 분자데이터베이스에서 선정된 정도관리분자데이터를 사용하여 상기 시료의 분자 정보에 대해 내부 정도관리하는 내부정도관리 모듈(200); 및 (c) 상기 분자데이터베이스와 상기 분자데이터베이스에서 선정된 분류분자데이터와 상기 분자데이터베이스를 학습하여 획득한 예측모델을 사용하여 특정 시료의 분자데이터에 대해 생물학적 의미 결정지원을 하는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18 , the device of the internal quality control and biological meaning determination support system 1 includes (a) a molecular data production module 100 for producing molecular data for a plurality of molecules constituting a sample; (b) an internal quality control module 200 for internal quality control of the molecular information of the sample using the quality control molecular data selected from the molecular database constructed based on the biological meaning of the samples having the produced molecular data; and (c) a biological meaning determination support module ( 300); may include.

본 발명의 내부 정도관리 및 생물학 의미 결정지원 시스템(1)의 운용 방법은 (a) 상기 분자데이터 생산 모듈(10)이 상기 시료에서 분자데이터를 생산하는 단계; (b) 상기 내부정도관리 모듈(20)이 상기 데이터베이스에서 선정된 정도관리분자데이터로 상기 분자데이터 생산 모듈(10)에서 생산된 시료의 분자데이터에 대해 내부 정도관리를 실시하여 유효 분자데이터를 선정하는 단계; 및 (c) 상기 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)은 상기 데이터베이스에서 선정된 분류분자데이터와 상기 데이터베이스를 학습하여 획득한 예측모델로 상기 내부정도관리 모듈(200)에서 입력되는 유효 분자데이터를 분석하여 생물학적 의미 결정지원을 실시하는 단계;를 포함할 수 있다.The operating method of the internal quality control and biological meaning determination support system (1) of the present invention comprises the steps of (a) the molecular data production module 10 producing molecular data from the sample; (b) the internal quality control module 20 performs internal quality control on the molecular data of the sample produced in the molecular data production module 10 with the quality control molecular data selected from the database to select effective molecular data to do; and (c) the biological meaning determination support module 300 analyzes the effective molecular data input from the internal quality control module 200 with the classification molecular data selected from the database and a predictive model obtained by learning the database. It may include; implementing biological meaning determination support.

1. 분자데이터 생산 모듈1. Molecular data production module

본 발명에서 내부 정도관리 및 생물학 의미 결정지원 시스템(1)의 분자데이터 생산 모듈(100)은 분자의 유형에 따라 달리 할 수 있으며, 동일한 유형의 분자라도 다양한 방법 및 장치가 있어, 본 발명에서 언급되는 내용에 제한되는 것은 아니다. 분자가 핵산인 경우는 염기서열 결정 방법, PCR 방법 및 혼성화 방법 등이 있으며 이를 기초한 다양한 장치들이 있다. 단백질 경우는 항체 및 압타머를 포함하는 리간드를 이용한 방법 및 MS 방법 등을 활용한 다양한 장치들이 있다. 상기 방법 및 장치를 본 발명의 분자데이터 모듈(100)로 사용할 수도 있다.In the present invention, the molecular data production module 100 of the internal quality control and biological meaning determination support system 1 may vary depending on the type of molecule, and there are various methods and devices even for the same type of molecule. It is not limited to the content. When the molecule is a nucleic acid, there are a nucleotide sequencing method, a PCR method, a hybridization method, and the like, and there are various devices based thereon. In the case of proteins, there are various devices using a method using a ligand including an antibody and an aptamer, and an MS method. The method and apparatus may be used as the molecular data module 100 of the present invention.

도 19은 다양한 유형의 분자로 이루어진 시료에 있는 분자집단에서 분자데이터를 생산하는 구성에 대한 도면이다.19 is a diagram illustrating a configuration for generating molecular data from a molecular population in a sample composed of various types of molecules.

도 19을 참조하면, AptaSSN 집단을 이용한 생물학적 의미 결정지원시스템(1)를 구성하는 분자데이터 생산 모듈(100)의 장치는Referring to FIG. 19 , the device of the molecular data production module 100 constituting the biological meaning determination support system 1 using the AptaSSN group is

(a) 분석시료를 구성하는 분자집단과 AptaSSN 집단이 접촉하여 형성된 M-AptaSSN-FSS 복합체를 제1 분리하는 제1 반응구(101); (b) 상기 제1 분리된 복합체 집단에서부터 SSS-M-AptaSSN-FSS 집단을 제2 분리하는 제2 반응구(102); (c) 상기 제2 분리된 복합체에서 용출된 AptaSSN 집단을 상기 분리된 AptaSSN 집단으로부터 제조된 NGS 라이브러리를 제조하고 상기 제조된 NGS 라이브러리에서부터 NGS 원데이터를 생성하는 NGS 시쿼서(103); 및 (d) 상기 NGS 원데이터를 전처리하고 참조서열(104)과 비교하여 결합 프로파일을 생성 분석하는 비교모듈(105);를 포함하여 구성할 수 있다. (a) a first reaction section 101 for first separating the M-AptaSSN-FSS complex formed by contacting the molecular group constituting the analysis sample and the AptaSSN group; (b) a second reaction unit 102 for separating the SSS-M-AptaSSN-FSS population from the first separated complex population; (c) an NGS sequencer 103 for preparing an NGS library prepared from the isolated AptaSSN population for the AptaSSN population eluted from the second isolated complex, and generating NGS raw data from the prepared NGS library; and (d) a comparison module 105 for pre-processing the NGS raw data and comparing it with the reference sequence 104 to generate and analyze a binding profile.

상기 분자 데이터 생산 모듈(100)의 제1 반응구(101)과 제2 반응구(102)로 이루어진 모듈은 도 16에 제시한 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)를 사용할 수도 있다.The module including the first reaction sphere 101 and the second reaction sphere 102 of the molecular data production module 100 may use the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 shown in FIG. 16 .

상기 반응구(102) 및 NGS 시쿼서(103)는 프로테오믹스 분석구로 대체할 수도 있다. The reaction sphere 102 and the NGS sequencer 103 may be replaced with a proteomics analysis sphere.

본 발명에서 분자데이터 생산 모듈(100)에서 AptaSSN 집단으로 시료에 있는 분자집단에 대한 분자데이터를 생산하는 방법은 (a) 분자데이터 생산모듈(100)을 구성하는 제1 반응구(101)에서 시료에 있는 분자집단과 AptaSSN 집단이 혼합한 용액에서 접촉하여 형성된 M-AptaSSN-FSS 복합체를 제1 분리하는 단계; (b) 상기 분리된 M-AptaSSN-FSS 복합체를 제2 반응구(102)로 이송하여 형성된 SSS-M-AptaSSN-FSS 집단을 제2 분리하는 단계; (c) 제2 분리된 복합체에서 용출된 AptaSSN-FSS 집단 또는 AptaSSN 집단을 NGS 시퀀서(103)로 염기서열을 결정하는 단계; (d) 비교모듈(105)에서 기구축된 참조서열(104)와 상기 결정된 NGS 염기서열을 비교하여 AptaSSN의 종류와 출현빈도로 이루어진 분자데이터, 프로파일을 생성하는 단계; 및 (e) 상기 생산된 분자데이터를 평가 시료는 내부 정도관리 모듈(200) 또는 학습 시료는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에 입력하는 단계;를 포함할 수 있다.In the present invention, the method for producing molecular data for a molecular group in a sample from the molecular data production module 100 to the AptaSSN group is (a) the sample in the first reaction section 101 constituting the molecular data production module 100 . first separating the M-AptaSSN-FSS complex formed by contacting the molecular population and the AptaSSN population in a mixed solution; (b) transferring the separated M-AptaSSN-FSS complex to a second reaction zone 102 to isolate a second SSS-M-AptaSSN-FSS population; (c) determining the nucleotide sequence of the AptaSSN-FSS population or the AptaSSN population eluted from the second separated complex using the NGS sequencer 103; (d) generating molecular data and a profile consisting of the type and frequency of AptaSSN by comparing the reference sequence 104 constructed by the comparison module 105 with the determined NGS sequence; and (e) inputting the produced molecular data evaluation sample to the internal quality control module 200 or the learning sample to the biological meaning determination support module 300;

2. 분자데이터의 내부정도관리2. Internal quality control of molecular data

본 발명의 내부 정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1)을 구성하는 내부정도관리 모듈(200)은 상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 특정 시료를 구성하는 분자집단에 대한 분자데이터의 품질을 확보하기 위해서 내부 정도관리를 수행할 수 있다. The internal quality control module 200 constituting the internal quality control and biological meaning determination support system 1 of the present invention secures the quality of molecular data for a molecular group constituting a specific sample in the molecular data production module 100 To do this, internal quality control can be performed.

도 19은 분자데이터의 통계적 내부 정도관리 모듈(200)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.19 is a view for explaining the configuration of the statistical internal quality control module 200 of molecular data.

도 19을 참조하면, 분자데이터의 통계적 내부정도관리 모듈의 장치는 입력 모듈(201), 제어 모듈(202), 디스플레이 모듈(204), 저장 모듈(205)를 포함하고, 제어 모듈(202)는 인터페이스 제공 모듈(203)를 포함할 수 있다. 입력 모듈(201)는 도 18에서 설명한 데이터 입력단계가 구현되는 것으로서, 사용자가 입력할 수 있는 입력장치 또는 네트워크나 데이터 전송 등에 의한 입력이 가능할 수 있다. 제어 모듈(202)는 데이터 분석단계가 구현되는 것으로서, 중앙처리장치에 의해 논리적, 수학적 연산이 가능하다. 디스플레이 모듈(204)는 데이터 분석결과 또는 조회 출력단계에서 출력되는 데이터가 디스플레이되며, 정도관리 데이터를 포함한 데이터 분석결과 등을 사용자가 인식할 수 있도록 표시하는 장치이다. 저장 모듈(205)는 정도관리 데이터를 포함한 데이터 분석결과가 저장되는 곳으로서, 데이터베이스로 구현될 수 있으며, 데이터의 읽기와 쓰기가 가능한 장치이다. 인터페이스 제공 모듈(204)는 디스플레이와 같은 출력장치에 데이터를 출력함과 동시에 사용자의 입력을 유도하는 수단을 제공한다. 인터페이스 제공 모듈(204)는 제어 모듈(202)와 일체로 구현될 수도 있으며, 별도의 수단으로 구현될 수도 있다.19, the apparatus of the statistical internal quality control module of molecular data includes an input module 201, a control module 202, a display module 204, a storage module 205, and the control module 202 is It may include an interface providing module 203 . The input module 201 implements the data input step described with reference to FIG. 18 , and may be input by an input device that can be input by a user or by a network or data transmission. The control module 202 implements the data analysis step, and logical and mathematical operations are possible by the central processing unit. The display module 204 is a device that displays the data output from the data analysis result or the inquiry output step, and displays the data analysis result including quality control data so that the user can recognize it. The storage module 205 is a place where data analysis results including quality control data are stored, may be implemented as a database, and is a device capable of reading and writing data. The interface providing module 204 outputs data to an output device such as a display and provides a means for inducing a user's input. The interface providing module 204 may be implemented integrally with the control module 202 or may be implemented as a separate means.

분자데이터의 통계적 내부 정도관리의 결과 관리 방법은 내부 정도관리 데이터를 입력받는 데이터 입력단계, 기 설정된 평가기준에 따라 내부 정도관리 데이터를 분석하는 데이터 분석단계, 데이터 분석결과를 디스플레이에 출력하고, 사용자로부터 데이터 분석결과에 따른 특이사항 또는 조치사항 데이터를 입력받을 수 있는 인터페이스를 제공하는 인터페이스 제공단계, 내부 정도관리 데이터, 데이터 분석결과 및 조치사항 데이터를 데이터베이스에 저장하는 데이터 저장단계 및 사용자가 입력한 조회기간의 분자데이터 생산 모듈(100) 또는 분자데이터에 대한 내부 정도관리 데이터, 데이터 분석결과, 조치사항 데이터 중 어느 하나 이상에 내부 정도관리 데이터의 평균, 표준편차 및 변동계수 중 어느 하나 이상을 포함시켜 출력하는 조회 출력단계를 포함한다.The statistical internal quality control result management method of molecular data includes a data input step of receiving internal quality control data, a data analysis step of analyzing internal quality control data according to a preset evaluation standard, outputting the data analysis result on a display, and a user An interface providing step that provides an interface to receive input of unusual or action data according to the data analysis result from the data storage step, a data storage step of storing internal quality control data, data analysis results and action data data in a database, and user input Including any one or more of the mean, standard deviation, and coefficient of variation of the internal quality control data in any one or more of the molecular data production module 100 or the internal quality control data, data analysis result, and action data for molecular data in the inquiry period It includes an inquiry output step of outputting the result.

상기 내부 정도관리 모듈(200)의 운영 방법은 (a) 상기 분자데이터가 있는 학습 시료들을 생물학적 의미를 기준으로 구축된 학습 데이터베이스에서 정도관리분자(데이터)를 선정하는 단계; (b) 상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 입력되는 평가 시료의 분자데이터를 상기 선정된 정도관리분자로 내부 정도관리하는 단계; (c) 상기 내부 정도관리한 분자데이터가 있는 시료의 내부 정도관리 결과를 출력하는 단계; 및 (d)상기 내부 정도관리된 유효 분자데이터가 있는 시료를 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에 입력하는 단계;를 포함할 수 있다.The operating method of the internal quality control module 200 includes the steps of (a) selecting a quality control molecule (data) from a learning database constructed based on the biological meaning of the learning samples with the molecular data; (b) internal quality control of the molecular data of the evaluation sample input from the molecular data production module 100 as the selected quality control molecule; (c) outputting an internal quality control result of the sample having the internal quality control molecular data; and (d) inputting the sample having the internal quality-controlled effective molecular data into the biological meaning determination support module 300 .

본 명세서에서 개시하는 분자데이터의 통계적 내부 정도관리 방법 및 그 장치에 의해 방대한 양의 분자데이터를 효율적으로 관리할 수 있고, 분자의 오류를 용이하게 확인하여 조치를 취할 수 있도록 함으로써 신뢰할 수 있는 검사결과를 확보할 수 있다.Reliable test results by allowing a large amount of molecular data to be efficiently managed by the statistical internal quality control method and device for molecular data disclosed in the present specification, and to easily identify molecular errors and take action can be obtained

상기 내부 정도관리 모듈은 상기 분자데이터가 있는 시료들을 생물학적 의미를 기준으로 구축된 학습 데이터베이스에서 정도관리분자(데이터)를 선정해야 한다. The internal quality control module should select a quality control molecule (data) from a learning database constructed based on the biological meaning of the samples having the molecular data.

상기 선정된 정도관리분자(데이터)의 역할은 분자데이터 생산 모듈(10)에서 생산된 데이터가 목표한 값에 도달했는지는 확인하여 분석의 품질을 확보할 있게 해준다. 상기 선정된 정도관리분자 데이터 또한 목표 값이 있어야 하며, 이러한 허용범위치를 얻기 위해서 반복 실험, Lab간 비교, 실험자간 비교 등을 통해 정확도, 민감도, 특이도 등의 성능지표와 측정치의 목표 값을 산출해내야 한다. 또한 정도관리분자 데이터는 분석시 측정값의 변화가 적어야 한다.The role of the selected quality control molecule (data) is to ensure the quality of analysis by checking whether the data produced by the molecular data production module 10 has reached a target value. The selected quality control molecule data must also have a target value, and in order to obtain such an acceptable range value, performance indicators such as accuracy, sensitivity, specificity, etc. and target values of measured values are calculated through repeated experiments, inter-lab comparisons, and inter-experimental comparisons. have to do it In addition, quality control molecular data should show little change in measured values during analysis.

본 발명의 AptaSSN 다중검사의 내부정도관리는 검사 수행에서 발생하는 분석오차 중에서 부정밀성(imprecision)의 크기를 정도관리분자의 반복 측정과 통계분석을 이용하여 객관적인 지표로 계량화하고 최종적으로는 분석 결과의 정밀성에 극대화하는 것을 목적으로 한다. 특히, NGS를 사용하는 경우에 특별히 고려해야 한다.The internal quality control of the AptaSSN multiple test of the present invention quantifies the size of imprecision among analytical errors occurring in test execution as an objective indicator using repeated measurements and statistical analysis of quality control molecules, and finally, the analysis results It aims to maximize precision. In particular, special consideration should be given to the use of NGS.

본 발명의 내부정도관리를 위해서는 우선 적절한 정도관리분자를 선정하는 것이 매우 중요하다. 임상검사 정도관리 가이드라인과 미국의 CLIA 지침 C24-A3 정량적 측정법의 통계적 정도관리의 권고사항에서는 분자의 기질(matrix), 안정성, 농도 설정 여부, 분석 범위, 비용 등을 고려하여 적합한 정도관리분자를 선정하도록 할 수 있다. For the internal quality control of the present invention, it is very important to first select an appropriate quality control molecule. In the clinical test quality control guidelines and the US CLIA guidelines C24-A3 statistical quality control recommendations for quantitative measurement, an appropriate quality control molecule is selected in consideration of the molecular matrix, stability, concentration setting, analysis range, and cost. can be selected.

선별 검사를 실시하는 경우는 정상 범위의 검체가 대부분일지라도 이상 결과를 발견할 수 있도록 고농도나 저농도의 내부정도관리 분자를 반드시 포함해야만 이상 결과의 발생과 종류를 검출할 수 있다. 본 발명에서는 최소한 2가지 농도 이상의, 임상적으로 중요한 농도를 포함하는 내부정도관리 분자를 선정하도록 할 수 있다. In the case of screening tests, the occurrence and type of abnormal results can be detected only when high or low concentrations of internal quality control molecules must be included so that abnormal results can be detected even in most samples within the normal range. In the present invention, it is possible to select an internal quality control molecule containing at least two concentrations or more, a clinically important concentration.

내부정도관리 분자 선정은 상기 분자데이터 생산 모듈(10)에서 생산한 측정값의 변화가 적은 내부정도관리 분자의 선정을 위해 정밀성을 확보할 수 있는 분자를 선별한다. 본 발명에서는 정밀성 높은 AptaSSN을 확보하기 위해 변동계수(Coefficient of Variation) 방법을 사용한다.In the internal quality control molecule selection, a molecule capable of securing precision is selected for selection of an internal quality control molecule with little change in the measured value produced by the molecular data production module 10 . In the present invention, a Coefficient of Variation method is used to secure AptaSSN with high precision.

구체적으로 살펴보면, 생물학적 의미에 기준하여 분석시료를 실험 시료와 대조시료로 학습 데이터베이스를 구축하는데, 상기 시료에 대해 분자데이터 생산 모듈(100)에서 생산된 분자데이터를 적절한 데이터 포맷으로 전환하여 학습 데이터베이스를 구축할 수 있다.Specifically, a learning database is constructed using an analysis sample as an experimental sample and a control sample based on the biological meaning. For the sample, the molecular data produced by the molecular data production module 100 is converted into an appropriate data format to create a learning database. can be built

상기 구축된 학습 데이터베이스 기준으로 통계수치 산출한다. 상기 구축된 학습 데이터베이스를 구성하는 모든 시료에 대한 분자데이터, 프로파일을 구성하는 특징의 측정치별 평균, 표준편차 및 변동계수(Coefficient of Variation; 식 1)를 계산한다.Statistical values are calculated based on the constructed learning database. Molecular data for all samples constituting the constructed learning database, the mean, standard deviation, and coefficient of variation (Coefficient of Variation; Equation 1) for each measurement value of the features constituting the profile are calculated.

변동계수 = 표준편차 / 평균 - (식 1)Coefficient of variation = standard deviation / mean - (Equation 1)

상기 변동계수를 오름차순으로 정렬하고 정렬된 변동계수 상위 1%(1149개 압타머 중 12개)를 선택한다. 선택되어진 12개의 분자를 평균을 기준으로 오름차순으로 정렬한다. 평균으로 정렬된 분자를 3개의 구간으로 나눈다. (각 구간별 압타머 4개). 각 구간별 선택되어진 분자는 정도관리시 사용할 수 있다.The coefficients of variation are sorted in ascending order, and the top 1% of the sorted coefficients of variation (12 out of 1149 aptamers) are selected. Sort the selected 12 molecules in ascending order based on the mean. Divide the average-ordered molecules into three intervals. (4 aptamers for each section). Molecules selected for each section can be used for quality control.

정도관리분자의 자체 허용범위를 설정해야 한다. 내부정도관리분자의 허용범위는 최소한 20일 동안, 최적의 동일한 조건에서 반복적으로 측정된 결과의 실제 평균과 표준편차를 구하여 자체 허용범위를 설정해서 사용할 수도 있다.You should establish your own tolerance for quality control molecules. The acceptable range of the internal quality control molecule can be used by setting its own acceptable range by obtaining the actual mean and standard deviation of the results repeatedly measured under the same optimal conditions for at least 20 days.

내부정도관리의 목적은 검사 중에 발생할 수 있는 분석오차(analytical error)를 사전에 발견을 위한 것으로 분석오차에는 무작위오차(random error)와 계통오차(systematic error)가 있다.The purpose of internal quality control is to detect analytical errors that may occur during inspection in advance, and there are random errors and systematic errors.

내부정도관리에 대한 결과 해석은 적절한 규칙을 이용하여 가능하면 위양성과 위음성을 감소시킬 수 있는 방법을 혼합하여 사용할 수 있다. 내부정도관리 해석에 주로 사용되는 방법들은 Levey-Jennings Control Chart(레비제닝스 관리도)와 Westgard multirules 기술(웨스트가드 다중 규칙)이 이 가장 대표인 방법이라고 할 수 있다.Interpretation of results for internal quality control can be used by mixing methods that can reduce false positives and false negatives whenever possible by using appropriate rules. The methods mainly used for internal quality control analysis are the Levey-Jennings Control Chart (Levi Jennings control chart) and Westgard multirules technique (Westgard multirules) as the most representative methods.

Westgard multirules에 사용되는 정도관리 원칙에는 다양한 원칙들이 있다. 이 중에서 가장 중요한 점은 계통적 오차와 우발적 오차를 찾을 수 있는 원칙을 적용하여야 한다. There are several principles of quality control used in Westgard multirules. Among these, the most important point is to apply the principle of finding systematic errors and accidental errors.

검사 결과의 신뢰성을 유지함에 있어 필요한 오류 검출율을 유지하며 낮은 위거부율(false rejection)을 유지할 수 있다면 단 하나의 원칙을 사용할 수도 있다. 12s 원칙은 높은 위거부율을 가지고 있어 일반적으로 적용하기에 어려움이 있으므로 상대적으로 낮은 위거부율을 가진 12.5s, 13s, 13.5s와 같은 방법을 사용할 수 있다. 만약 의학적으로 중요한 오류 검출율을 90% 이상 유지할 수 있다면 단 한 개의 원칙을 사용할 수도 있으며 이는 자동화가 완벽히 이루어지고 정밀성이 높은 기기에 적용할 수 있을 것이다. 그러나 폐기율을 최소화하거나 원가 절감을 위한 방법으로서 12s 원칙을 사용하는 것은 지양하여야 한다. 만약 단 한 개의 원칙을 사용하고자 한다면 오류 검출율 90% 이상, 위거부율 5% 미만의 목표를 설정한 후에 적합한 원칙을 적용하는 방법이 타당할 것이다. In order to maintain the reliability of the test results, a single principle may be used if the error detection rate required and a low false rejection rate can be maintained. Since the 1 2s principle has a high false rejection rate and is difficult to apply in general, methods such as 1 2.5s , 1 3s , and 1 3.5s with relatively low false rejection rates can be used. If a medically important error detection rate can be maintained above 90%, a single principle can be used, which can be applied to highly automated and highly precise instruments. However, it should be avoided to use the 1 2s principle as a method to minimize the discard rate or reduce costs. If only one principle is to be used, it would be appropriate to set a target with an error detection rate of more than 90% and a false rejection rate of less than 5%, and then apply the appropriate principle.

본 발명은 통계적 정도관리를 실시함에 있어 계통적 오차와 무작위 오차를 검출할 수 있는 원칙들을 제시하였다. 각 검사에 적합한 원칙을 선택적으로 선정하여 적용하는 것이 적합하다.The present invention suggests principles that can detect systematic errors and random errors in performing statistical quality control. It is appropriate to selectively select and apply principles suitable for each inspection.

사용되는 통계적 정도관리분자의 숫자에 따라 적용되는 원칙을 다르게 할 수 있다. 그러나 임상화학 관련 검사에서 사용되는 통계적 정도관리분자의 수는 보편적으로 정상과 비정상 농도를 가진 2가지를 사용하고 있으므로 이를 참고하여 적합한 원칙을 적용할 수 있다. The applied principle can be different depending on the number of statistical quality control molecules used. However, as the number of statistical quality control molecules used in clinical chemistry-related tests is generally used in two types with normal and abnormal concentrations, an appropriate principle can be applied with reference to this.

검사를 무한대로 반복하면 측정값은 평균과 표준편차를 가지는 정규분포를 이루며, 무작위오차는 평균은 같지만 표준편차가 증가한 오차이며, 게통오차는 표준편차는 같지만 평균이 이동한 오차로 정의할 수 있다If the test is repeated infinitely, the measured values form a normal distribution with the mean and standard deviation.

웨스트가드 다중 규칙은 레비제닝스 관리도를 보완하여 위거부율이 낮으면서 오차발견율은 높도록 고안되었다. 이 방법은 정도관리분자의 측정값을 누적하여 여러가지 관리 규칙에 따라 반정량적으로 평가한다.The West Guard multiple rule is designed to complement the Leviennings chart so that the false rejection rate is low and the error detection rate is high. This method accumulates the measurement values of quality control molecules and evaluates them semi-quantitatively according to various control rules.

사용되는 정도관리분자의 수가 2, 4, 8개인 경우, 통상적인 원칙인 12s/22s/R4s/4s/10x을 사용할 수 있지만, 정도관리분자의 수가 3 혹은 6개인 경우에는 3의 배수가 적용되는 원칙인 13s/2 of 32s/R4s/31s/12x 와 같은 원칙을 사용할 수 있다. 이러한 원칙들은 동일한 분자 농도하에서만 적용하는 것이 아니라 분자 간, 검사 횟수 간에도 적용하여 다시 한번 오류를 찾을 수도 있다.When the number of control molecules used is 2, 4, or 8, the usual rule of 1 2s /2 2s /R 4s /4 s /10 x can be used, but when the number of control molecules is 3 or 6, it is 3 You can use the same principle as 1 3s /2 of 3 2s /R 4s /3 1s /12 x , which applies multiples of . These principles are applied not only under the same molecular concentration, but also between molecules and between the number of tests, so that errors can be found once again.

참고할 수 있는 지침으로는 CLSI EP9-A3: 환자 검체를 이용한 검사법 비교 및 바이어스 추정, CLSI EP26-A: 시약 관리번호 간 변이에 따른 사용자 평가, CLSI EP31 동일 의료기관 내에서 환자 결과의 동등성 검증(CLSI C54-A가 변경됨) 등이 있다.Guidelines for reference include CLSI EP9-A3: Test method comparison and bias estimation using patient samples, CLSI EP26-A: User evaluation based on variation between reagent control numbers, CLSI EP31 Verification of equivalence of patient outcomes within the same medical institution (CLSI C54 -A is changed) and so on.

정도관리분자를 이용한 내부정도관리는 검체를 분석하기 전에 반드시 시행되어야 하며, 검사 조건이 변경될 수 있는 모든 시약의 교체 후, 장비의 주요 유지 보수 또는 검사 결과에 영향을 미칠 수 있는 주요 부품의 교체 이후에도 수행해야 한다.Internal quality control using quality control molecules must be performed before analysis of samples, and after replacement of all reagents whose test conditions may be changed, major maintenance of equipment or replacement of major parts that may affect test results should be done afterwards.

분자데이터의 통계적 내부 정도관리의 결과 관리 방법은 내부 정도관리 데이터를 입력받는 데이터 입력단계, 기 설정된 평가기준에 따라 내부 정도관리 데이터를 분석하는 데이터 분석단계, 데이터 분석결과를 디스플레이에 출력하고, 사용자로부터 데이터 분석결과에 따른 특이사항 또는 조치사항 데이터를 입력받을 수 있는 인터페이스를 제공하는 인터페이스 제공단계, 내부 정도관리 데이터, 데이터 분석결과 및 조치사항 데이터를 데이터베이스에 저장하는 데이터 저장단계 및 사용자가 입력한 조회기간의 분자데이터 생산 모듈(100) 또는 분자데이터에 대한 내부 정도관리 데이터, 데이터 분석결과, 조치사항 데이터 중 어느 하나 이상에 내부 정도관리 데이터의 평균, 표준편차 및 변동계수 중 어느 하나 이상을 포함시켜 출력하는 조회 출력단계를 포함한다.The statistical internal quality control result management method of molecular data includes a data input step of receiving internal quality control data, a data analysis step of analyzing internal quality control data according to a preset evaluation standard, outputting the data analysis result on a display, and a user An interface providing step that provides an interface to receive input of unusual or action data according to the data analysis result from the data storage step, a data storage step of storing internal quality control data, data analysis results and action data data in a database, and user input Including any one or more of the mean, standard deviation, and coefficient of variation of the internal quality control data in any one or more of the molecular data production module 100 or the internal quality control data, data analysis result, and action data for molecular data in the inquiry period It includes an inquiry output step of outputting the result.

내부 정도관리 데이터는 사용자가 직접 입력하거나 데이터 저장수단 또는 검사장비로부터 네트워크를 통해 전송되어 입력될 수 있다. 정도관리 데이터는 분자데이터 생산을 위한 장비, 시약, 기구, 온도 등 전반적인 내용이 포함될 수 있다.The internal quality control data may be directly input by the user or transmitted through a network from a data storage means or inspection equipment. Quality control data may include overall contents such as equipment, reagents, instruments, and temperature for molecular data production.

입력된 내부 정도관리 데이터는 기 설정된 평가기준에 따라 분석이 수행된다. 여기서 내부 정도관리 데이터에 대한 기 설정된 평가기준은 Westgard에 의한 정도관리 데이터의 해석 및 그에 관한 룰(rule)을 포함할 수 있다. 기 설정된 평가기준은 인터페이스 제공단계를 통해 정도관리분자의 기준 값 허용 범위치를 변경할 수 있도록 할 수 있다.The input internal quality control data is analyzed according to the preset evaluation criteria. Here, the preset evaluation criteria for the internal quality control data may include the interpretation of the quality control data by Westgard and a rule related thereto. The preset evaluation criteria may allow the standard value tolerance of the quality control molecule to be changed through the interface providing step.

데이터 분석결과는 디스플레이를 통해 사용자에게 출력되고, 사용자는 정도관리 데이터와 함께 데이터 분석결과를 검토하여 특이사항의 내용 또는 사용자가 취하여야 할 일련의 조치사항을 입력한다. 이러한 입력 인터페이스는 기 설정된 평가기준에 따라 표시된 정도관리 데이터를 사용자가 클릭하는 경우 팝업의 형태로 디스플레이에 출력될 수 있도록 사용자 인터페이스를 구현할 수 있다.The data analysis result is output to the user through the display, and the user reviews the data analysis result together with the quality control data and inputs the contents of the specific matters or a series of actions to be taken by the user. Such an input interface may implement a user interface so that it can be output to the display in the form of a pop-up when the user clicks the quality control data displayed according to the preset evaluation criteria.

정도관리 데이터, 데이터 분석결과 및 조치사항 데이터는 데이터베이스에 저장되어 사용자의 요청에 따라 다양한 분류 형식 및 포멧으로 출력될 수 있다.Quality control data, data analysis results, and action data are stored in the database and can be output in various classification formats and formats according to the user's request.

조회 출력단계)는 사용자가 입력한 조회기간의 의료장비 또는 콘트롤 물질에 대한 내부 정도관리 데이터, 데이터 분석결과, 조치사항 데이터 중 어느 하나 이상에 내부 정도관리 데이터의 평균, 표준편차 및 변동계수 중 어느 하나 이상을 포함시켜 출력한다. 사용자의 결과 조회 입력에 따라 조회기간에 대해 실제 측정값과 이들의 통계치를 기 설정된 기준값 허용 범위치와 비교함으로써, 검사결과의 오류를 용이하게 확인할 수 있다.Inquiry output step) is any one of the mean, standard deviation, and coefficient of variation of the internal quality control data in any one or more of the internal quality control data, data analysis result, and action data for the medical device or control material for the inquiry period entered by the user. Include more than one output. By comparing the actual measured values and their statistics for the inquiry period with the preset reference value allowable range according to the user's result inquiry input, it is possible to easily check the error of the inspection result.

조회 출력단계는 내부 정도관리 데이터의 평균, 표준편차 및 변동계수에 대응하는 자체 검사실의 랩타겟(Lab Target) 데이터, 타 검사실의 동종 데이터, 전월에 측정한 내부 정도관리 데이터 또는 제조사에서 제공하는 데이터 중 어느 하나 이상에 대한 각각의 평균, 표준편차 및 변동계수를 함께 출력할 수 있다. 여기서, 동종 데이터는 동종 장비, 동일 검사방법 또는 동일 시약 등에 대한 내부 정도관리 데이터를 포함할 수 있다.In the inquiry output stage, the lab target data of the own laboratory corresponding to the mean, standard deviation and coefficient of variation of the internal quality control data, the same type of data from other laboratories, internal quality control data measured in the previous month, or data provided by the manufacturer Each mean, standard deviation, and coefficient of variation for any one or more of them can be output together. Here, the homogeneous data may include internal quality control data for the same equipment, the same test method, or the same reagent.

조회기간을 설정하고, 분자데이터 생산 모듈을 구성하는 장비명과 내부 정도관리분자을 선택하면 일자별 등록된 데이터가 출력된다. 여기에 내부 정도관리분자 허용범위 중 어느 하나 이상을 선택하면 측정된 데이터와 선택되어진 내부 정도관리분자를 대비할 수 있는 결과를 출력한다. 내부 정도관리분자 허용범위에는 자체 검사실의 랩타겟 내부 정도관리 데이터(Lab Target), 타 검사실의 동종 데이터(Peer Group), 전월에 측정한 내부 정도관리 데이터(전월비교) 또는 제조사에서 제공하는 내부 정도관리 데이터(제조사 Target)를 포함할 수 있도록 함으로써, 이들과 선택적으로 비교하는 것이 가능하다. 동종 데이터는 동종 장비, 동일 검사방법 또는 동일 시약에 대한 내부 정도관리 데이터를 포함하는 것으로서, 이를 통해 타 검사실에서 동종의 장비에서의 결과, 동일한 검사방법에 따른 결과 또는 동일한 시약을 사용하였을 때의 결과 등의 데이터와 비교할 수 있도록 함으로써 실제 측정된 데이터의 오류여부를 용이하게 확인할 수 있다.After setting the inquiry period and selecting the equipment name and internal quality control molecule constituting the molecular data production module, the data registered by date is output. If any one or more of the allowable ranges of internal QC molecules is selected here, a result that can compare the measured data with the selected internal QC molecules is output. The tolerance range for internal quality control molecules includes internal quality control data of internal laboratory (Lab Target), homogeneous data of other laboratories (Peer Group), internal quality control data measured in the previous month (comparison with previous month), or internal accuracy provided by the manufacturer. By making it possible to include management data (manufacturer target), it is possible to selectively compare with them. Homogeneous data includes internal quality control data for the same equipment, the same test method, or the same reagent. By making it possible to compare with other data, it is possible to easily check whether the actually measured data is in error.

당월에 실제 측정된 데이터는 측정된 데이터의 통계값인 평균(Mean), 표준편차(SD) 및 변동계수(CV)로 계산될 수 있으며, 출력되는 결과에서는 자체 검사실의 랩타겟 내부 정도관리 데이터(Lab Target), 타 검사실의 동종 내부 정도관리 데이터(Peer Group), 전월에 측정한 내부 정도관리 데이터(전월비교) 또는 제조사에서 제공하는 내부 정도관리 데이터(제조사 Target)에 대한 평균, 표준편차, 변동계수를 함께 출력함으로써, 당월 실제 측정된 데이터에서의 오류를 통계적인 방법을 통해 용이하게 확인할 수 있으며, 조회기간 내의 변화 추이도 확인할 수 있게 된다. 인터페이스 제공단계는 내부 정도관리 데이터 중 기 설정된 평가기준을 초과하는 내부 정도관리 데이터의 포함여부를 입력받을 수 있는 인터페이스를 제공함으로써, 이를 통계치에 반영시킬 수 있다.The actual measured data in the current month can be calculated as the statistical values of the measured data, such as the mean (Mean), standard deviation (SD) and coefficient of variation (CV), and the output result is the internal quality control data ( Lab Target), internal quality control data of other laboratories (Peer Group), internal quality control data measured in the previous month (monthly comparison), or internal quality control data provided by the manufacturer (manufacturer target) By outputting the coefficients together, errors in the actual measured data for the current month can be easily checked through a statistical method, and change trends within the inquiry period can also be checked. In the interface providing step, by providing an interface through which an input can be made of whether or not internal quality control data exceeding a preset evaluation standard among internal quality control data is provided, this can be reflected in statistics.

조회 출력단계는 조회기간에 따라 복수의 의료검사항목, 의료장비, 정도관리물질 중 어느 하나 이상에 따른 내부 정도관리 데이터를 그래프 또는 표의 형태로 출력하고, 조회기간에 대한 내부 정도관리 데이터의 평균, 표준편차 및 변동계수 중 어느 하나 이상을 포함하여 출력할 수 있다.The inquiry output step outputs internal quality control data according to any one or more of a plurality of medical inspection items, medical equipment, and quality control substances according to the inquiry period in the form of graphs or tables, and the average of internal quality control data for the inquiry period; Any one or more of standard deviation and coefficient of variation can be included in the output.

조회기간을 선택한 후 복수의 분자데이터를 구성하는 특징(표적분자) 항목 중 하나 이상을 선택하고, 분석 장비 및 정도관리분자를 선택하면, 선택되어진 특징 항목에 대한 결과치가 그래프와 통계치로 출력된다. 분자데이터를 구성하는 특징(표적분자) 항목에 대한 결과값이 출력된 것이 도시되었다.After selecting an inquiry period, one or more of the feature (target molecule) items constituting a plurality of molecular data are selected, and analysis equipment and quality control molecules are selected. It is shown that the result value for the feature (target molecule) item constituting the molecular data is output.

특히, 이러한 데이터들에 대한 통계치(Mean, SD, CV)를 함께 출력하도록 선택할 수 있으며, 이를 통해 월별 추이를 그래프와 통계치를 통해 동시에 확인함으로서 문제의 원인이 정도관리 물질, 시약, 의료장비, 검사자의 문제인지를 확인하고 대책을 마련하는데 용이하다.In particular, you can choose to output the statistics (Mean, SD, CV) for these data together, and through this, you can check the monthly trend through graphs and statistics at the same time, so that the cause of the problem is quality control substances, reagents, medical equipment, and inspectors. It is easy to check whether there is a problem and come up with a countermeasure.

한편, 통계치 중 가장 유용한 통계치는 CV인데 이 결과치 월별추이를 볼 때 수치가 큰 변화를 보였으면 해당 월의 검사결과의 재현성을 확인하므로써 문제를 확인해 볼 수 있다. CV에 대한 월별 누적 결과 그래프를 출력함으로써 월별추이를 보다 용이하게 확인하도록 할 수 있다. 분자데이터의 정도관리 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로 구성될 수 있다.On the other hand, the most useful statistic among statistics is CV, and if the number shows a large change when looking at the monthly trend of this result, you can check the problem by checking the reproducibility of the test result for the month. By outputting the monthly cumulative result graph for CV, it is possible to more easily check the monthly trend. The quality control method of molecular data may be composed of a computer-readable recording medium.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는, RAM, ROM, CD-ROM, 자기 테이프, 광 데이터 저장장치, 플로피 디스크 등이 있으며, 인터넷을 통한 전송, 캐리어 웨이브 형태로 구현될 수도 있다.The computer-readable recording medium includes any type of recording medium in which data readable by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include RAM, ROM, CD-ROM, magnetic tape, optical data storage device, floppy disk, and the like, and may be transmitted through the Internet or implemented in the form of a carrier wave.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 기록 방법을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.In addition, the computer-readable recording medium is distributed in a computer system connected through a network, so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the recording method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.

또한, 분자데이터의 정도관리 방법은 의료검사 데이터의 정도관리 장치로 구현될 수 있다. 즉, 분자데이터의 정도관리 방법 또는 분자데이터의 정도관리 방법이 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로 구성되어 하드웨어에 구현될 수 있다.In addition, the quality control method of molecular data may be implemented as a quality control device of medical examination data. That is, the quality control method of molecular data or the method of quality control of molecular data is configured in a computer-readable recording medium and can be implemented in hardware.

3. 분자데이터의 생물학적 의미 분석3. Analysis of the biological meaning of molecular data

내부 정도관리 및 생물학적 의미 결장지원 시스템에는 오믹스 기술에서 생산되는 분자데이터의 품질을 확보하기 위한 정도관리분자 그리고 분자데이터로 구성된 학습 데이터베이스를 기반으로 예측모델을 생성하여 특정 시료를 분류하기 위해 분류분자가 필요하다.The internal quality control and biological meaning colon support system includes quality control molecules to secure the quality of molecular data produced by omics technology, and classification molecules to classify specific samples by creating a predictive model based on a learning database composed of molecular data. is needed

도 21는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 구성에 대한 도면이다.21 is a diagram showing the configuration of the biological meaning determination support module 300 .

도 21을 참조하면, 상기 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)은 NGS 시퀀서인 입력장치에서 NGS 실험데이터가 운영체계 소프트웨어(301)에 의해 관리되는 입력모듈(302), 분석모듈(303), 시각화모듈(304)와 출력모듈(305)을 통해 분석결과가 출력장치(306)로 출력되고 메모리(308)할 수 있으며 전반적인 관리는 켄트롤러(307)에서 수행된다.Referring to FIG. 21 , the biological meaning determination support module 300 includes an input module 302 , an analysis module 303 , and a visualization module in which NGS experimental data is managed by an operating system software 301 in an input device that is an NGS sequencer. Through 304 and the output module 305 , the analysis result is output to the output device 306 and stored in the memory 308 , and overall management is performed by the controller 307 .

도 22은 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에서 실시하는 학습과 평가에 대한 도면이다.22 is a diagram for learning and evaluation performed by the biological meaning determination support module 300 .

도 22을 참조하면, 상기 생물학적 의미 결정지원 시스템(1)를 구성하는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)은 학습 시료에 있는 분자데이터인 결합프로파일 생성 및 저장, 학습 데이터베이스 구축, 정규화, 분류 특징 추출, 학습, 그리고 마지막 평가 시료에 있는 유효 분자데이터를 분류의 6개의 주요 단계로 구성된다.Referring to FIG. 22 , the biological meaning determination support module 300 constituting the biological meaning determination support system 1 generates and stores a binding profile that is molecular data in a learning sample, builds a learning database, normalizes, extracts classification features, It consists of six main steps: learning, and classifying the valid molecular data in the final evaluation sample.

상기 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)은 상기 생물학적 의미 결정 과정으로 시료의 분자데이터인 결합프로파일 분석 결과를 기초하여, 생물학적 의미기반 학습 데이터베이스에 대한 특정 시료의 유사도를 분류기로 결정할 수도 있다. 상기 생물학적 의미기반 학습 데이터베이스를 구성하는 결합프로파일을 참조하여 특정 시료(또는 사용자)의 생물학적 의미를 결정하는 것이다. 즉, 본 발명에서 제시하는 AptaSSN 또는 분자 분석기술을 구현하는 입력장치로 대량의 생체정보를 생산하여 상기 생물학적 의미 결정지원 시스템(1)를 이용하여 사용자를 분류할 수도 있다.The biological meaning determination support module 300 may determine the similarity of a specific sample to the biological meaning-based learning database as a classifier based on a result of analysis of a binding profile that is molecular data of the sample in the biological meaning determination process. The biological meaning of a specific sample (or user) is determined by referring to the binding profile constituting the biological meaning-based learning database. That is, a large amount of biometric information can be produced with an input device implementing the AptaSSN or molecular analysis technology presented in the present invention, and users can be classified using the biological meaning determination support system 1 .

상기 결합프로파일을 구성하는 AptaSSN의 정보를 다변량 분석을 하여 학습 데이터베이스에서 시험시료 및 대조시료의 성질을 잘 대변할 수 있는 특징, 결합 SSN을 통계학적으로 선정한 후, 선정된 AptaSSN들의 패턴을 계층 클러스터링(Hierarchical Clustering, HC) 및 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 등의 방법으로 생물학적 분석에 기여하는 정도를 분석에 사용할 수 있다. 본 발명에서 이를 수행하는 프로그램 AptaCDSS를 개발하였다. After performing multivariate analysis of the AptaSSN information constituting the binding profile, the characteristics and binding SSNs that can represent the properties of test and control samples well in the learning database are statistically selected, and then the selected AptaSSN patterns are hierarchically clustered ( The degree of contribution to the biological analysis can be used for analysis by methods such as Hierarchical Clustering (HC) and Artificial Neural Network (ANN). In the present invention, a program for performing this AptaCDSS was developed.

상기 프로그램 AptaCDSS는 AptaSSN, 특징 선택과 평가를 수행할 수 있다. 이런 과정을 통해 확보하고 생물학적 의미의 분석에 기여하는 AptaSSN을 선정하였으며 평가 기능에서 기계학습을 이용한 분류기(classifier)로 학습한 산물들에서 선정된 학습산물 프로그램 AptaDx와 분류의 판단기준인 임계(cutoff) 값을 이용하여 특정 시료를 분류할 수 있다.The program AptaCDSS may perform AptaSSN, feature selection and evaluation. AptaSSN, which is secured through this process and contributes to the analysis of biological meaning, was selected. The value can be used to classify a specific sample.

1) 분자데이터 생성 및 저장1) Molecular data generation and storage

NGS 시퀀서인 입력장치에서 생산된 NGS 실험 데이터(리드 데이터)는 초기에는 실제 실험을 수행한 특정 연구 집단에서만 액세스 가능하다. 비교모듈(106 또는 205)은 상기 NGS 장비에서 생산된 fastaq 양식인 NGS 실험 데이터를 본 발명에서 개발한 표준 포맷으로 변환하고, 로그값으로 전환하여 결합프로파일을 생성하고 이들을 데이터 저장소를 구축하여 저장하였다.NGS experimental data (read data) produced by the input device, which is an NGS sequencer, is initially accessible only to a specific research group that performed the actual experiment. The comparison module 106 or 205 converts the NGS experimental data, which is the fastaq format produced by the NGS equipment, into the standard format developed in the present invention, converts them into log values to generate a binding profile, and builds and stores these data storage. .

본 발명에서는 NGS 실험 데이터는 기존 연구결과로부터 참조시퀀스(결합 SSN 데이터)를 개인별, 플랫폼 별, 질병 별로 수집한다.In the present invention, NGS experimental data is collected by individual, platform, and disease by collecting reference sequences (combined SSN data) from existing research results.

상기 비교모듈에서 전처리는 상기 NGS 실험 데이터가 전환되어 저장소에 수집, 저장된 원시 데이터는 입력으로 사용하기 전에 처리되는 내용을 의미한다. 입력 데이터가 잡음이 있거나 불완전하거나 일관성이 없어 이 단계는 대부분의 자료에서 필요하다. 사전 처리에는 정리, 변환, 축소 등과 같은 데이터 관련 작업이 포함된다. In the comparison module, preprocessing means that the NGS experimental data is converted and the raw data collected and stored in the storage is processed before being used as an input. This step is necessary for most data because the input data is noisy, incomplete, or inconsistent. Preprocessing includes data-related operations such as cleaning, transformation, and reduction.

*시료를 구성하는 분자집단에 대한 결합프로파일에 대한 NGS 실험 데이터는 전환되어 저장소에 저장된 후, 다음과 같이 처리된다. 첫 번째 단계에서는 fastaq 형식에서 전환된 리드 데이터를 참조데이터베이스를 구성하는 단일가닥핵산의 구조식 <구조식 1>의 고정영역과 가변영역의 염기서열에 매핑 시킨 후, 상기 각 고정영역과 가변영역에 매핑된 전환된 리드 데이터의 특성을 다음과 같은 방식으로 분석한다. 우선, 참조 데이터베이스를 구성하는 결합 SSN 별 가변 영역마다 매핑된 리드 데이터의 양을 측정하고, 다음 가변 영역에 매핑된 리드 데이터 중 고정영역이 있는 리드 데이터의 패턴과 양을 분석하여 결합 SSN 패턴과 양을 추정한다. 즉, 고정영역이 있는 리드 데이터의 패턴 분석과 가변영역에 의하여 결합 SSN의 종류를 결정하는 것이 가능하며, 여기에서 결정된 결합 SSN의 구조가 결합 SSN 구조이다. 상기 전환된 리드 데이터를 참조데이터베이스를 구성하는 결합 SSN들로 분류되고 각각의 양이 결정되며 특정 분자집단으로 이루어진 시료에 결합 결합 SSN 프로파일이 생성된 것이다.* The NGS experimental data for the binding profile for the molecular population constituting the sample is converted and stored in the storage, and then processed as follows. In the first step, the read data converted from the fastaq format is mapped to the nucleotide sequences of the constant region and the variable region of the structural formula <Structural Formula 1> of the single-stranded nucleic acid constituting the reference database, and then mapped to each of the constant and variable regions. The characteristics of the converted lead data are analyzed in the following way. First, the amount of read data mapped to each variable region for each binding SSN constituting the reference database is measured, and the pattern and amount of read data having a fixed region among the read data mapped to the next variable region are analyzed to determine the binding SSN pattern and amount. to estimate That is, it is possible to determine the type of the bound SSN by pattern analysis of read data having a fixed region and the variable region, and the structure of the bound SSN determined here is the bound SSN structure. The converted read data is classified into binding SSNs constituting a reference database, the amount of each is determined, and a binding binding SSN profile is generated in a sample composed of a specific molecular group.

2) 학습 데이터베이스의 구축2) Construction of a learning database

상기 입력모듈(302)의 생물학적 의미기반 학습 데이터베이스 구축은 분석대상 시료집단을 분자집단으로 이루어진 시료에서 생산된 결합프로파일을 생물학적 의미에 따라 학습 데이터베이스를 구축한다. The biological meaning-based learning database construction of the input module 302 builds a learning database according to the biological meaning of a binding profile produced from a sample consisting of a sample group to be analyzed and a molecular group.

본 발명에서 각각 시료에 대한 결합 SSN 라이브러리의 시퀀싱 결과, 결합프로파일을 분석 시료군의 생물학적 의미에 따라 학습 데이터베이스를 구분하여 나눌 수도 있다.In the present invention, as a result of sequencing the binding SSN library for each sample, the binding profile may be classified and divided into the learning database according to the biological meaning of the analyzed sample group.

*상기 결합프로파일은 시료를 구성하는 분자와 결합 SSN 복합체 집단에서 분리된 결합 SSN의 시퀀싱 결과로 염기서열집단이며 이를 분석하여 염기서열과 출현빈도로 표현된다.*The binding profile is a nucleotide sequence group as a result of sequencing of the binding SSN separated from the molecule constituting the sample and the binding SSN complex group, and is expressed by the nucleotide sequence and frequency of occurrence by analyzing it.

바람직하게는, 생물학적 의미가 있는 시료들을 통계적으로 유의한 시료 집단을 수집하여 생물학적 의미를 기초하여 학습 데이터베이스를 구축한 후 통계적으로 구성된 데이터베이스들 간에 비교하거나 각각 구성 데이터베이스를 대표할 수 있는 유의한 결합 SSN을 결정할 수도 있다.Preferably, a statistically significant sample population of samples with biological significance is collected and a learning database is constructed based on the biological meaning, and then a statistically constructed database is compared between the statistically constructed databases, or a significant binding SSN capable of representing each of the constituent databases. may decide.

3) 정규화3) normalization

입력모듈(302)의 학습 데이터베이스를 구성하는 시료에 대한 존재양상 측정 및 정규화는 전환된 리드 데이터를 참조 데이터베이스를 구성하는 모든 결합 SSN 구조에 동시 매핑 시킨 후, 다음 각 결합 SSN에 매핑된 가변영역 영역별 결합 SSN의 수를 측정, 비교하여 각 결합 SSN의 발현량을 추정한다. 그러나 가변영역에 매핑된 결합 SSN 수를 비교하는 경우, 동일한 시료내에서 매핑된 결합 SSN 수를 정규화할 수도 있다. 상기 결과를 학습 데이터베이스로 구축할 수 있다.In the input module 302, measurement and normalization of the existence pattern of the sample constituting the learning database is performed by simultaneously mapping the converted read data to all the combined SSN structures constituting the reference database, and then mapping the variable region region to each of the following combined SSNs. The number of bound SSNs for each star is measured and compared to estimate the expression level of each bound SSN. However, when comparing the number of bound SSNs mapped to variable regions, the number of bound SSNs mapped in the same sample may be normalized. The results can be built as a learning database.

상기 학습 데이터베이스에 있는 결합 SSN 데이터 분석을 위한 시각적 분석인 리드 분석 도구를 크게 2 개의 모듈로 구성한다. 첫 번째 모듈은 NGS에서 생성되는 FASTAQ (filtered raw data) 데이터를 단일가닥핵산의 <구조식1> 구조에 염기서열을 정렬하여 coverage 데이터, 결합 SSN 분석 정보를 추출(call), 저장하는 기능을 담당한다. 두 번째 모듈은 첫 번째 모듈에 의하여 추출된 분석 데이터를 참조 데이터베이스를 구성하는 결합 SSN별 또는 가변영역별로 비교하여 분석 결과를 사용자에게 제공하는 기능을 담당한다. The lead analysis tool, which is a visual analysis for the combined SSN data analysis in the learning database, is largely composed of two modules. The first module is responsible for extracting (calling) and storing coverage data and binding SSN analysis information by aligning the base sequence of FASTAQ (filtered raw data) data generated in NGS to the <Structural Formula 1> structure of single-stranded nucleic acid. . The second module is responsible for providing the analysis result to the user by comparing the analysis data extracted by the first module for each combined SSN or variable region constituting the reference database.

마지막으로 세 번째 모듈에서는 첫 번째 모듈과 두 번째 모듈의 결과를 상호 보완하여 발현된 모든 결합 SSN의 종류와 양을 보고하게 된다.Finally, in the third module, the types and amounts of all expressed binding SSNs are reported by complementing the results of the first and second modules.

본 발명은 참조분자(reference material)과 학습데이터베이스를 구성하는 결합 SSN을 사용하여 즉, 분자집단으로 이루어진 시료에 참조분자를 첨가한 시험구를 분석하여 얻은 상기 참조분자의 출현빈도와 분자량으로 출현빈도를 알고 있는 결합 SSN에 상응하는 분자를 정량화할 수도 있으며 한 시료에서 분석한 결합 SSN의 출현빈도를 보정할 수도 있고 분석시료 집단을 구성하는 시료들 간에 정규화에 사용할 수도 있다. The present invention relates to the frequency of appearance and molecular weight of the reference molecule obtained by analyzing a test group in which a reference molecule is added to a sample consisting of a molecular group using a reference molecule and a binding SSN constituting a learning database. Molecules corresponding to known bound SSNs can be quantified, the frequency of occurrence of bound SSNs analyzed in one sample can be corrected, and can be used for normalization between samples constituting the analysis sample population.

참조분자 사용에 무관하게 분류 알고리즘을 적용하기 전에는 동일한 시료 내에서 원데이터를 정규화하는 전처리 작업이 필수적이다. 이것을 Feature Scaling이라고 하며 R에서는 scale이라는 함수로 적용해볼 수 있다. Feature Scaling는 다음과 같다. Before applying the classification algorithm regardless of the use of reference molecules, it is essential to preprocess the raw data in the same sample to normalize it. This is called feature scaling, and in R, it can be applied as a function called scale. Feature Scaling is as follows.

a) 리스케일링으로써 측정값들의 범위를 0~1이나 -1~+1로 변환한다(식 2).a) Rescaling converts the range of measured values to 0 to 1 or -1 to +1 (Equation 2).

Figure pat00001
- (식 2)
Figure pat00001
- (Equation 2)

b) 표준화 Standardization는 데이터 값과 평균의 오차를 표준편차로 나누어주는 것이다. 이러한 과정을 통해서 다차원 값들을 비교, 분석하기 쉽게 만들어 준다(식 3).b) Standardization Standardization is to divide the error between the data value and the mean by the standard deviation. This process makes it easy to compare and analyze multidimensional values (Equation 3).

Figure pat00002
- (식 3)
Figure pat00002
- (Equation 3)

학습데이터베이스를 구성하는 많은 시료들의 데이터의 분류에 있어 시료들 간의 정규화, 즉 데이터의 범위를 일치시키거나 분포를 유사하게 만들어 주는 등의 작업은 꼭 필요한 일로 평균값을 이용한 정규화, 중간값을 이용한 정규화와 Quantile 정규화가 있다.In classifying the data of many samples constituting the learning database, normalization between samples, that is, matching the range of data or making the distribution similar, is an essential task. There is quantile regularization.

평균값을 이용한 정규화Normalization using mean

학습데이터베이스를 구성하는 데이터의 평균값을 “0”으로 하는 정규화는 일반적으로 원래의 데이터의 값의 분포가 '정규분포'임을 가정하는 경우이나, 그렇지는 않은 경우에도 적용할 수도 있다. 기본적인 아이디어는 평균에 해당하는 값은 “0”으로, 그리고 평균에서 멀어질수록 큰 값을 지정하는 것이다. 다음은 분산으로 나누는 단계로, 값의 분포가 작은 경우에서 1 차이와 값의 분포가 매우 큰 경우에 1 차이는 분명 다른 경우이므로 분산으로 나눔으로써 원래 분포의 퍼짐에 의한 효과를 상쇄할 수 있다. 데이터에서 평균을 뺀 이후 표준편차로 나누어주는 작업을 z-transformation이라고 하며, z-transformation은 데이터의 normal 분포를 가정하지 않는다. 평균값으로 정규화된 값은 다음과 같이 표현할 수 있겠다(식 4, 5 와 6). Normalization in which the average value of the data constituting the learning database is “0” generally assumes that the distribution of the original data values is a 'normal distribution', but it can also be applied when it is not. The basic idea is to assign a value that corresponds to the mean as “0” and a larger value the further away from the mean. The next step is to divide by variance. Since the difference of 1 when the distribution of values is small and the difference of 1 when the distribution of values are very large are clearly different cases, the effect of spreading the original distribution can be offset by dividing by the variance. The operation of subtracting the mean from the data and dividing it by the standard deviation is called z-transformation, and z-transformation does not assume a normal distribution of the data. The value normalized to the average value can be expressed as follows (Equations 4, 5 and 6).

Figure pat00003
- (식 4)
Figure pat00003
- (Equation 4)

Figure pat00004
- (식 5)
Figure pat00004
- (Equation 5)

Figure pat00005
- (식 6)
Figure pat00005
- (Equation 6)

중간값을 이용한 정규화Normalization with Median

중간값을 이용한 정규화는 평균을 이용한 정규화의 절차와 거의 유사하나 데이터에서 값을 빼줄 때 (즉, 위의 식(1)에서) 데이터의 평균 대신 중간값을 사용하는 것이다. 중간값을 이용한 정규화는 데이터에 너무 튀는 값(이상치, outlier)이 있을 때 적당한 방법이다. 데이터의 중간값은 평균과는 달리 이상치에 영향을 받지 않는 성질이 있다. 평균이 아닌 중간값을 사용하는 이유는, 데이터에 너무 튀는 값, 즉 이상치가 있는 경우에는 이상치에 의해 과평가된 평균값을 얻을 수 있다. 특히 데이터의 값이 작은 수로 나누어서 만들어지는 경우 자주 발생하는데, 분모가 너무 작으면 나누기를 한 결과 값이 급격히 커져 원래의 평균보다 큰 평균값을 얻을 수 있어, 정규화시킨 값이 작게 된다. 데이터의 중간값(median)이란 N 개의 데이터를 오름차순으로 정렬하였을 때 [N/2]에 위치하는 데이터의 값을 의미한다. 만약 N 이 홀수이면 N = 2k + 1 로 표시되는 자연수 k 에 대하여 k+1 번째 큰 값이 중간값이 되고, 만약 N 이 짝수라면 중간값을 결정하는 몇 가지 옵션이 존재하는데, 주로 N = 2k 를 만족하는 k에 대하여 k-1, k+1 번째로 큰 수의 평균을 중간값으로 사용한다. 이렇게 중간값을 구한 후 위의 식 1에서 E(d) 대신 그 중간값을 빼주면서 처리하면 중간값을 이용한 정규화가 된다.Normalization using the median is almost similar to the procedure of normalization using the mean, but when subtracting values from data (ie, in Equation (1) above), the median is used instead of the average of the data. Normalization using the median is a suitable method when there are too many values (outliers) in the data. Unlike the mean, the median of data is not affected by outliers. The reason for using the median rather than the mean is that if there are values that are too bouncing in the data, i.e., outliers, you can get an average value that is overestimated by the outliers. In particular, it often occurs when the value of data is divided by a small number. If the denominator is too small, the result of division increases rapidly, and an average value larger than the original average can be obtained, and the normalized value becomes small. The median of data means the value of the data located at [N/2] when N pieces of data are sorted in ascending order. If N is odd, the k+1th largest value becomes the median for a natural number k expressed as N = 2k + 1, and if N is even, there are several options for determining the median, mainly N = 2k. For k that satisfies , the average of the k-1, k+1-th largest number is used as the median value. After obtaining the median value in this way, in Equation 1 above, if the median value is subtracted instead of E(d), the median value is used for normalization.

Quantile 정규화Quantile regularization

Quantile 정규화는 p quantile 데이터를 오름차순으로 정렬하였을 때 p*data number에 해당하는 데이터를 말한다. quantile이 유용하게 사용되는 경우는, 주어진 분포가 가정하고 있는 분포와 유사한 것인지를 판단하는 Q-Q plot이다. 흔히 말하는 '상위 몇 %' 에 해당하는 값이 quantile과 비슷한 의미이다.Quantile regularization is When p quantile data is sorted in ascending order, it refers to data corresponding to p*data number. A useful use of quantile is a QQ plot that judges whether a given distribution is similar to an assumed distribution. A value corresponding to the commonly used 'top few %' has a similar meaning to quantile.

Q-Q 정규화란 여러 데이터 set의 분포를 비슷하게 만들어 주는 작업으로, 두 data set D1과 D2가 있을 때, D1과 D2를 오름차순으로 정렬하였을 때 p%에 위치하는 데이터는 모두 같은 값을 갖도록 해 주는 방법이 quantile 정규화이다. D1, ..., DN 인 N 개의 data set이 있을 때, 각 data set의 p%에 위치하는 데이터의 값을 교정하는 작업이 quantile 정규화이다. 각 data set이 서로 다른 noise에 의하여 분포의 전체 위치가 변할 가능성이 있는 경우 다음의 순서로 실시한다. QQ regularization is an operation that makes the distribution of multiple data sets similar. When there are two data sets D1 and D2, and when D1 and D2 are sorted in ascending order, the method to ensure that all data in p% have the same value quantile normalization. When there are N data sets of D1, ..., DN, the operation of correcting the value of the data located in p% of each data set is quantile normalization. If there is a possibility that the overall position of the distribution is changed due to different noises in each data set, it is carried out in the following order.

i) N개의 각 데이터를 오름차순으로 정렬한다; ii) 정렬된 데이터의 각 i 번째 데이터를 N 차원 상의 unit diagonal 직선으로 교정한다; iii) 전환된 데이터을 원래의 위치로 배치한다. i) sort each of the N data in ascending order; ii) correct each i-th data of the sorted data with a unit diagonal line on the N dimension; iii) Place the converted data back to its original location.

데이터를 unit diagonal로 교정하는 단계 ii)는 제2원에 대해서 생각해 보면 (1,1)인 직선, N 차원에서 생각해 보면 (1, 1, ..., 1) 인 직선으로 데이터들을 교정한다는 의미이고, 교정하는 값은 주로 평균값을 사용한다. 그렇게 하여 새로운 값이 할당되면, 그 값을 원 데이터에서 원래의 값의 위치로 옮겨준다. Step ii) of correcting the data unit diagonally means correcting the data with a straight line that is (1,1) if you think about the second circle, and a straight line that is (1, 1, ..., 1) if you think about it in the N dimension. , and the average value is mainly used for the value to be corrected. In this way, when a new value is assigned, the value is moved from the original data to the original value.

정렬된 데이터에서, 정렬된 순위가 같은 데이터들이 같은 값을 갖도록 하고, 다시 데이터들만 따로 선정한다. 새로운 값은, 정렬된 순위에 해당하는 데이터들의 '평균값'으로 설정한다. 이렇게 설정된 새로운 값으로 원래의 값들을 대체한다. 다시, 변환된 값의 이전 값이 원 데이터의 순위로 지금 변환시킨 값들을 위치시킨다. 이것은 즉, 변하기 전의 데이터의 값이 변한 후의 데이터의 값으로 대체되는 것을 의미한다. 따라서 결과적으로 최종 데이터이다. 데이터를 각각 오름차순 정렬하여 같은 순위에 해당하는 데이터를 좌표상에 찍는 Q-Q plot 을 그려 보면 quantile 정규화의 효과를 쉽게 알 수 있다. In the sorted data, data with the same sorted rank have the same value, and again only the data are selected separately. The new value is set as the 'average value' of the data corresponding to the sorted rank. The new values set in this way replace the original values. Again, the previous value of the transformed value places the values now transformed into the rank of the original data. This means that the value of the data before the change is replaced with the value of the data after the change. Therefore, it is the final data as a result. You can easily see the effect of quantile normalization by drawing a Q-Q plot that arranges the data in ascending order and plots the data corresponding to the same rank on the coordinates.

4) 특징선택 4) Feature selection

상기 분석모듈(303)은 상기 학습데이터베이스를 구성하는 분자데이터, 결합프로파일의 많은 특징에서 하나 또는 그 이상의 분자에서 중요변수를 찾아 차원을 축소하거나 특성의 변형을 통해 주요 분자들을 찾아내는 특징 선택(Feature Selection) 또는 특징 추출(Feature extraction) 절차를 수행한다.The analysis module 303 finds important variables in one or more molecules in the molecular data constituting the learning database and many features of the binding profile, and reduces the dimension or finds the main molecules through characteristic transformation (Feature Selection). ) or a feature extraction procedure.

특징선택의 기능은 입력을 최대한 표현할 수 있도록 상대적인 정보가 있는 도메인별 측정이다. 분류를 위해서는 대부분의 관련 기능을 원시 데이터에서 추출해야 한다. 본 발명은 많은 특징을 지닌 입력 데이터에 대한 분류 문제, 관련 특징선택 방법으로 일반적으로 사용되는 3 가지 특징선택 알고리즘은 ANOVA, PCA, Random Forest 등이 있다.The function of feature selection is to measure each domain with relative information so that the input can be expressed as much as possible. Classification requires extracting most of the relevant features from the raw data. In the present invention, three feature selection algorithms commonly used as a classification problem for input data with many features and a related feature selection method include ANOVA, PCA, and Random Forest.

본 발명에 따른 AptaSSN을 이용한 분석기술은 동일하거나 또는 유사한 정도의 정밀도로 생채분자집단의 생물학적 의미를 분석할 수만 있다면 분석하는 AptaSSN의 수를 상기 특징선택 방법으로 작게 하는 것이 분석의 효율성 측면에서 바람직하다고 할 수 있다.In the analysis technique using AptaSSN according to the present invention, if the biological meaning of a biomolecule population can be analyzed with the same or similar level of precision, it is preferable in terms of analysis efficiency to reduce the number of AptaSSN to be analyzed by the feature selection method. can do.

분자의 생물학적 의미 분석에 대한 각각의 AptaSSN들의 기여도를 분석하고, 분자의 생물학적 의미를 분석할 수 있는 범위 내에서, 분석된 기여도에 기초하여 AptaSSN들을 상기 특징선택 방법으로 선정함으로써 본 발명의 AptaSSN들의 수를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The number of AptaSSNs of the present invention by analyzing the contribution of each AptaSSN to the analysis of the biological meaning of the molecule and selecting AptaSSNs by the feature selection method based on the analyzed contribution within the range capable of analyzing the biological meaning of the molecule It may further include the step of reducing

상기 특징선택 방법으로 선정된 상기 AptaSSN 집단을 합성하여 상기 AptaSSN 집단 분석을 포함하는 방법으로 시료에 포함된 분자들의 생물학적 의미를 분석하기 위해, 상기 AptaSSN과 분자들의 분자데이터, 결합 프로파일을 생성하는 것에 사용할 수 있는 AptaSSN 집단을 제공할 수 있다.In order to synthesize the AptaSSN population selected by the feature selection method and analyze the biological significance of molecules included in the sample by a method including the AptaSSN population analysis, molecular data of the AptaSSN and molecules and a binding profile will be generated. It is possible to provide a possible AptaSSN group.

바람직하게, 상기 AptaSSN을 이용한 다중 분자 분석방법을 통해 얻어진 축적된 분석결과로부터, 상기 다중 분자의 생물학적 의미의 분석에 기여하는 특이적인 AptaSSN들을 특징선택 방법으로 결정하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 다중 분자 분석방법을 제공한다.Preferably, from the accumulated analysis results obtained through the multi-molecular analysis method using the AptaSSN, specific AptaSSNs contributing to the analysis of the biological meaning of the multi-molecule are determined by a feature selection method. An analysis method is provided.

또한, 선정된 차등결합 AptaSSN 집단을 이용하여 생물학적 의미가 있는 집단을 구성하는 시료들의 프로파일을 생성하고 데이터베이스를 구축하여 상기 특징선택 방법으로 각각의 집단을 대표하는 특징을 결정하여 특정 시료가 어느 집단과 유사한 지를 구분하는 목적으로 시료를 구성하는 분자집단에 결합한 AptaSSN 집단에서 생성된 프로파일을 사용할 수 있다. In addition, a profile of samples constituting a biologically meaningful group is generated using the selected differentially coupled AptaSSN group, a database is built, and the characteristics representing each group are determined by the feature selection method, so that a specific sample is associated with a certain group. For the purpose of discriminating whether or not the sample is similar, the profile generated from the AptaSSN population bound to the molecular population constituting the sample may be used.

상기 AptaSSNaCDSS에서 T-검정 기법으로 양성과 음성을 구분리 수 있는 특징 집단, AptaSSN 집단을 선정하였다. T-검정 결과로 유의확률(p-Value)을 구해, 통상적으로 유의수준이 5% 내지 1%와 같거나 작으면 귀무가설을 기각한다. In the AptaSSNaCDSS, a characteristic group capable of distinguishing between positive and negative, AptaSSN group, was selected by the T-test technique. The significance probability (p-value) is obtained from the T-test result, and the null hypothesis is generally rejected if the significance level is less than or equal to 5% to 1%.

AptaSSNaCDSS에서 T-검정 기법은 다음과 같다. 유의수준(significance level) 기준은 미리 설정된 값으로써 관측된 유의수준을 판정시 기준 값으로 사용된다. 통상적으로 5% 내지 1%의 값이 사용된다.The T-test technique in AptaSSNaCDSS is as follows. The significance level criterion is a preset value and is used as a reference value when determining the observed significance level. Typically values of 5% to 1% are used.

Figure pat00006
p-값 ≤ a : 유의수준 a 에서 H0 기각 (통계적으로 유의하다.)
Figure pat00006
p-value ≤ a : Reject H0 at significance level a (statistically significant)

Figure pat00007
p-값 > a : 유의수준 a 에서 H0 기각 못함 (통계적으로 유의하지 않다.)
Figure pat00007
p-value > a : Failed to reject H0 at significance level a (not statistically significant)

T-검정의 식은 다음과 같다(식 7, 8 과 9).The expression of the T-test is as follows (Equations 7, 8 and 9).

T-value = (Difference between group means)/(variability of groups) T-value = (Difference between group means)/(variability of groups)

Figure pat00008
- (식 7)
Figure pat00008
- (Equation 7)

Figure pat00009
: 샘플 T의 평균,
Figure pat00010
: 샘플 C의 평균,
Figure pat00011
: 표준 에러(Standard error)
Figure pat00009
: mean of sample T,
Figure pat00010
: mean of sample C,
Figure pat00011
: Standard error

Formula for the standard error of the difference between the means.Formula for the standard error of the difference between the means.

Figure pat00012
- (식 8)
Figure pat00012
- (Equation 8)

Figure pat00013
: T 샘플의 값,
Figure pat00014
: C 샘플의 값,
Figure pat00015
: T 샘플의 크기,
Figure pat00016
: C 샘플의 크기
Figure pat00013
: value of T sample,
Figure pat00014
: the value of the C sample,
Figure pat00015
: T sample size,
Figure pat00016
: C sample size

즉,in other words,

Figure pat00017
- (식 9)
Figure pat00017
- (Equation 9)

AptaSSNaCDSS에서 T-검정 기법으로 양성과 음성을 구분할 수 있는 선정된 특징, AptaSSN에 대하여 계산된 P-value 및 통계 수치 등은 확인하고 선별된 특징에 대한 값 (질병군/비질병군)에 대한 수치의 그래프를 확인할 수 있다. In AptaSSNaCDSS, the T-test technique used the T-test technique to check the selected characteristics that can distinguish positive and negative, the calculated P-value and statistical values for AptaSSN, and graph the values for the selected characteristics (disease group/non-disease group) can be checked.

선정된 특징 평가는 일차적으로 HC(H 기법으로 하였으며 개별 개체들을 순차적, 계층적으로 유사한 개체 내지 그룹과 통합하여 군집화를 수행하는 알고리즘이다. 개체들이 결합되는 순서를 나타내는 트리형태의 구조인 덴드로그램(Dendrogram)으로 구현되어 K-평균 군집화(K-means Clustering)와 달리 군집 수를 사전에 정하지 않아도 학습을 수행할 수 있다. 덴드로그램을 생성한 후 적절한 수준에서 트리를 자르면 전체 데이터를 몇 개 군집으로 나눌 수 있게 된다. HC는 모든 개체들 간 거리(distance)나 유사도(similarity)가 다양한 방법으로 계산할 수 있다. The selected feature evaluation was performed primarily with the HC (H technique), and is an algorithm that performs clustering by integrating individual entities with similar entities or groups sequentially and hierarchically. Dendrogram (a tree-shaped structure indicating the order in which entities are combined) Dendrogram), unlike K-means clustering, learning can be performed without pre-determining the number of clusters.After creating a dendrogram, by truncating the tree at an appropriate level, the entire data is divided into several clusters. HC can be calculated in various ways for distance or similarity between all entities.

두 클러스터의 중심점(centroid)를 정의한 다음 두 중심점의 거리를 클러스터간의 거리로 정의하는 centroid 방법(식 10)이 있으며,There is a centroid method (Equation 10) in which the centroid of two clusters is defined, and then the distance between the two centroids is defined as the distance between the clusters.

d(u,v)=∥cu*?*cv∥2 - (식 10)d(u,v)=|cu*?*cv|2 - (Equation 10)

여기에서 cu와 cv는 각각 두 클러스터 u 와 v의 중심점이다.where cu and cv are the centroids of the two clusters u and v, respectively.

클러스터 u 의 모든 데이터 i 와 클러스터 v의 모든 데이터 j의 모든 조합에 대해 거리를 측정해서 최소값을 구한다. 최소 거리(Nearest Point) 방법(식 11)이라 한다.For all combinations of all data i in cluster u and all data j in cluster v, measure the distance to find the minimum value. It is called the Nearest Point method (Equation 11).

d(u,v)=min(dist(u[i],v[j])) - (식 11)d(u,v)=min(dist(u[i],v[j])) - (Equation 11)

클러스터 u의 모든 데이터 i와 클러스터 v의 모든 데이터 j의 모든 조합에 대해 거리를 측정한 후 가장 큰 값을 구한다. Farthest Point Algorithm 또는 Voor Hees Algorithm이라 한다(식 12).After measuring the distance for all combinations of all data i in cluster u and all data j in cluster v, the largest value is obtained. It is called the Farthest Point Algorithm or Voor Hees Algorithm (Equation 12).

d(u,v)=max(dist(u[i],v[j])) - (식 12)d(u,v)=max(dist(u[i],v[j])) - (Equation 12)

클러스터 u의 모든 데이터 i와 클러스터 v의 모든 데이터 j의 모든 조합에 대해 거리를 측정한 후 평균을 구하는 average 방법이 있다(식 13). |u|와 |v|는 각각 두 클러스터의 원소의 갯수를 뜻한다.For all combinations of all data i in cluster u and all data j in cluster v, there is an average method that measures the distance and calculates the average (Equation 13). |u| and |v| represent the number of elements in the two clusters, respectively.

d(u,v)=∑ijd(u[i],v[j])|u||v| - (식 13)d(u,v)=∑ijd(u[i],v[j])|u||v| - (Equation 13)

선정된 특징 평가는 일차적으로 HC 기법으로 실시하며, 질병군과 비질병군에 대한 상관도는 덴드로그램에서 확인할 수 있다 또한, 거리를 체크하면 각 특징간의 상관도를 확인하여 선정된 특징을 평가하였다. 추가적으로 데이터베이스의 각 결합프로파일들은 클러스터링된 결과를 이용하여 원하는 시료가 어느 군에 속하는지 알 수 있다. 직접 입력을 체크하여 수치를 작성하거나, 특정 시료에 상응하는 파일 (NAP 확장자)을 로팅하고 클러스터링된 데이터베이스 중에서 로팅된 특정 시료와 유사한 집단이 어떤 집단인지에 대한 클러스터링 기능을 사용할 수 있다.The selected feature evaluation is primarily performed using the HC technique, and the correlation between the disease group and the non-disease group can be checked in the dendrogram. In addition, when the distance is checked, the correlation between each feature is checked to evaluate the selected feature. Additionally, each binding profile of the database may know which group the desired sample belongs to by using the clustered result. You can write a numerical value by checking the input directly, or you can use the clustering function to determine which group is similar to the specific sample that is rotated from among the clustered database by rotating a file (NAP extension) corresponding to a specific sample.

5) 학습5) Learning

상기 분석모듈(303)의 기계학습은 인공 지능의 많은 부분 중 하나로서 특별히 프로그래밍하지 않고 학습할 수 있는 능력을 부여하고 문제를 해결하기 위한 지침에 관계없이 허용 가능한 양의 데이터로 모델을 구성하여 솔루션의 가치있는 예측을 산출할 수 있다. 결과적으로, 기계학습은 다양한 방법을 사용하여 적응함으로써 학습 데이터베이스를 학습하고 경험으로부터 결과를 향상시키는 다양한 모델을 제시할 수 있다. 기계 학습에는 감독 학습(supervised learning), 비감독 학습(unsupervised learning) 및 반감독 학습(semi-supervised learning) 등이 있다.The machine learning of the analysis module 303 is one of many parts of artificial intelligence, which gives the ability to learn without special programming and constructs a model with an allowable amount of data regardless of the instructions for solving the problem. can yield valuable predictions of Consequently, machine learning can learn a learning database by adapting it using a variety of methods and present a variety of models that improve outcomes from experience. Machine learning includes supervised learning, unsupervised learning, and semi-supervised learning.

감독 학습은 입력 변수와 출력 변수가 이미 결정되고 학습 알고리즘이 입력을 출력에 매핑하는 방법을 학습한다. 즉, 감독 학습 알고리즘은 주어진 입력 x와 원하는 출력 y를 예측하여 예측을 수정함으로써 학습한다. 현재, Linear Regression (LR), K-nearest Neighbors (KNN), support vector machine, decision trees, Naive Bayes classifier 선형 회귀 분석 (LR), K- 가장 가까운 이웃 (KNN), 인공신경망, 인공지능망, 지원 벡터 머신, 의사 결정 트리, Naive Bayes 분류기와 같은 여러 감독 학습 알고리즘이 있다.Supervised learning is where the input and output variables have already been determined and the learning algorithm learns how to map inputs to outputs. That is, a supervised learning algorithm learns by predicting a given input x and a desired output y and modifying the prediction. Currently, Linear Regression (LR), K-nearest Neighbors (KNN), support vector machine, decision trees, Naive Bayes classifier linear regression analysis (LR), K-Nearest Neighbors (KNN), artificial neural networks, artificial intelligence networks, support vectors There are several supervised learning algorithms, such as machines, decision trees, and Naive Bayes classifiers.

비감독 학습은 학습 데이터베이스를 구성하는 데이터가 해당 출력 변수의 정보를 포함하지 않는다. 비감독 학습의 주요 목표는 분포에서 의미있는 패턴을 찾거나 기본 구조를 모델링하여 입력 데이터에 대한 이해를 높인다. 감독 학습과는 달리 학습 프로세스를 제어하는 *?**?*"정답"이나 감독자가 없어 비감독이라고 한다. 알고리즘은 데이터를 해석하기 위해 자신만의 연결을 만들고 새로운 구조를 발견할 수 있다. 비감독 학습의 가장 일반적인 사용은 클러스터 분석이다.In unsupervised learning, the data constituting the learning database does not include the information of the corresponding output variable. The main goal of unsupervised learning is to increase our understanding of the input data by finding meaningful patterns in distributions or modeling underlying structures. Unlike supervised learning, there is no *?**?* "right answer" or supervisor to control the learning process, so it is called unsupervised. Algorithms can make their own connections to interpret data and discover new structures. The most common use of unsupervised learning is cluster analysis.

반감독 학습은 감독 학습과 비감독 학습 사이에 배치되며 레이블이 붙은 데이터와 레이블이 없는 데이터에 대한 함수 추정이 포함된다. 반감독 학습의 주요 목표는 비감독 학습을 사용하여 레이블이 없는 데이터에 대한 예측을 하고 이러한 데이터를 감독 학습에 제공하여 새로운 데이터를 예측하는 것이다. Supervised learning is placed between supervised and unsupervised learning and involves function estimation on labeled and unlabeled data. The main goal of unsupervised learning is to make predictions on unlabeled data using unsupervised learning and feed these data to supervised learning to predict new data.

상기 특정선택 과정을 수행한 후, 선택되어진 특징으로 상기 감독 학습으로 학습데이터베이스를 학습하여 상기 분자데이터, 결합프로파일 집단을 구축 데이터베이스로 분류하거나 비감독 학습으로 학습하여 분석시료 집단을 분류하며 상기 학습을 저장하여 특정 결합프로파일이 특정 집단으로 분류할 수 있는 정도를 예측하는 분류기(classifier)를 제조할 수 있다.After performing the specific selection process, the learning database is learned by the supervised learning with the selected characteristics to classify the molecular data and the coupling profile group as a construction database, or the analysis sample group is classified by learning by unsupervised learning, and the learning is carried out. It is possible to manufacture a classifier that predicts the degree to which a specific binding profile can be classified into a specific group by storing it.

학습은 상기 구축된 학습 데이터베이스와 특징선택을 수행한 후, 학습을 수행하여 예측 모델을 생성하는 분류기(classifier)는 선택되어진 특질들을 사용하여 학습 대상 시료 집단을 각 클래스 별로 구분하는 절차로 상기 특징선택 방법으로 선정된 AptaSSN의 평가하는 절차일 수 있으며 이의 평가결과는 10 fold cross validation으로 정확도를 평가할 수도 있다.Learning is a procedure of classifying a learning target sample group for each class using the selected characteristics, after performing feature selection with the built-up learning database, and performing learning to generate a predictive model. It may be a procedure to evaluate the AptaSSN selected as a method, and the evaluation result may evaluate the accuracy by 10 fold cross validation.

본 발명에서 분류기는 인공신경망(Artificial Neural Network)을 사용하였는데, 입력과 출력에 따라 행동을 결정하는 특성 때문에 패턴인식, 함수근사, 분류기법 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 인공신경망은 그 구조는 여러 개의 층(layers), 노드(nodes), 신경망간 연결 가중치로 구성된다. 본 발명에 사용하는 신경망 층간 연결방식은 전향(Feed-forward)방식이다. 입력패턴에 따라 각 노드에 대한 신경망 연결 가중치와 활성화 함수를 이용하여 출력값을 산출하였다. 생성된 결합정보를 통하여 어떤 일을 처리했을 때 추정한 값과 실제 결과 값이 상이한 경우, 산출된 값을 실제 결과 값과 비교하면서 오차를 줄이는 과정을 반복해서 찾아내는 방식이다.In the present invention, the classifier uses an artificial neural network, which has been applied in various fields such as pattern recognition, function approximation, and classification technique because of the characteristic of determining behavior according to input and output. The artificial neural network is composed of several layers, nodes, and connection weights between neural networks. The neural network interlayer connection method used in the present invention is a feed-forward method. The output value was calculated using the neural network connection weight and activation function for each node according to the input pattern. When a task is processed through the generated combined information and the estimated value and the actual result value are different, the process of reducing the error is repeatedly found while comparing the calculated value with the actual result value.

NGS 시퀀서와 NAPConverter로 생성된 대량의 결합프로파일 데이터를 상기 특징선택 과정으로 선정된 특징 집단, AptaSSN 집단을 사례 기반 기계 학습 추론 시스템에 기반한 프로그램을 이용하여 학습함으로써 보다 정확한 평가할 수 있다. A large amount of combined profile data generated by the NGS sequencer and NAPConverter can be evaluated more accurately by learning the feature group and AptaSSN group selected by the feature selection process using a program based on a case-based machine learning inference system.

선정된 특징 집단의 학습은 인공신경망(Artificial Neural Network) 알고리즘으로 구현되는 AptaSSNaCDSS 프로그램이며 구현된 인공신경망의 구조는 아래 <구조도 1>과 같다.The learning of the selected feature group is an AptaSSNaCDSS program implemented with an artificial neural network algorithm, and the structure of the implemented artificial neural network is shown in <Structural Figure 1> below.

<구조도 1><Structural diagram 1>

Figure pat00018
Figure pat00018

인공신경망의 입력 레이어(Input layer)의 압타머 특징은 T-검정으로 통해 선정된 압타머의 값이 입력된다. 인공신경망의 은닉층(Hindden layer)는 10개의 노드를 사용한다. 인공신경망의 출력 레이어(output layer)는 2개의 노드를 사용한다. 2개의 노드는 각각 루게릭병의 양성 값과 양성 값을 나타낸다.For the aptamer characteristics of the input layer of the artificial neural network, the value of the aptamer selected through T-test is input. The hidden layer of the artificial neural network uses 10 nodes. The output layer of the artificial neural network uses two nodes. The two nodes represent a positive value and a positive value of ALS, respectively.

AptaSSNaCDSS 에 구현된 forward propagation는 식 14이며 아래와 같다.Forward propagation implemented in AptaSSNaCDSS is Equation 14 and is as follows.

Figure pat00019
- (식 14)
Figure pat00019
- (Equation 14)

인공신경망은 다음 함수로 표현된다.The artificial neural network is expressed by the following function.

Figure pat00020
- (식 15)
Figure pat00020
- (Equation 15)

Figure pat00021
- (식 16)
Figure pat00021
- (Equation 16)

식 15은 입력층에서 은닉층으로 가는 과장을 나타내며, 각 은닉층의 노드 수만큼 반복하여 계산한다. 여기서 은닉층의 활성함수로 Sigmoid를 사용하였다. 식 16는 은닉층에서 출력층으로 가는 과정을 나타내며, 각 출력층의 노드 수만큼 반복하여 계산한다. 여기서 출력층의 활성함수로 Sigmoid를 사용하였다.Equation 15 represents the exaggeration going from the input layer to the hidden layer, and it is repeatedly calculated as many as the number of nodes in each hidden layer. Here, sigmoid was used as the activation function of the hidden layer. Equation 16 shows the process from the hidden layer to the output layer, and it is repeatedly calculated as many as the number of nodes in each output layer. Here, sigmoid was used as the activation function of the output layer.

인공신경망의 학습은 Back propagation 과정을 거처야 하며, 이때 손실 함수(Back propagation rule)를 이용한다. 손실 함수는 다음과 같이 표현된다(식 17).Learning of artificial neural networks must go through a back propagation process, and in this case, a loss function (back propagation rule) is used. The loss function is expressed as (Equation 17).

Figure pat00022
- (식 17)
Figure pat00022
- (Equation 17)

위 식 (15)을 사용하여 네트워크의 가중치를 조정하여 실제 출력을 목표 출력에 가깝게 만들어 각 출력 뉴런과 네트워크 전체의 오차를 최소화한다. 그리고 인공신경망 학습은 다음 식과 같다(식 18).Using Equation (15) above, we adjust the weights of the network to make the actual output close to the target output, minimizing the error of each output neuron and the network as a whole. And the artificial neural network learning is as follows (Equation 18).

Figure pat00023
- (식 18)
Figure pat00023
- (Equation 18)

본 발명의 AptaCDSS은 상기 인공신경망 알고리즘이 적용되어 있으며, 크게 2 단계로 나누어 진행할 수 있다. 인공신경망 학습 및 평가 단계로 나누어 실행하였다.AptaCDSS of the present invention is applied with the artificial neural network algorithm, and can be largely divided into two steps. It was carried out by dividing the artificial neural network learning and evaluation stages.

상기 결합프로파일로 구성된 질병군과 비질병군에 대한 학습 데이터베이스(DB)를 불러오는 DB파일 로드를 수행한다. NAP 파일의 특징 집단이 AptaSSN 레퍼런스의 출현 빈도수의 값이 정규 분포에 가깝게 수치를 변하도록 하는 로그 전환 작업을 수행한다. NAP 파일의 특징인 AptaSSN 레퍼런스의 데이터의 범위 및 분포를 유사하게 만들어 주는 정규화를 수행한다. NAP 파일에서 DB를 잘 구분할 수 있는 AptaSSN 집단, 특징 집단을 선정하는 특징선택을 수행한다. 구축된 학습 데이터베이스에서 선정된 특징 집단, AptaSSN 집단을 인공신경망(Artificial Neural Network, MLP) 알고리즘을 이용하여 학습을 하고, 구성된 DB의 성능을 확인하는 10-Fold cross validation (인공신경망 학습 평가)한다. 구축된 학습 데이터베이스의 인공신경망의 학습 결과를 MOD 형식의 파일로 저장하는 MOD 파일 저장을 수행한다(MOD: 학습결과를 저장한 파일을 뜻한다.).Loading a DB file that calls a learning database (DB) for the disease group and non-disease group composed of the coupling profile is performed. A log conversion operation is performed so that the feature group of the NAP file changes the value of the frequency of occurrence of AptaSSN references to be close to a normal distribution. Normalization is performed to make the range and distribution of the data of the AptaSSN reference, which is a characteristic of the NAP file, similar. Feature selection is performed to select AptaSSN group and feature group that can distinguish DB well from NAP file. The feature group and AptaSSN group selected from the built learning database are learned using an artificial neural network (MLP) algorithm, and 10-fold cross validation (artificial neural network learning evaluation) is performed to check the performance of the configured DB. MOD file saving is performed, which saves the learning result of the artificial neural network of the built learning database as a file in the MOD format (MOD: refers to the file in which the learning result is saved).

특정 시료를 상기 개발된 AptaCDSS 프로그램으로 상기 생물학적 의미기반으로 구축된 학습 db를 학습 과정으로 생산되는 값을 유사도라고 하였다. 특정시료의 유사도로 시료를 상기 구축된 특정 DB로 분류하는 기준, cutoff(임계) 값은 상기 AptaCDSS 프로그램의 학습한 결과를 평가하는 10-Fold cross validation 과정에서 생성되는 MOD 파일에 따른 ROC 커브를 이용하여 결정하였다. A value produced by the learning process of the learning db constructed based on the biological meaning of a specific sample as the developed AptaCDSS program was referred to as the degree of similarity. Criteria and cutoff (threshold) values for classifying samples into the constructed specific DB with similarity of specific samples are ROC curves according to the MOD file generated in the 10-fold cross validation process that evaluates the learning results of the AptaCDSS program. was decided.

상기 학습의 평가 방법인 10-Fold cross validation은 전 학습 세트를 10개의 부분 집합으로 구분하고 9개의 부분 집합을 합하여 학습하고 형성된 학습산물(MOD 파일)로 남아 있는 한 개의 부분집합을 평가하는 과정을 실시한다. 이와 같은 과정을 10회를 실시하여 확보된 10개의 MOD 파일이며 이들을 이용하여 선정된 특징에 의한 학습 세트의 구분 능력 및 예측 능력을 평가할 수 있다. 본 발명에서는 학습 세트를 구성하는 90% 시료를 학습하여 확보한 MOD 파일로 나머지 10% 한 개의 부분 집합을 평가하여 얻은 민감도와 특이도를 이용하여 ROC(receiver operating characteristic) 커브를 작성하여 판단 기준인 특정 유사도로 임계값을 결정하였다. 전체적으로 10개의 MOD 파일에 대한 10개의 임계값을 얻을 수 있으며, 가장 우수한 임상적인 민감도와 특이도가 있는 MOD 파일을 AptaDx 프로그램으로 한다.10-fold cross validation, which is the evaluation method of the learning, divides the entire training set into 10 subsets, learns by adding 9 subsets, and evaluates one subset remaining as a learning product (MOD file). Conduct. The 10 MOD files obtained by performing this process 10 times can be used to evaluate the ability to distinguish and predict the learning set according to the selected feature. In the present invention, the ROC (receiver operating characteristic) curve is created using the sensitivity and specificity obtained by evaluating one subset of the remaining 10% with the MOD file obtained by learning 90% of the samples constituting the training set Thresholds were determined with a certain degree of similarity. In total, 10 thresholds for 10 MOD files can be obtained, and the MOD file with the best clinical sensitivity and specificity is the AptaDx program.

Receiver Operating Characteristic(ROC) 곡선은 그 식별 임계값이 변화함에 따라 2 진 분류기 시스템의 진단 능력을 나타내는 그래프이다. 이진 분류기에는 결과가 양수 (p)와 음수 (n)로 분류되는 두 가지 클래스 예측 문제(이진 분류)로 네 가지 가능한 결과가 있다. 실제 값이 p이고 예측 결과가 p일 때 TP(True Positive), 실제 값이 p일 때 예측 결과가 n일 때 FN(False Negative)라고 한다. 그러나 실제 값이 n이고 예측 결과가 p일 때는 FP(False Positive), 반대로 예측 결과와 실제 값이 모두 n일 때 TN(true negative)이 발생한다. The Receiver Operating Characteristic (ROC) curve is a graph showing the diagnostic capability of a binary classifier system as its identification threshold changes. In a binary classifier, there are four possible outcomes as a two-class prediction problem (binary classification) where the outcome is classified as positive (p) and negative (n). When the actual value is p and the prediction result is p, it is called TP (True Positive), and when the actual value is p, when the prediction result is n, it is called FN (False Negative). However, when the actual value is n and the prediction result is p, FP (false positive) occurs, and conversely, when both the predicted result and the actual value are n, TN (true negative) occurs.

ROC 곡선은 여러 가지 임계값 설정에서 FPR(False Positive Rate)에 대한 실제 TPR(True Positive Rate)을 플롯하여 작성한다. TPR은 기계학습에서 민감도 또는 탐지 확률이며, FPR(False Positive Rate)은 오경보 확률로 [1- 특이성]으로 계산할 수 있다. 일반적으로 민감도 및 특이도 모두에 대한 확률 분포가 알려진 경우 y 축상에 민감도의 누적 분포 함수에서 임계 값까지의 확률 분포 아래 영역 대 x 축상의 [1- 특이성]의 누적 분포 함수를 플로팅하여 ROC 곡선을 생성할 수 있다.The ROC curve is built by plotting the true true positive rate (TPR) versus the false positive rate (FPR) at different threshold settings. TPR is the sensitivity or detection probability in machine learning, and the false positive rate (FPR) can be calculated as [1- specificity] as the false alarm probability. In general, if the probability distributions for both sensitivity and specificity are known, the ROC curve can be constructed by plotting the area under the probability distribution from the cumulative distribution function of sensitivity on the y-axis to the threshold versus the cumulative distribution function of [1-specificity] on the x-axis. can create

ROC는 기준이 변경될 때 두 가지 작동 특성 (TPR 및 FPR)을 비교하기 때문에 상대적 작동 특성 곡선이라고도 한다. 분류 모델(분류자 또는 진단)은 특정 클래스/그룹 간의 매핑으로 분류기 또는 진단 결과는 실제 값 (연속 출력) 일 수 있으며, 이 경우 클래스 간의 분류기 경계는 임계값에 의해 결정된다. 또는 클래스 중 하나를 나타내는 개별 클래스 레이블이 될 수 있다.ROC is also called relative operating characteristic curve because it compares two operating characteristics (TPR and FPR) when the reference is changed. A classification model (classifier or diagnosis) is a mapping between specific classes/groups, and the classifier or diagnosis result may be an actual value (continuous output), in which case the classifier boundary between classes is determined by a threshold value. Or it could be an individual class label that represents one of the classes.

가능한 가장 좋은 예측 방법은 100% 민감도와 100% 특이성을 나타내는 ROC 공간의 왼쪽 위 모서리 또는 좌표 (0,1)에 포인트를 생성한다. (0,1) 점은 완벽한 분류라고도 한다. 랜덤한 추측은 (양과 음의 기본 속도에 관계없이) 왼쪽 아래부터 오른쪽 위 모서리까지 대각선 (차별없는 선)을 따라 점을 부여한다. 랜덤 추측의 직관적인 예는 동전을 뒤집는 것이다. 표본의 크기가 증가함에 따라 무작위 분류기의 ROC 점은 대각선 방향으로 향하게 된다. 균형 잡힌 동전의 경우, 포인트 (0.5, 0.5)가 된다.The best possible prediction method generates a point at the upper-left corner or coordinates (0,1) of the ROC space that exhibits 100% sensitivity and 100% specificity. The point (0,1) is also called perfect classification. Random guess (regardless of positive and negative base speed) gives points along a diagonal (non-discriminatory line) from the bottom left to the top right corner. An intuitive example of random guessing is flipping a coin. As the sample size increases, the ROC point of the random classifier is directed diagonally. For balanced coins, it will be points (0.5, 0.5).

대각선은 ROC 공간을 나눈다. 대각선 위의 점은 좋은 분류 결과를 나타낸다 (무작위보다 낫다). 선 아래의 점은 나쁜 결과를 나타낸다 (임의의 것보다 나쁨). 일관되게 나쁜 예측 인자의 출력은 좋은 예측 인자를 얻기 위해 단순히 반전될 수 있다.The diagonal divides the ROC space. Dots on the diagonal indicate good classification results (better than random). Dots below the line indicate bad results (worse than random). The output of a consistently bad predictor can simply be inverted to get a good predictor.

그래서 ROC curve는 X,Y가 둘다 [0,1]의 범위이고, (0,0) 에서 (1,1)을 잇는 곡선이다. 이때 ROC 커브의 면적이 1에 가까울수록 (즉 왼쪽위 꼭지점에 다가갈수록) 좋은 성능이다. 그리고 면적은 즉, AUC는 0.5~1의 범위를 갖는다(0.5면 성능이 전혀 없음. 1이면 최고의 성능). AUC(AUROC (the Area Under a ROC Curve))는 ROC 커브의 밑면적을 구한 값이며 이 값이 1에 가까울수록 성능이 좋다. 1로 예측하는 기준을 쉽게 잡으면 민감도는 높아진다. 그대신 모든 경우를 1이라고 하므로 따라서 특이도가 낮아진다. 그러므로 이 두 값이 둘다 1에 가까워야 의미가 있다. 그래서 ROC커브를 그릴 때 특이도를 1-특이도를 X축에 놓고, Y축에 민감도를 놓는다. 그러면 x=0일 때 y가 1이면 가장 최고의 성능이고, 점점 우측 아래로 갈수록, 즉 특이도가 감소하는 속도에 비해 얼마나 빠르게 민감도가 증가하는지를 나타낸다. 만약 AUC = 0.5라면, 특이도가 감소하는 딱 그만큼 민감도가 증가하는 것으로, 즉 어떤 기준으로 잡아도 민감도와 특이도를 동시에 높일 수 있는 지점이 없다는 것이다. AUC가 0.5라면, 특이도가 1일때 민감도는 0, 특이도가 0일때 민감도는 1이되는 비율이 정확하게 trade off 관계로, 두 값의 합이 항상 1이다. 그러므로 AUC값은 전체적인 민감도와 특이도의 상관 관계를 보여줄 수 있어 매우 편리한 성능 척도에 기준이다.So, the ROC curve is a curve connecting (0,0) to (1,1) with both X and Y in the range [0,1]. At this time, the closer the area of the ROC curve to 1 (ie, the closer to the upper left vertex), the better the performance. And the area, that is, AUC has a range of 0.5 to 1 (0.5 is no performance at all, 1 is the best performance). AUC (the Area Under a ROC Curve) is a value obtained by obtaining the area under the ROC curve, and the closer this value is to 1, the better the performance. If you easily set the prediction criterion of 1, the sensitivity increases. Instead, all cases are set to 1, thus lowering specificity. Therefore, both of these values must be close to 1 to be meaningful. So, when drawing the ROC curve, 1-specificity is placed on the X-axis and sensitivity is placed on the Y-axis. Then, when y = 1 when x = 0, it is the best performance, and it indicates how quickly the sensitivity increases compared to the rate at which the specificity decreases as it goes down to the right. If AUC = 0.5, sensitivity increases just as the specificity decreases, that is, there is no point at which sensitivity and specificity can be simultaneously increased by any criterion. If AUC is 0.5, the ratio of sensitivity 0 when specificity is 1 and sensitivity 1 when specificity 0 is exactly a trade-off relationship, so the sum of the two values is always 1. Therefore, the AUC value can show the correlation between overall sensitivity and specificity, so it is a very convenient performance measure.

예를 들어, 질병이 있는 사람과 건강한 사람들의 혈액 단백질 수치가 정상적으로 각각 2g/dL과 1g/dL로 정의될 수 있다. 의학적 검사는 혈액 시료에서 특정 단백질의 수준을 측정하고 질병을 나타내는 것으로 특정 임계값 이상으로 분류할 수 있다. 실험자는 임계값을 조정할 수 있으며 이는 다시 FPR을 변경한다. 임계값을 높이면 FNR이 줄어들고 곡선에서의 왼쪽 움직임과 일치한다. 곡선의 실제 모양은 두 분포가 얼마나 겹쳐져 있는지에 따라 결정된다.For example, blood protein levels in diseased and healthy people can normally be defined as 2 g/dL and 1 g/dL, respectively. A medical test can measure the level of a specific protein in a blood sample and classify it above a certain threshold as indicative of a disease. The experimenter can adjust the threshold, which in turn changes the FPR. Increasing the threshold reduces the FNR and is consistent with the left movement in the curve. The actual shape of the curve is determined by how much the two distributions overlap.

상기 분석대상 시료 집단은 생물학적 의미에 기초하여 데이터베이스를 구분리 수 있으며 그 구성 최소규모는 30례 이상일 수 있다. The sample group to be analyzed may be divided into databases based on biological meaning, and the minimum size of the composition may be 30 or more.

본 발명은 미지 또는 기지의 분자들로 이루어진 생체시료에서 상응하는 분자 각각의 양태에 기초하여 생산되는 결합프로파일을 시료 집단에 대한 생물학적 의미를 기초한 데이터베이스와 상기 특징선택 방법으로 AptaSSN 집단과 분자집단을 선정하고 상기 기계학습언어를 이용하여 학습하는 과정으로 선정된 AptaSSN 집단과 분자집단을 평가하여 바이오마커 개발에 유용하게 사용할 수 있다.The present invention selects the AptaSSN group and the molecular group by using a database based on the biological meaning of the sample group and the feature selection method for a binding profile produced based on each aspect of a corresponding molecule in a biological sample composed of unknown or known molecules And it can be usefully used for biomarker development by evaluating the AptaSSN group and molecular group selected as a learning process using the machine learning language.

6) 분류6) Classification

상기 분석모듈(303)의 분류는 상기 구축된 학습 데이터베이스에 대해 특징선택을 수행한 후, 학습을 수행하여 예측 모델을 생성하는 상기 분류기를 실행하여 얻은 최적화 예측모델, AptaDx로 선택되어진 특징들로 평가 대상 특정 시료(또는 사용자)를 각 클래스별로 구분하는 절차로 상기 특징선택 방법으로 선정된 AptaSSN으로 사용자의 클래스를 예측하는 절차일 수 있다.The classification of the analysis module 303 is evaluated with features selected with AptaDx, an optimized predictive model obtained by executing the classifier that performs learning to generate a predictive model after performing feature selection on the constructed learning database. As a procedure for classifying a target specific sample (or user) for each class, it may be a procedure for predicting the user's class with the AptaSSN selected by the feature selection method.

상기 수집된 모든 시료의 생체정보를 시료의 생물학적 의미에 따라 학습 데이터베이스를 구축하고 상기 특징선택을 실시하고 상기 구축된 학습 데이터베이스를 선정된 특징을 사용한 감독학습으로 생물학적 의미와 연관이 있는 AptaSSN 집단을 평가할 수 있다. The biometric information of all the collected samples is to build a learning database according to the biological meaning of the sample, perform the feature selection, and evaluate the AptaSSN group that is related to the biological meaning by supervised learning using the selected feature using the built learning database. can

또한, 상기 수집된 시료의 생체정보에서 특징선택을 하고 선택되어진 특징을 사용하여 비감독학습으로 상기 시료 집단을 분류할 수도 있다.Also, it is possible to select a feature from the biometric information of the collected sample and classify the sample group by unsupervised learning using the selected feature.

상기 생물학적 의미 결정은 시료의 분자 결합프로파일 분석 결과를 기초하여, 생물학적 의미기반 학습 데이터베이스에 대한 특정 시료의 유사도를 분류기로 결정할 수도 있다. 상기 생물학적 의미기반 학습 데이터베이스를 구성하는 결합프로파일을 참조하여 특정 시료(또는 사용자)의 생물학적 의미를 결정하는 것이다. 즉, 본 발명에서 제시하는 AptaSSN 또는 분자 분석기술을 사용하여 대량의 생체정보를 생산하여 상기 분류기를 이용하여 사용자를 분류할 수 있다.The biological meaning determination may be based on the molecular binding profile analysis result of the sample, and the degree of similarity of a specific sample to the biological meaning-based learning database may be determined as a classifier. The biological meaning of a specific sample (or user) is determined by referring to the binding profile constituting the biological meaning-based learning database. That is, by using AptaSSN or molecular analysis technology presented in the present invention, a large amount of biometric information can be produced and users can be classified using the classifier.

보다 구체적으로, 본 발명은 병리 조건과 건강한 상태의 시료에 적용하여 각각의 시료에 특이적으로 결합하고 생물학적 의미의 분석에 기여하는 AptaSSN 집단 및 분자집단을 선정할 수 있다. 생물학적 의미의 분석에 기여하는 AptaSSN 집단과 분자집단의 학습 및 분류는 비교하기를 원하는 두 가지 이상의 생리학의 상태를 분석할 수 있는 근거를 제공한다. 따라서 본 발명에 의하면, 새로운 치료 표적이나 진단 도구의 발견에 유용하게 사용될 가능성을 가진다.More specifically, the present invention can be applied to a sample in a pathological condition and a healthy state to select an AptaSSN group and a molecular group that specifically binds to each sample and contributes to the analysis of biological significance. The learning and classification of AptaSSN groups and molecular groups that contribute to the analysis of biological meanings provide a basis for analyzing two or more physiological states to be compared. Therefore, according to the present invention, it has the potential to be usefully used in the discovery of new therapeutic targets or diagnostic tools.

7) 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템7) Internal quality control and biological meaning determination support system

내부 정도관리 및 생물학적 의미 결장지원 시스템에는 오믹스 기술에서 생산되는 분자데이터의 품질을 확보하기 위한 정도관리분자 그리고 분자데이터로 구성된 학습 데이터베이스를 기반으로 예측모델을 생성하여 특정 시료를 분류하기 위해 분류분자가 필요하다.The internal quality control and biological meaning colon support system includes quality control molecules to secure the quality of molecular data produced by omics technology, and classification molecules to classify specific samples by creating a predictive model based on a learning database composed of molecular data. is needed

본 발명의 목적은, 상기 AptaSSN을 이용한 분류는 생물학적 의미에 따라 구분된 학습 데이터베이스의 각각 시료를 구성하는 분자집단과 AptaSSN 집단의 결합 자료 데이터베이스를 구축한 후, 생물학적 의미의 분석에 기여하는 AptaSSN 집단으로 특정 시료의 분류 과정을 적용함으로써, 목적하는 시험시료 및 대조시료에 대한 분석 효율이 향상되고, 생물학적 의미의 분석에 기여하는 AptaSSN의 분류 방법을 제공할 수 있다.It is an object of the present invention to classify using AptaSSN as an AptaSSN group that contributes to the analysis of biological meaning after establishing a database of combined molecular groups and AptaSSN groups constituting each sample of a learning database classified according to biological meaning By applying the classification process of a specific sample, it is possible to provide a classification method of AptaSSN that improves analysis efficiency for a target test sample and a control sample, and contributes to the analysis of biological significance.

내부 정도관리 및 생물학적 의미 결장지원 시스템 (1)은 상기 <Ⅱ. AptaSSN의 다중 분석> 항의 내용을 참조하여, (a) 시료에 있는 분자집단과 AptaSSN 집단이 혼합하여 형성된 복합체에서 용출된 AptaSSN 집단을 NGS 시퀀서로 염기서열을 결정하는 단위(도 12의 a); 및 (b) 상기 생산된 NGS 염기서열을 분자데이터, 결합프로파일로 전환하는 단위(도 12의 b)를 포함하는 분자데이터 생산 모듈(100); (c) 상기 <Ⅴ. 2>항의 내용을 참조하여, 상기 구축된 학습 데이터베이스로부터 선정된 내부정도관리분자데이터로 평가 대상 시료에 있는 분자데이터를 내부정도관리하는 내부정도관리 모듈(200); 및 (d) 상기 <Ⅴ. 3>항의 내용을 참조하여, 상기 생산된 분자데이터의 수집과 저장, 학습 데이터베이스의 구축, 전처리, 분류 특징 추출, 학습 및 마지막 내부 정도관리된 유효 시료를 하는 분류의 6개의 주요 단계를 포함하는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300);를 포함하여 구성할 수도 있다. The internal quality control and biological significance colon support system (1) is described in <Ⅱ. Multiple analysis of AptaSSN> Referring to the section , (a) a unit for determining the nucleotide sequence of the AptaSSN group eluted from the complex formed by mixing the molecular group and the AptaSSN group in the sample with the NGS sequencer (FIG. 12a); and (b) a molecular data production module 100 including a unit (b of FIG. 12) for converting the produced NGS nucleotide sequence into molecular data and a binding profile; (c) above <V. 2> with reference to the contents of the item, the internal quality control module 200 for internal quality control of the molecular data in the evaluation target sample with the internal quality control molecular data selected from the built-up learning database; and (d) the <V. 3> With reference to the contents of paragraph 3>, biological comprising six main steps of collection and storage of the produced molecular data, construction of a learning database, pre-processing, classification feature extraction, learning and classification to final internal quality-controlled valid samples. It may be configured to include; a semantic determination support module 300 .

본 발명에서 상기 AptaSSN 라이브러리를 사용하여 생산된 생물학적 의미기반 학습 데이터베이스를 구성하는 시료의 분자데이터를 학습하여 개발된 상기 분류기로 시료 또는 시료를 제공한 환자를 우수한 능력으로 분류하는 AptaSSN 집단을 선정, 평가하고 이에 상응하는 분자집단을 분리할 수 있다.In the present invention, the classifier developed by learning the molecular data of the sample constituting the biological meaning-based learning database produced by using the AptaSSN library in the present invention selects and evaluates the AptaSSN group that classifies the patient who provided the sample or sample with excellent ability and the corresponding molecular groups can be isolated.

본 발명은 시료를 구성하는 분자집단을 동시에 분석하여 고차원의 특징을 갖는 방대한 양의 데이터를 생산할 수 있으며 상기 데이터로부터 세포, 조직이나 질병에 관련된 다양한 생물학적 정보를 예측하는 방법 및 장비를 제공하고자한다. An object of the present invention is to provide a method and equipment for predicting various biological information related to cells, tissues or diseases from the data, which can produce a large amount of data having high-dimensional characteristics by simultaneously analyzing the molecular population constituting the sample.

본 발명은 상기 분자데이터가 있는 시료를 대상으로 생물학적 의미를 결정하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원시스템(1)을 제공할 수 있다. 상기 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원시스템(1)은 상기 생물학적 의미의 결정에 기여하는 AptaSSN 집단과 표적분자집단을 선정하고 평가하는 시스템과 동일할 수도 있다. The present invention can provide an internal quality control and biological meaning determination support system (1) for determining the biological meaning of the sample having the molecular data. The internal quality control and biological meaning determination support system 1 may be the same as the system for selecting and evaluating the AptaSSN group and the target molecule group contributing to the determination of the biological meaning.

상기 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원시스템(1)에서 제공되는 생물학적 의미 값은 질병이나 다른 상태를 진단, 치료, 완화, 처치, 예방을 목적으로 생물학적 의미에 관한 의사 결정(Decision Making)을 하는 과정을 지원하는 “분류”, “점수”, “지수”를 의미하고, 생물학적 의미가 결정된 시료 또는 시료를 채취한 사람의 임상 정보(Clinical Information) 및 상기 하나 이상의 분자 값들을 수집한 후, 통계학적 기법 또는 기계학습 알고리즘을 이용하여 상기 수집한 정보들로부터 질환을 추론 또는 판별할 수 있도록 하는 생산된 특이적 결과일 수도 있다.The biological meaning value provided by the internal quality control and biological meaning decision support system (1) is a process of making a decision about biological meaning for the purpose of diagnosing, treating, alleviating, treating, and preventing a disease or other condition. means “classification”, “score”, and “index” that support Alternatively, it may be a specific result produced so that a disease can be inferred or discriminated from the collected information using a machine learning algorithm.

본 발명에서 AptaSSN에 의해 생산되는 결합프로파일 데이터에 대한 생물적인 의미의 기준에 따라 유용한 AptaSSN을 결정할 수도 있으며 그 생물학적 의미는 예시적으로 진단이지만 이에만 국한된 것이 아니다.In the present invention, useful AptaSSN may be determined according to the criterion of biological significance for the binding profile data produced by AptaSSN, and the biological significance is illustratively diagnostic, but not limited thereto.

상기 분석시료 집단에 대한 생물학적 의미 분석에 기여하는 AptaSSN을 결정하는 일렬의 공정으로 결정된 차등결합 AptaSSN 집단을 이용하여 각각에 상응하는 표적단백질을 분리 정제, 동정하여 바이오마커 발견을 할 수 있다.Biomarkers can be discovered by separating, purifying, and identifying target proteins corresponding to each using the differential binding AptaSSN population determined by a series of processes for determining the AptaSSN contributing to the analysis of the biological significance of the analysis sample population.

분자집단으로 이루어진 시료 집단에서 각각 시료의 분자집단과 AptaSSN 집단의 복합체에서 생성되는 결합프로파일을 구성하는 정보를 분석하여 분자 기반으로 상기 시료 집단을 분류할 수도 있다. 비감독(Nonsurpervised) 학습을 사용하여 구현할 수 있다.In a sample group composed of molecular groups, information constituting a binding profile generated from a complex of a molecular group and an AptaSSN group of each sample may be analyzed to classify the sample group based on the molecule. It can be implemented using non-supervised learning.

본 명세서에 기술된 방법들에 따라 선정된 AptaSSN은 특정분자와의 해리상수(Kd)가 2.0x10-9미만이고 상기 해리상수와 다른 분자 해리상수의 비 즉, 특이도가 5이상인 핵산인 압타머들을 포함하고 있으며 상기 AptaSSN는 바이오마커의 개발, 진단 및 치료 방법 범주내에서 유용하다.AptaSSN selected according to the methods described herein has a dissociation constant (Kd) with a specific molecule of less than 2.0x10 -9 and a ratio of the dissociation constant to other molecular dissociation constants, that is, an aptamer that is a nucleic acid having a specificity of 5 or more. and the AptaSSN is useful within the scope of biomarker development, diagnosis and treatment methods.

상기 생산되는 결합프로파일을 가지고 학습을 수행하여 생물학적 의미 결정 지원 모델을 생성하는 모듈은 선택되어진 특징들을 적합한 분류기를 통해 생물학적 의미에 대한 각 클래스 별로 분류하는 절차이다.The module for generating a biological meaning determination support model by performing learning with the produced binding profile is a procedure for classifying selected features for each class for biological meaning through an appropriate classifier.

상기 생물학적 의미는 상기 시료 또는 시료를 채취한 사람의 생리적인 변화를 의미하고, 상기 임상검사 값에 상응하여 예방, 진단, 치료, 완화와 처치의 건강관리를 목적으로 의사 결정(Decision Making)을 하는 과정에 필요한 정보일 수도 있다.The biological meaning means the physiological change of the sample or the person who took the sample, and in accordance with the clinical test value, prevention, diagnosis, treatment, alleviation, and treatment for the purpose of health management. It may be information necessary for the process.

상기 시료의 분자집단에 대한 결합프로파일에 기초하여 생물학적 의미 결정 방법은 특정 시료와 생물학적 의미기반 데이터베이스의 유사도일 수도 있으며 상기 생물학적 의미기반 데이터베이스를 구성하는 시료들의 임상 정보를 참조하여 생물학적 의미를 결정할 수도 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 병리 조건과 건강 조건의 시료의 다중의 분자에 특이적으로 결합하고 상기에서 결정된 생물학적 의미의 분석에 기여하는 AptaSSN을 이용하여 검사 시료가 병리 조건과 건강 조건인지를 분류할 수 있다. The method for determining biological meaning based on the binding profile for the molecular group of the sample may be the degree of similarity between a specific sample and a biological meaning-based database, and the biological meaning may be determined by referring to clinical information of samples constituting the biological meaning-based database. . More specifically, it is possible to classify whether the test sample is a pathological condition and a healthy condition using AptaSSN, which specifically binds to multiple molecules of a sample of pathological and healthy conditions and contributes to the analysis of the biological meaning determined above. .

본 발명에 따른 AptaSSN 제조방법은 생물공학, 의학, 생물학 그리고 생화학의 분야에 응용된다. 본 발명의 응용은 인간 건강 상태, 동물 및 식물 관리에 최종적인 목적이 있다. 본 발명은 바이오마커 개발, 치료 수단과 진단 목적의 분자를 식별하기 위해 다중의 생물학적인 생체시료(예, 시험시료와 대조시료) 각각에 결합하는 AptaSSN 라이브러리를 비교분석하여 선택적인 AptaSSN을 개발하고 이에 결합하는 분자를 이용하여 생물학적인 시료를 식별함으로써 가능하다.The AptaSSN manufacturing method according to the present invention is applied in the fields of biotechnology, medicine, biology and biochemistry. The application of the present invention has an ultimate aim in the management of human health conditions, animals and plants. The present invention develops a selective AptaSSN by comparatively analyzing an AptaSSN library that binds to each of multiple biological biological samples (eg, a test sample and a control sample) in order to identify molecules for biomarker development, therapeutic means and diagnostic purposes, and This is possible by identifying biological samples using molecules that bind.

진단 또는 검정 장치, 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 그 장치의 고상 표면에 고정된 AptaSSN을 가진 칼럼, 테스트 스트립 또는 바이오칩 또한 제공된다. 상기 장치의 표면에 점착 유지된 M-AptaSSN 복합체를 형성하는 고상 표면과 접촉하는 표적분자에 AptaSSN이 결합되도록 위치할 수 있어서 표적을 포획하고 검출하도록 해 주며, 선별적으로 표적을 정량할 수 있다. (동일하거나 다를 수 있는) 일렬의 AptaSSN은 상기 한 장치에 제공될 수 있다.Also provided are diagnostic or assay devices, such as columns, test strips or biochips having AptaSSN immobilized on the solid surface of one or more of the devices. AptaSSN can be positioned to bind to a target molecule in contact with a solid surface forming an M-AptaSSN complex adhered to the surface of the device, thereby capturing and detecting the target, and selectively quantifying the target. A series of AptaSSNs (which may be the same or different) may be provided in one device.

다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 분자집단에 대한 AptaSSN의 결합이 표적분자 및 AptaSSN의 연장된 상호작용의 존재, 부재, 함량 혹은 농도를 검출하고, 표적을 검출하는데 용이하도록 하는데 사용될 수 있는 진단 방법에 유용한 것이다. 유사한 이점이 차등 AptaSSN이 시험관내(in vitro) 또는 생체내(in vivo) 조영 방법에 사용될 경우 제공될 수 있다. AptaSSN과 M의 연장된 상호관계 또한 상기 연장된 상호관계가 예를 들어 표적분자 또는 하위 신호전달 단계반응(downstream signaling cascade)을 보다 길게 활성화 혹은 억제함으로써 개선된 치료 효과를 제공한다.A diagnostic method in which binding of AptaSSN to a population of molecules in a sample composed of various types of molecules can be used to detect the presence, absence, content or concentration of a prolonged interaction of the target molecule and AptaSSN, and to facilitate the detection of the target. will be useful for Similar advantages may be provided when differential AptaSSN is used in in vitro or in vivo imaging methods. The extended correlation between AptaSSN and M also provides an improved therapeutic effect, for example, by activating or inhibiting a target molecule or a downstream signaling cascade for a longer period of time.

본 발명에 기재된 임의의 방법의 제품이고, 즉 테스트 장소에서 평가될 수 있는 분석결과이거나, 만일 원한다면 그것은 평가 및 원격지(remote location)에 있는 관계자와의 의사소통을 위하여 다른 장소로 이송될 수 있다. 본 발명에 사용된 것으로서, "원격지(remote location)"는 결과가 얻어진 곳과 물리적으로 다른 장소를 말한다. 따라서, 상기 결과는 서로 다른 방, 서로 다른 빌딩, 서로 다른 도시의 일부, 서로 다른 도시 등으로 보내질 수 있다. 데이터는 예를 들어, 팩스, 우편, 일일배달(overnight delivery), 이메일, ftp, 보이스 메일 등과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 전달될 수 있다.It is a product of any of the methods described herein, i.e., an analysis result that can be evaluated at a test site, or, if desired, it can be transported to another location for evaluation and communication with personnel at a remote location. As used herein, "remote location" refers to a location physically different from where the result was obtained. Thus, the results may be sent to different rooms, different buildings, different parts of a city, different cities, and the like. Data may be delivered by any suitable means, such as, for example, fax, mail, overnight delivery, email, ftp, voice mail, and the like.

정보를 "전달(Communicating)"하는 것은 적절한 전달 경로(예를 들면, 사설 또는 공중 네트워크)를 통하여 전자 시그널로서 정보를 나타내는 데이터의 전달을 말한다. 아이템을 "전송(Forwarding)"하는 것은 아이템을 물리적으로 또는 (가능하다면) 다른 방법으로 수송하는 것이든 간에, 한 장소에서 다음 장소로 아이템을 이송하는 임의의 수단을 말하고, 최소한 데이터인 경우에는, 그 데이터를 이송하거나 의사소통하는 매체를 물리적으로 수송하는 것을 포함한다."Communicating" information refers to the transfer of data representing information as an electronic signal via an appropriate delivery path (eg, a private or public network). "Forwarding" an item refers to any means of transferring an item from one place to the next, whether physically or (if possible) by some other means, and at least in the case of data: It includes physically transporting the medium that transports or communicates the data.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and a person of ordinary skill in the art may make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident that it can

*본 발명은 분자집단으로 이루어진 시료를 보다 효율적으로 분석할 수 있고 생물학적 의미의 분석에 기여하는 바이오마커 및 리간드를 동시에 개발하는 방법, 장치 및 그들의 용도를 제공한다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는 바이오마커의 발굴 및 연구를 위한 도구의 설계와 개발 및 AptaSSN-기반 치료법의 개발뿐만 아니라 진단적 적용에 널리 유용하다.* The present invention provides a method, an apparatus, and their use for simultaneously developing a biomarker and a ligand that can analyze a sample consisting of a molecular population more efficiently and contribute to the analysis of biological significance. The method and apparatus according to the present invention are widely useful in the design and development of tools for the discovery and study of biomarkers and the development of AptaSSN-based therapies as well as in diagnostic applications.

도 1은 임의의 염기서열을 포함하는 출발 라이브러리로부터 제조된 단일가닥핵산(SSN) 라이브러리로 다양한 유형의 생체분자로 구성된 시료에 있는 생체분자(BM) 집단에 특이적이고 유의하게 결합하는 양의 차이가 있는 단일가닥핵산(SSN) 집단 및 이에 상응하는 분자를 선정하는 방법을 제시하는 도면이고,
도 2는 결합 SSN 집단으로 생체분자집단으로 이루어진 시료로부터 표적분자를 분리, 동정하는 방법을 제시하는 도면이고,
도 3은 다양한 유형의 분자로 구성된 시료를 대상으로 한 AptaSSN 다중 분석은 제조된 AptaSSN 집단에 제1 태그를 부가하여 현탁 상태 제1 고체지지체(FSS)를 사용한 AptaSSN-FSS 복합체 라이브러리를 제조한다. 상기 제조한 복합체로 분자을 포획하여 제1 분리를 한다, 상기 수확한 복합체의 분자에 제2 태그를 부가하여 고정 상태 제2 고체지지체(SSS)와 복합체를 형성한다. 상기 형성된 복합체를 제2 분리하고 결합 AptaSSN을 용출하고 이를 증폭하는 분석 단계를 포함하는 방법으로 실시할 수 있다.
도 4는 출발 단일가닥핵산의 구조로 고정영역-가변영역-고정영역으로 구성된 출발 단일가닥핵산의 구조에 대한 도면이고,
도 5는 출발 라이브러리를 주형으로부터 DS 올리고뉴클레오티드 라이브러리 제조를 위한 프라이머이고,
도 6는 RNA SSN 라이브러리 제조의 주형인 DS 올리고뉴클레오티드의 제조에 필수적인 프라이머 쌍(T7 프라이머와 DS 프라이머 C2')DP 대한 도면이고,
도 7은 결합 SSN 라이브러리의 균등 또는 차등 공정을 상기 PCR 방법으로 실시할 경우 상기 결합 SSN은 차등와 균등 공정에 필요한 프라이머 쌍의 결합위치를 제공하는 한 도면이고,
도 8은 결합 SSN 라이브러리의 균등 또는 차등 공정을 상기 PCR 방법으로 실시할 경우 상기 결합 SSN은 차등와 균등 공정에 필요한 프라이머 쌍의 결합위치를 제공하는 다른 예시에 대한 도면이고,
도 9는 결합 SSN 라이브러리의 균등와 차등 공정을 수행하는 라이게이션 방법은 특정서열을 포함하며 시험시료의 DS DNA 결합 SSN에 라이게이션하여 테스터1과 테스터2를 제조하는아댑터에 대한 도면이고,
도 10은 시료에 있는 분자집단과 SSN 라이브러리로부터 결합 SSN, 실험군과 대조군에 대한 결합 SSN 프로파일, 차등결합 SSN 평가 및 선정과 표적분자의 동정을 목적으로 먼저, 상기 출발 핵산 라이브러리에서 SSN 라이브러리를 제조하는 예시적인 도면이고,
도 11은 사용하는 AptaSSN 특이적 프라이머와 NGS 라이브러리 제작용 프라이머를 결합하여 제조한 AptaSSN 집단의 NGS 라이브러리 제작용 FXRP 프라이머를 제작하는 도면이고,
도 12는 차등결합 AptaSSN 집단의 선정을 위한 분자 데이터인, 결합프로파일, 즉 상기 라이브러리에서 특정시료를 구성하는 분자집단과 형성된 복합체에서 분리된 AptaSSN 집단의 염기서열과 출현빈도, 생산을 목적으로 분석시료를 구성하는 분자집단과 선정된 AptaSSN 집단을 반응시켜 분자와 AptaSSN 복합체 집단을 형성하며 상기 형성된 복합체 집단으로부터 AptaSSN 집단을 분리하는 공정에 대한 도면 (a) 및 상기 분리된 AptaSSN 집단으로부터 시쿼싱 라이브러리를 구축하는 공정에 대한 도면(b)이고,
도 13은 SSN-FSS 비드 집단(a) 또는 nitrocellolose disc(b)을 이용하여 분석대상 시료들에 대한 결합프로파일을 생성하고 생물학적 의미를 기준으로 데이터베이스를 구축하는 도면이고,
도 14는 시료를 구성하는 복수 집단에 유의하게 결합의 양적 차이가 있는 AptaSSN 집단을 확보하여 그 특징을 규명하고 이에 결합하는 분자를 규명하는 방법으로, 결합 SSN에 결합하는 분자를 분리, 동정하는 방법은 제시하고 있으며 결합 SSN들을 이용하여 특이적으로 결합하는 분자를 분리하고 이 복합체를 PAGE-SDS 젤에서 전기영동을 하여 단백질 표적밴드를 확인한다. 확인된 단백질 밴드를 절단하여 단백질을 추출한 후, MALTITOF-TOF로 단백질을 동정하는 단계를 통해, 결합 SSN에 특이적으로 결합하는 분자를 확인하는 과정을 도식하는 도면이고,
도 15는 시료에 있는 분자집단에서 결합 SSN 결합(a) 및 AptaSSN 집단(b)으로 획득한 단백질 추출물의 용액 기반 단백질 분해 소화과 단백질의 제1원 (1D) SDS-PAGE 분리, 연속 겔 영역의 절제 및 각 겔 영역에서 단백질의 단백질 분해 소화를 수반하는 GeLC(one-dimensional sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis 다음에 liquid chromatography을 실시하는 기술) 분석에 대한 도면이고,
도 16은 AptaSSN 유체 자성 비드 장치에 대한 도면이고,
도 17은 NGS 기술을 이용하여 단백질 및 핵산 데이터를 동시에 생산하는 과정에 대한 도면이고,
도 18은 내부 정도관리 및 생물학적 의미 결정 지원시스템(1)의 구성에 대한 도면이고,
도 19는 분자데이터 생산 모듈(100)의 구성에 대한 도면이고,
도 20은 내부정도관리 모듈(200)의 구성에 대한 도면이고,
도 21은 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 구성에 대한 도면이고,
도 22는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에서 실시하는 학습과 평가의 단계에 대한 도면이고,
도 23은 Agilent DNA 1000 Kit 및 Bioanalyzer를 사용하여 제작한 NGS 용하여 라이브러리의 크기 및 완결성은 확인한 결과에 대한 도면이고,
도 24는 시험시료에서 준비된 결합 SSN 라이브러리와 대조시료에서 준비된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 5395개의 결합 SSN의 염기서열과 출현빈도의 비율을 비교한 도면이고,
도 25는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에서 선정된 특징으로 계층 클러스터링한 결과에 대한 도면이고,
도 26은 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에서 선정된 특징의 분포에 대한 도면이고,
도 27은 일련번호 768 결합 SSN의 시험시료인 소세포폐암 환자의 혈청과 대조시료인 비소세포폐암 환자의 혈청에 대한 결합정도를 평가한 결과, 소세포폐암 환자의 혈청에만 특이적으로 반응한 결과에 대한 도면이고,
도 28은 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 입력모듈(302)은 생물학적 의미를 기준으로 따라 구축된 폐암유무 학습세트 DB과 평기세트 DB를 구축하고 먼저, 학습세트 DB에 대한 시료내는 Min-Max Normalization, 시료간에는 Qauntile Normalization을 실시하였으며, 정규화된 DB에 대해 one-way ANOVA를 실시하여 특징선택을 실시하여 분류분자(특징) 집단을 선정하였으며 선택되어진 분류특징 집단의 분포에 대한 도면이고,
도 29은 선택되어진 분류특징 집단의 일차 평가로 학습 시료에 대해 클러스터링 기법으로 분석한 결과에 대한 도면이고,
도 30는 선택되어진 분류특징 집단의 이차 평가로 기계학습 분류기를 사용하여 학습하고 10-fold cross validation 방법으로 평가한 결과에 대한 도면이다.
1 is a single-stranded nucleic acid (SSN) library prepared from a starting library including an arbitrary nucleotide sequence. The difference in the amount of specific and significant binding to a biomolecule (BM) population in a sample composed of various types of biomolecules is shown. It is a diagram that presents a method for selecting a single-stranded nucleic acid (SSN) group and a molecule corresponding thereto,
2 is a diagram illustrating a method for isolating and identifying a target molecule from a sample consisting of a biomolecule population as a binding SSN population;
3 is an AptaSSN-FSS complex library using a first suspended solid support (FSS) by adding a first tag to the AptaSSN population prepared in the AptaSSN multiplex analysis for samples composed of various types of molecules. A first separation is performed by capturing a molecule with the prepared complex, and a second tag is added to the harvested complex molecule to form a complex with a second immobilized solid support (SSS). It can be carried out by a method comprising an analysis step of isolating the formed complex and eluting the bound AptaSSN and amplifying it.
4 is a diagram showing the structure of a starting single-stranded nucleic acid comprising a fixed region-variable region-fixed region as the structure of the starting single-stranded nucleic acid;
5 is a primer for preparing a DS oligonucleotide library from the starting library as a template;
6 is It is a diagram of the primer pair (T7 primer and DS primer C2') DP essential for the production of DS oligonucleotide, which is a template for RNA SSN library production,
7 is a diagram that provides a binding site of a primer pair necessary for the differential and equivalent process, wherein the binding SSN provides a binding site for the differential and equivalent process when the equivalent or differential process of the binding SSN library is performed by the PCR method;
8 is a diagram of another example in which the binding SSN provides the binding site of a primer pair necessary for the differential and equivalent process when the equivalent or differential process of the binding SSN library is performed by the PCR method;
9 is a diagram of an adapter for preparing Tester 1 and Tester 2 by ligation to the DS DNA-binding SSN of a test sample, and the ligation method for performing the equivalent and differential process of the binding SSN library includes a specific sequence;
10 is a method for preparing an SSN library from the starting nucleic acid library for the purpose of evaluating and selecting a binding SSN, a binding SSN profile for an experimental group and a control group, differential binding SSN evaluation and selection, and identification of a target molecule from the molecular population and SSN library in the sample. It is an exemplary drawing,
11 is a diagram of preparing an FXRP primer for NGS library production of the AptaSSN population prepared by combining the used AptaSSN-specific primer and the primer for NGS library production;
12 shows the molecular data for selection of the differential binding AptaSSN group, that is, the nucleotide sequence and frequency of the AptaSSN group isolated from the molecular group constituting the specific sample in the library, and the complex formed in the library, analysis sample for the purpose of production A diagram of a process for forming a molecule and an AptaSSN complex population by reacting the molecular population constituting the It is a drawing (b) for the process,
13 is a diagram of generating a binding profile for analyte samples using SSN-FSS bead population (a) or nitrocellolose disc (b) and constructing a database based on biological significance,
14 is a method for securing an AptaSSN population with significant quantitative differences in binding to a plurality of groups constituting a sample, characterizing the characteristics, and identifying molecules binding thereto. A method for isolating and identifying molecules binding to binding SSN. has been suggested, and specific binding molecules are isolated using binding SSNs, and protein target bands are identified by electrophoresis of this complex on a PAGE-SDS gel. After extracting the protein by cutting the identified protein band, it is a diagram illustrating the process of identifying a molecule that specifically binds to the binding SSN through the step of identifying the protein with MALTITOF-TOF,
Figure 15 shows solution-based proteolytic digestion of protein extracts obtained with bound SSN binding (a) and AptaSSN population (b) from molecular populations in a sample, and first-source (1D) SDS-PAGE separation of proteins, excision of continuous gel regions. and GeLC (one-dimensional sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis followed by liquid chromatography) analysis accompanying proteolytic digestion of proteins in each gel region.
16 is a diagram of an AptaSSN fluid magnetic bead device;
17 is a diagram of a process for simultaneously producing protein and nucleic acid data using NGS technology;
18 is a diagram of the configuration of the internal quality control and biological meaning determination support system (1),
19 is a diagram of the configuration of the molecular data production module 100,
20 is a diagram of the configuration of the internal quality control module 200,
21 is a diagram of the configuration of the biological meaning determination support module 300,
22 is a diagram of the steps of learning and evaluation carried out in the biological meaning determination support module 300,
23 is a view of the results of confirming the size and completeness of the library using the NGS prepared using the Agilent DNA 1000 Kit and Bioanalyzer,
24 is a diagram comparing the ratio of the nucleotide sequences and the frequency of 5395 binding SSNs constituting the binding SSN library prepared in the test sample and the binding SSN library prepared in the control sample;
25 is a diagram of a result of hierarchical clustering with features selected by the biological meaning determination support module 300;
26 is a diagram of the distribution of features selected by the biological meaning determination support module 300,
27 shows the results of evaluating the binding degree of serial number 768 binding SSN to the serum of a small cell lung cancer patient, a test sample, and a control sample, the serum of a non-small cell lung cancer patient. is a drawing,
28 shows that the input module 302 of the biological meaning determination support module 300 builds the lung cancer presence/absence learning set DB and the stage set DB constructed based on the biological meaning, and first, Min-Max samples for the learning set DB are generated. Normalization, Qauntile Normalization was performed between samples, and one-way ANOVA was performed on the normalized DB to select a classifying molecule (feature) group.
29 is a diagram of the results of analysis by a clustering technique on a learning sample as a primary evaluation of a selected classification feature group;
30 is a diagram showing the results of learning using a machine learning classifier as a secondary evaluation of the selected classification feature group and evaluating it by a 10-fold cross validation method.

하기의 예는 단지 실례를 목적으로 제공되며, 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.The following examples are provided for illustrative purposes only and do not limit the scope of the invention as defined in the appended claims.

앞서 말한 것들은 다양한 구현들 및 예시들에 관하여 명세서를 설명한 것이다. 어떠한 특정 구현, 예시 또는 특정 구현 또는 예시의 구성 요소도 청구항의 어떤 중요한, 필요한 또는 필수 구성 요소 또는 특징으로서 구성될 수 없다.The foregoing has set forth the specification with respect to various implementations and examples. No particular implementation, example, or component of a particular implementation or example may constitute any significant, necessary or essential element or feature of a claim.

다양한 변형 및 치환이 하기의 청구항에 기재된 것과 같은 명세서의 범위를 벗어나지 않는 기재된 실시예로 만들어질 수 있다. 도면과 실시예를 포함하는 명세서는 제한적인 것보다는 설명하기 위한 수단으로 간주되며, 모든 이러한 변형 및 치환은 명세서의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 따라서, 본 명세서의 범위는 실시예에 의해서라기 보다는 첨부된 청구항 및 그것들의 법적 동등물에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 임의의 방법 또는 제법 청구항에 기술된 단계들은 임의의 실행가능한 순서로 실행될 수 있으며, 임의의 실시예, 예시 또는 청구항에 존재하는 순서로 제한되지 않는다.Various modifications and substitutions may be made to the described embodiments without departing from the scope of the specification as set forth in the following claims. The specification, including drawings and examples, is to be regarded as illustrative rather than restrictive, and all such modifications and substitutions are intended to be included within the scope of the specification. Accordingly, the scope of this specification should be determined by the appended claims and their legal equivalents rather than by the examples. For example, the steps recited in any method or preparation claim may be performed in any practicable order and are not limited to the order in which they appear in any embodiment, example, or claim.

실시예Example

구입한 시약purchased reagents

HEPES, NaCl, KCl, EDTA, EGTA, MgCl2 및 Tween-20은 Fisher Biosciences(미국)로부터 구입하였다. 8000 분자량의 덱스트란 설페이트 나트륨 염(Dextran sulfate sodium salt (DxSO4))을 Sigma-Aldrich 사(미국)로부터 구입하고, 교환기로 적어도 20시간 동안 탈이온수에 대해 투석하였다. HEPES, NaCl, KCl, EDTA, EGTA, MgCl2 and Tween-20 were purchased from Fisher Biosciences (USA). Dextran sulfate sodium salt (DxSO4) having a molecular weight of 8000 was purchased from Sigma-Aldrich (USA) and dialyzed against deionized water for at least 20 hours in an exchanger.

KOD EX DNA 중합 효소는 Merk사(미국)로부터 구입하였다. KOD EX DNA polymerase was purchased from Merk (USA).

염화 테트라 메틸 암모늄(Tetramethylammonium chloride) 및 CAPSO(3-(Cyclohexylamino)-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid)는 Sigma-Aldrich에서 구입하였고 streptavidin phycoerythrin (SAPE)은 Moss Inc.(미국)에서 구입하였다. 4-(2-아미노에틸)-벤젠술포닐플루오라이드 염산염 및 4-(2-Aminoethyl)-benzenesulfonylfluoride hydrochloride(AEBSF)은 Gold Biotechnology(미국)에서 구입하였다. Streptavidin으로 코팅된 96- 웰 플레이트(피어스 스트렙타비딘 코팅 플레이트 HBC, 투명 96-웰, 제품 번호 15500 또는 15501)는 Thermo Scientific 사(미국)로부터 구입하였다. NHS-PEG4-바이오틴(EZ-Link NHS-PEG4-Biotin, 제품 번호 21329)은 Thermo Scientific 에서 구입하여 무수 DMSO에 용해시킨 후 일회용 분취 량으로 동결 보관하였다. 효모 tRNA(Life Technologies사, 미국)를 사용하였다.Tetramethylammonium chloride and CAPSO (3-(Cyclohexylamino)-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid) were purchased from Sigma-Aldrich, and streptavidin phycoerythrin (SAPE) was purchased from Moss Inc. (USA). 4-(2-Aminoethyl)-benzenesulfonylfluoride hydrochloride and 4-(2-Aminoethyl)-benzenesulfonylfluoride hydrochloride (AEBSF) were purchased from Gold Biotechnology (USA). Streptavidin-coated 96-well plates (Pierce streptavidin coated plates HBC, clear 96-wells, product number 15500 or 15501) were purchased from Thermo Scientific (USA). NHS-PEG4-Biotin (EZ-Link NHS-PEG4-Biotin, product number 21329) was purchased from Thermo Scientific, dissolved in anhydrous DMSO, and stored frozen as single-use aliquots. Yeast tRNA (Life Technologies, USA) was used.

변형 DNA SSN 라이브러리에서 결합 SSN 집단의 선정은 dT대신에 소마로직 사(미국)에서 구입한 5-(N-benzyl carboxamide)-2-deoxyuridine (Bn-dU) 5-(N- 벤질카르복스아미드)-2-데옥시우리딘(Bn-dU) 또는 5-[N-(1-naphthylmethyl)carboxamide]-2-deoxyuridine (Nap-dU) 5-[N-(1-나프틸메틸) 카르복스아미드]-2-데옥시우리딘 (Nap-dU)으로 이루어진 무작위 40개의 염기로 구성된 변형 DNA SSN 라이브러리를 사용하였다. Selection of the binding SSN population from the modified DNA SSN library was performed using 5-( N- benzyl carboxamide)-2-deoxyuridine (Bn-dU) 5-(N-benzylcarboxamide) purchased from Somalogic (USA) instead of dT. -2-deoxyuridine (Bn-dU) or 5-[ N- (1-naphthylmethyl)carboxamide]-2-deoxyuridine (Nap-dU) 5-[N-(1-naphthylmethyl)carboxamide] A modified DNA SSN library consisting of random 40 bases consisting of -2-deoxyuridine (Nap-dU) was used.

모든 C5 위치 변형된 시티딘 (dC) 및 우리딘(dU) 트리포스페이트 (변형된 dNTP) 및 포스포르아미다이트는 이전에 보고된 바와 같이 합성되었다. PCR 등급 천연 뉴클레오티드 트리포스페이트 dATP, dTTP, dCTP 및 dGTP는 Thermo Fisher Scientific으로부터 수득 하였다. All C5 position modified cytidine (dC) and uridine (dU) triphosphates (modified dNTPs) and phosphoramidite were synthesized as previously reported. PCR grade natural nucleotide triphosphates dATP, dTTP, dCTP and dGTP were obtained from Thermo Fisher Scientific.

출발 라이브러리 그리고 정방향 및 역방향 프라이머를 주문 합성하였다(TriLink BioTechnologies, 미국).A starting library and forward and reverse primers were custom synthesized (TriLink BioTechnologies, USA).

버퍼buffer

완충액 SB18은 NaOH로 pH 7.5로 조정된 40 mM HEPES, 101 mM NaCl, 5 mM KCl, 5 mM MgCl2 및 0.05 % (v/v) Tween 20로 구성된다. 완충액 SB17은 1mM trisodium EDTA가 첨가된 SB18이다. Buffer SB18 consists of 40 mM HEPES, 101 mM NaCl, 5 mM KCl, 5 mM MgCl2 and 0.05% (v/v) Tween 20 adjusted to pH 7.5 with NaOH. Buffer SB17 is SB18 supplemented with 1 mM trisodium EDTA.

완충액 PB1은 NaOH로 pH 7.5로 조정된 10 mM HEPES, 101 mM NaCl, 5 mM KCl, 5 mM MgCl2, 1 mM trisodium EDTA 및 0.05 % (v/v) Tween-20으로 구성된다. Buffer PB1 consists of 10 mM HEPES, 101 mM NaCl, 5 mM KCl, 5 mM MgCl2, 1 mM trisodium EDTA and 0.05% (v/v) Tween-20 adjusted to pH 7.5 with NaOH.

CAPSO 용출 완충액은 100 mM CAPSO pH 7.5 및 1M NaCl로 구성된다. 중화 완충액은 500 mM HEPES, 500 mM HCl 및 0.05 % (v / v) Tween-20로 구성된다. 달리 언급하지 않으면, 모든 단계는 상온에서 실시되었다.CAPSO elution buffer consists of 100 mM CAPSO pH 7.5 and 1M NaCl. The neutralization buffer consists of 500 mM HEPES, 500 mM HCl and 0.05% (v/v) Tween-20. Unless otherwise stated, all steps were carried out at room temperature.

시료 준비Sample preparation

생물적인 정의가 명확한 시료를 서울아산병원(IRB 승인번호: 2015-0607)에서 수집하여 본 발명에 사용하였다. 본 발명에 사용한 혈청은 폐암 및 비폐암 폐질환자에서 채혈한 혈액에서 추출하였다. Samples with clear biological definitions were collected from Asan Medical Center, Seoul (IRB approval number: 2015-0607) and used in the present invention. The serum used in the present invention was extracted from blood collected from lung disease patients with lung cancer and non-lung cancer.

시료를 제조하기 위해, 전혈을 레드 탑 튜브(red top tube)에 보관하여야 한다. 전혈을 채취한 후, 혈액이 30분 동안 응고하도록 테스트 튜브를 상온에서 온전하게 처리한다. 이후, 냉장 원심 분리기에서 10분 동안 1,000 내지 2,000xg으로 원심분리하여 혈청과 혈전을 분리한다. 원심분리후, 상층부의 혈청을 즉시 청결한 튜브로 이동한다. 시료는 처리 과정에서 2 내지 8°C 온도로 유지한다. 혈청이 현장에서 분석되지 않으면, 상기 혈청을 즉시 소량 시료로 분주하여 영하 20°C 이하에서 저장한다. 냉-해동 주기는 많은 혈청 성분에 치명적이므로 피하는 것이 중요하다. 용혈성, 황달성, 또는 고지혈성 시료는 특정 테스트를 무효화할 수 있다.For sample preparation, whole blood should be stored in a red top tube. After the whole blood is collected, the test tube is treated intact at room temperature to allow the blood to clot for 30 minutes. Thereafter, the serum and blood clots are separated by centrifugation at 1,000 to 2,000×g for 10 minutes in a refrigerated centrifuge. After centrifugation, the supernatant serum is immediately transferred to a clean tube. Samples are maintained at a temperature of 2 to 8 °C during processing. If the serum is not analyzed in situ, the serum is immediately aliquoted into small samples and stored at -20°C or lower. It is important to avoid cold-thaw cycles as they are lethal to many serum components. Hemolytic, jaundic, or hyperlipidemic samples may invalidate certain tests.

실시례 1. 출발 단일가닥핵산 및 프라이머 구조Example 1. Starting single-stranded nucleic acid and primer structure

도 4에 제시한 바처럼, 분자집단으로 이루어진 생체시료(시험시료 및 대조시료)와 반응시킬 SSN 라이브러리 제조를 위한, 상기 <구조식 1>구조의 출발 라이브러리(염기서열 1) (무작위 단일가닥핵산들)를 제조를 하였다(한국, 바이오니아).As shown in FIG. 4, the starting library (base sequence 1) of the structure <Structural Formula 1> (random single-stranded nucleic acids) for preparing an SSN library to be reacted with a biological sample (test sample and control sample) consisting of a molecular population ) was prepared (Korea,  Bionia).

먼저 상기 <구조식 1> 구조의 출발 라이브러리를 구성하는 단일가닥핵산(염기서열 1)는 도 4에 도시 된 바와 같이, SSN를 5'-5'고정서열-가변서열-3'고정서열-3'으로 구성하였다.First, as shown in FIG. 4, the single-stranded nucleic acid (base sequence 1) constituting the starting library of the <Structural Formula 1> structure has a SSN of 5'-5' fixed sequence-variable sequence-3' fixed sequence-3'. was composed of

상기 <구조식 1> 구조의 SSN 염기서열:SSN nucleotide sequence of the <Structural Formula 1> structure:

5'-CCACGCTGGGTGGGTCN 40 GGACAAAGAGAGAAGAGAAAGAG-3' (염기서열 I) 5'-CCACGCTGGGTGGGTC N 40 GGACAAAGAGAGAAGAGAAAGAG-3' (nucleotide sequence I)

(여기에서 밑줄 친 염기배열은 출발 라이브러리의 고정된 부위이며, 가변서열인 40개 염기의 N40은 각 위치에 A, G, T, C 등의 염기들이 같은 농도로 존재함을 의미한다.)(Here, the underlined nucleotide sequence is a fixed region of the starting library, and N 40 of the 40 base variable sequence means that bases such as A, G, T, and C exist at the same concentration at each position.)

도 5와 도6을 참조하면, 상기 출발 라이브러리를 주형으로 하여 PCR 방법로 DS DNA 라이브러리를 제조할 수 있다. 이때 사용되는 프라이머는 도2와 도3에 도식된 바와 같이, DS 프라이머 C1는 <구조식 1>의 5'고정서열의 염기서열(염기서열 2)이고, T7 프라이머 T7 (염기서열 3)는 <구조식 1>의 5'고정서열과 박테리오파지 T7의 RNA 폴리머아제를 위해 프로모터 염기서열의 융합서열(염기서열 3)이며, DS 프라이머 C2'는 <구조식 1>의 3'고정서열의 상보적인 서열이다5 and 6 , a DS DNA library can be prepared by PCR using the starting library as a template. As the primers used at this time are shown in Figures 2 and 3, DS primer C1 is the nucleotide sequence (base sequence 2) of the 5' fixed sequence of <Structural formula 1>, and T7 primer T7 (base sequence 3) is <Structural formula It is a fusion sequence (base sequence 3) of the 5' fixed sequence of 1> and the promoter sequence for RNA polymerase of bacteriophage T7, and DS primer C2' is the complementary sequence of the 3' fixed sequence of <Structural formula 1>

DS 프라이머 C1:DS Primer C1:

5'-CCACGCTGGGTGGGTC- 3' (염기서열 2)5'-CCACGCTGGGTGGGTC-3' (nucleotide sequence 2)

T7 프라이머 T1:T7 Primer T1:

5´-TAATACGACTCACTATAGGGCCACGCTGGGTGGGTC-3´ (염기서열 3)5´-TAATACGACTCACTATAGGGCCACGCTGGGTGGGTC-3´ (nucleotide sequence 3)

DS 프라이머 C2':DS Primer C2':

5'-CTCTTTCTCTTCTCTCTTTCTCC-3' (염기서열 4)5'-CTCTTTCTCTTCTCTCTTTCTCC-3' (nucleotide sequence 4)

상기와 같이 제조된 <구조식 1>구조의 출발 라이브러리를 주형으로 상기 T7 프라이머 T1 및 상기 DS 프라이머 C2'로 PCR (Polymerase Chain Reaction) 공정을 통해 T7 프로모터가 있는 DS DNA(염기서열 5)는 아래와 같으며 하기 PCR 산물(염기서열 4)로 생체외 전사를 하여 제조된 SS RNA 라이브러리를 제조할 수 있다.Using the starting library of the <Structural Formula 1> structure prepared as above as a template, the T7 primer T1 and the DS primer C2' through a PCR (Polymerase Chain Reaction) process, DS DNA (nucleotide sequence 5) having a T7 promoter is as follows. And it is possible to prepare an SS RNA library prepared by in vitro transcription with the following PCR product (base sequence 4).

상기 프라이머로 PCR 산물의 염기서열:Base sequence of PCR product with the primers:

5´-TAATACGACTCACTATAGGGCCACGCTGGGTGGGTCN 40 GGACAAAGAGAGAAGAGAAAGAG-3' (염기서열 5)5´- TAATACGACTCACTATAGGG CCACGCTGGGTGGGTC N 40 GGACAAAGAGAGAAGAGAAAGAG-3' (nucleotide sequence 5)

상기 제조된 SS RNA 라이브러리 또는 상기 제조된 SS RNA 라이브러리가 시료를 구성하는 분자를 접촉하여 형성된 M-결합 SSN 복합체 집단에서 분리된 단일가닥 RNA 집단을 대상으로 역전사하여 cDNA를 제조하고 이를 주형으로 PCR하여 이중가닥 DNA 라이브러리를 제작할 수 있다. 상기 과정에서 역전사의 priming 역할을 하는 DS 프라이머 C2' 및 역전사 산물 cDNA 대상으로 PCR에 이용되는 상기 DS 프라이머 C1 및 DS 프라이머 C2'이다.The prepared SS RNA library or the prepared SS RNA library is subjected to reverse transcription of a single-stranded RNA group separated from the M-linked SSN complex group formed by contacting the molecules constituting the sample to prepare cDNA and PCR as a template. A double-stranded DNA library can be constructed. In the above process, DS primer C2', which serves as a priming for reverse transcription, and the DS primer C1 and DS primer C2' used for PCR for the reverse transcription product cDNA.

실시례 2. 변형 RNA SSN 라이브러리 제조Example 2. Preparation of modified RNA SSN library

본 실시례에서 생체시료(시험시료 및 대조시료)를 구성하는 분자집단과 반응할 SSN 라이브러리는 변형된 뉴클레오티드인 2'-F-치환 피리미딘을 포함하는 RNA 라이브러리인 바, 실시예1에서 제조된 <구조식 I> 구조의 출발 라이브러리리 및 프라이머들을 이용하여 PCR 및 생체외 전사 방법으로 제조하였다.In this example, the SSN library to react with the molecular population constituting the biological sample (test sample and control sample) is an RNA library containing 2'-F-substituted pyrimidines, which are modified nucleotides. <Structural Formula  I> It was prepared by PCR and in vitro transcription methods using the starting library of the structure and primers.

PCR은 1,000pmoles 출발 라이브러리, 2,500pmoles DS프라이머 쌍(T7 프라이머 T1, DS 프라이머 C2')을 50mM KCl, 10mM Tris-Cl (pH 8.3), 3mM MgCl2, 0.5mM dNTP(dATP, dCTP, dGTP, 및 dTTP), 0.1U Taq DNA Polymerase (Perkin-Elmer 사, 미국)에서 PCR를 수행한 후, QIAquick-spin PCR 정제 칼럼(QIAGEN Inc., Chatsworth Calif.)으로 정제하였다. T7 프로모터가 있는 DS DNA를 제조하였다.PCR was performed using a 1,000 pmoles starting library, 2,500 pmoles DS primer pair (T7 primer T1, DS primer C2'), 50 mM KCl, 10 mM Tris-Cl (pH 8.3), 3 mM MgCl2, 0.5 mM dNTP (dATP, dCTP, dGTP, and dTTP). ), 0.1U Taq DNA Polymerase (Perkin-Elmer, USA), followed by purification with a QIAquick-spin PCR purification column (QIAGEN Inc., Chatsworth Calif.). A DS DNA having a T7 promoter was prepared.

상기 제조된 DS DNA를 이용하여 2'-F-치환 피리미딘을 포함하는 무작위 변형된 SS RNA 라이브러리는 Durascribe T7 Transcription Kit (EPICENTRE, USA)로 생체외 전사를 수행하여 합성하고 정제하여 제조하였다. 200pmoles DS DNA 전사체, 40mM Tris-Cl (pH 8.0), 12mM MgCl2, 5mM DTT, 1mM spermidine, 0.002% Triton X-100, 4% PEG 8000, 5U T7 RNA Polymerase 그리고 1mM (ATP, GTP) 및 3mM (2'F-CTP, 2'F-UTP)를 37℃에서 6 ~ 12시간 반응시킨 후, Bio-Spin 6 크로마토그래피 칼럼(Bio-Rad Laboratories 사, 미국)으로 정제한 후, UV 스펙트로미터를 이용하여 정제된 핵산의 양 및 그 순수도를 분석하였다.Using the DS DNA prepared above, a randomly modified SS RNA library containing 2'-F-substituted pyrimidines was synthesized and purified by in vitro transcription using the Durascribe T7 Transcription Kit (EPICENTER, USA). 200 pmoles DS DNA transcript, 40 mM Tris-Cl (pH 8.0), 12 mM MgCl2, 5 mM DTT, 1 mM spermidine, 0.002% Triton X-100, 4% PEG 8000, 5U T7 RNA Polymerase and 1 mM (ATP, GTP) and 3 mM ( 2'F-CTP, 2'F-UTP) was reacted at 37° C. for 6 to 12 hours, and then purified by a Bio-Spin 6 chromatography column (Bio-Rad Laboratories, USA), and then using a UV spectrometer. to analyze the amount of purified nucleic acid and its purity.

실시례 3. 변형 RNA 결합 SSN 집단 선정Example 3. Selection of modified RNA-binding SSN population

3-1. SSN-FSS 라이브러리 제조3-1. SSN-FSS library preparation

1) 제1 태그가 부가된 SSN 라이브러리 제조1) Preparation of SSN library to which the first tag is added

얼음에 30% PEG와 DMSO를 제외한 모든 키트 구성 요소를 해동하였다. 실온에서 DMSO를 해동시키고 30% PEG를 37℃에서 5 ~ 10분 동안 가열하여 부피가 액체일 때까지 가온시켰다. 가열 블록을 85℃로 조정하였다.Thaw all kit components except 30% PEG and DMSO on ice. Thaw DMSO at room temperature and heat 30% PEG at 37° C. for 5-10 minutes to warm to a liquid in volume. The heating block was adjusted to 85°C.

5μL의 SSN 라이브러리를 미세원심분리 튜브에 옮겼다. 85℃에서 3-5 분 동안 SSN 라이브러리를 가열한 후, 얼음에 즉시 SSN 라이브러리를 놓았다. SSN 라이브러리는 2 차 구조를 완화시키기 위해 가열해야 할 수도 있다. 또한 ~ 25 % DMSO의 존재 하에서 SSN 라이브러리를 가열하면 중요한 제2 구조를 갖는 SSN 라이브러리의 효율이 증가할 수도 있다.5 μL of the SSN library was transferred to a microcentrifuge tube. After heating the SSN library at 85° C. for 3-5 minutes, immediately place the SSN library on ice. The SSN library may need to be heated to relax the secondary structure. In addition, heating the SSN library in the presence of ~25% DMSO may increase the efficiency of the SSN library with a significant second structure.

표 1에 열거된 순서대로 성분을 첨가하여 대조 시스템 또는 시험용 SSN 라이브러리에 대한 표지 반응을 준비하였다.Labeling reactions were prepared for control systems or test SSN libraries by adding the components in the order listed in Table 1.

SSN 라이브러리에 제1 태그 부가 반응First tag addition reaction to SSN library Component component Volume (μL) Volume ( μ L) Final Concentration (Amount) Final Concentration (Amount) Nuclease-free Water Nuclease-free Water 3 3 --- --- 10X RNA Ligase Reaction Buffer 10X RNA Ligase Reaction Buffer 3 3 1X 1X RNase Inhibitor RNase Inhibitors 1 One 1.33U/μL (40U) 1.33U/μL (40U) SSN LibrarySSN Library 5 5 1.67μM (50pmol) 1.67 μM (50 pmol) Biotinylated Cytidine (Bis)phosphate Biotinylated Cytidine (Bis)phosphate 1 One 33.3μM (1nmol) 33.3 μM (1 nmol) T4 RNA Ligase T4 RNA Ligase 2 2 1.33U/μL (40U) 1.33U/μL (40U) 30% PEG 30% PEG 15 15 15% 15% Total Total 30 30 --- ---

30% PEG는 추가된 마지막 시약이며 조심스럽게 반응 혼합물에 30% PEG를 피펫으로 추가 후 새로운 피펫 팁을 사용하여 연결 반응을 혼합하였다.30% PEG is the last reagent added and after carefully pipetting 30% PEG to the reaction mixture, a new pipette tip was used to mix the ligation reaction.

염기서열 구조체(1)인 SSN 라이브러리에 대해 16℃에서 2시간 동안 반응하였다. 라이게이션은 효율성을 높이기 위해 밤새 처리가 필요할 수 있다. 70 μl의 nuclease-free water를 라이게이션 반응에 첨가하였다.The SSN library, which is the nucleotide sequence construct (1), was reacted at 16° C. for 2 hours. Ligation may require overnight treatment to increase efficiency. 70 μl of nuclease-free water was added to the ligation reaction.

100μl의 클로로포름:이소아밀 알코올을 각 반응물에 첨가하여 RNA 리가제를 추출하였다. 혼합물을 가볍게 섞은 다음 미세 원심분리기에서 고속에서 2-3 분간 원심분리하여 상을 분리하였다. 조심스럽게 상단 (수용액층)을 취하여 새로운 튜브로 옮겼다. SSN 라이브러리에 대한 바이오틴(biotin)를 부가하여 염기서열 구조체(2)인 Biotin-SSN 라이브러리를 제조하였다.100 μl of chloroform:isoamyl alcohol was added to each reaction to extract RNA ligase. The mixture was gently mixed and then the phases were separated by centrifugation in a microcentrifuge at high speed for 2-3 minutes. Carefully take the top (aqueous layer) and transfer it to a new tube. By adding biotin to the SSN library, a Biotin-SSN library, which is a nucleotide sequence structure (2), was prepared.

각 Biotin-SSN 라이브러리의 스톡 농도는 4 nM이었다. Biotin-SSN 라이브러리 스톡 믹스를 SB17 완충액으로 4 배 희석시키고 95℃에서 5 분간 가열한 후 사용 전에 15 분 동안 37℃로 냉각시켰다. 스트렙타비딘 비드를 사용하기 전에 150 mL 완충액 PB1로 2 회 세척 하였다.The stock concentration of each Biotin-SSN library was 4 nM. The Biotin-SSN library stock mix was diluted 4-fold with SB17 buffer and heated at 95° C. for 5 minutes and then cooled to 37° C. for 15 minutes before use. Streptavidin beads were washed twice with 150 mL buffer PB1 before use.

2) SSN-FSS 라이브러리 제조2) SSN-FSS library preparation

1xSB17, Tw(40 mM HEPES, 102 mM NaCl, 1mM EDTA, 5mM MgCl2, 5 mM KCl, 0.05% Tween-20)에 녹인 133μL의 현탁 상태 제1 고체지지체(FSS), Streptavidin-Coupled Dynabeads(Thermo Fisher Scientific, 미국)를 튜브에 넣었다. 대략 1.1x Bio-SSN 라이브러리(모든 AptaSSN가 3' 말단에 바이오틴 부분을 포함한다)을 볼텍싱하여 해동시켰다. 133 μL of Suspension First Solid Support (FSS) in 1xSB17, Tw (40 mM HEPES, 102 mM NaCl, 1 mM EDTA, 5 mM MgCl2, 5 mM KCl, 0.05% Tween-20), Streptavidin-Coupled Dynabeads (Thermo Fisher Scientific) , USA) into the tube. Approximately 1.1x Bio-SSN libraries (all AptaSSNs contain a biotin moiety at the 3' end) were vortexed and thawed.

1.1x Biotin-SSN 라이브러리를 그 후 10분간 끓이고, 30초 동안 볼텍싱하여 20분간 수조(water bath)에서 20℃로 냉각하여, 100 μL의 1.1x Bio-SSN 라이브러리를 상기 Streptavidin-Coupled Dynabeads가 있는 튜브에 첨가하였다. 상기 혼합물을 빛으로부터 보호하고, 850 rpm으로 설정된 셰이커 상에서 20분간 25℃에서 처리하여 Bio-SSN 라이브러리의 제1 태그 바이오틴 부분과 FSS, Streptavidin-Coupled Dynabeads의 제1 포획성분 avidin 부분이 반응하여 형성된 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리를 제조하였다.The 1.1x Biotin-SSN library was then boiled for 10 minutes, vortexed for 30 seconds and cooled to 20° C. in a water bath for 20 minutes, 100 μL of the 1.1x Bio-SSN library was prepared with the Streptavidin-Coupled Dynabeads. added to the tube. The mixture was protected from light and treated at 25°C for 20 minutes on a shaker set at 850 rpm. A state SSN-FSS library was prepared.

상기 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리가 있는 튜브를 원심분리하여 용액을 제거하였다. 190μL의 1x CAPS 전세척 버퍼(50 mM CAPS, 1 mM EDTA, 0.05% Tw-20, pH 11.0)를 첨가하고, 상기 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리를 흔들면서 1분간 처리하였다. 상기 CAPS 세척 용액을 그 후 원심분리를 통해 제거하였다. 상기 CAPS 세척을 그 후 한번 더 반복하였다. The solution was removed by centrifugation of the tube with the suspension SSN-FSS library. 190 μL of 1x CAPS prewash buffer (50 mM CAPS, 1 mM EDTA, 0.05% Tw-20, pH 11.0) was added, and the suspension SSN-FSS library was incubated for 1 minute with shaking. The CAPS wash solution was then removed via centrifugation. The CAPS wash was then repeated once more.

상기 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리가 있는 튜브에 190μL의 1xSX17, Tw를 첨가하고, 상기 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리를 흔들면서 1분간 처리하였다. 1xSB17, Tw를 그 후 원심분리에 의해 제거하였다. 추가로 190μL의 1xSX17, Tw를 참가하고, 상기 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리를 흔들면서 1분간 처리하였다. 1xSB17, Tw는 그 후 원심분리(1000x g에서 1분)에 의해 제거하였다.190 μL of 1xSX17, Tw was added to the tube with the suspension SSN-FSS library, and the suspension was treated for 1 minute while shaking the SSN-FSS library. 1xSB17, Tw was then removed by centrifugation. An additional 190 μL of 1xSX17, Tw was added, and the suspension SSN-FSS library was shaken for 1 minute. 1xSB17, Tw was then removed by centrifugation (1 min at 1000x g).

상기 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리가 있는 튜브에 150μL의 보관 버퍼(storage buffer)(150 mM NaCl, 40 mM HEPES, 1 mM EDTA, 0.02% sodium azide, 0.05% Tween-20)를 첨가하여 현탁 상태 SSN-FSS 비드 라이브러리를 정제하였다. 상기 튜브를 조심스럽게 밀봉하여 사용할 때까지 4℃의 어두운 곳에 보관하였다.150 μL of storage buffer (150 mM NaCl, 40 mM HEPES, 1 mM EDTA, 0.02% sodium azide, 0.05% Tween-20) was added to the tube containing the suspension SSN-FSS library to The FSS bead library was purified. The tube was carefully sealed and stored in the dark at 4°C until use.

이들 용액을 영하 20°C에서 장기 보관하였다. 분석하는 날, 각 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리는 10분 동안 37°C에서 해동하여 10분 동안 끓는 수조에 두고 20분 동안 25°C로 식혀서, 각 단계 사이에 활발한 혼합이 일어났다. These solutions were stored for a long time at -20 °C. On the day of analysis, each suspension SSN-FSS library was thawed at 37 °C for 10 min, placed in a boiling water bath for 10 min, and cooled to 25 °C for 20 min, with vigorous mixing between each step.

가열-냉각 후, 각각의 2x 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리 55ul을 수작업으로 96-웰 PCR 플레이트에 피펫팅하고 튜브를 호일로 밀봉하였다.After heat-cooling, 55ul of each 2x suspension SSN-FSS library was manually pipetted into a 96-well PCR plate and the tube sealed with foil.

3-2. 분석시료 준비3-2. Analytical sample preparation

영하 80°에서 보관된 동결 100% 혈청 시료를 5분 동안 25°C의 수조에 넣었다. 해동한 시료를 얼음위에 두어 천천히 와류가 일도록 두고 이후 다시 얼음위에 두었다.Frozen 100% serum samples stored at -80°C were placed in a 25°C water bath for 5 min. The thawed sample was placed on ice to create a slow vortex, and then placed on ice again.

혈청(100㎕ 분취량에서 -80℃로 저장됨)을 25℃ 수조에서 10 분 동안 해동시킨 다음, 시료 희석 전에 얼음에 저장하였다. 시료를 8 초 동안 가볍게 볼텍싱하여 혼합하였다. 0.6 mM MgCl2, 1 mM Trisodium EDTA, 0.8 mM AEBSF 및 사용하는 SSN 농도의 5배의 효모 tRNA이 보충된 0.94x SB17에 희석하여 6 % 혈청 시료 용액을 제조하였다. SB17에서 6 % 혈청 스톡 용액의 일부를 10 배 희석하여 0.6 % 혈청 스톡을 만들었다. 6 % 및 0.6 %의 스톡은 각각 높은 및 낮은 농도의 분석 물을 검출하는데 사용된다.Serum (stored at -80°C in 100 μl aliquots) was thawed in a 25°C water bath for 10 min and then stored on ice prior to sample dilution. The samples were mixed by vortexing lightly for 8 seconds. A 6% serum sample solution was prepared by diluting in 0.94x SB17 supplemented with 0.6 mM MgCl2, 1 mM Trisodium EDTA, 0.8 mM AEBSF, and yeast tRNA at 5 times the SSN concentration used. A portion of the 6% serum stock solution in SB17 was diluted 10-fold to make a 0.6% serum stock. Stocks of 6% and 0.6% were used to detect high and low concentrations of analyte, respectively.

20ul 피펫을 사용하여 3ul 시료를 96-웰 PCR 튜브에 넣은 후, 각 튜브에는 적정 시료 희석액 72ul(1xSB17, 0.02% 트윈-20)을 넣어 4% 시료 용액(최종 2x)을 준비하였다. 여러 번 피펫팅하여 시료들을 혼합한 후, 4% 시료 용액 4ul을 이동시켜 적정 시료 희석 용액 76ul과 혼합하여 0.2% 시료 용액(최종 2x)을 얻었다. 마지막으로, 0.2% 시료 용액 6ul을 이동시켜 시료 희석액 54ul와 혼합하여, 0.02% 시료 용액(최종 2x)을 얻었다. 시료 희석 용액을 준비한 후, 각 시료 55ul을 평형 결합을 위해 새 PCR 튜브에 넣었다.After putting 3ul of a sample into a 96-well PCR tube using a 20ul pipette, 72ul (1xSB17, 0.02% Tween-20) of an appropriate sample dilution was added to each tube to prepare a 4% sample solution (final 2x). After mixing the samples by pipetting several times, 4 ul of a 4% sample solution was moved and mixed with 76 ul of a titrated sample dilution solution to obtain a 0.2% sample solution (final 2x). Finally, 6ul of the 0.2% sample solution was moved and mixed with 54ul of the sample dilution, to obtain a 0.02% sample solution (final 2x). After preparing the sample dilution solution, 55ul of each sample was put into a new PCR tube for equilibrium binding.

2%, 0.1% 및 0.01% 혈청 위한 현탁 상태 SSN-FSS 비드 라이브러리를 1xSB17(40mM HEPES, 102mM NaCl, 5mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM EDTA), 0.05% 트윈-20에서 2x 농도로 제조하였다.2%, 0.1% and the suspension SSN-FSS bead library 1xSB17 (40mM HEPES, 102mM NaCl, 5mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM EDTA), 0.05% Tween-20 0.01% for serum was prepared with 2x concentration.

3-3. SSN-FSS 라이브러리와 시료 반응3-3. SSN-FSS library and sample reaction

상기 55ul의 현탁 상태 가열-냉각 SSN-FSS 라이브러리 용액을 부피 55ul의 적정 시료 희석 용액이 있는 튜브에 첨가하였다. 분자집단으로 구성된 시료와 현탁 상태 SSN-FSS 라이브러리를 피펫팅하여 혼합하고 호일 커버로 밀봉하였다. 이후 상기 튜브를 3 시간 30분 동안 37°C의 처리기에 복합체의 형성 반응을 진행하여 SSN의 제1태그와 FSS 비드에 있는 제1 포획성분이 결합한 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체의 형성 반응을 수행하였다. 55 ul of the suspension heat-cooled SSN-FSS library solution was added to a tube with a volume of 55 ul of titrated sample dilution solution. The sample composed of the molecular population and the suspended SSN-FSS library were mixed by pipetting and sealed with a foil cover. After that, the tube was placed in a 37 °C processor for 3 hours and 30 minutes to conduct a complex formation reaction to form a suspension M-SSN-FSS complex in which the first tag of SSN and the first capture component in the FSS bead were combined. carried out.

복합체 형성 반응 후, 상기 반응 혼합액 100ul이 있는 튜브를 자석이 있는 스탠드에 놓아두거나, 원심분리하여 용액 층을 피펫으로 조심스럽게 제거하였다. 상기 튜브는 1mM 덱스트란 황산과 500uM 바이오틴을 보충한 300ul의 완충액 PB1으로 4번 세척하였다. 이후 튜브를 300ul의 완충액 PB1으로 3번 더 세척하여 M-SSN-FSS 복합체 집단을 제조하였다. After the complex formation reaction, the tube with 100 ul of the reaction mixture was placed on a stand with a magnet or centrifuged to carefully remove the solution layer with a pipette. The tube was washed 4 times with 300ul of buffer PB1 supplemented with 1mM dextran sulfate and 500uM biotin. Then, the tube was washed 3 more times with 300ul of buffer PB1 to prepare the M-SSN-FSS complex population.

3-4. 결합 SSN 집단 선정3-4. Combined SSN Population Selection

상기 M-SSN-FSS 복합체 집단이 있는 튜브에 완충액 PB1에서 새로 준비한 1mM NHS-PEG4-바이오틴 용액 150uL을 첨가하여 5분 동안 흔들면서 처리하여, 제2 태그를 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체의 분자에 바이오틴을 부가하였다. To the tube containing the M-SSN-FSS complex population, 150 uL of a freshly prepared 1 mM NHS-PEG4-biotin solution in buffer PB1 was added and treated with shaking for 5 minutes to bind the second tag to the molecule of the M-SSN-FSS complex in suspension. Biotin was added to it.

상기 튜브를 원심분리하여 액체는 흡인하여 제거하고 튜브는 10mM 글리세린이 보충된 300ul의 완충액 PB1으로 8번 세척하였다. 1mM 덱스트란 황산을 보충한 100ul의 완충액 PB1을 첨가하였다.The tube was centrifuged to remove the liquid by suction, and the tube was washed 8 times with 300ul of buffer PB1 supplemented with 10 mM glycerin. 100ul of buffer PB1 supplemented with 1 mM dextran sulfate was added.

상기 튜브에 있는 현탁 상태 제2 태그가 부가된 M-SSN-FSS 복합체 집단이 들어 있는 완충액을 제2 고체지지체(SSS), 스트렙타비딘이 코팅된 플레이트의 웰에 옮겼다. 상기 현탁 상태 M-SSN-FSS의 제2태그와 플레이트에 고정된 제2 포획성분이 결합하는 제2 분리는 10분 동안 800 rpm 및 상온의 서모믹서에서 실시하여 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 제조하였다.The buffer solution containing the second-tagged M-SSN-FSS complex population in suspension in the tube was transferred to the wells of a plate coated with a second solid support (SSS), streptavidin. The second separation in which the second tag of the suspended M-SSN-FSS and the second capture component immobilized on the plate is combined was carried out in a thermomixer at 800 rpm and room temperature for 10 minutes, and the stationary SSS-M-SSN-FSS A complex was prepared.

제2 분리를 실시한 후, 상기 플레이드의 웰에서 액체를 피펫으로 조심스럽게 제거하고, 25%의 Propylene Glycol or 30% glycerol을 보충한 300ul의 완충액 PB1으로 8번 세척하였다. 웰을 300ul의 SB17T 완충액으로 5번 세척하고, 최종 세척액을 흡인하였다. After performing the second separation, the liquid was carefully removed from the wells of the plate with a pipette, and washed 8 times with 300ul of buffer PB1 supplemented with 25% Propylene Glycol or 30% glycerol. Wells were washed 5 times with 300ul of SB17T buffer, and the final wash was aspirated.

상기 튜브를 원심분리하여 액체는 흡인하여 제거하고 튜브는 10mM 글리세린이 보충된 300ul의 SB17T 완충액으로 8번 세척하였다. 1mM 덱스트란 황산을 보충한 100ul의 SB17T 완충액을 첨가하였다.The tube was centrifuged to remove the liquid by aspiration, and the tube was washed 8 times with 300ul of SB17T buffer supplemented with 10mM glycerin. 100ul of SB17T buffer supplemented with 1mM dextran sulfate was added.

복합체 해리 속도가 느린 서열을 우선적으로 선택하기 위해 하기와 같은 엄격한 세척용액 방법을 실시하였다. 이것은 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체 용액에 2-5 라운드에서 포획 15분전에 SB17T를 20배, 6-7 라운드에서 포획 60분전에 SB17T를 400배, 8라운드에서 포획 60분전에 10 mM 덱스트란 설페이트를 함유하는 SB17T를 400배로 부가하여 달성하였다.In order to preferentially select sequences having a slow dissociation rate of the complex, the following stringent washing solution method was performed. This is in the immobilized state SSS-M-SSN-FSS complex solution, 20-fold SB17T 15 minutes before capture in rounds 2-5, 400-fold SB17T 60 minutes before capture in rounds 6-7, and 10 mM in round 8 60 minutes before capture. This was achieved by adding 400 times SB17T containing dextran sulfate.

100ul의 CAPSO 용출 완충액을 첨가하고 상기 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 5분 동안 흔들면서 용출하였다. 상기 플레이트의 웰에서 90ul의 용액을 수작업으로 10uL 중화 완충용액을 담고 있는 PCR 플레이트의 웰들에 옮겨 SSN-FSS 집단을 확보하였다. 또는, 상기 고정된 SSS-M-SSN-FSS 복합체 집단이 있는 플레이트의 웰을 5분 동안 가열하여 결합 SSN를 용출하였다.100ul of CAPSO elution buffer was added, and the fixed-state SSS-M-SSN-FSS complex was eluted with shaking for 5 minutes. The SSN-FSS population was obtained by manually transferring 90 ul of the solution from the wells of the plate to the wells of the PCR plate containing 10 uL of neutralization buffer. Alternatively, the wells of the plate with the immobilized SSS-M-SSN-FSS complex population were heated for 5 minutes to elute the bound SSN.

도 1에 제시한 바처럼, 상기 <실시례 1>항에 기초하여 상기 결합 SSN 집단을 대상으로 RT-PCR을 실시하는 증폭단계를 수행하였다. 상기 고정된 SSS-M-SSN-FSS 복합체 집단에 있는 SSN를 대상으로 DS 프라이머 C2'로 priming하여 역전사(RT)하여 cDNA를 제조하고 T7 프라이머 T1와 DS 프라이머 C2' 쌍을 사용하여 PCR을 수행하였다. As shown in Figure 1, Based on the <Example 1>, an amplification step of performing RT-PCR on the binding SSN population was performed. The SSN in the immobilized SSS-M-SSN-FSS complex population was primed with DS primer C2' and reverse transcribed (RT) to prepare cDNA, and PCR was performed using a pair of T7 primer T1 and DS primer C2'. .

상기 <실시례 2>항에 기초하여 상기 T7 프로모터가 있는 증폭산물인 DNA 주형을 대상으로 체외전사를 수행하여 결합 SSN 라이브러리를 제조하였다. Based on the <Example 2> above, the binding SSN library was prepared by performing in vitro transcription on the DNA template, which is the amplification product having the T7 promoter.

상기 제조한 결합 SSN 라이브러리를 대상으로 상기 <실시례 3-1항>의 염기서열 구조체(1)인 SSN-FSS 라이브러리 제조에서 제1 태그 부가부터 <실시례 3-4항>의 결합 SSN 집단 제조까지의 선택과정을 수행할 수 있다.From the addition of the first tag in the preparation of the SSN-FSS library, which is the nucleotide sequence structure (1) of <Example 3-1>, to the preparation of the binding SSN group of <Example 3-4> for the prepared binding SSN library The selection process up to

상기의 선택과 증폭 과정을 다수회 반복하여 결합 SSN 라이브러리를 제조할 수도 있다.The binding SSN library may be prepared by repeating the above selection and amplification process multiple times.

생물학적인 생체시료에 결합하는 결합 SSN 라이브러리는 생체시료에 포함된 분자의 다양성을 있는 그대로 반영하여야 하는 것이 이상적임으로, 1회의 선택과 증폭만을 수행하는 대신 세척단계를 다양화하여 생물학적인 시료의 다양성을 잘 반영하는 결합 SSN 라이브러리를 제조하였다. 상기 시험시료 및 대조시료에서 제조된 라이브러리를 전자는 시험시료의 M-SSN 및 후자는 대조시료의 M-SSN 라이브러리라 지칭하였다.Ideally, the binding SSN library that binds to a biological sample should reflect the diversity of molecules contained in the biological sample as it is. A well-reflecting binding SSN library was prepared. The libraries prepared from the test sample and the control sample were referred to as the former M-SSN of the test sample and the M-SSN library of the control sample.

상기 세척한 복합체에 있는 SSN를 대상으로 DS 프라이머 C2'로 priming하여 역전사(RT)하여 cDNA를 제조하고 DS 프라이머 C1와 DS 프라이머 C2' 쌍을 사용하여 PCR을 수행하여 혈청단백질에 결합하는 SSN 집단에 대한 DNA 집단을 증폭 제작하였다. 상기 확보한 PCR 산물은 시퀀스 라이브러리 제작 목적 핵산 시료이다.Reverse transcription (RT) was performed by priming the SSN in the washed complex with DS primer C2' to prepare cDNA, and performing PCR using a pair of DS primer C1 and DS primer C2' to obtain the SSN population binding to serum proteins. The DNA population for Korea was amplified. The obtained PCR product is a nucleic acid sample for the purpose of preparing a sequence library.

실시례 4. 변형 RNA 결합 SSN의 염기서열 및 출현빈도 결정Example 4. Determination of base sequence and frequency of modified RNA-binding SSN

상서 제조된 결합 SSN 라이브러리 또는 차등과 균등 공정으로 제조된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 결합 SSN들을 도 17의 분자데이터 생산 모듈(100)의 NGS 스퀀서(104)로 fastaq 파일을 생성하고 비교모듈(106)를 구성하는 NAPConverter 프로그램으로 결합 SSN의 염기서열 및 출현빈도, 결합프로파일을 결정하였다. A fastaq file is generated with the NGS sequencer 104 of the molecular data production module 100 of FIG. 17 with the combined SSNs constituting the combined SSN library prepared above or the combined SSN library prepared by a differential and equivalent process, and a comparison module 106 ), the nucleotide sequence, appearance frequency, and binding profile of the binding SSN were determined with the NAPConverter program constituting the .

도 19의 의 분자데이터 생산 모듈(100)의 제1 반응구(101)와 분리구(102)에서 확보한 변형 RNA, 결합 SSN 집단을 주형으로 제2 반응구(103)에서 도 11에 제시한 FXRP 프라이머로 RT-PCR하여 NGS 라이브러리를 제작하여 얻은 DNA 집단을 대상으로 Ion Torrent (104, ThermoFisher 사)를 사용하여 분석하였다. The modified RNA and binding SSN population secured in the first reaction zone 101 and the separation zone 102 of the molecular data production module 100 of FIG. 19 as a template are presented in FIG. 11 in the second reaction zone 103 RT-PCR with FXRP primer to prepare an NGS library. The obtained DNA group was analyzed using Ion Torrent (104, ThermoFisher).

도 11을 참조하여, 상기 단일가닥핵산 라이브러리와 분자집단으로 이루어진 시료를 반응시켜 형성된 복합체에서 용출되는 결합 SSN 집단 또는 상기 AptaSSN 라이브러리와 분자집단으로 이루어진 시료를 반응시켜 형성된 복합체에서 용출되는 AptaSSN 집단은 P5(Ion A) 과 P7(Ion P1) Sequencing adaptors를 PCR-방법을 이용한 부가반응을 수행하여 Ion Torrent 차세대 시퀀싱 (NGS)을 위해 준비하였다. Referring to FIG. 11 , the binding SSN population eluted from the complex formed by reacting the single-stranded nucleic acid library and the sample composed of the molecular population or the AptaSSN population eluted from the complex formed by reacting the sample composed of the AptaSSN library and the molecular population is P5 (Ion A) and P7 (Ion P1) sequencing adapters were prepared for Ion Torrent next-generation sequencing (NGS) by performing an addition reaction using the PCR method.

시료를 단일 시퀀싱 실행으로 다중화할 수 있도록 정방향 프라이머를 통해 시료마다 고유한 8개 염기서열 기본 바코드를 포함시켰다. FX(정방향) 프라이머(5'-P5 Adaptor-기본 바코드-SELEX primer-3')는 다음과 같이 설계되었다. A unique 8-sequence base barcode was included per sample via forward primers to allow samples to be multiplexed into a single sequencing run. The FX (forward) primer (5'-P5 Adapter-basic barcode-SELEX primer-3') was designed as follows.

5'-ATAT-CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG-XXXXXXXX-CCACGCTGGGTGGGTC-3' 5'-ATAT-CCATCTCATCCCTGCGTGTCTCCGACTCAG-XXXXXXXX-CCACGCTGGGTGGGTC-3'

RP(역방향) 프라이머(5'-P7 Adaptor-SELEX primer-3')는 다음과 같이 설계되었다. The RP (reverse) primer (5'-P7 Adapter-SELEX primer-3') was designed as follows.

5'-TTTTTTTT-CCTCTCTATGGGCAGTCGGTGAT-CTCTTTCTCTTCTCTCTTTCTCC-3' 5'-TTTTTTTT-CCTCTCTATGGGCAGTCGGTGAT-CTCTTTCTCTTCTCTCTTTCTCC-3'

제2 반응구(103)에서 반응을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 상기 실시례에서 확보한 변형 RNA인 결합 SSN 집단 용액 36 ㎕ 을 따서 0.2 ㎖ PCR 튜브로 옮긴다. 0.2 ㎖ PCR 튜브에 옮긴 반응액 36 ㎕에 5X RT buffer 10 ㎕, Reverse primer 1 ㎕를 첨가하였다. 65℃에서 5분 반응시킨 후, 상온에서 10분간 반응시켰다. 추가적으로 10mM dNTP 2 ㎕, M-MLV RTase 1 ㎕ (200 u/㎕) 첨가하고 37℃에서 30분, 95℃ 5분간 반응시켰다. A detailed look at the reaction in the second reaction sphere 103 is as follows. Take 36 µl of the binding SSN population solution, which is the modified RNA obtained in the above example, and transfer it to a 0.2 ml PCR tube. To 36 μl of the reaction solution transferred to a 0.2 ml PCR tube, 10 μl of 5X RT buffer and 1 μl of reverse primer were added. After reacting at 65° C. for 5 minutes, the reaction was performed at room temperature for 10 minutes. Additionally, 2 μl of 10mM dNTP and 1 μl of M-MLV RTase (200 u/μl) were added and reacted at 37° C. for 30 minutes and 95° C. for 5 minutes.

RT 반응이 끝난 산물 50 ㎕중 4 ㎕를 주형으로 표 2의 시약을 첨가하였다.Reagents in Table 2 were added to 4 μl of the 50 μl of the product after the RT reaction as a template.

PCR 혼합물PCR mixture 성분ingredient 부피(㎕)Volume (μl) RT 산물RT product 44 10X Pfu reaction buffer10X Pfu reaction buffer 55 10mM each dNTP10 mM each dNTP 1One Primer mixture(Forward+Reverse)Primer mixture(Forward+Reverse) 44 D.W.D.W. 35.535.5 Pfu enzymePfu enzyme 0.50.5 TotalTotal 5050

PCR을 표 3의 PCR cycle program에 따라 수행하였다. 만약 다음 과정을 바로 진행하지 않을 경우에는 냉장(5±5℃) 보관하거나 장기보관 시 -20℃ 이하에서 보관한다.PCR was performed according to the PCR cycle program in Table 3. If the following process is not carried out immediately, store it in the refrigerator (5±5℃) or at -20℃ or lower for long-term storage.

PCR cycle programPCR cycle program 순서order 단계step 온도Temperature 시간hour 사이클cycle 1One Pre-denaturationPre-denaturation 95℃95 2분2 minutes -- 22 DenaturationDenaturation 95℃95℃ 20초20 seconds 12사이클12 cycles 33 AnnealingAnnealing 56℃56℃ 30초30 seconds 44 ExtensionExtension 72℃72 1분1 minute 55 Post-extensionPost-extension 72℃72 5분5 minutes --

상기 PCR 산물은 Qubit fluorometer(Invitrogen 사)로 정량하였다. 반응이 끝난 PCR 산물을 1.5 ㎖ 튜브에 옮겨 담는다. 시료 용량의 1.8 배 (90 ㎕)의 HiAccu 비드를 시료에 넣어주고 3~5회 피펫팅하여 DNA와 비드가 잘 섞이도록 하고, 스핀-다운한 후 5분간 실온에서 반응시킨다. 스핀-다운후, magnetic rack에 시료가 들어있는 튜브를 장착하고 3분간 둔다. 비드 펫렛을 제외한 나머지 상층액을 제거한다. Magnetic rack에 장착된 시료 튜브에 70% 에탄올 300 ㎕를 넣어준다. 30초간 실온에서 반응시킨 후, 튜브를 천천히 돌려주며 골고루 세척이 되도록 2회 반복하며 Pellet이 흩어지지 않도록 주의하면서 상층액을 제거한다. 상기 세척 과정을 한번 더 반복한다. 남아있는 에탄올을 완전히 제거하기 위해 스핀-다운한 후, magnetic rack에 다시 장착하고 남아있는 에탄올을 조심스럽게 제거한다. Magnetic rack에서 시료 튜브의 뚜껑을 열어놓은 채 비드를 건조 시킨다. 이 때 3~5분 이상 뚜껑을 열어놓지 않도록 한다. Magnetic rack에서 튜브를 뺀 후, Nuclease Free Water 21 ㎕를 넣어 3~5회 피펫팅하고 DNA가 잘 분리될 수 있도록 10초 동안 혼합하였다. 스핀-다운한 후, magnetic rack에 튜브를 장착하고 1분 정도 기다린 후, 상층액이 투명해지면 새로 준비한 1.5 ㎖ 튜브에 상층액을 18 ㎕를 덜어서 옮겨 NGS 라이브러리를 준비하였다.The PCR product was quantified with a Qubit   fluorometer (Invitrogen). Transfer the PCR product after the reaction to a 1.5 ml tube. Put HiAccu beads 1.8 times (90 μl) of the sample volume into the sample, pipetting 3-5 times to mix the DNA and beads well, spin-down, and then react at room temperature for 5 minutes. After spin-down, place the tube containing the sample on the magnetic rack and let it sit for 3 minutes. Remove the remaining supernatant except for the bead pellet. Put 300 μl of 70% ethanol into the sample tube mounted on the magnetic rack. After reacting at room temperature for 30 seconds, rotate the tube slowly and repeat twice to wash evenly, and remove the supernatant while taking care not to disperse the pellet. The washing process is repeated once more. After spin-down to completely remove the remaining ethanol, place it back on the magnetic rack and carefully remove the remaining ethanol. Dry the beads on a magnetic rack with the lid of the sample tube open. Do not leave the lid open for more than 3 to 5 minutes at this time. After removing the tube from the magnetic rack, put 21 μl of Nuclease Free Water, pipette 3-5 times, and mix for 10 seconds to separate DNA well. After spin-down, the tube was mounted on a magnetic rack, waited for about 1 minute, and when the supernatant became transparent, 18 μl of the supernatant was transferred to a newly prepared 1.5 ml tube and transferred to prepare an NGS library.

준비된 라이브러리 산물을 Qubit(Invitrogen 사)의 메뉴얼에 따라 Qubit dsDNA HS Reagent으로 농도를 측정하였다. NGS 반응을 위해 최소 100 pmole의 농도가 필요하며, 이 농도가 확보되지 않을 경우 결과를 신뢰할 수 없다. 또한, 라이브러리의 크기 및 완결성은 Bioanalyzer(Agilent 사)의 메뉴얼에 따라 Agilent DNA 1000 Kit(Agilent 사)를 이용하여 확인하고 그 결과를 기록하였다(도 23).The concentration of the prepared library product was measured with Qubit dsDNA HS Reagent according to the manual of Qubit (Invitrogen). A concentration of at least 100 pmole is required for the NGS reaction, and if this concentration is not obtained, the results will not be reliable. In addition, the size and completeness of the library were confirmed using the Agilent DNA 1000 Kit (Agilent) according to the manual of the Bioanalyzer (Agilent), and the results were recorded (FIG. 23).

상기 제조된 NGS 라이브러리를 Amicon Ultra 0.5 컬럼 (Millipore)에서 추가로 농축시켰다. 최종 샘플을 Ion Torrent PGM 318 칩 시퀀싱 실행 (Thermo Fisher Scientific)을 하였다.The prepared NGS library was further concentrated on an Amicon Ultra 0.5 column (Millipore). Final samples were subjected to an Ion Torrent PGM 318 chip sequencing run (Thermo Fisher Scientific).

도 19의 분자데이터 생산 모듈(100)을 구성하는 Ion S5 XL Sequencer(104) 실행은 제작사의 메뉴얼에 따라, 먼저, 운영 계획을 수립 및 변수 설정을 실시하고 Ion Chef system 세팅과 운영을 하였다. Ion Chef 라이브러리 시료 튜브에 희석한 각각의 라이브러리를 25 ㎕씩 주입하였다. 2개의 라이브러리 시료 튜브의 뚜껑을 열고 25 ㎕씩 희석된 각각의 라이브러리를 시약 카드리지의 A 위치, B 위치에 로팅하였다. 장비를 세업한 후 반응시켰다. 반응이 완료되면 chip을 Ion Chef 장비에서 분리하여 즉시 염기서열 과정을 진행한다. Ion Chef system chip 로팅 과정이 끝나기 약 40분전에 Ion S5 Sequencer 또는 Ion S5 XL Sequencer를 초기화시켰다.The execution of the Ion S5 XL Sequencer 104 constituting the molecular data production module 100 of FIG. 19 was performed according to the manufacturer's manual, first, an operation plan was established and variables were set, and the Ion Chef system was set and operated. 25 μl of each diluted library was injected into the Ion Chef library sample tube. The lids of the two library sample tubes were opened, and each library diluted by 25 μl was placed in the A and B positions of the reagent cartridge. After washing the equipment, it was reacted. When the reaction is complete, the chip is separated from the Ion Chef equipment and the sequencing process is performed immediately. Ion S5 Sequencer or Ion S5 XL Sequencer was initialized about 40 minutes before the Ion Chef system chip rotation process was finished.

Ion S5 초기화를 진행하고 염기서열 결정을 시작하였다. 염기서열 결정이 완료되면, 자동으로 정제 절차가 진행되고 정제가 완료되면 메인 화면으로 돌아오게 된다. NGS 라이브러리의 염기서열 분석결과는 Torrent Browser에서 확인하였다.Ion S5 initialization was performed and nucleotide sequence determination was started. When the sequencing is completed, the purification procedure automatically proceeds, and when the purification is completed, the main screen is returned. The nucleotide sequence analysis results of the NGS library were confirmed in the Torrent Browser.

상기 염기서열분석 결과는 Ion Torrent(104, ThermoFisher 사) 소프트웨어 품질 분석을 한 것이다. 결합 SSN을 이용한 시료에 결합프로파일은 추가적으로 내부적으로 개발된 소프트웨어인 NAPConverter(106)를 사용하여 다운 스트림 분석을 수행하여 생성하였다.The sequencing results were analyzed by software quality of Ion Torrent (104, ThermoFisher). The binding profile of the sample using the binding SSN was generated by performing downstream analysis using NAPConverter (106), which is an additionally developed internally software.

도 19의 분자데이터 생산 모듈(100)의 비교모듈(106)를 구성하는 NAPConverter는 크게 아래 5가지 프로세스에 따라 분석을 하여 NAP파일을 생성한다. 먼저, FASTAQ 파일을 분석하여 퀄리티가 낮은 시퀀스를 제거하는 작업인 Qaulity filter 공정을 수행한다.The NAPConverter constituting the comparison module 106 of the molecular data production module 100 of FIG. 19 analyzes according to the following five processes to generate a NAP file. First, the FASTAQ file is analyzed to perform a Qaulity filter process that removes low-quality sequences.

상기 NAPConverter(106)의 Matching 단계는 도 11를 참조하면, 참조서열(105)에 있는 단일가닥핵산의 <구조식 1> 구조에서 5‘고정서열(16 bp), 가변서열(40 bp) 및 3’ 고정서열(23 bp)를 포함하는 서열의 79 염기 쌍 (bp)의 패턴을 기준으로 비교하는 과정으로 상기 패턴과 일치하지 않는 임의의 서열을 제외하였다. 패턴 매칭 동안 각 고정 상태서열에서 하나의 불일치는 허용하였다. 고정 상태서열 서열은 다운 스트림 분석을 위해 40 bp의 가변서열 서열만 남기고, 필터링 후에 제외하였다. 역방향 보충 태그는 순방향 서열 태그와 결합하였다. 또한 참조서열(105)에는 염기서열이 알려진 결합 SSN 집단으로도 구성할 수 있다.Referring to FIG. 11, the matching step of the NAPConverter 106 is a 5' fixed sequence (16 bp), a variable sequence (40 bp) and 3' in the <Structural Formula 1> structure of the single-stranded nucleic acid in the reference sequence 105. In the process of comparison based on the pattern of 79 base pairs (bp) of the sequence including the fixed sequence (23 bp), any sequence that did not match the pattern was excluded. One mismatch in each stationary state sequence was allowed during pattern matching. The fixed-state sequence sequence was excluded after filtering, leaving only the 40 bp variable sequence sequence for downstream analysis. The reverse supplemental tag was associated with the forward sequence tag. In addition, the reference sequence 105 may be configured as a binding SSN group with a known base sequence.

상기 단계가 적용된 FASTAQ 파일을 분석하여 고정 상태서열의 염기서열이 유지된 리드만 남도록 검사하는 작업을 수행한다. 상기 단계가 적용된 FASTAQ 파일을 분석하여 리드의 염기서열 길이를 검사하는 작업을 수행한다. 상기 단계가 적용된 FASTAQ 파일을 분석한 염기서열에 대해 참조서열 DB(105)와 비교하고 동일한 서열이 없으면 새로운 결합 SSN 서열로 분류하는 작업을 수행한다. 모든 염기서열의 분류를 상기와 같이 수행하면서 각각의 결합 SSN의 출현빈도를 증가시키는 round enrichment analysis 방법으로 계산하여 NAP 파일을 생성한다.By analyzing the FASTAQ file to which the above steps are applied, the operation of checking so that only the reads in which the nucleotide sequence of the fixed state sequence is maintained remain. Analyzes the FASTAQ file to which the above steps are applied, and performs an operation to check the length of the nucleotide sequence of the read. The FASTAQ file to which the above steps are applied is compared with the reference sequence DB 105 for the analyzed nucleotide sequence, and if there is no identical sequence, it is classified as a new binding SSN sequence. A NAP file is generated by performing the round enrichment analysis method to increase the frequency of each binding SSN while classifying all the nucleotide sequences as described above.

비교모듈(106)의 NAPConverter의 Matching 단계 및 카운트 라운드 결과로 상기 라이브러리를 구성하는 특정한 결합 SSN의 염기서열 및 출현빈도를 결정하여 NAP파일, 결합프로파일을 완성하였다. 선정되는 결합 SSN 라이브러리 당 15,000,000 ~ 18,000,000 시퀀스를 분석하였다. The NAP file and binding profile were completed by determining the nucleotide sequence and frequency of occurrence of a specific binding SSN constituting the library as a result of the matching step and count round of the NAPConverter of the comparison module 106. 15,000,000 to 18,000,000 sequences were analyzed per selected binding SSN library.

마지막으로, 시험시료에서 준비된 결합 SSN 라이브러리와 대조시료에서 준비된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 5395개의 결합 SSN의 염기서열과 출현빈도의 비율을 비교하였다(도 23).Finally, the ratio of the nucleotide sequence and frequency of 5395 binding SSNs constituting the binding SSN library prepared from the test sample and the binding SSN library prepared from the control sample was compared (FIG. 23).

차등와 균등 공정으로 제작된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 결합 SSN 염기서열 분석은 상기 결합 SSN 라이브러리에서 결정된 결합 SSN 염기서열로 구축된 참조 염기 서열(reference sequences)과 시퀀스를 EBI 웹 사이트 (http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/)에 있는 Omega Cluster로 클러스터링 분석하였다.The binding SSN sequence analysis constituting the binding SSN library produced by differential and equivalent processes is performed by comparing the reference sequences and sequences constructed from the binding SSN sequence determined in the binding SSN library to the EBI website (http://www. Clustering analysis was performed with Omega Cluster located in .ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/).

이상의 결과로 시험시료 및 대조시료를 비교 분석하거나 각각을 대표할 수 있는 결합 SSN은 총 1,149개를 결정하였다.As a result of the above results, a total of 1,149 binding SSNs that can be used for comparative analysis or to represent each test sample and control sample were determined.

실시례 5. 변형 DNA 결합 SSN의 염기서열 및 출현빈도 결정Example 5. Determination of base sequence and frequency of modified DNA-binding SSN

상기 출발 라이브러리에 대해 각 뉴클레오티드 (dA/dG/dC/dT)의 비율은 1:1:1:1 (각각 25 %)를 사용하여 PCR (Bio-Rad)에 의해 PCR을 증폭하여 프라이머 연장 반응의 주형으로 사용하였다. For the starting library, the ratio of each nucleotide (dA/dG/dC/dT) was 1:1:1:1 (25% each) to amplify the PCR by PCR (Bio-Rad) using the primer extension reaction. used as a template.

상기 변형 DNA SSN 라이브러리의 구조는 중앙부위에 무작위 40 개의 염기(N40)가 있고 양쪽 말단 부위에 PCR 프라이밍 영역이 있는 (염기서열 1)이다.The structure of the modified DNA SSN library has random 40 bases (N40) in the center and PCR priming regions at both ends (nucleotide SEQ ID NO: 1).

상기 프라이머 연장 반응은 1X SQ20 완충액에 10 μM 주형, 12 μM 5' 바이오틴-프라이머, 0.5 mM 천연 또는 변형된 dNTP 및 0.25 U / mL KOD 폴리머라제 (exo-)를 첨가하여 진행하였다. DNA 폴리머라제를 첨가하기 전에 혼합물을 가열 냉각하고, 반응을 68 ℃에서 6-8 시간 동안 수행한 다음, 10 ℃에서 냉각시키고 이중체를 실온에서 2 시간 동안 일차 고체지지체(FSS)인 고용량 MyOne-streptavidin paramagnetic beads (Invitrogen, 카탈로그 번호 65001)에서 포획하여 변형 또는 변형되지 않은 무작위로 이중 DNA-FSS 복합체 라이브러리를 준비하였다.The primer extension reaction was carried out by adding 10 µM template, 12 µM 5' biotin-primer, 0.5 mM native or modified dNTPs and 0.25 U/mL KOD polymerase (exo-) to 1X SQ20 buffer. The mixture was heat-cooled before addition of DNA polymerase, the reaction was carried out at 68 °C for 6-8 h, then cooled at 10 °C and the duplexes were subjected to high-capacity MyOne- as primary solid support (FSS) for 2 h at room temperature. A library of double DNA-FSS complexes, either modified or unmodified, was randomly prepared by capture from streptavidin paramagnetic beads (Invitrogen, catalog number 65001).

상기 제조된 이중 DNA-FSS 복합체 라이브러리를 선택 완충액 (SBT : 40mM HEPES, pH 7.4; 102mM NaCl; 5mM KCl, 5mM MgCl2 0.05 % 트윈 20)로 수회 세척 하였다. 이어서, 비드를 5 분 동안 20mM NaOH에 현탁시켜 변형된 센스 가닥을 용리하였다. 용리용액은 700mM HCl, 180mM HEPES, pH 7.4, 0.45 % 트윈 20의 필요한 부피로 pH 7.4로 중화시킨 다음 Amicon Ultra-15 (Millipore) 원심 분리 필터로 약 250 μL의 잔류 부피로 농축하였다. 상기와 같이 변형 램덤 DNA SSN-FSS 복합체 라이브러리를 제조하였으며, 이를 “SSN-FSS 복합체”라고 하였다.The prepared double DNA-FSS complex library was washed several times with a selection buffer (SBT: 40 mM HEPES, pH 7.4; 102 mM NaCl; 5 mM KCl, 5 mM MgCl2 0.05% Tween 20). The modified sense strand was then eluted by suspending the beads in 20 mM NaOH for 5 min. The eluent was neutralized to pH 7.4 with the required volume of 700 mM HCl, 180 mM HEPES, pH 7.4, 0.45 % Tween 20 and then concentrated with an Amicon Ultra-15 (Millipore) centrifugal filter to a residual volume of approximately 250 μL. A modified random DNA SSN-FSS complex library was prepared as described above, which was referred to as “SSN-FSS complex”.

상기 <실시례 3-2>에서 준비된 시료, 복수의 단백질(M)으로 구성된 혈청과 ≥1000 pmol (~ 1015 개의 독특한 서열) 상기 제조된 SSN-FSS 복합체를 SB17T 완충액 (40mM HEPES, pH 7.5, 102mM NaCl, 5mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM EDTA, 0.05 % 트윈 20)에서 혼합하여 M-SSN-FSS 복합체를 형성시켰으며, SB17T 완충용액으로 세척하여 미결합한 혈청단백질과 SSN-Biotin 복합체를 제거하였다. The sample prepared in <Example 3-2>, serum composed of a plurality of proteins (M) and ≥1000 pmol (~ 10 15 unique sequences) The prepared SSN-FSS complex was mixed with SB17T buffer (40 mM HEPES, pH 7.5, M-SSN-FSS complex was formed by mixing in 102 mM NaCl, 5 mM KCl, 5 mM MgCl2, 1 mM EDTA, 0.05% Tween 20), and washed with SB17T buffer to remove unbound serum protein and SSN-Biotin complex.

상기 M-SSN-FSS 복합체 집단이 있는 튜브에 완충액 PB1에서 새로 준비한 1mM NHS-PEG4-바이오틴 용액 150uL을 첨가하여 5분 동안 흔들면서 처리하여, 제2 태그를 현탁 상태 M-SSN-FSS 복합체의 분자에 바이오틴을 부가하였다. To the tube containing the M-SSN-FSS complex population, 150 uL of a freshly prepared 1 mM NHS-PEG4-biotin solution in buffer PB1 was added and treated with shaking for 5 minutes to bind the second tag to the molecule of the M-SSN-FSS complex in suspension. Biotin was added to it.

상기 형성된 M-SSN-FSS 복합체 집단은 제조업체의 프로토콜에 따라 NHS-PEG4-biotin (Thermo Scientific, Pittsburgh, PA, catalog no. 21329)와 라이신 잔기와 공유 결합에 의해 비오티닐화할 수 있다.The formed M-SSN-FSS complex population can be biotinylated by covalent bonding with NHS-PEG4-biotin (Thermo Scientific, Pittsburgh, PA, catalog no. 21329) and lysine residues according to the manufacturer's protocol.

상기 형성된 M-SSN-FSS 복합체 집단(50㎕ 중 300pmol)을 SB17T 완충액 (40mM HEPES, pH 7.5, 102mM NaCl, 5mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM EDTA, 0.05 % 트윈 20)이 있는 Sephadex G-25 MicroSpin 컬럼으로 교환하였다. NHS-PEG4-biotin을 30 μM이 되도록 첨가하고, 반응물을 4 ℃에서 16 시간 동안 인큐베이션하였다. 미 반응 NHS-PEG4-biotin을 Sephadex G-25 MicroSpin 컬럼으로 제거하였다. The formed M-SSN-FSS complex population (300 pmol in 50 μl) was transferred to a Sephadex G-25 MicroSpin column with SB17T buffer (40 mM HEPES, pH 7.5, 102 mM NaCl, 5 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 1 mM EDTA, 0.05 % Tween 20). was exchanged for NHS-PEG4-biotin was added to 30 μM, and the reaction was incubated at 4° C. for 16 hours. Unreacted NHS-PEG4-biotin was removed using a Sephadex G-25 MicroSpin column.

상기 튜브에 있는 현탁 상태 제2 태그가 부가된 M-SSN-FSS 복합체 집단이 들어 있는 완충액을 제2 고체지지체(SSS), 스트렙타비딘이 코팅된 플레이트의 웰에 옮겼다. 상기 현탁 상태 M-SSN-FSS의 제2태그와 플레이트에 고정된 제2 포획성분이 결합하는 제2 분리는 10분 동안 800 rpm 및 상온의 서모믹서에서 실시하여 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 제조하였다.The buffer solution containing the second-tagged M-SSN-FSS complex population in suspension in the tube was transferred to the wells of a plate coated with a second solid support (SSS), streptavidin. The second separation in which the second tag of the suspended M-SSN-FSS and the second capture component immobilized on the plate is combined was carried out in a thermomixer at 800 rpm and room temperature for 10 minutes, and the stationary SSS-M-SSN-FSS A complex was prepared.

제2 분리를 실시한 후, 상기 플레이드의 웰에서 액체를 피펫으로 조심스럽게 제거하고, 25%의 Propylene Glycol or 30% glycerol을 보충한 300ul의 완충액 PB1으로 8번 세척하였다. 웰을 300ul의 SB17T 완충액으로 5번 세척하고, 최종 세척액을 흡인하였다. After performing the second separation, the liquid was carefully removed from the wells of the plate with a pipette, and washed 8 times with 300ul of buffer PB1 supplemented with 25% Propylene Glycol or 30% glycerol. Wells were washed 5 times with 300ul of SB17T buffer, and the final wash was aspirated.

상기 튜브를 원심분리하여 액체는 흡인하여 제거하고 튜브는 10mM 글리세린이 보충된 300ul의 SB17T 완충액으로 8번 세척하였다. 1mM 덱스트란 황산을 보충한 100ul의 SB17T 완충액을 첨가하였다.The tube was centrifuged to remove the liquid by aspiration, and the tube was washed 8 times with 300ul of SB17T buffer supplemented with 10mM glycerin. 100ul of SB17T buffer supplemented with 1mM dextran sulfate was added.

복합체 해리 속도가 느린 서열을 우선적으로 선택하기 위해 하기와 같은 엄격한 세척용액(Kinetic challenge)을 실시하였다. 이것은 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체 용액에 2-5 라운드에서 포획 15분전에 SB17T로 20배, 6-7 라운드에서 포획 60분전에 SB17T로 400배, 8라운드에서 포획 60분전에 10 mM 덱스트란 설페이트를 함유하는 SB17T로 400배 부가하여 달성하였다.In order to preferentially select sequences having a slow dissociation rate of the complex, the following stringent washing solution (Kinetic challenge) was performed. This is in the immobilized state SSS-M-SSN-FSS complex solution 20-fold with SB17T 15 minutes before capture in rounds 2-5, 400-fold with SB17T 60 minutes before capture in rounds 6-7, and 10 mM in round 8 60 minutes before capture. A 400-fold addition was achieved with SB17T containing dextran sulfate.

100ul의 CAPSO 용출 완충액을 첨가하고 상기 고정 상태 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 5분 동안 흔들면서 용출하였다. 상기 플레이트의 웰에서 90ul의 용액을 수작업으로 10uL 중화 완충용액을 담고 있는 PCR 플레이트의 웰들에 옮겨 SSN-FSS 집단을 확보하였다.100ul of CAPSO elution buffer was added, and the fixed-state SSS-M-SSN-FSS complex was eluted with shaking for 5 minutes. The SSN-FSS population was obtained by manually transferring 90 ul of the solution from the wells of the plate to the wells of the PCR plate containing 10 uL of neutralization buffer.

상기 확보된 SSN-FSS 집단에 대해 각 천연 뉴클레오티드 (dA/dG/dC/dT)의 비율은 1:1:1:1 (각각 25 %)를 사용하여 PCR (Bio-Rad)에 의해 PCR을 증폭시켰다. For the SSN-FSS population obtained above, the ratio of each native nucleotide (dA/dG/dC/dT) was 1:1:1:1 (25% each) and PCR amplified by PCR (Bio-Rad). did it

상기 증폭된 PCR 산물에 대한 프라이머 연장 반응은 1X SQ20 완충액 (120 mM Tris-HCl, pH 7.8; 10 mM KCl; 6 mM (NH4)2SO4 7 mM MgSO4, 0.1% Triton X-100 and 0.1 mg/mL BSA)에 10 μM 주형, 12 μM 5' 바이오틴-프라이머, 0.5 mM 천연 또는 변형된 dNTP 및 0.25 U / mL KOD 폴리머라제 (exo-)를 첨가하여 진행하였다. DNA 폴리머라제를 첨가하기 전에 혼합물을 가열 냉각하고, 프라이머 연장 반응을 68 ℃에서 6-8 시간 동안 수행하였다. The primer extension reaction for the amplified PCR product was performed in 1X SQ20 buffer (120 mM Tris-HCl, pH 7.8; 10 mM KCl; 6 mM (NH4)2SO4, 7 mM MgSO4, 0.1% Triton X-100 and 0.1 mg/mL BSA). ), 10 μM template, 12 μM 5′ biotin-primer, 0.5 mM native or modified dNTPs and 0.25 U/mL KOD polymerase (exo-) were added. Before adding DNA polymerase, the mixture was heated and cooled, and primer extension reaction was performed at 68° C. for 6-8 hours.

다음, 10 ℃에서 냉각시키고 프라이머 연장 반응 산물인 이중체를 실온에서 2 시간 동안 일차 고체지지체(FSS)인 고용량 MyOne-streptavidin paramagnetic beads (Invitrogen, 카탈로그 번호 65001) 또는 상자성 Dynabeads® MyOne™ Streptavidin C1 (Thermo Fisher Scientific)에서 포획하여 변형 또는 변형되지 않은 무작위로 DNA SSN-FSS 복합체 라이브러리를 준비하였으며, 이를 “SSN-FSS 복합체”라고 하였다. Then, it was cooled at 10 °C and the primer extension reaction product, the duplex, was subjected to high-capacity MyOne-streptavidin paramagnetic beads (Invitrogen, catalog number 65001) or paramagnetic Dynabeads® MyOne™ Streptavidin C1 (Thermo) as primary solid supports (FSS) for 2 h at room temperature. Fisher Scientific) captured and prepared a modified or unmodified random DNA SSN-FSS complex library, which was referred to as “SSN-FSS complex”.

프라이머 연장 반응으로 변형된 뉴클레오티드가 포함된 SSN-FSS 복합체를 제조하여 다음 라운드에 사용할 변형된 농축 SSN-FSS 복합체 라이브러리를 제조하였다. A modified enriched SSN-FSS complex library was prepared for use in the next round by preparing SSN-FSS complexes containing modified nucleotides by primer extension reaction.

6번째 라운드 후 선택한 상기 변형 DNA SSN 라이브러리와 분자집단으로 이루어진 시료를 반응시켜 형성된 복합체에서 용출되는 결합 SSN 집단 및 초기 출발 라이브러리는 Ion A 과 Ion P1 Sequencing adaptors를 PCR-방법을 이용한 부가반응을 수행하여 Ion Torrent 차세대 시퀀싱 (NGS)을 위해 준비할 수 있으며, 상기 <실시례 4> 항에 따라 실시하여 결합 SSN 집단을 분석하였다.After the 6th round, the binding SSN group and initial starting library eluted from the complex formed by reacting the selected modified DNA SSN library with the sample consisting of the molecular group were subjected to an addition reaction using Ion A and Ion P1 sequencing adapters using the PCR method. It can be prepared for Ion Torrent next-generation sequencing (NGS), and the binding SSN population was analyzed by carrying out according to the above <Example 4>.

상서 제조된 결합 SSN 라이브러리 또는 차등과 균등 공정으로 제조된 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 결합 SSN들을 도 18의 분자데이터 생산 모듈(100)의 NGS 스퀀서(104)로 fastaq 파일을 생성하고 비교모듈(106)를 구성하는 NAPConverter 프로그램으로 결합 SSN의 염기서열 및 출현빈도, 결합프로파일을 결정하였다. A fastaq file is generated with the NGS sequencer 104 of the molecular data production module 100 of FIG. 18 with the combined SSNs constituting the combined SSN library prepared above or the combined SSN library prepared by a differential and equivalent process, and a comparison module 106 ), the nucleotide sequence, appearance frequency, and binding profile of the binding SSN were determined with the NAPConverter program constituting the .

도 19의 의 분자데이터 생산 모듈(100)의 제1 반응구(101)와 분리구(102)에서 확보한 변형 RNA, 결합 SSN 집단을 주형으로 제2 반응구(103)에서 도 11에 제시한 FXRP 프라이머로 RT-PCR하여 NGS 라이브러리를 제작하여 얻은 DNA 집단을 대상으로 Ion Torrent (104, ThermoFisher 사)를 사용하여 분석하였다. The modified RNA and binding SSN population secured in the first reaction zone 101 and the separation zone 102 of the molecular data production module 100 of FIG. 19 as a template are presented in FIG. 11 in the second reaction zone 103 RT-PCR with FXRP primer to prepare an NGS library. The obtained DNA group was analyzed using Ion Torrent (104, ThermoFisher).

실시례 6. 차등 결합 SSN 선정 및 상응하는 표적분자 동정Example 6. Selection of differential binding SSNs and identification of corresponding target molecules

특정 인간혈청 시험시료를 구성하는 분자에 결합하는 결합 SSN 라이브러리를 상기 NGS를 이용한 결합프로파일 분석 결과로 특정 결합 SSN 라이브러리에서 특정 결합프로파일과 혈청시료를 구성하는 특정 분자의 수와 상관관계가 있음을 알 수 있다. As a result of the binding profile analysis using the NGS of the binding SSN library that binds to the molecules constituting a specific human serum test sample, it was found that there is a correlation between the specific binding profile and the number of specific molecules constituting the serum sample in the specific binding SSN library. can

본 발명의 특정 혈청시료를 구성하는 분자에 결합하는 결합 SSN 라이브러리를 구성하는 결합 SSN의 출현빈도를 반영하는 프로파일은 분자집단으로 구성된 특정 혈청시료의 분자 프로파일(양적인 상태를 종합화한 정보)이다.The profile reflecting the frequency of occurrence of the binding SSN constituting the binding SSN library that binds to the molecules constituting the specific serum sample of the present invention is the molecular profile (information synthesizing the quantitative state) of a specific serum sample composed of a molecular population.

도 12를 참조하면, 구체적인 실시과정은 다음과 같다. 먼저, 도 19의 분자데이터 생산 모듈(100)의 제1 반응구(101)에서 <실시례 3> 항에 따라 분자집단과 결합 SSN 집단이 반응한다. 분리구(102)에서 상기 형성된 복합체 집단에서 결합 SSN 집단을 분리하였다. 제2 반응구(103)에서 상기 분리된 올리고뉴클레오티드 집단에 대한 NGS 라이브러리를 제조하였다. NGS 시퀀서(104)에서 상기 제조된 NGS 라이브러리에서 생성된 염기서열이 분석된 정보를 FASTAQ로 저장한다. FASTA는 헤더와 read 단위의 분석된 염기서열 정보를 payload로 가진다. FASTAQ는 FASTA정보에 정확도(quality score) 정보가 추가된 파일 포맷을 의미한다. NGS 시퀀서에서 분석된 염기서열 정보는 FASTAQ로 저장하였고 이를 비교모듈(106)의 NAPConvertor를 이용하여 참조서열(105)과 비교하고 리드를 누적 계수하여 NAP 파일형식으로 변환하였다. NAP 파일은 FASTAQ 정보에서 결합 SSN(리드)의 염기서열과 리드의 출현빈도 즉, 결합프로파일이 저장된 파일 포맷을 의미한다. NAPConverter는 출현빈도를 측정값을 생성하기 위해 일련의 데이터 변환 과정과 리드의 출현빈도를 계산하여 결합프로파일인 NAP 파일을 생성한다. Referring to FIG. 12 , a detailed implementation process is as follows. First, in the first reaction section 101 of the molecular data production module 100 of FIG. 19 , the molecular group and the binding SSN group react according to the term <Example 3>. In the isolator 102, the bound SSN population was separated from the formed complex population. In the second reaction section 103, an NGS library was prepared for the isolated oligonucleotide population. The NGS sequencer 104 stores the nucleotide sequence analysis information generated in the prepared NGS library as FASTAQ. FASTA has header and read unit analyzed base sequence information as payload. FASTAQ refers to a file format in which quality score information is added to FASTA information. The nucleotide sequence information analyzed in the NGS sequencer was stored as FASTAQ, compared with the reference sequence 105 using the NAPConvertor of the comparison module 106, and the reads were counted cumulatively and converted into a NAP file format. The NAP file refers to a file format in which the nucleotide sequence of the binding SSN (read) and the frequency of occurrence of the read, ie, the binding profile, are stored in the FASTAQ information. NAPConverter generates a NAP file that is a combined profile by calculating the frequency of a series of data conversion processes and reads to generate a frequency measurement value.

분석대상 시료 집단에 대한 상기 결합프로파일을 생성하고 분석시료 집단의 생물학적 의미를 기준으로 결합프로파일 DB를 구축하고 구축된 DB를 잘 구분할 수 있는 특징 집단, 결합 SSN 집단을 선정하고 평가하였다.The binding profile for the sample group to be analyzed was created, a binding profile DB was constructed based on the biological meaning of the sample group to be analyzed, and a characteristic group and a binding SSN group that can distinguish the constructed DB well were selected and evaluated.

다양한 혈청단백질에 결합하는 결합 SSN 집단(N=1,149)을 표 4의 폐암 혈청(N=10) 및 비폐암 폐질환자 혈청(N=22)에 반응시킨 후, 수확한 혈청단백질과 결합하는 결합 SSN 집단을 NGS로 결합 SSN의 염기서열을 결정하였다. NGS의 분석 결과를 NAPConvertor로 분석한 결합 SSN(리드)의 염기서열과 리드의 출현빈도를 사용하여 폐암 혈청(N=10) 및 비폐암 폐질환자 혈청(N=22) 시료로 구성된 데이터베이스(N=32)를 구축한다. Binding SSNs binding to serum proteins harvested after reacting a population of binding SSNs binding to various serum proteins (N=1,149) to the lung cancer serum (N=10) and non-lung cancer lung disease patient serum (N=22) shown in Table 4 The nucleotide sequence of the binding SSN was determined for the population by NGS. A database (N= 32) is built.

폐암과 비폐암 페질환자의 임상정보Clinical information for lung and non-lung cancer patients 폐암lung cancer 비폐암 폐질환자Non-Lung Cancer Patients with Lung Disease 성별gender 남성male 10 10 2121 여성woman 00 1 One 나이age 40~4940-49 1One 00 50~5950-59 55 99 60~6960~69 44 1111 70~7970-79 00 1One 합계Sum 1010 2222

상기 생산된 결합프로파일로 폐암 및 비폐암 폐질환자를 생물학적 의미 결정지원시스템(300)의 AptaCDSS 프로그램으로 선정된 특징, 결합 SSN의 분포는 도 25이다. Figure 25 shows the distribution of the characteristics and binding SSNs selected by the AptaCDSS program of the biological meaning determination support system 300 for lung cancer and non-lung cancer lung disease patients with the produced binding profile.

<실시례 3> 항을 참조하면, 상기에서 결정된 1149개의 결합 SSN으로 구성된 결합 SSN 집단을 분석대상 시료와 반응시킨 후 형성된 복합체 집단으로부터 분리된 결합 SSN 집단을 NGS 시퀀서로 분석하고 도 19의 분자데이터 생산 모듈(100)의 비교모듈(106)에서 NAPConverter로 결합프로파일을 생산하였다. Referring to <Example 3>, the binding SSN population composed of the 1149 binding SSNs determined above was reacted with the analyte sample, and the binding SSN population separated from the complex population formed was analyzed with an NGS sequencer, and the molecular data of FIG. 19 A binding profile was produced with NAPConverter in the comparison module 106 of the production module 100 .

상기 선정된 특징에 의한 계층 클러스터링한 결과는 도 26이며, 도시된 바와 같이 폐암 및 비폐암 폐질환자들은 각각 독립된 클러스터를 형성하고 있음을 알 수 있어 분석 시료에 대한 결합프로파일로 환자들의 구분할 수 있음을 보여주고 있다.The result of hierarchical clustering according to the selected characteristics is shown in FIG. 26, and it can be seen that lung cancer and non-lung cancer lung disease patients form independent clusters, respectively, so that the patients can be distinguished by the binding profile for the analysis sample. is showing

생체시료를 구성하는 분자집단과 결합하는 결합 SSN 집단을 NGS를 실시하여 얻은 분자데이터 프로파일을 탐색 및 분석하여 시험시료인 폐암 및 비폐암 폐질환자 혈청단백질에 특이적으로 결합하는 생물학적 의미의 분석에 기여하는 차등 결합 SSN들을 선정할 수 있다. Contribute to the analysis of the biological significance of specifically binding to the test sample, the serum protein of lung and non-lung cancer lung disease patients, by exploring and analyzing the molecular data profile obtained by performing NGS on the binding SSN group that binds to the molecular group constituting the biological sample. Differential combining SSNs can be selected.

이 중에 일련번호 768 결합 SSN의 시험시료인 폐암 환자의 혈청과 대조시료인 비폐암 폐질환자의 혈청에 대한 결합정도를 평가한 결과, 폐암 환자의 혈청에만 특이적으로 반응함을 알 수 있었다(도 27).Among them, as a result of evaluating the degree of binding to the serum of a lung cancer patient, a test sample of the serial number 768 binding SSN, and a control sample, the serum of a non-lung cancer lung disease patient, it was found that it reacted specifically only to the serum of a lung cancer patient (Fig. 27).

실험군별로 구성된 데이터베이스를 비교분석하여 유용한 스폿을 결정하고 이에 상응하는 생물학적 의미의 분석에 기여하는 결합 SSN을 조제하여 상응하는 단백질을 도 13을 참조하여, 분리하여 동정하였다. By comparative analysis of the database composed of each experimental group, useful spots were determined, binding SSNs contributing to the analysis of corresponding biological meanings were prepared, and corresponding proteins were isolated and identified with reference to FIG. 13 .

선정된 결합 SSN 한쪽에 바이오틴(biotin)을 부착시키고 스트렙타비딘(streptavidin)과 반응시켜 얻은 복합체를 혈청시료와 반응시켜 혈청단백질-결합 SSN 복합체를 분리한 다음 전기 영동하여 형성되는 밴드를 분리하여 혈청단백질을 동정하였다. 선정된 SS올리고뉴클레오티드에 결합하는 단백질을 분리하여 MALDI-TOF-TOF 기기로 단백질의 아미노산서열을 결정할 수 있으며 결합 SSN과 결합하는 혈청단백질의 해리상수(Kd)가 20x10-9미만인 것을 "표적분자"라고 하였다.Biotin is attached to one side of the selected binding SSN, and the complex obtained by reacting with streptavidin is reacted with a serum sample to separate the serum protein-binding SSN complex, and then the band formed by electrophoresis is separated to separate the serum Proteins were identified. By separating the protein that binds to the selected SS oligonucleotide, the amino acid sequence of the protein can be determined with the MALDI-TOF-TOF instrument, and the dissociation constant (Kd) of the serum protein that binds to the binding SSN is less than 20x10 -9 as a "target molecule" said.

실시예 7. 분자데이터 생산Example 7. Molecular data production

본 발명의 도 18에 제시한 내부 정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1)은 분자데이터 생산 모듈(100), 내부 정도관리 모듈(200) 및 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)을 포함할 수 있다. 상기 분자데이터 생산 모듈(100)은 다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 분자집단 또는 유전자의 발현은 당해 분야에 널리 공지된 다양한 기술에 의해 측정할 수 있다. The internal quality control and biological meaning determination support system 1 presented in FIG. 18 of the present invention may include a molecular data production module 100 , an internal quality control module 200 and a biological meaning determination support module 300 . . The molecular data production module 100 may measure the expression of a molecular group or gene in a sample composed of various types of molecules by various techniques well known in the art.

7-1. AptaSSN 다중 분석법7-1. AptaSSN multiplex method

도 3은 바이오마커 식별을 위한 시료를 분석하는 AptaSSN 다중 분석법을 도해하였다. 본 발명에서는 AptaSSN는 정통적인 SELEX 방법으로 표적분자를 대상으로 선정된 AptaSSN 그리고 상기 시료를 구성하는 분자집단에 결합하는 SSN를 포함하고 있다. 본 발명에서는 AptaSSN와 결합 SSN을 상호 교환적인 의미로 사용하고 있다.Figure 3 illustrates the AptaSSN multiplex assay for analyzing a sample for biomarker identification. In the present invention, AptaSSN includes an AptaSSN selected as a target molecule by the orthodox SELEX method and an SSN that binds to a molecular group constituting the sample. In the present invention, AptaSSN and binding SSN are used interchangeably.

1) AptaSSN-FSS 집단 제조1) AptaSSN-FSS population preparation

2%, 0.1% 및 0.01% 혈청을 위한 AptaSSN 집단 용액은 1xSB17, 0.05% 트윈-20에서 2x 농도로 제조하였다. 상기 AptaSSN 집단 용액은 상기 실시례 4에서 결정된 1,149개의 결합 SSN, AptaSSN 집단을 사용하였다AptaSSN population solutions for 2%, 0.1% and 0.01% serum were prepared at 2x concentrations in 1xSB17, 0.05% Tween-20. As the AptaSSN population solution, 1,149 binding SSNs and AptaSSN populations determined in Example 4 were used.

이들 용액을 사용할 때까지 영하 20°C에서 보관하였다. 분석하기 직전에 AptaSSN 집단 용액은 10분 동안 37°C에서 해동하여 10분 동안 끓는 수조에 두고 20분 동안 25°C로 식혀서, 각 단계 사이에 활발한 혼합이 일어났다. 가열-냉각 후, 각각의 2x AptaSSN 집단 용액 55ul을 수작업으로 96-웰 PCR 튜브에 피펫팅하고 튜브를 호일로 밀봉하였다.These solutions were stored at -20 °C until use. Immediately prior to analysis, the AptaSSN population solution was thawed at 37 °C for 10 min, placed in a boiling water bath for 10 min, and cooled to 25 °C for 20 min, with vigorous mixing between each step. After heat-cooling, 55ul of each 2x AptaSSN population solution was manually pipetted into 96-well PCR tubes and the tubes sealed with foil.

<AptaSSN 집단에 제1 태그 부가><Adding first tag to AptaSSN group>

얼음에 30% PEG와 DMSO를 제외한 모든 키트 구성 요소를 해동하였다. 실온에서 DMSO를 해동시키고 30% PEG를 37℃에서 5 ~ 10분 동안 가열하여 부피가 액체일 때까지 가온시켰다. 가열 블록을 85℃로 조정하였다.Thaw all kit components except 30% PEG and DMSO on ice. Thaw DMSO at room temperature and heat 30% PEG at 37° C. for 5-10 minutes to warm to a liquid in volume. The heating block was adjusted to 85°C.

5μL의 AptaSSN 집단 용액을 미세원심분리 튜브에 옮겼다. 85℃에서 3-5 분 동안 AptaSSN 집단 용액을 가열한 후, 얼음에 즉시 AptaSSN 집단 용액을 놓았다. AptaSSN 스톡용액은 2 차 구조를 완화시키기 위해 가열할 수도 있다. 또한 ~ 25 % DMSO의 존재 하에서 AptaSSN 집단 용액을 가열하면 중요한 제2 구조를 갖는 AptaSSN 집단 용액의 효율이 증가할 수 있다.5 μL of AptaSSN population solution was transferred to a microcentrifuge tube. After heating the AptaSSN population solution at 85° C. for 3-5 minutes, place the AptaSSN population solution immediately on ice. AptaSSN stock solution may be heated to relax the secondary structure. In addition, heating the AptaSSN population solution in the presence of ~25% DMSO may increase the efficiency of the AptaSSN population solution with an important second structure.

표 5에 열거된 순서대로 성분을 첨가하여 대조 시스템 또는 시험용 AptaSSN 집단 용액에 대한 표지 반응을 준비하였다.Label reactions were prepared for either control systems or test AptaSSN population solutions by adding the components in the order listed in Table 5.

AptaSSN 용액의 제1 태그 부가 반응First tag addition reaction of AptaSSN solution Component component Volume (μL) Volume ( μ L) Final Concentration (Amount) Final Concentration (Amount) Nuclease-free Water Nuclease-free Water 3 3 --- --- 10X RNA Ligase Reaction Buffer 10X RNA Ligase Reaction Buffer 3 3 1X 1X RNase Inhibitor RNase Inhibitors 1 One 1.33U/μL (40U) 1.33U/μL (40U) AptaSSN 용액AptaSSN solution 5 5 1.67μM (50pmol) 1.67 μM (50 pmol) Biotinylated Cytidine (Bis)phosphate Biotinylated Cytidine (Bis)phosphate 1 One 33.3μM (1nmol) 33.3 μM (1 nmol) T4 RNA Ligase T4 RNA Ligase 2 2 1.33U/μL (40U) 1.33U/μL (40U) 30% PEG 30% PEG 15 15 15% 15% Total Total 30 30 --- ---

30% PEG는 추가된 마지막 시약이며 조심스럽게 반응 혼합물에 30% PEG를 피펫으로 추가 후 새로운 피펫 팁을 사용하여 연결 반응을 혼합하였다.30% PEG is the last reagent added and after carefully pipetting 30% PEG to the reaction mixture, a new pipette tip was used to mix the ligation reaction.

상기 AptaSSN 용액에 대해 16℃에서 반응을 2시간 동안 처리하여 제1태그를 부가하여 Bio-SSN 라이브러리를 제조하였다. 라이게이션의 효율성을 높이기 위해 밤새 처리를 할 수 있다. 70 μl의 nuclease-free water를 라이게이션 반응에 첨가하였다.A Bio-SSN library was prepared by adding a first tag to the AptaSSN solution by treating the reaction at 16°C for 2 hours. The treatment can be done overnight to increase the efficiency of ligation. 70 μl of nuclease-free water was added to the ligation reaction.

100μl의 클로로포름:이소아밀 알코올을 각 반응물에 첨가하여 RNA 리가제를 추출하였다. 혼합물을 가볍게 섞은 다음 미세 원심분리기에서 고속에서 2-3 분간 원심분리하여 상을 분리하였다. 조심스럽게 상단(수용액층)을 취하여 새로운 튜브로 옮겼다. SSN 라이브러리에 대한 제1태그, 바이오틴(biotin)를 부가하여 Bio-SSN 라이브러리를 정제하였다.100 μl of chloroform:isoamyl alcohol was added to each reaction to extract RNA ligase. The mixture was gently mixed and then the phases were separated by centrifugation in a microcentrifuge at high speed for 2-3 minutes. Carefully take the top (aqueous layer) and transfer it to a new tube. The Bio-SSN library was purified by adding biotin, a first tag to the SSN library.

각 Bio-AptaSSN 용액의 농도는 4 nM이었다. Bio-AptaSSN 용액을 SB17 완충액으로 4 배 희석시키고 95℃에서 5 분간 가열한 후 사용 전에 15 분 동안 37℃로 냉각시켰다. 현탁 상태 일차 고체지지체(FSS), 스트렙타비딘 비드를 사용하기 전에 150 mL 완충액 PB1로 2 회 세척 하였다.The concentration of each Bio-AptaSSN solution was 4 nM. The Bio-AptaSSN solution was diluted 4-fold with SB17 buffer and heated at 95°C for 5 minutes and then cooled to 37°C for 15 minutes before use. Suspended primary solid support (FSS), streptavidin beads were washed twice with 150 mL buffer PB1 before use.

<AptaSSN-FSS 집단 제조><AptaSSN-FSS collective manufacturing>

1xSB17, Tw(40 mM HEPES, 102 mM NaCl, 1mM EDTA, 5mM MgCl2, 5 mM KCl, 0.05% Tween-20)에 녹인 133μL의 현탁 상태 제1 고체지지체(FSS), Streptavidin-Coupled Dynabeads(Thermo Fisher Scientific, 미국)를 튜브에 넣었다. 대략 1.1x Bio-AptaSSN 용액 (모든 AptaSSN가 3' 말단에 바이오틴 부분을 포함한다)을 볼텍싱하여 해동시켰다. 133 μL of Suspension First Solid Support (FSS) in 1xSB17, Tw (40 mM HEPES, 102 mM NaCl, 1 mM EDTA, 5 mM MgCl2, 5 mM KCl, 0.05% Tween-20), Streptavidin-Coupled Dynabeads (Thermo Fisher Scientific) , USA) into the tube. Thaw by vortexing approximately 1.1x Bio-AptaSSN solution (all AptaSSNs contain a biotin moiety at the 3' end).

1.1x Bio-AptaSSN 용액을 그 후 10분간 끓이고, 30초 동안 볼텍싱하여 20분간 수조(water bath)에서 20℃로 냉각하였다. 100 μL의 1.1x Bio-AptaSSN 용액을 상기 Streptavidin-Coupled Dynabeads가 있는 튜브에 첨가하였다. 상기 혼합물을 빛으로부터 보호하고, 850 rpm으로 설정된 셰이커 상에서 20분간 25℃에서 처리하여 Bio-SSN 라이브러리의 제1 태그 바이오틴 부분과 Streptavidin-Coupled Dynabeads의 제1 포획성분 avidin 부분이 반응하여 형성된 현탁 상태 AptaSSN-FSS 용액을 제조하였다.The 1.1x Bio-AptaSSN solution was then boiled for 10 minutes, vortexed for 30 seconds, and cooled to 20° C. in a water bath for 20 minutes. 100 μL of 1.1x Bio-AptaSSN solution was added to the tube with Streptavidin-Coupled Dynabeads. The mixture was protected from light and treated at 25° C. for 20 minutes on a shaker set at 850 rpm. The first tag biotin portion of the Bio-SSN library and the first capture component avidin portion of Streptavidin-Coupled Dynabeads reacted to form a suspension AptaSSN -FSS solution was prepared.

상기 현탁 상태 AptaSSN-FSS 용액을 원심분리를 통해 용액을 제거하였다. 190μL의 1x CAPS 전세척 버퍼(50 mM CAPS, 1 mM EDTA, 0.05% Tw-20, pH 11.0)를 첨가하고, 상기 혼합물을 흔들면서 1분간 처리하였다. 상기 CAPS 세척 용액을 그 후 원심분리를 통해 제거하였다. 상기 CAPS로 세척하고 한 번 더 반복하였다. The suspended AptaSSN-FSS solution was removed by centrifugation. 190 μL of 1x CAPS prewash buffer (50 mM CAPS, 1 mM EDTA, 0.05% Tw-20, pH 11.0) was added, and the mixture was treated with shaking for 1 minute. The CAPS wash solution was then removed via centrifugation. Washed with the CAPS and repeated once more.

190μL의 1xSX17, Tw를 첨가하고, 상기 혼합물을 흔들면서 1분간 처리하였다. 1xSB17, Tw를 원심분리에 의해 제거하였다. 추가로 190μL의 1xSX17, Tw를 참가하고, 상기 혼합물을 흔들면서 1분간 처리하였다. 1xSB17, Tw는 원심분리(1000x g에서 1분)에 의해 제거하였다. 1xSB17, Tw를 제거한 후에, 150μL의 보관 버퍼(storage buffer)(150 mM NaCl, 40 mM HEPES, 1 mM EDTA, 0.02% sodium azide, 0.05% Tween-20)를 첨가하여 현탁 상태 AptaSSN-FSS 비드 용액을 정제하였다.190 μL of 1xSX17, Tw was added and the mixture was treated with shaking for 1 minute. 1xSB17, Tw was removed by centrifugation. An additional 190 μL of 1xSX17, Tw was added, and the mixture was treated with shaking for 1 minute. 1xSB17, Tw was removed by centrifugation (1 min at 1000x g). After removing 1xSB17 and Tw, 150 μL of storage buffer (150 mM NaCl, 40 mM HEPES, 1 mM EDTA, 0.02% sodium azide, 0.05% Tween-20) was added to prepare the suspended AptaSSN-FSS bead solution. Purified.

상기 튜브를 조심스럽게 밀봉하여 사용할 때까지 4℃의 어두운 곳에 보관하였다. 2%, 0.1% 및 0.01% 혈청을 위한 현탁 상태 AptaSSN-FSS 용액을 1xSB17(40mM HEPES, 102mM NaCl, 5mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM EDTA), 0.05% 트윈-20에서 2x 농도로 제조하였다.The tube was carefully sealed and stored in the dark at 4°C until use. Suspension AptaSSN-FSS solutions for 2%, 0.1% and 0.01% serum were prepared at 2x concentrations in 1xSB17 (40mM HEPES, 102mM NaCl, 5mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM EDTA), 0.05% Tween-20.

이들 용액을 사용할 때까지 영하 20°C에서 보관하였다. 분석하는 날, 각 현탁 상태 AptaSSN-FSS 용액은 10분 동안 37°C에서 해동하여 10분 동안 끓는 수조에 두고 20분 동안 25°C로 식혀서, 각 단계 사이에 활발한 혼합이 일어났다. 가열-냉각 후, 각각의 현탁 상태 2x AptaSSN-FSS 용액 55ul을 수작업으로 96-웰 PCR 튜브에 피펫팅하고 튜브를 호일로 밀봉하였다.These solutions were stored at -20 °C until use. On the day of analysis, each suspension AptaSSN-FSS solution was thawed at 37 °C for 10 min, placed in a boiling water bath for 10 min, and cooled to 25 °C for 20 min, with vigorous mixing between each step. After heat-cooling, 55ul of each suspension 2x AptaSSN-FSS solution was manually pipetted into a 96-well PCR tube and the tube sealed with foil.

2) AptaSSN 집단과 시료에 있는 분자집단의 반응2) The reaction between the AptaSSN population and the molecular population in the sample

영하 80°에서 보관된 동결 100% 혈청 시료를 5분 동안 25°C의 수조에 넣었다. 해동한 시료를 얼음위에 두어 천천히 와류가 일도록 두고 이후 다시 얼음위에 두었다.Frozen 100% serum samples stored at -80°C were placed in a 25°C water bath for 5 min. The thawed sample was placed on ice to create a slow vortex, and then placed on ice again.

20ul 피펫을 사용하여 3ul 시료를 96-웰 PCR 튜브에 이동시킴으로써, 각 튜브에는 적정 시료 희석액 72ul(1xSB17, 0.02% 트윈-20)을 넣어 4% 시료용액(최종 2x)을 준비하였다. 여러 번 피펫팅하여 시료들을 혼합한 후, 4% 시료 용액 4ul을 취하여 적정 시료 희석액 76ul과 혼합하여 0.2% 시료용액(최종 2x)을 얻었다. 마지막으로, 0.2% 시료용액 6ul을 이동시켜 시료 희석액 54ul와 혼합하여, 0.02% 시료용액(최종 2x)을 얻었다. 시료 희석용액을 준비한 후, 각 시료 55ul을 평형 결합을 위해 새 PCR 튜브로 옮겼다.By using a 20ul pipette to transfer 3ul of the sample to a 96-well PCR tube, 72ul of an appropriate sample dilution (1xSB17, 0.02% Tween-20) was put into each tube to prepare a 4% sample solution (2x final). After mixing the samples by pipetting several times, 4 ul of a 4% sample solution was taken and mixed with 76 ul of a titrated sample dilution to obtain a 0.2% sample solution (final 2x). Finally, 6ul of the 0.2% sample solution was moved and mixed with 54ul of the sample dilution, to obtain a 0.02% sample solution (final 2x). After preparing the sample dilution solution, 55ul of each sample was transferred to a new PCR tube for equilibrium binding.

상기 55ul의 가열-냉각 현탁 상태 AptaSSN-FSS 용액을 부피 55ul의 적정 시료 희석 용액이 있는 튜브에 첨가하였다. 분자집단으로 이루어진 시료와 AptaSSN-FSS 용액을 피펫팅하여 혼합하고 호일 커버로 밀봉하였다. 이후 상기 플레이트를 3시간 30분 동안 37°C의 처리 과정에서 평형 결합을 수행하여 시료에 있는 각각 분자와 각각 AptaSSN가 결합하여 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 복합체를 형성하도록 하였다. 55ul of the above hot-cooled suspension AptaSSN-FSS solution was added to a tube with a volume of 55ul of titrated sample dilution solution. The sample consisting of the molecular population and the AptaSSN-FSS solution were mixed by pipetting and sealed with a foil cover. Thereafter, the plate was subjected to equilibrium binding in a treatment process at 37 °C for 3 hours and 30 minutes so that each molecule in the sample and each AptaSSN were bound to form a suspended M-AptaSSN-FSS complex.

상기 튜브를 자석이 있는 스탠드에 놓아두거나 원심분리하여 용액 층을 피펫으로 조심스럽게 제거하고, 수확한 M-AptaSSN-FSS 복합체가 있는 튜브는 1mM 덱스트란 황산과 500uM 바이오틴을 보충한 300ul의 완충액 PB1으로 4번 세척하였다. 이후 튜브를 300ul의 완충액 PB1으로 3번 더 세척하였다.Place the tube on a stand with a magnet or centrifuge to carefully pipet the solution layer away, and remove the tube with the harvested M-AptaSSN-FSS complex with 300ul of buffer PB1 supplemented with 1 mM dextran sulfate and 500 uM biotin. Washed 4 times. Then the tube was washed 3 more times with 300ul of buffer PB1.

3) 용출된 AptaSSN 집단의 분석3) Analysis of the eluted AptaSSN population

완충액 PB1에서 새로 준비한 제2 태그가 있는 1mM NHS-PEG4-바이오틴 용액 150uL을 상기 세척한 튜브에 첨가하여 5분 동안 흔들면서 처리하여 제2 태그를 M-AptaSSN-FSS 비드 복합체의 단백질에 부가하였다. A second tag was added to the protein of the M-AptaSSN-FSS bead complex by adding 150 uL of freshly prepared second-tagged 1 mM NHS-PEG4-biotin solution in buffer PB1 to the washed tube and shaking for 5 minutes.

상기 현탁 상태 제2 태그가 부가된 M-AptaSSN-FSS 비드 복합체가 있는 튜브를 원심분리하여 액체는 흡인하여 제거한 후, 튜브는 10mM 글리세린이 보충된 300ul의 완충액 PB1으로 8번 세척하였다. 1mM 덱스트란 설페이트를 보충한 100ul의 완충액 PB1을 첨가하였다.After centrifuging the tube containing the M-AptaSSN-FSS bead complex with the second tag in the suspension state to remove the liquid by suction, the tube was washed 8 times with 300ul of buffer PB1 supplemented with 10 mM glycerin. 100ul of buffer PB1 supplemented with 1 mM dextran sulfate was added.

상기 튜브에 있는 제2 태그가 M-AptaSSN-FSS 비드 복합체가 있는 완충액을 제2 포획성분이 있는 제2 고체지지체(SSS), 스트렙타비딘 코팅 플레이트의 웰에 피펫으로 옮겼다. 10분 동안 800rpm 및 상온의 서모믹서에서 실시하여 현탁 상태 M-AptaSSN-FSS 비드 복합체의 제2 태그와 고정 상태 SSS인 플레이트의 제2 포획성분이 결합하여 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 비드 복합체를 형성하는 제2 분리를 수행하였다.The buffer solution containing the M-AptaSSN-FSS bead complex with the second tag in the tube was pipetted into the wells of the second solid support (SSS), streptavidin-coated plate with the second capture component. The second tag of the suspended M-AptaSSN-FSS bead complex and the second capture component of the plate, which is the immobilized state SSS, bind to the immobilized state SSS-M-AptaSSN-FSS bead complex by performing in a thermomixer at 800 rpm and room temperature for 10 minutes. A second separation was performed to form

제2 분리를 실시한 후, 상기 플레이트의 웰에서 액체를 피펫으로 조심스럽게 제거하고, 25%의 플로필렌 글리콜 Propylene Glycol 또는 30% glycerol을 보충한 300ul의 완충액 PB1으로 8번 세척하였다. 웰을 300ul의 완충액 PB1으로 5번 세척하고, 최종 세척액을 흡인하였다. 100ul의 CAPSO 용출 완충액을 첨가하고 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 비드복합체 집단으로부터 AptaSSN 집단을 5분 동안 흔들면서 용출하였다. 상기 플레이트의 웰에서 90ul의 시료를 수작업으로 10uL Neutralization buffer을 담고 있는 PCR 플레이트의 웰들에 옮겨 결합 AptaSSN 집단을 수확하였다. 또는, 상기 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 비드복합체 집단이 있는 플레이트의 웰을 5분동안 가열하여 결합 AptaSSN를 용출할 수도 있다.After performing the second separation, the liquid was carefully removed from the wells of the plate with a pipette, and washed 8 times with 300ul of buffer PB1 supplemented with 25% propylene glycol or 30% glycerol. Wells were washed 5 times with 300ul of buffer PB1, and the final wash was aspirated. 100ul of CAPSO elution buffer was added and the AptaSSN population was eluted from the stationary SSS-M-AptaSSN-FSS bead complex population by shaking for 5 minutes. The bound AptaSSN population was harvested by manually transferring 90ul of the sample from the wells of the plate to the wells of the PCR plate containing 10uL Neutralization buffer. Alternatively, the bound AptaSSN may be eluted by heating the wells of the plate with the immobilized state SSS-M-AptaSSN-FSS bead complex population for 5 minutes.

상기 <실시례 4>에 따라, 상기 고정 상태 SSS-M-AptaSSN-FSS 비드복합체 집단에서 용출된 AptaSSN 집단을 대상으로 DS 프라이머 C2'로 priming하여 역전사(RT)하여 cDNA를 제조하고 DS 프라이머 C1와 DS 프라이머 C2'를 사용하여 PCR을 수행하여 혈청단백질에 결합하는 AptaSSN 집단에 대한 DNA 집단을 증폭 제작하였다. 상기 확보한 PCR 산물은 시퀀스 라이브러리 제작 목적 핵산시료로 사용하였다. 상기 수확한 PCR 산물은 상기 <실시례 4>항과 동일한 과정으로 NGS 분석하였다. According to <Example 4>, the AptaSSN population eluted from the fixed-state SSS-M-AptaSSN-FSS bead complex population was primed with DS primer C2' to prepare cDNA by reverse transcription (RT), followed by DS primer C1 and PCR was performed using DS   primer   C2' to amplify the DNA group for the AptaSSN group that binds to the serum protein. The obtained PCR product was used as a nucleic acid sample for the purpose of preparing a sequence library. The harvested PCR product was subjected to NGS analysis in the same manner as in <Example 4>.

상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 생산된 fastaq 자료를 NAP conveter로 전환된 문서를 내부정도관리 모듈(200)으로 입력할 수 있다.A document converted from the fastaq data produced by the molecular data production module 100 to the NAP conveter may be input to the internal quality control module 200 .

NGS 장비에서 생산된 FASTAQ 자료를 NAF 전환기를 통하여 기 구축된 1,149 AptaSSN의 염기서열로 구축된 데이터베이스와 비교 분석하여 결합 SSG, AptaSSN의 종류와 출현빈도를 결정하였다.The FASTAQ data produced by the NGS equipment was compared and analyzed with the database constructed with the base sequence of 1,149 AptaSSN established through the NAF converter to determine the type and frequency of appearance of the bound SSG and AptaSSN.

상기 FASTAQ의 리드는 참조 염기서열로 이루어진 참조 데이터베이스와 일치률은 10~90%이고 바람직하게 40~60%이다. The read of the FASTAQ has an agreement rate of 10 to 90% and preferably 40 to 60% with a reference database consisting of a reference nucleotide sequence.

AptaSSN 다중 검사법으로 생산된 AptaSSN의 종류와 출현빈도로 시료를 구성하는 분자집단을 분석할 수 있다. 시료에 있는 분자의 양은 사용한 AptaSSN가 결합하는 표적분자의 양과 밀접한 관계가 있고 상기 표적분자에 결합한 AptaSSN를 용출하여 NGS 장비로 용출된 AptaSSN를 염기서열 결정한 후 AptaSSN의 출현빈도를 결정하여, 이 출현빈도로부터 시료를 구성하는 분자집단의 양을 결정하였다.The molecular group constituting the sample can be analyzed by the type and frequency of AptaSSN produced by the AptaSSN multiple test method. The amount of molecule in the sample is closely related to the amount of target molecule to which AptaSSN is used. After eluting AptaSSN bound to the target molecule and sequencing the eluted AptaSSN with NGS equipment, the frequency of AptaSSN is determined. The amount of molecular population constituting the sample was determined from

7-2. mRNA 및 miRNA의 분자데이터7-2. Molecular data of mRNA and miRNA

EDTA 혈액 샘플을 시험군 시료 및 대조군 시료로부터 수집하고, 수집 후 2시간 이내에 혈장에 대하여 프로세싱하였다. 혈액을 10℃에서 20분 동안 1,300 g로 원심분리하였다. 상청액 (혈장)을 원심분리 튜브로 옮긴 후, 이어서, 10℃에서 10분 동안 15,500 g로 제2 고속 원심분리 단계를 수행하여 세포 파편 및 단편을 제거하였다. 약 1 ml의 혈장을 냉동 바이알로 즉시 3 개의 300-400 μl 분취액으로 분취하고,액체 질소에서 급냉시키고, 사용시까지 -80℃에서 보관한 후 차후 분자데이터 생산 모델(10)으로 mRNA 및 miRNA 프로파일 분석을 위해 -70℃에 보관했다. EDTA blood samples were collected from test and control samples and processed for plasma within 2 hours of collection. Blood was centrifuged at 1,300 g for 20 minutes at 10°C. The supernatant (plasma) was transferred to a centrifuge tube, followed by a second high-speed centrifugation step at 15,500 g for 10 minutes at 10°C to remove cell debris and fragments. Approximately 1 ml of plasma was immediately aliquoted into three 300-400 μl aliquots into frozen vials, quenched in liquid nitrogen, stored at -80 °C until use, and subsequently mRNA and miRNA profiles as a molecular data production model (10). Stored at -70°C for analysis.

1) mRNA 및 miRNA 분석을 위한 RNA 분리1) RNA isolation for mRNA and miRNA analysis

분석시료에서 총 RNA 분리는 MagMAx mirVana total RNA isolation kit 및 King Fisher Flex purification system(Thermo Scientific, 미국)을 사용하여 400 ㎕의 혈장으로부터 하였다. 회수된 최종 총 RNA는 5 내지 25 μg 범위이고 -70 ℃에서 저장되었다. 회수된 총 RNA가 있는 튜브에 1.5 부피의 무수 에탄올을 첨가하고, 혼합물을 miRNeasy Mini kit 칼럼(Qiagen 사, 독일)에 적용시켰다. 세척 후, miRNA를 30 ㎕의 RNase 무함유 물에서 용해시켰다. Agilent 2200 TapeStation 시스템 (Agilent Technologies, 미국)을 사용하여 순도 분석을 위해 각 분취량의 2-4μl를 따로 두고 Nanodrop ND-8000 기기 (Thermo Scientific, 미국)를 사용하여 RNA의 양과 순도를 평가했다. RNA의 순도, 농도 및 무결성을 테스트하여 시퀀싱을 위한 적격 샘플 (RIN, RNA Integrity Number) 값 ≥8.0, 28S / 18S ≥1.5; 기준 향상 없음; 5S 피크 정상)을 사용했는지 확인했다.Total RNA from analysis samples was isolated from 400 μl of plasma using MagMAx mirVana total RNA isolation kit and King Fisher Flex purification system (Thermo Scientific, USA). The final total RNA recovered ranged from 5 to 25 μg and was stored at -70 °C. 1.5 volume of absolute ethanol was added to the tube with the recovered total RNA, and the mixture was applied to a miRNeasy Mini kit column (Qiagen, Germany). After washing, miRNAs were dissolved in 30 μl of RNase-free water. RNA quantity and purity were assessed using a Nanodrop ND-8000 instrument (Thermo Scientific, USA) with 2-4 μl of each aliquot set aside for purity analysis using an Agilent 2200 TapeStation system (Agilent Technologies, USA). Samples eligible for sequencing by testing for purity, concentration and integrity of RNA (RIN, RNA Integrity Number) values ≥8.0, 28S/18S ≥1.5; no standard improvement; 5S peak normal) was used.

2) mRNA 분석을 위한 RNAseq 방법.2) RNAseq method for mRNA analysis.

TruSeq Stranded mRNA Sample Prep Kit (Illumina, 미국)를 사용하여 cDNA 라이브러리를 제조하였다. 샘플 당 2,500 만 ~ 3,500 만 판독을 생성하는 Illumina 플랫폼에서 50 bp 페어드 엔드 및 스트랜드 특정 시퀀싱이 수행되었다. 상기 분자데이터 생산 모듈(10)에서 생산된 fastaq 자료를 NAP conveter로 전환된 문서를 내부정도관리 모듈(20)으로 입력할 수 있다.A cDNA library was prepared using the TruSeq Stranded mRNA Sample Prep Kit (Illumina, USA). 50 bp paired-end and strand-specific sequencing was performed on the Illumina platform generating 25 to 35 million reads per sample. A document converted from the fastaq data produced by the molecular data production module 10 to the NAP conveter may be input to the internal quality control module 20 .

3) miRNA 분석을 위한 RNAseq 방법.3) RNAseq method for miRNA analysis.

1.5μg의 총 RNA를 취하여 NEBNext® Ultra™ Small RNA Sample Library Prep Kit for Illumina® (NEB, 미국)에 설명된 방법을 사용하여 소형 RNA 라이브러리를 구축했다. 라이브러리를 구축한 후, Qubit 2.0을 사용하여 라이브러리 농도를 테스트하고 1ng / μl로 조정하였다. 삽입물 크기는 Agilent 2100 바이오 분석기로 측정되었다. 제조된 NGS 라이브러리는 Illumina HiSeq2500을 사용하여 고 처리량 시퀀싱을 수행하였다. 라이브러리에서 샘플 당 천만 개의 리드가 생성되었다. 개발된 방법은 RNA 분획의 microRNA (miRNA) 부분을 크게 풍부하게 하도록 설계하였다. 1.5 μg of total RNA was taken and a small RNA library was constructed using the method described in the NEBNext® Ultra™ Small RNA Sample Library Prep Kit for Illumina® (NEB, USA). After building the library, the library concentration was tested using Qubit 2.0 and adjusted to 1 ng/μl. Insert size was measured with an Agilent 2100 bioanalyzer. The prepared NGS library was subjected to high-throughput sequencing using Illumina HiSeq2500. The library generated 10 million reads per sample. The developed method is designed to greatly enrich the microRNA (miRNA) portion of the RNA fraction.

도 18에 제시한 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1)처럼, 상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 핵산 또는 단백질에 대해 분자데이터를 생산할 수 있다. 상기 생산된 분자데이터가 있는 평가 시료는 내부정도관리 모듈(200)에 입력되고 내부 정도관리 규칙으로 정도관리하여 결정된 유효 분자데이터만 생물학적 의미 결정 지원 모듈(300)으로 입력될 수 있다.Like the internal quality control and biological meaning determination support system 1 shown in FIG. 18 , the molecular data production module 100 can produce molecular data for nucleic acids or proteins in a sample composed of various types of molecules. The evaluation sample having the produced molecular data is input to the internal quality control module 200, and only valid molecular data determined by quality control with the internal quality control rule can be input to the biological meaning determination support module 300.

실시례 8. 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템Example 8. Internal quality control and biological meaning determination support system

도 18의 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1)은 분자데이터 생산 모듈(100), 내부정도관리 모듈(200) 및 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)를 포함할 수 있다. 상기 분자데이터 생산 모듈(100)은 다양한 유형의 분자로 구성된 시료에 있는 분자집단 또는 유전자의 발현은 당해 분야에 널리 공지된 다양한 기술에 의해 측정할 수 있다. The internal quality control and biological meaning determination support system 1 of FIG. 18 may include a molecular data production module 100 , an internal quality control module 200 and a biological meaning determination support module 300 . The molecular data production module 100 may measure the expression of a molecular group or gene in a sample composed of various types of molecules by various techniques well known in the art.

혈청의 단백질 집단은 Dynamic range가 12 order 정도로 풍부도가 높은 단백질이 풍부도가 낮은 단백질의 분석을 저해할 수 있다. 시료 분석은 분석 변화를 최소화하기 위해, 3개 특징 QC 시료를 시료와 함께 측정하였다. 3 특징은 분석법의 검출 범위에서 단백질농도의 고레벨, 중레벨 및 저레벨을 나누어 분석시료를 희석방법으로 준비하였다. The protein group of serum has a dynamic range of 12 orders of magnitude, so high-abundance proteins can inhibit the analysis of low-abundance proteins. For sample analysis, three characteristic QC samples were measured with the sample to minimize assay variation. 3, the analysis sample was prepared by dilution method by dividing the high level, medium level and low level of protein concentration in the detection range of the analysis method.

본 발명에서 내부정도관리 분자의 역할은 분석 후 측정한 데이터가 목표한 값에 도달했는지는 확인하여 분석의 품질을 확보할 있게 해준다. 정도관리분자 또한 목표 값이 있어야 하며, 이러한 목표값을 얻기 위해서 반복 실험, Lab간 비교, 실험자간 비교 등을 통해 정확도, 민감도, 특이도 등의 성능지표와 측정치의 목표 값을 산출해내야 한다. 또한 내부정도관리 분자는 분석시 측정값의 변화가 적어야 한다.The role of the internal quality control molecule in the present invention is to ensure the quality of the analysis by checking whether the data measured after the analysis reaches the target value. Quality control molecules must also have target values, and in order to obtain these target values, performance indicators such as accuracy, sensitivity, and specificity and target values of measurement values must be calculated through repeated experiments, interlaboratory comparisons, and inter-experimental comparisons. In addition, the internal quality control molecule should have little change in the measured value during analysis.

1) 데이터베이스 확보1) Securing the database

AptaSign 폐암 제품의 경우 실험군을 폐암으로 대조군을 비폐암 폐질환자로 하여 AptaSgin 분석 프로토콜에 따라 NGS 분석 후 생성된 생체정보를 자사 데이터 포맷으로 전환된 데이터가 확보가 필요하다. In the case of AptaSign lung cancer products, it is necessary to obtain data converted from the biometric information generated after NGS analysis into its own data format according to the AptaSgin analysis protocol, using the experimental group as lung cancer and the control group as non-lung cancer lung disease patients.

2) 내부정도관리분자 선정2) Selection of internal quality control molecules

시료의 분자데이터를 구성하는 1149개의 AptaSSN 별 평균 및 표준편차를 구한다. 1149개의 AptaSSN별 변동계수(Coefficient of Variation)를 구한다. The average and standard deviation of each 1149 AptaSSN constituting the molecular data of the sample are calculated. The coefficient of variation for each 1149 AptaSSNs is calculated.

변동계수를 오름차순으로 정렬한다. 정렬된 변동계수 상위 1%(1149개 AptaSSN 중 12개)를 선택한다. 선택되어진 12개의 AptaSSN를 평균을 기준으로 오름차순으로 정렬한다. 평균으로 정렬된 AptaSSN를 3개의 구간으로 나눈다(각 구간별 압타머 4개). 각 구간별 선택되어진 AptaSSN는 정도관리 검사시 사용한다.Sort the coefficients of variation in ascending order. Select the top 1% (12 out of 1149 AptaSSNs) sorted by coefficient of variation. The selected 12 AptaSSNs are sorted in ascending order based on the average. The average-sorted AptaSSN is divided into 3 intervals (4 aptamers in each interval). AptaSSN selected for each section is used for quality control testing.

3) 내부정도 관리방법 3) Internal quality control method

내부정도관리의 목적은 검사 중에 발생할 수 있는 분석오차(analytical error)를 사전에 발견위한 것으로 분석오차에는 무작위오차(random error)와 계통오차(systematic error)가 있다.The purpose of internal quality control is to detect analytical errors that may occur during inspection in advance, and there are random errors and systematic errors.

검사를 무한대로 반복하면 측정값은 평균과 표준편차를 가지는 정규분포를 이루며, 무작위오차는 평균은 같지만 표준편자차가 증가한 오차이며, 계통오차는 표준편차는 같지만 평균이 이동한 오차로 정의할 수 있다.If the test is repeated indefinitely, the measured values form a normal distribution with the mean and standard deviation. Random error is the error with the same mean but increased standard deviation, and systematic error can be defined as the error with the same standard deviation but shifted mean. .

Westgard Multirules Control Chart은 Levey-Jennings Control Chart를 보완하여 위거부율이 낮으면서 오차발견율은 높도록 고안되었다. 이 방법은 정도관리물질의 측정값을 누적하여 여러가지 관리 규칙에 따라 반정량적으로 평가한다.The Westgard Multirules Control Chart is designed to complement the Levey-Jennings Control Chart to have a low false rejection rate and high error detection rate. This method accumulates the measurement values of quality control substances and evaluates them semi-quantitatively according to various control rules.

Levey Chart 사용하여 웨스트가드 다중규칙 적용시 정도관리분자 수 만큼 Levey Chart가 있어야 한다. 웨스트가드 멀티 룰 각 단계에서 요하는 기준을 Levey Chart에서 확인하고 샘플의 Reject여부를 판단한다.When applying the West Guard multiple rule using Levey Chart, there should be as many Levey Charts as the number of quality control molecules. West Guard Multi Rule Check the criteria required in each step on the Levey Chart and judge whether the sample is rejected.

내부정도관리분자 12개 선정을 위해 구축된 Database를 이용하여 평균과 표준편차를 구한다. 평균과 표준편차를 이용하여 %CV(Coefficient of variation) 산출한다. %CV값을 기준으로 값이 작은 내부정도관리분자 12개를 선정한다(전체 압타머의 1%를 사용).The mean and standard deviation are calculated using the database built for the selection of 12 internal quality control molecules. %CV (Coefficient of variation) is calculated using the mean and standard deviation. Based on the %CV value, 12 small internal quality control molecules are selected (1% of the total aptamer is used).

내부정도관리분자 3개 구간 선정 후 선정된 12개의 내부정도관리분자에서 평균을 기준으로 3가지 구간으로 나눈다. 구간은 높음, 중간, 낮음 3개의 구간이며 각 구간에 4개의 내부정도관리분자가 선정된다. After selecting 3 sections of internal QC molecules, the 12 selected internal QC molecules are divided into 3 sections based on the average. There are three sections, high, medium, and low, and 4 internal quality control molecules are selected for each section.

<구조도 2><Structural diagram 2>

Figure pat00024
Figure pat00024

<구조 2>를 참조하여, 먼저, 1:3S, 2of3:2S, R4S 및 3:1S 다중 규칙을 적용하여 내부정도관리분자 3개 구간 (높음, 중간, 낮음)별 선택한 내부정도관리 분자 사용하여 정도 관리하였으며 다음으로, 12X 규칙을 적용하여 내부정도관리분자 12개를 사용하여 정도관리하였다. Referring to <Structure 2>, first, by applying the 1:3S, 2of3:2S, R4S and 3:1S multiple rules, using the selected internal QC molecules for each of the three internal QC molecules (high, medium, low) Quality was controlled, and then, the 12X rule was applied to control the quality using 12 internal quality control molecules.

① 1:3S① 1:3S

1개의 기준분자 측정치가 평균에서 ±3SD의 한계를 벗어날 때 Rejection rule 적용(random error).Rejection rule applied (random error) when one reference molecule measurement is outside the limit of ±3SD from the mean.

② 2of3:2S② 2of3:2S

3개의 기준분자 측정치 중 2개의 측정치가 같은 방향으로 +2SD 혹은 -2SD를 나타낼 때 Rejection rule 적용.Rejection rule is applied when two of the three reference molecule measurements show +2SD or -2SD in the same direction.

③ R4:1S③ R4:1S

2개의 기준분자 측정치 중 1개의 측정치가 평균에서 ±2SD의 한계를 벗어나고, 다른 것은 -2SD의 한계를 벗어날 때 Rejection rule 적용 (random error).Rejection rule applied (random error) when one of the two reference molecule measurements is outside the limit of ±2SD from the mean and the other is outside the limit of -2SD.

④ 3:1S④ 3:1S

3개의 기준분자 측정치가 연속적으로 평균치의 같은 방향인 +1SD 혹은 -1SD의 한계를 벗어날 때 Rejection rule 적용.Rejection rule is applied when three reference molecule measurements are continuously outside the limit of +1SD or -1SD, which is the same direction of the average value.

⑤ 12x⑤ 12x

연속적으로 12개의 기준분자 측정치가 평균치의 한쪽 방향으로 떨어질 때 Rejection rule 적용.Rejection rule is applied when 12 reference molecule measurements in succession fall in one direction of the average value.

도 20에서 제시하는 내부정도관리 모듈(200)는 상기 웨스트가드 다중 규칙 <구조도 2>을 구현하는 소프트웨어를 포함한다.The internal quality control module 200 presented in FIG. 20 includes software implementing the West Guard multiple rule <Structural Figure 2>.

4) 생물학적 의미 결정4) Determination of biological meaning

분자데이터가 있는 평가 시료의 생물학적 의미 결정은 도 18에 제시한 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원시스템(1), 도 19에 제시한 분자데이터 생산 모듈(100), 도 20에 제시한 내부정도관리 모듈(200) 및 도 21에 제시한 생물학적 의미 결정지원(300)을 활용하였다. Determination of the biological meaning of the evaluation sample with molecular data is the internal quality control and biological meaning determination support system 1 shown in FIG. 18, the molecular data production module 100 shown in FIG. 19, and the internal quality control shown in FIG. The module 200 and the biological meaning determination support 300 presented in FIG. 21 were utilized.

바람직하게 학습 단계는, 상기 분자데이터 생산 모듈(100)는 상기 시료에 있는 핵산 또는 단백질 분자집단에 대한 NGS 시퀀서(104)에서 생산된 실험 데이터를 비교모듈(106)에서 분자데이터, 결합프로파일을 생산, 저장하고 생물학적 의미 결정지원시스템(300)에 입력하여 학습 데이터베이스를 구축한다. 상기 학습 데이터베이스를 이용하여 평가 시료의 평가에 필요한 한 내부정도관리분자, 분류분자 및 AptaDx를 선정한다. Preferably, in the learning step, the molecular data production module 100 compares the experimental data produced by the NGS sequencer 104 for the nucleic acid or protein molecular population in the sample to the comparison module 106 to produce molecular data and a binding profile. , stored and input to the biological meaning determination support system 300 to build a learning database. An internal quality control molecule, a classification molecule, and AptaDx are selected as far as necessary for the evaluation of the evaluation sample using the learning database.

분류 단계는, 상기 분자데이터 생산 모듈(100)이 평가시료를 분석하여 얻은 NGS시퀀서(104)에서 생산된 실험 데이터를 분석모듈(306)에 구축된 NAPConverter에 의해 전환된 분자데이터를 상기 내부정도관리 모듈(200)에 입력한다. 상기 내부정도관리 모듈(200)는 입력된 분자데이터를 내부정도관리하여 유효 판정된 시료의 분자데이터를 상기 생물학적 의미 결정 지원 모듈(300)에 입력한다. 상기 생물학적 의미 결정 지원 모듈(300)에 구축된 AptaDx 프로그램는 입력된 유효 분자데이터를 분석하여 시료 또는 시료를 제공한 유기체의 생물학적 상태를 예측, 분류한다.In the classification step, the molecular data converted by the NAPConverter built in the analysis module 306 to the experimental data produced by the NGS sequencer 104 obtained by the molecular data production module 100 analyzing the evaluation sample, the internal quality control input to module 200 . The internal quality control module 200 inputs the molecular data of the sample determined to be valid by internally controlling the input molecular data to the biological meaning determination support module 300 . The AptaDx program built in the biological meaning determination support module 300 analyzes the input valid molecular data to predict and classify the sample or the biological state of the organism providing the sample.

생물적인 정의가 명확한 시료를 서울아산병원(IRB 승인번호: 2015-0607)에서 수집하여 본 실시례에 사용하였다. 본 실시례에 사용한 폐암관련 진단 시료의 임상정보는 표 6이다. Samples with clear biological definitions were collected from Asan Medical Center (IRB approval number: 2015-0607) in Seoul and used in this example. Table 6 shows clinical information of lung cancer-related diagnostic samples used in this Example.

폐암과련 시료의 임상정보Clinical information of lung cancer-related samples
학습 세트learning set 평가 세트evaluation set
폐암lung cancer 대조구control 폐암lung cancer 대조구control 시료 수sample water 150150 150150 5050 5050 평균 나이average age 62.962.9 56.156.1 64.364.3 56.656.6 중앙값 평균 나이median mean age 6363 5656 6565 5656 Castle 남자man 116116 9292 4040 3434 여자Woman 3434 5858 1010 1616 Histopathology of NSCLCHistopathology of NSCLC Squamous cell carcinomaSquamous cell carcinoma 6262 1818 AdenocarcinomaAdenocarcinoma 6161 2020 NSCLCNSCLC Stage IStage I 3232 1010 Stage IIStage II 15 15 44 Stage IIIStage III 3030 1111 Stage IVStage IV 4646 1313 Small cell lung cancersmall cell lung cancer 2727 1212 SCLCSCLC LDLD 88 33 EDED 1919 99 PneumoniaPneumonia 4040 2121 TuberculosisTuberculosis 3333 1010 Benign massBenign mass 33 22 EtcEtc 7474 1717

<학습 단계><Learning stage>

일차적으로, 표 6의 분석대상 시료에 대한 결합 프로파일를 폐암와 폐암이 아닌 폐질환로 구성된 폐암유무 표준 db를 구성하였다. 또한, 폐암시료를 소세포폐암과 비소세포폐암으로 구분하는 세부 db를 구축할 수 있고, 비소세포폐암은 세포유형에 따라 adeno 유형과 sqamous 유형을 나누는 db를 구축할 수 있으며, 병기에 따라 1과2기를 초기 유형으로, 3과 4기는 말기유형으로 구성된 db를 구축할 수 있다. First, the binding profile for the sample to be analyzed in Table 6 was constructed as a standard db for lung cancer and non-lung cancer. In addition, it is possible to construct a detailed db that divides lung cancer samples into small cell lung cancer and non-small cell lung cancer, and for non-small cell lung cancer, a db that divides adeno type and sqamous type according to the cell type can be constructed, and depending on the stage 1 and 2 It is possible to build a db composed of the initial type of period and the 3rd and 4th stage of the terminal type.

도 19에 제시한 분자데이터 생산 모듈(100)의 제1 반응구(101)에서 <실시례 7> 항 및 도 13을 참조하여, 상기 각각 혈청시료에 AptaSSN-FSS 비드를 첨가하고 단백질-AptaSSN 복합체 집단을 형성하였다(도 13 a). 또는 상기 각각 혈청시료를 nitrocellulose disc에 부착하고 단백질-AptaSSN 복합체 집단을 형성하였다(도 13 b). 상기 형성된 복합체에서 분리구(102)에서 분리한 AptaSSN 집단을 제2 반응구(103)에서 <실시례 4>항에 따라 NGS 라이브러리를 제조하고 NGS 시퀀서(104)에 처리하여 FASTAQ 파일을 생성하였다. 비교모듈(106)에서 참조서열(105)와 비교분석하여 상기 시료에 대한 분자데이터, 결합프로파일을 생성한 후, 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에 생물학적 의미에 따라 다양한 표준 db를 구축하였다.Referring to <Example 7> and FIG. 13 in the first reaction section 101 of the molecular data production module 100 shown in FIG. 19, AptaSSN-FSS beads were added to the serum samples, respectively, and protein-AptaSSN complexes Populations were formed ( FIG. 13 a ). Alternatively, each of the above serum samples was attached to a nitrocellulose disc to form a protein-AptaSSN complex population (FIG. 13b). A FASTAQ file was generated by preparing an NGS library according to <Example 4> in the second reaction zone 103 of the AptaSSN population separated in the separation zone 102 from the formed complex and processing it in the NGS sequencer 104. After the comparison module 106 compares and analyzes the reference sequence 105 with the reference sequence 105 to generate molecular data and binding profiles for the sample, various standard dbs were constructed according to the biological meaning in the biological meaning determination support module 300 .

도 21의 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 입력모듈(302)은 생물학적 의미에 따라 구축된 폐암유무 학습세트 DB과 평기세트 DB를 구축하고 먼저, 학습세트 DB에 대한 시료내는 Min-Max Normalization, 시료간에는 Qauntile Normalization을 실시하였으며, 정규화된 DB에 대해 one-way Anova를 실시하여 특징선택을 실시하여 분류분자집단을 선정하였다. 선택되어진 특징 집단의 분포는 도 28이다. The input module 302 of the biological meaning determination support module 300 of FIG. 21 builds the lung cancer presence/absence learning set DB and the stage set DB constructed according to the biological meaning, and first, Min-Max Normalization in the sample for the learning set DB, Qauntile Normalization was performed between samples, and one-way Anova was performed on the normalized DB to select features to select a classifying molecular group. The distribution of the selected feature group is shown in FIG. 28 .

선택되어진 특징 집단의 일차 평가는 클러스터링 기법으로 수행하였으며 그 결과는 도 29이다. The primary evaluation of the selected feature group was performed using a clustering technique, and the results are shown in FIG. 29 .

도 21의 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 분석모듈(304)에서 학습세트의 결합프로파일에 대해 인공신경망(Artificial Neural Network)으로 이루어진 분류기로 학습하고 그 학습 결과, MOD 파일을 저장하여 평가할 수 있다. 평가는 10-flod cross validation로 실시하였으며 각각의 구간마다 임계값에 따른 ROC 커브, 임상적 민감도와 특이도를 산출하였다. 이 임계값은 본 시험방법의 기술적인 성능 특징은 고려하지 않고 임상적인 평가(최적인 민감도와 특이도를 유지하도록 결정함)을 기초하였으며 이 임계값은 독립적인 유효성 평가를 통해서 ROC 커브기법으로 결정하였다. 이상적인 임상적 민감도와 특이도를 유지할 수 있는 교육 산물, MOD 파일을 선정하여 AptaSSNaDx 프로그램이라고 하였고 평가세트를 구성하는 시료 결합프로파일을 분류하는 프로그램으로 사용하였다.In the analysis module 304 of the biological meaning determination support module 300 of FIG. 21, the combined profile of the learning set is learned with a classifier composed of an artificial neural network, and the learning result can be evaluated by storing the MOD file. . The evaluation was performed by 10-flod cross validation, and the ROC curve, clinical sensitivity and specificity according to the threshold were calculated for each section. This threshold value was based on clinical evaluation (determining to maintain optimal sensitivity and specificity) without considering the technical performance characteristics of this test method. did. The MOD file, an educational product that can maintain ideal clinical sensitivity and specificity, was selected as the AptaSSNaDx program and used as a program to classify the sample binding profile constituting the evaluation set.

선택되어진 특징 집단의 이차 평가는 기계학습 분류기를 사용하여 학습하고 10-fold cross validation 방법으로 평가한 결과는 도 30이다. The secondary evaluation of the selected feature group is learned using a machine learning classifier, and the result of evaluation by a 10-fold cross validation method is shown in FIG. 30 .

도 29에 제시된 바와 같이, 상기 AptaCDSS 프로그램으로 학습한 결과를 평가한 결과는 10개의 구간에 대해 임계값, 임상적 특이도, 민감도 등이다. 상기 폐암유무 학습세트 db에 대한 이상적인 교육산물, MOD 파일은 임계값은 0.50, 민감도 1.0, 특이도 1.0를 보이는 1-9 fold의 교육산물, MOD 파일이며 이를 AptaDx 프로그램으로 하였다. 학습세트 분석시료의 결합프로파일을 AptaCDSS 프로그램으로 분석한 결과는 유사도로 표현된다.As shown in FIG. 29 , the results of evaluating the learning results with the AptaCDSS program are threshold values, clinical specificity, sensitivity, and the like for 10 sections. The ideal educational product, MOD file for the lung cancer presence/absence learning set db is a 1-9 fold educational product, MOD file showing a threshold value of 0.50, sensitivity 1.0, and specificity 1.0, and this was used as the AptaDx program. The result of analyzing the binding profile of the training set analysis sample with the AptaCDSS program is expressed as a degree of similarity.

<분류 단계><Classification stage>

도 20에 제시한 내부정도관리 모듈(200)에 구축된 내부정도관리 프로그램, 그리고 도 21에 제시한 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 분석모듈(303)에 구축된 NAPConverter 및 AptaCDSS 프로그램 프로그램으로 상기 구축된 폐암유무 학습세트 DB에 대해 분류분자, 내부 정도관리분자 및 AptaDx 프로그램을 결정하였다. The internal quality control program built in the internal quality control module 200 shown in FIG. 20, and the NAPConverter and AptaCDSS program programs built in the analysis module 303 of the biological meaning determination support module 300 shown in FIG. Classification molecules, internal quality control molecules, and AptaDx programs were determined for the constructed lung cancer learning set DB.

도 20에 제시한 내부정도관리 모듈(200)은 학습 데이터베이스를 구성하는 시료에 있는 분자데이터에 대한 평균, 평균편차 및 변동계수를 사용하여 12개의 정도관리분자를 선정하였으며, 분석하고자하는 분자데이터에 상기 선정된 12개의 분자데이터를 이용한 Westgard Multirules Control Chart를 적용하는 소프트웨어를 포함하는 내부정도관리 모듈(200)으로 분자데이터 생산 모듈(100)에서 입력되는 시료에 있는 분자데이터를 내부정도관리하여 유효 분자데이터를 결정하였다.The internal quality control module 200 presented in FIG. 20 selects 12 quality control molecules using the mean, mean deviation, and coefficient of variation for molecular data in the sample constituting the learning database, and selects the molecular data to be analyzed. The internal quality control module 200 including software for applying the Westgard Multirules Control Chart using the selected 12 molecular data uses the molecular data production module 100 to internally control the molecular data in the sample to be effective molecules data was determined.

도 20에 제시한 내부정도관리 모듈(200)에 포함된 Westgard Multirules Control Chart 구현 프로그램은 평가 세트 DB를 구성하는 시료에 있는 분자데이터를 분석하여 유효 시료를 결정하였으며 그 결과는 유효율이 100%이였다.The Westgard Multirules Control Chart implementation program included in the internal quality control module 200 presented in FIG. 20 analyzed molecular data in the samples constituting the evaluation set DB to determine the effective sample, and the result was that the effective rate was 100%.

상기 AptaDx의 진단 순서는 다음과 같다. 학습세트 DB에 대한 인공신경망의 학습 결과가 저장된 MOD 형식의 파일을 정보를 읽어 인공신경망을 초기화를 진행한다. 즉 인공신경망을 이전에 학습된 상태로 설정하는 MOD 파일을 구동하였다. 상기 NAP 파일의 특징인 결합 SSN의 출현 빈도수의 값을 로그 값으로 전환하였다. 상기 전환된 NAP 파일의 특징인 결합 SSN의 데이터 범위와 분포를 min-max 정규화를 수행하였다. 또한, Quantile 정규화는 미실시하는 경우와 실시하는 경우로 나누고, 실시하는 경우 DB는 폐암 DB, 폐암이 아닌 폐질환 DB, 그리고 두 개의 DB를 합한 전 DB 즉, 3개의 DB에서 수행하였다. 진단을 원하는 평가세트 db 시료에 대한 결합프로파일은 4종류의 정규화된 NAP 파일에서 MOD 파일에 지정된 특징, 결합 SSN 집단의 값을 불러오는 과정을 실시하고 분석하였다. 따라서 특정시료에 대한 결합프로파일에 대해 4종류의 정규화 과정을 수행하여 4개의 분석결과가 산출되고 최종적인 결과는 3개 이상의 결과로 판정하였다. The diagnosis procedure of the AptaDx is as follows. The artificial neural network is initialized by reading the MOD format file in which the learning results of the artificial neural network are stored in the learning set DB. That is, the MOD file that sets the artificial neural network to the previously learned state was driven. The value of the frequency of appearance of the combined SSN, which is a characteristic of the NAP file, was converted into a log value. Min-max normalization was performed on the data range and distribution of the binding SSN, which is a characteristic of the converted NAP file. In addition, quantile normalization was divided into non-implemented cases and non-implemented cases, and in the case of implementation, the DB was performed on lung cancer DB, non-lung cancer lung disease DB, and all DBs, that is, three DBs that combined the two DBs. The binding profile for the evaluation set db sample desired for diagnosis was analyzed by retrieving the value of the characteristic and binding SSN group specified in the MOD file from 4 types of normalized NAP files. Therefore, four types of normalization process were performed on the binding profile for a specific sample, and four analysis results were calculated, and the final result was determined to be three or more results.

검사결과로 양성 또는 음성에 해당 가능성을 나타내는 두 개의 결과 값이 출력된다. 출력된 값을 유사도라 하고, 양성 임계값을 0.5 값으로 하여 0.5 이상이면 양성 또는 0.5 이하이면 음성으로 판단한다. Two result values indicating the possibility of positive or negative test results are output. The output value is called similarity, and the positive threshold value is 0.5. If it is 0.5 or more, it is judged as positive, or if it is 0.5 or less, it is judged as negative.

양성≥ 임계값positive ≥ threshold

음성< 임계값negative < threshold

상기 예측모델 AptaDx 프로그램으로 평가세트 시료를 분류한 결과는 표 7이며 임상적인 민감도는 98.0%이고 특이도는 100.0%이다.Table 7 shows the results of classifying the evaluation set samples with the predictive model AptaDx program, and the clinical sensitivity is 98.0% and the specificity is 100.0%.

평가 세트의 시료를 분석한 임상적 평가 Clinical evaluation of samples from the evaluation set 질병 또는 상태disease or condition 확진 결과Confirmation result 합계Sum 폐암lung cancer 폐암이 아닌 폐질환Lung disease other than lung cancer 본 연구에서 개발 기술Technology developed in this study 폐암lung cancer 4949 00 4949 폐암은 아닌 폐질환자People with lung disease, not lung cancer 1One 5050 5151 합계Sum 5050 5050 100100

1: 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템, 100: 분자데이터 생산 모듈, 101: 제1 반응구, 102: 제2 반응구, 103: 시퀀서, 104: 참조서열, 105: 비교모듈, 200: 내부정도관리 모듈, 201: 입력모듈, 202: 제어모듈, 203: 인터페이스 제공 모듈, 204: 디스플레이 모듈, 205: 저장모듈, 300: 생물학적 의미결정지원 모듈, 301: 운영체계 소프트웨어, 302: 입력모듈, 303: 분석모듈, 304: 시각화 모듈, 305: 출력모듈, 306: 출력장치, 307: 컨트롤러, 308: 메모리,
1000: AptaSSN 유체 자성비드 장치, 1100: 주입부, 1110: 제1 주입구, 1120: 제2 주입구, 1130: 제1 시약병, 1140: 제2 시약병, 1200: 유동채널, 1210: 반응구, 1211: 제1 반응구, 1212: 제2 반응구, 1213: 자기장 인가부, 1220: 배출부, 1230; 포집부, 1310: 제1 밸브, 1320: 제2 밸브, 1330: 제3 밸브, 1340: 제4 밸브, 1350: 제5 밸브
1: internal quality control and biological meaning determination support system, 100: molecular data production module, 101: first reaction zone, 102: second reaction zone, 103: sequencer, 104: reference sequence, 105: comparison module, 200: internal Quality control module, 201: input module, 202: control module, 203: interface providing module, 204: display module, 205: storage module, 300: biological meaning determination support module, 301: operating system software, 302: input module, 303 : analysis module, 304: visualization module, 305: output module, 306: output device, 307: controller, 308: memory,
1000: AptaSSN fluid magnetic bead device, 1100: injection unit, 1110: first inlet, 1120: second inlet, 1130: first reagent bottle, 1140: second reagent bottle, 1200: flow channel, 1210: reaction port, 1211: second 1 reaction sphere, 1212: second reaction sphere, 1213: magnetic field applying unit, 1220: discharge unit, 1230; Collection unit, 1310: first valve, 1320: second valve, 1330: third valve, 1340: fourth valve, 1350: fifth valve

Claims (71)

(a) 임의의 염기서열로 이루어진 중앙영역 및 고정서열로 이루어진 양쪽 말단영역을 포함하고,
(b) 상기 양 말단에서 선택되어진 어느 한 말단에 제1 태그를 포함하며,
(c) 하나 또는 그 이상 종류의 분자(M)집단으로 이루어진 시료에 결합하는 복수의 단일가닥핵산(SSN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
(a) comprising a central region consisting of an arbitrary nucleotide sequence and both terminal regions consisting of a fixed sequence,
(b) comprising a first tag at either end selected from both ends,
(c) A single-stranded nucleic acid library comprising a plurality of single-stranded nucleic acids (SSNs) binding to a sample composed of one or more types of molecular (M) populations.
제1항에 있어서, 상기 양쪽 말단영역의 고정서열은 상기 단일가닥핵산을 주형으로 PCR을 하기 위하여,
(a) 정방향 프라이머의 염기서열과 동일한 염기서열을 5′ 말단 고정서열; 및
(b) 역방향 프라이머의 염기서열과 상보적인 염기서열을 3′ 말단 고정서열;을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
The method according to claim 1, wherein the fixed sequences of both terminal regions are subjected to PCR using the single-stranded nucleic acid as a template;
(a) the 5' end fixed sequence with the same nucleotide sequence as the nucleotide sequence of the forward primer; and
(b) a single-stranded nucleic acid library comprising a 3' end fixed sequence for a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of the reverse primer.
제1항에 있어서, 상기 단일가닥핵산은
(a) 임의의 염기서열을 포함하는 DNA 올리고뉴클레오티드로 이루어진 출발 라이브러리; 및
(b) 상기 단계 (a)의 DNA 올리고뉴클레오티드 라이브러리의 양쪽 말단에 고정서열을 포함하는 DNA 올리고뉴클레오티드로 이루어진 출발 라이브러리;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 출발 라이브러리로부터 합성하는 것을 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
The method of claim 1, wherein the single-stranded nucleic acid is
(a) a starting library consisting of a DNA oligonucleotide comprising an arbitrary base sequence; and
(b) a starting library consisting of a DNA oligonucleotide comprising a fixed sequence at both ends of the DNA oligonucleotide library of step (a); Nucleic Acid Library.
제1항에 있어서, 상기 단일가닥핵산을 구성하는 뉴클레오티드는
천연 및 변형된 뉴클레오티드로 이루어진 군에서 선정된 1종류 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
The method of claim 1, wherein the nucleotides constituting the single-stranded nucleic acid are
A single-stranded nucleic acid library comprising at least one selected from the group consisting of natural and modified nucleotides.
제1항에 있어서, 상기 시료는
생물학적 시료, 환경학적 시료, 화학 시료, 약제학적 시료, 음식 시료, 농업 시료 및 수의학적 시료를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
According to claim 1, wherein the sample is
A single-stranded nucleic acid library, characterized in that any one selected from the group comprising a biological sample, an environmental sample, a chemical sample, a pharmaceutical sample, a food sample, an agricultural sample, and a veterinary sample.
제5항에 있어서, 상기 생물학적 시료는
혈액(blood), 전혈(whole blood), 백혈구(leukocyte), 말초혈액 단핵세포(peripheral blood mononuclear cells), 혈장(plasma), 혈청(serum), 가래(sputum), 입김(breath), 소변(urine), 정액(semen), 침(saliva), 뇌막액(meningeal fluid), 양수(amniotic fluid), 선액(glandular fluid), 림프액(lymph fluid), 유두 흡인물(nipple aspirate), 기관지 흡인물(bronchial aspirate), 활액(synovial fluid), 관절 흡인물(joint aspirate), 바이러스(virus), 세균(bacteria), 세포(cell), 세포 추출물(cellular extract), 대변(stool), 조직(tissue), 조직 추출물(tissue extract), 조직 생검(tissue biopsy) 및 뇌척수액(cerebrospinal fluid)을 포함하는 군에서 선택되어진 생물학적 시료를 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
The method of claim 5, wherein the biological sample is
blood, whole blood, leukocyte, peripheral blood mononuclear cells, plasma, serum, sputum, breath, urine ), semen, saliva, meningeal fluid, amniotic fluid, glandular fluid, lymph fluid, nipple aspirate, bronchial aspirate aspirate, synovial fluid, joint aspirate, virus, bacteria, cell, cellular extract, stool, tissue, tissue A single-stranded nucleic acid library characterized by a biological sample selected from the group comprising a tissue extract, tissue biopsy, and cerebrospinal fluid.
제1항에 있어서, 상기 분자(M)는
단백질(proteins), 폴리펩티드(polypeptides), 탄수화물(carbohydrates), 다당류(polysaccharides), 당단백(glycoproteins), 호르몬(hormones), 수용체(receptors), 항원(antigens), 항체(antibodies), 바이러스(viruses), 기질(substrates), 대사분자(metabolites), 전이상태 유사체(transition state analogs), 보조인자(cofoactors), 억제제(inhibitors), 약물(drugs), 염료(dyes), 영양분(nutrients), 성장 인자(growth factors), 세균(bacteria), 조직(tissues) 및 규제 약물(controlled substance)을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
According to claim 1, wherein the molecule (M) is
Proteins, polypeptides, carbohydrates, polysaccharides, glycoproteins, hormones, receptors, antigens, antibodies, viruses, Substrates, metabolites, transition state analogs, cofoactors, inhibitors, drugs, dyes, nutrients, growth factors factors), bacteria, tissues, and a single-stranded nucleic acid library characterized by any one selected from the group comprising a controlled substance.
제1항에 있어서, 상기 제1 태그는 제1 포획성분에 결합하는 물질로
폴리뉴클레오티드(polynucleotide), 폴리펩티드(polypeptide), 펩티드핵산(peptide nucleic acid), 잠금 핵산(locked nucleic acid), 올리고당(oligosaccharide), 다당(polysaccharide), 항체(antibody), 애피바디(affibody), 항체 모조체(antibody mimic), 세포 수용체(cell receptor), 리간드(ligand), 지질(lipid), 바이오틴(biotin), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 엑스트라비딘(extravidin), 뉴트라비딘(neutravidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 금속(metal), 히스티딘(histidine) 및 이들 구조들 중 어느 하나의 임의의 부분을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
According to claim 1, wherein the first tag is a material that binds to the first capture component.
Polynucleotide, polypeptide, peptide nucleic acid, locked nucleic acid, oligosaccharide, polysaccharide, antibody, affibody, antibody imitation Antibody mimic, cell receptor, ligand, lipid, biotin, avidin, streptavidin, extravidin, neutravidin ), streptavidin (streptavidin), metal (metal), histidine (histidine), and single-stranded nucleic acid library, characterized in that any one selected from the group containing any part of any one of these structures.
제1항에 있어서, 상기 단일가닥핵산(SSN)은
상기 복수 종류의 분자(M)집단으로 이루어진 시료와 접촉하여 M-SSN 복합체 집단을 형성하고,
상기 M-SSN 복합체 집단을 구성하는 SSN의 시료간의 양적 차이를 이용하여 상기 시료의 생물학적 의미를 기준에 따라 상기 시료를 분류할 수 있도록 하는 AptaSSN 1종류 이상을 동시에 제공하는 M-SSN 복합체 집단을 제공하는 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
The method of claim 1, wherein the single-stranded nucleic acid (SSN) is
Forming an M-SSN complex group by contacting the sample consisting of the plurality of kinds of molecular (M) groups,
To provide an M-SSN complex population that simultaneously provides one or more types of AptaSSN that allows the sample to be classified according to the biological significance of the sample by using the quantitative difference between the samples of the SSN constituting the M-SSN complex group Single-stranded nucleic acid library, characterized in that.
제1항에 있어서, 상기 생물학적 의미는
(a) 상기 시료 또는 시료를 채취한 사람의 생리적인 변화를 의미하고, 상기 임상검사 값에 상응하여 예방, 진단, 치료, 완화와 처치의 건강관리를 목적으로 의사 결정(Decision Making)을 하는 과정에 필요한 정보이거나, 또는
(b) 질병이나 다른 상태를 진단, 치료, 완화, 처치, 예방을 목적으로 생물학적 의미에 관한 의사 결정(Decision Making)을 하는 과정을 지원하는 “분류”, “점수”, “지수”를 의미하고, 상기 생물학적 의미가 결정된 시료 또는 시료를 채취한 사람의 임상 정보(Clinical Information) 및 상기 생산된 다중의 분자 값들을 수집한 후, 통계학적 기법 또는 기계학습알고리즘을 이용하여 상기 수집한 정보들로부터 질환을 추론 또는 판별할 수 있도록 생산된 특이적 결과;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일가닥핵산 라이브러리.
The method of claim 1, wherein the biological meaning is
(a) The process of making decisions for the purpose of health management of prevention, diagnosis, treatment, alleviation and treatment in accordance with the clinical test value information necessary for, or
(b) means “classification”, “score” or “index” to support the process of making decisions about biological significance for the purpose of diagnosing, treating, mitigating, treating, or preventing a disease or other condition; , after collecting the sample for which the biological meaning is determined or the clinical information of the person who took the sample and the produced multiple molecular values, a disease from the collected information using a statistical technique or a machine learning algorithm A single-stranded nucleic acid library comprising; a specific result produced to be able to infer or discriminate.
제1항 내지 제10항에 있어서,
(a) 상기 출발 라이브러리에서 제조된 제1 태그가 있는 단일가닥핵산(SSN) 라이브러리와 제1 포획성분이 있는 제1 고체지지체(FSS)가 접촉하여, 상기 제1 태그와 상기 제1 포획 성분이 결합한 SSN-FSS 복합체를 제조하며, 상기 SSN-FSS 복합체와 분자(M)집단으로 구성된 시료가 접촉하여, 상기 분자와 결합한 SSN-FSS 복합체(M-SSN-FSS 복합체)를 형성하는 제1 혼합용액을 제조하는 하거나, 또는 상기 SSN 라이브러리와 분자집단으로 구성된 시료가 접촉하여, 상기 분자와 결합한 SSN 복합체(M-SSN 복합체)를 포함하는 혼합용액을 제조하며, 상기 제조된 혼합용액에 제1 고체지지체(FSS)를 첨가하고, 상기 M-SSN 복합체의 SSN에 있는 제1 태그와 상기 FSS에 있는 제1 포획성분이 결합하여, M-SSN-FSS 복합체가 형성되는 제1 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 제1 혼합용액에서 상기 SSN과 결합하지 않거나 비특이적 결합을 한 상기 제1 혼합용액의 성분을 해리시키기 위해, 하나 또는 그 이상의 세척용액으로 상기 M-SSN-FSS 복합체를 세척하여, 상기 SSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제1 분리 단계;
(c) 제2 포획성분에 친화력이 있는 제2 태그 및 상기 제1 분리된 M-SSN-FSS 복합체의 분자(M)로부터 제2 태그-M-SSN-FSS 복합체를 형성하는 제2 태그의 부가 단계;
(d) 상기 제2 태그가 부가된 M-SSN-FSS 복합체와 상기 제2 포획성분이 있는 제2 고체지지체(SSS)가 접촉하고, 상기 제2 태그와 상기 제2 포획성분이 결합하여, SSS-M-SSN-FSS 복합체가 형성되는 제2 혼합용액을 제조하는 단계;
(e) 상기 제2 혼합용액에서 상기 제2 포획성분과 결합하지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제2 분리 단계;
(f) 상기 제2 분리된 SSS-M-SSN-FSS 복합체로부터 SSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 단계;
(g) 상기 용출된 SSN을 포함하는 물질 집단으로부터 증폭된 SSN 집단을 제작하거나, 또는 추가적으로 (a) 단계부터 (f) 단계를 1 라운드 이상을 반복하여 실시하는 단계; 및
(h) 상기 (f) 단계에서 용출된 SSN을 포함하는 물질 집단을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
11. The method of claim 1 to 10,
(a) a single-stranded nucleic acid (SSN) library with a first tag prepared in the starting library and a first solid support (FSS) having a first capture component are brought into contact so that the first tag and the first capture component are A first mixed solution in which a bound SSN-FSS complex is prepared, and the SSN-FSS complex and a sample composed of a molecular (M) group are brought into contact to form an SSN-FSS complex (M-SSN-FSS complex) bound to the molecule or, by contacting the SSN library with a sample composed of a molecular population to prepare a mixed solution containing the SSN complex (M-SSN complex) bound to the molecule, the prepared mixed solution contains a first solid support (FSS) is added, and the first tag in the SSN of the M-SSN complex is combined with the first capture component in the FSS to prepare a first mixed solution in which the M-SSN-FSS complex is formed;
(b) washing the M-SSN-FSS complex with one or more washing solutions to dissociate components of the first mixed solution that do not bind to the SSN or have non-specific binding in the first mixed solution, A first separation step of removing one or more components of the mixture that are non-specifically bound to the SSN or not;
(c) addition of a second tag having an affinity for the second capture component and a second tag forming a second tag-M-SSN-FSS complex from the molecule (M) of the first isolated M-SSN-FSS complex step;
(d) the M-SSN-FSS complex to which the second tag is added and a second solid support (SSS) having the second capture component come into contact with each other, and the second tag and the second capture component bind to the SSS - Preparing a second mixed solution in which the M-SSN-FSS complex is formed;
(e) a second separation step of removing one or more components of the mixture not bound to the second capture component from the second mixed solution;
(f) eluting a material population comprising SSN from the second isolated SSS-M-SSN-FSS complex;
(g) preparing an amplified SSN population from the material group containing the eluted SSN, or additionally repeating steps (a) to (f) in one round or more; and
(h) analyzing the substance group including the SSN eluted in step (f);
제11항에 있어서,
상기 제2 분리된 SSS-M-SSN-FSS 복합체로부터 상기 SSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 장치는 주입부(1100), 유동채널(1200) 및 밸브부(1300)로 이루어진 유체 구조체에 있어서,
상기 주입부(1100)는 하나 이상의 주입구 및 시약병으로 구성되고, 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 제1 태그가 있는 단일가닥핵산(SSN) 라이브러리 용액, 제1 포획성분이 있는 제1 고체지지체(FSS) 용액, 제2 태그 용액, 반응용액, 세척용액, 증류수, 공기 및 용출용액으로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상이 각각의 시약병들로부터 주입되며,
상기 유동채널(1200)는 반응부(1210), 배출부(1220) 및 포집부(1230)으로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상이 순차적으로 위치하며,
상기 반응부(1210)는 하나 이상의 반응구로 구성되고, 상기 M-SSN-FSS 복합체를 형성하고 세척하며, 상기 세척된 복합체의 분자(M)에 제2 태그를 부가하며,
상기 포집부(1230)는 제2 포획성분이 있는 제2 고체지지체(SSS)를 포함하고 있고, 상기 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 형성하고, 상기 용출용액에 의하여 SSS-M-SSN-FSS 복합체로부터 SSN를 포함하는 물질 집단을 용출하며,
상기 밸브부(1300)는 상기 주입부(1100)에서 상기 용액을 상기 유동채널(1200)로 이동 및 저장이 가능하도록 하는 하나 이상의 밸브로 구성되며,
상기 반응부(1210)에 자기력 인가부(1213)가 구비된 것을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000).
12. The method of claim 11,
The apparatus for eluting the material group including the SSN from the second separated SSS-M-SSN-FSS complex is a fluid structure comprising an injection unit 1100, a flow channel 1200 and a valve unit 1300,
The injection unit 1100 is composed of one or more injection ports and a reagent bottle, a sample solution composed of a molecular (M) group, a single-stranded nucleic acid (SSN) library solution with a first tag, and a first solid support containing a first capture component. (FSS) solution, second tag solution, reaction solution, washing solution, distilled water, air, and any one or more selected from the group consisting of elution solution is injected from each reagent bottle,
The flow channel 1200 is sequentially positioned at least one selected from the group consisting of a reaction unit 1210, a discharge unit 1220, and a collection unit 1230,
The reaction unit 1210 is composed of one or more reaction spheres, forms and washes the M-SSN-FSS complex, and adds a second tag to the molecules (M) of the washed complex,
The collection unit 1230 includes a second solid support (SSS) having a second capture component, forms the SSS-M-SSN-FSS complex, and uses the elution solution to form the SSS-M-SSN-FSS eluting a material population comprising SSN from the complex,
The valve unit 1300 is composed of one or more valves that enable movement and storage of the solution from the injection unit 1100 to the flow channel 1200,
AptaSSN fluid magnetic bead apparatus (1000), characterized in that the reaction unit (1210) is provided with a magnetic force applying unit (1213).
제12항에 있어서,
상기 유동채널(1200)은 미세유체 칩, 파우치(pouch) 및 튜브로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000).
13. The method of claim 12,
The flow channel 1200 is an AptaSSN fluid magnetic bead device 1000, characterized in that at least one selected from the group consisting of a microfluidic chip, a pouch, and a tube.
제13항에 있어서, 상기 파우치(1200)는
폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 이들의 혼합물으로 이루어진 군에서 선택되어지는 어느 한 유연한 플라스틱 필름 또는 기타 유연한 재료로 제조하며,
압출(extrusion), 플라즈마 침착(plasma deposition) 및 라미네이션(lamination)을 포함하는 공정(process)에서 선택되어진 어느 한 공정으로 제조하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000).
14. The method of claim 13, wherein the pouch (1200)
Made of any one flexible plastic film or other flexible material selected from the group consisting of polyester, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polypropylene, polymethyl methacrylate, and mixtures thereof,
AptaSSN fluid magnetic bead apparatus 1000, characterized in that it is manufactured by any one process selected from processes including extrusion, plasma deposition and lamination.
제12항 내지 제14항에 있어서,
상기 유동채널은 자기력 인가부에 탈부착이 가능하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000).
15. The method according to claim 12 to 14,
AptaSSN fluid magnetic bead device (1000), characterized in that the flow channel is installed to be detachably attached to the magnetic force applying unit.
제12항 내지 제15항에 있어서,
제1 주입구(1110) 및 제2 주입구(1120)으로 구성된 상기 주입부(1100) 그리고 제1 반응구(1210) 및 제2 반응구(1220)으로 구성된 상기 반응부(1200)으로 이루어진 상기 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)의 운영은
(a) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 SSN 라이브러리 용액 및 상기 FSS 용액이 주입되고, 상기 반응부에서 상기 시료를 구성하는 분자(M)집단, 상기 SSN의 제1 태그 및 상기 FSS의 제1 포획성분이 반응하여 M-SSN-FSS 복합체가 형성되는 제1 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 제2 주입구(1120)로부터 세척용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 제1 혼합용액에 있는 형성된 M-SSN-FSS 복합체를 세척하여 상기 SSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 상기 배출부(1220)로 제거하는 제1 분리 단계;
(c) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 제2 태그 용액이 주입되고, 상기 제2 반응구(1212)에서 상기 제1 분리된 M-SSN-FSS 복합체의 분자(M)로부터 제2 태그-M-SSN-FSS 복합체를 형성하는 제2 태그의 부가 단계;
(d) 상기 제2 반응구(1212)로부터 상기 제2 태그-M-SSN-FSS 복합체 용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 SSS의 제2 포획성분 및 상기 제2 태그-M-SSN-FSS 복합체의 제2 태그가 반응하여 SSS-M-SSN-FSS 복합체가 형성되는 제2 혼합용액을 제조하는 단계;
(e) 상기 제2 주입구(1120)로부터 상기 세척용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 제2 혼합용액에서 형성된 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 세척하여, 상기 제2 포획성분과 결합하지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제2 분리 단계;
(f) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 용출용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 제2 분리된 SSS-M-SSN-FSS 복합체로부터 상기 SSN를 포함하는 물질 집단을 용출하는 단계;
(g) 상기 용출된 SSN을 포함하는 물질 집단으로부터 증폭된 SSN 집단을 제작하거나, 또는 추가적으로 (a) 단계부터 (f) 단계를 1 라운드 이상을 반복하여 실시하는 단계; 및
(h) 상기 (f) 단계에서 포집부(1230)에서 용출된 SSN을 포함하는 물질 집단을 수집하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000).
16. The method according to claim 12 to 15,
The AptaSSN fluid is composed of the injection unit 1100 composed of a first inlet 1110 and a second inlet 1120 and the reaction unit 1200 composed of a first reaction port 1210 and a second reaction port 1220 . The operation of the magnetic bead device 1000 is
(a) the sample solution composed of the molecular (M) group, the SSN library solution, and the FSS solution are injected from the first inlet 1110, the molecular (M) group constituting the sample in the reaction unit; preparing a first mixed solution in which an M-SSN-FSS complex is formed by reacting the first tag of the SSN and the first capture component of the FSS;
(b) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the M-SSN-FSS complex formed in the first mixed solution is washed in the first reaction port 1211 to non-specifically bind or bind to the SSN A first separation step of removing one or more components of the mixture that have not been mixed with the discharge unit 1220;
(c) the second tag solution is injected from the first inlet 1110, and the second tag- adding a second tag to form an M-SSN-FSS complex;
(d) the second tag-M-SSN-FSS complex solution is injected from the second reaction port 1212 , and the second capture component of SSS and the second tag-M- in the collecting unit 1230 preparing a second mixed solution in which the second tag of the SSN-FSS complex reacts to form the SSS-M-SSN-FSS complex;
(e) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the SSS-M-SSN-FSS complex formed in the second mixed solution in the collecting unit 1230 is washed, and the second capture component and a second separation step of removing unbound one or more components of the mixture;
(f) the dissolution solution is injected from the first inlet 1110, and eluting the material group containing the SSN from the second separated SSS-M-SSN-FSS complex in the collecting unit 1230 ;
(g) preparing an amplified SSN population from the material group containing the eluted SSN, or additionally repeating steps (a) to (f) in one round or more; and
(h) collecting the material group including the SSN eluted from the collecting unit 1230 in the step (f);
제11항 내지 제12항에 있어서, 상기 제2 태그는 제2 포획성분에 결합하는 물질로,
폴리뉴클레오티드(polynucleotide), 폴리펩티드(polypeptide), 펩티드 핵산(peptide nucleic acid), 잠금 핵산(locked nucleic acid), 올리고당(oligosaccharide), 다당(polysaccharide), 항체(antibody), 애피바디(affibody), 항체 모조체(antibody mimic), 세포 수용체(cell receptor), 리간드(ligand), 지질(lipid), 바이오틴(biotin), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 엑스트라비딘(extravidin), 뉴트라비딘(neutravidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 금속(metal), 히스티딘(histidine) 및 이들 구조들 중 어느 하나의 임의의 부분을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
13. The method of claim 11 to 12, wherein the second tag is a material that binds to the second capture component,
Polynucleotide, polypeptide, peptide nucleic acid, locked nucleic acid, oligosaccharide, polysaccharide, antibody, affibody, antibody imitation Antibody mimic, cell receptor, ligand, lipid, biotin, avidin, streptavidin, extravidin, neutravidin ), streptavidin (streptavidin), metal (metal), histidine (histidine) and AptaSSN selection method, characterized in that any one selected from the group comprising any part of any one of these structures.
제11항 내지 제13항에 있어서, 상기 제1 포획성분는 제1 태그에 결합하는 물질 또는 상기 제2 포획성분은 제2 태그에 결합하는 물질로
폴리뉴클레오티드(polynucleotide), 폴리펩티드(polypeptide), 펩티드 핵산(peptide nucleic acid), 잠금 핵산(locked nucleic acid), 올리고당(oligosaccharide), 다당(polysaccharide), 항체(antibody), 애피바디(affibody), 항체 모조체(antibody mimic), 세포 수용체(cell receptor), 리간드(ligand), 지질(lipid), 바이오틴(biotin), 아비딘(avidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 엑스트라비딘(extravidin), 뉴트라비딘(neutravidin), 스트렙타비딘(streptavidin), 금속(metal), 히스티딘(histidine) 및 이들 구조들 중 어느 하나의 임의의 부분을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
The method of claim 11 , wherein the first capture component is a material that binds to a first tag or the second capture component is a material that binds to a second tag.
Polynucleotide, polypeptide, peptide nucleic acid, locked nucleic acid, oligosaccharide, polysaccharide, antibody, affibody, antibody imitation Antibody mimic, cell receptor, ligand, lipid, biotin, avidin, streptavidin, extravidin, neutravidin ), streptavidin (streptavidin), metal (metal), histidine (histidine) and AptaSSN selection method, characterized in that any one selected from the group comprising any part of any one of these structures.
제11항 내지 제13항에 있어서, 상기 제1 고체지지체(FSS) 또는 제2 고체지지체(SSS)는
시클로-올레핀 공중합체 기질(cyclo-olefin copolymer substrate), 막(membrane), 플라스틱 기질(plastic substrate), 나일론(nylon), 랑그뮈어-블로제트 막(langmuir Blodgett films), 유리(glass), 게르마늄 기질(germanium substrate), 실리콘 기질(silicon substrate), 폴리테트라 플루오로에틸렌 기질(polytetrafluoroethylene substrate), 폴리스티렌 기질(polystyrene substrate), 갈륨 비소화물 기질(gallium arsenide substrate), 금 기질(gold substrate), 은 기질(silver substrate), 폴리머 비드(polymer bead), 아가로스 비드(agarose bead), 폴리스티렌 비드(polystyrene bead), 아크릴아미드 비드(acrylamide bead), 고체 핵 비드(solid core beads), 상자성 비드(paramagnetic beads), 유리 비드(glass bead), 마이크로비드(microbead), 나노입자(nanoparticle), 유리(glass), 게르마늄 기질(germanium substrate), 실리콘 기질(silicon substrate), 미세역가웰(microtitre well), 실리콘 와퍼 칩(silicon wafer chip) 또는 유동형 칩(flow through chip) 및 조절 공극 비드(controlled pore beads)을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
According to claim 11 to 13, The first solid support (FSS) or the second solid support (SSS) is
Cyclo-olefin copolymer substrate, membrane, plastic substrate, nylon, langmuir Blodgett films, glass, germanium substrate (germanium substrate), silicon substrate (silicon substrate), polytetrafluoroethylene substrate (polytetrafluoroethylene substrate), polystyrene substrate (polystyrene substrate), gallium arsenide substrate (gallium arsenide substrate), gold substrate (gold substrate), silver substrate ( silver substrate), polymer beads, agarose beads, polystyrene beads, acrylamide beads, solid core beads, paramagnetic beads, Glass bead, microbead, nanoparticle, glass, germanium substrate, silicon substrate, microtiter well, silicon wafer chip ( Silicon wafer chip) or a flow-through chip (flow through chip) and controlled pore beads (controlled pore beads) AptaSSN selection method, characterized in that any one selected from the group.
제11항 내지 제13항에 있어서,
(a) 상기 제1 혼합용액에서 상기 제1 포획 성분을 포함하는 제1 고체지지체(FSS); 및
(b) 상기 제2 혼합용액에서 상기 제2 포획 성분을 포함하는 반응구의 표면 또는 고정될 수 있는 자성이 있는 제2 고체지지체(SSS);를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
14. The method according to claim 11 to 13,
(a) a first solid support (FSS) comprising the first capture component in the first mixed solution; and
(b) a second solid support (SSS) having a magnetism capable of being fixed or on the surface of the reaction sphere containing the second capture component in the second mixed solution; AptaSSN selection method comprising a.
제11항에 있어서,
상기 (b) 단계 및 (e) 단계를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 단계 이상에서 세척용액은
유기용매가 있는 세척용액 및 엄격한 세척용액을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 용액 이상을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
12. The method of claim 11,
In any one or more steps selected from the group comprising steps (b) and (e), the washing solution is
AptaSSN selection method, characterized by at least one solution selected from the group comprising a washing solution with an organic solvent and a strict washing solution.
제21항에 있어서,
상기 유기용매는 Propylene Glycol 및 glycerol를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
22. The method of claim 21,
The organic solvent is AptaSSN selection method, characterized in that any one selected from the group comprising Propylene Glycol and glycerol.
제21항에 있어서, 상기 엄격한 세척용액을 사용하는 방법은
(a) 상기 M-SSN-FSS 복합체 또는 상기 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 포함하는 혼합용액을 희석하는 것;
(b) 상기 M-SSN-FSS 복합체 또는 상기 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 포함하는 혼합용액을에 경쟁자를 첨가하는 것; 및
(c) 상기 M-SSN-FSS 복합체 또는 상기 SSS-M-SSN-FSS 복합체를 포함하는 혼합용액을 희석하고 경쟁자를 첨가하는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되어진 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
22. The method of claim 21, wherein the method using the stringent washing solution comprises:
(a) diluting the M-SSN-FSS complex or a mixed solution containing the SSS-M-SSN-FSS complex;
(b) adding a competitor to the M-SSN-FSS complex or a mixed solution containing the SSS-M-SSN-FSS complex; and
(c) AptaSSN selection comprising at least one selected from the group consisting of diluting the M-SSN-FSS complex or a mixed solution containing the SSS-M-SSN-FSS complex and adding a competitor Way.
제23항에 있어서,
상기 경쟁자는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide), 헤파린(heparin), 청어 정자 DNA(herring sperm DNA), 연어 정자 DNA(salmon sperm DNA), 덱스트란 설페이트(dextran sulfate), 다중 음이온(polyanion), 어베이식 포스포디에스테르 폴리머(abasic phosphodiester polymer), dNTP 및 피로포스페이트(pyrophophate)을 포함하는 군에서 선택되어진 하나 이상을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
24. The method of claim 23,
The competitor is oligonucleotide, heparin, herring sperm DNA, salmon sperm DNA, dextran sulfate, polyanion, abasic phosphodi AptaSSN selection method, characterized in that at least one selected from the group comprising an ester polymer (basic phosphodiester polymer), dNTP and pyrophophate.
제11항에 있어서, 상기 세척은
(a) 상기 SSS-M-SSN-FSS 복합체 용액에 추가 1 라운드부터 전 라운드의 50% 라운드까지는 분리 전에 완충용액을 수십 배로 부가하여 세척하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계부터 나머지 50% 라운드까지는 분리 전에 완충용액을 수백 배로 부가하여 세척하는 단계; 및
(c) 최종 라운드에서는 분리 전에 덱스트란 설페이트를 함유하는 완충용액을 수백 배로 부가하여 세척하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
12. The method of claim 11, wherein the washing
(a) washing the SSS-M-SSN-FSS complex solution by adding a buffer solution several tens of times before separation from the first additional round to the 50% round of the previous round;
(b) washing by adding a buffer solution hundreds of times before separation from step (a) to the remaining 50% rounds; and
(c) in the final round, washing by adding a buffer solution containing dextran sulfate several hundred times before separation;
제11항에 있어서, 단계 (f)에서 상기 제2 분리된 SSS-M-SSN-FSS 복합체로부터 SSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 단계에서 상기 용출용액은
pH 방법, 온도 방법 및 카오트로픽염(chaotropic salts) 방법을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 방법을 실시하는 용액을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
12. The method of claim 11, wherein in the step of eluting the material group containing SSN from the second separated SSS-M-SSN-FSS complex in step (f), the elution solution is
A method for selecting AptaSSN, characterized in that the solution is subjected to any one method selected from the group comprising a pH method, a temperature method and a chaotropic salts method.
제26항에 있어서, 상기 pH 방법은
상기 복합체를 pH>9 또는 <5을 유지하는 용액으로 처리하는 방법을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
27. The method of claim 26, wherein the pH method is
AptaSSN selection method, characterized in that the complex is treated with a solution maintaining pH>9 or <5.
제26항에 있어서, 상기 온도 방법은
상기 복합체를 40~100℃를 유지하는 용액으로 처리하는 방법을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
27. The method of claim 26, wherein the temperature method
AptaSSN selection method, characterized in that the method of treating the complex with a solution maintaining 40 ~ 100 ℃.
제26항에 있어서, 상기 카오트로픽염 방법은
상기 복합체를 소디움 퍼클로레이트(sodium perchlorate), 리튬 클로라이드(lithium chloride), 마그네슘 클로라이드(magnesium chloride), 소디움 클로라이드(sodium chloride) 및 Guanidine-HCl을 포함하는 카오트로픽 염(chaotrophic salts)에서 선택되어진 어느 하나를 포함하는 용액으로 처리하는 방법을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
27. The method of claim 26, wherein the chaotropic salt method is
The complex was prepared using any one selected from chaotrophic salts including sodium perchlorate, lithium chloride, magnesium chloride, sodium chloride and guanidine-HCl. AptaSSN selection method, characterized in that the method of treatment with a solution containing.
제11항에 있어서, 상기 (f) 단계서 용출된 SSN을 포함하는 물질을 분석하는 방법은
(a) 상기 분자집단으로 구성된 시료와 SSN 라이브러리로부터 형성된 복합체에서 용출된 SSN-FSS 복합체 집단 또는 결합 SSN 집단으로부터 NGS 라이브러리 제조하는 단계;
(b) 상기 제조한 NGS 라이브러리를 NGS 장비로 염기서열을 결정하는 단계;
(c) 상기 결정된 염기서열로부터 리드의 종류 및 출현빈도를 분석하는 단계;
(d) 상기 분석한 리드의 종류 및 출현빈도가 있는 분석시료를 사용하여 데이터베이스를 구성하는 단계;
(e) 상기 구축한 데이터베이스로부터 생물학적 의미가 있는 Feature, SSN을 선정하는 단계; 및
(f) 상기 선정된 Feature, SSN을 사용하여 구축된 데이터베이스를 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
The method according to claim 11, wherein the method for analyzing a substance containing SSN eluted in step (f) comprises:
(a) preparing an NGS library from the SSN-FSS complex population or the binding SSN population eluted from the complex formed from the sample composed of the molecular population and the SSN library;
(b) determining the nucleotide sequence of the prepared NGS library with NGS equipment;
(c) analyzing the type and frequency of occurrence of the read from the determined nucleotide sequence;
(d) constructing a database using the analyzed sample having the type and frequency of appearance of the analyzed read;
(e) selecting a biologically meaningful feature, SSN from the constructed database; and
(f) evaluating the database constructed using the selected feature and SSN; AptaSSN selection method comprising the.
제30항에 있어서, 상기 (d) 단계의 데이터베이스 구성 및 (e) 단계의 특징선택은
(a) 상기 시료의 생물학적 의미를 기준으로 분자데이터가 있는 분석시료를 2개 이상의 데이터베이스를 구성하고 감독형 기계학습언어로 한 특징선택; 및
(b) 상기 분석한 분석 데이터가 있는 분석시료를 한 개의 데이터베이스를 구성하고 비감독형 기계학습언어로 한 특징선택;을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
The method of claim 30, wherein the database configuration in step (d) and feature selection in step (e) are
(a) feature selection using two or more databases for analysis samples with molecular data based on the biological meaning of the sample and using a supervised machine learning language; and
(b) AptaSSN selection method, characterized in that any one or more selected from the group comprising; .
제1항 내지 제31항에 있어서, 상기 선정되고 평가된 AptaSSN는
진단 및 신약 목적 바이오마커에 대한 리간드로 사용하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
32. The method of claim 1-31, wherein the selected and evaluated AptaSSN is
AptaSSN selection method, characterized in that it is used as a ligand for a biomarker for diagnostic and new drug purposes.
제11항 내지 제32항에 있어서,
(a) 상기 특정시료를 구성하는 분자집단에 대한 상기 AptaSSN 집단에 대한 균등화(normalization) 공정;
(b) 상기 실험시료와 대조시료를 구성하는 분자집단에 대한 AptaSSN 집단에 대한 차등화(differential screening) 공정; 및
(c) 상기 실험시료와 대조시료를 구성하는 분자집단에 대한 AptaSSN 집단에 대한 Suppression subtractive hybridization 공정;을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 공정 이상을 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 선정 방법.
33. The method according to any one of claims 11 to 32,
(a) a normalization process for the AptaSSN population with respect to the molecular population constituting the specific sample;
(b) a differential screening process for the AptaSSN population with respect to the molecular population constituting the experimental sample and the control sample; and
(c) AptaSSN selection method, characterized in that at least one process selected from the group comprising;
(a) 제11항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 1차 분리된 M-SSN-FSS 복합체;
(b) 제11항에 있어서, 상기 (e) 단계에서 2차 분리된 SSS-M-SSN-FSS 복합체; 및
(c) 제11항 내지 제32항에 있어서, 상기 AptaSSN 집단과 시료를 구성하는 분자집단이 형성하는 복합체;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 복합체 이상 또는 이들로부터 분리한 분자집단을 질량분석기로 분석하는 것을 특징으로 하는 표적분자 분석 방법.
(a) the M-SSN-FSS complex according to claim 11, which is first separated in step (b);
(b) the SSS-M-SSN-FSS complex isolated in step (e) according to claim 11; and
(c) The complex of any one of claims 11 to 32, wherein the AptaSSN population and the molecular population constituting the sample form a complex; Target molecule analysis method, characterized in that the analysis.
제1항 내지 제33항에서 개발되는 결합 SSN(AptaSSN) 및 상기 양 말단에 고정서열이 있는 압타머를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상의 단일가닥핵산; 및
상기 고정서열에 의하여 동시에 증폭이 가능한 단일가닥핵산을 특징으로 하는 AptaSSN.
Any one or more single-stranded nucleic acids selected from the group comprising the binding SSN (AptaSSN) developed in claims 1 to 33 and aptamers having fixed sequences at both ends; and
AptaSSN, characterized in that a single-stranded nucleic acid capable of being amplified simultaneously by the fixed sequence.
(a) 상기 AptaSSN 집단에 제1 태그를 부가하는 단계;
(b) 상기 하나 또는 그 이상 종류로 제1 태그가 있는 AptaSSN 집단과 제1 포획성분이 있는 제1 고체지지체(FSS)가 접촉하여, 상기 제1 태그와 상기 제1 포획 성분이 결합한 AptaSSN-FSS 복합체를 제조하며, 상기 AptaSSN-FSS 복합체와 분자(M)집단으로 구성된 시료가 접촉하여, 상기 분자와 결합한 AptaSSN-FSS 복합체(M-AptaSSN-FSS 복합체)를 형성하는 제3 혼합용액을 제조하는 하거나, 또는 상기 AptaSSN 집단과 분자집단으로 구성된 시료가 접촉하여, 상기 분자와 결합한 AptaSSN 복합체(M-AptaSSN 복합체)를 포함하는 반응 혼합물을 제조하며, 상기 제조된 반응 혼합물에 제1 고체지지체(FSS)를 첨가하고, 상기 M-AptaSSN 복합체의 AptaSSN에 있는 제1 태그와 상기 FSS에 있는 제1 포획성분이 결합하여, M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제3 혼합용액을 제조하는 단계;
(c) 상기 M-AptaSSNFSS 복합체를 세척하고 수확하는 단계;
(d) 상기 수확된 M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 분자집단을 용출하는 단계; 및
(e) 상기 수확한 M-AptaSSN-FSS 복합체들 또는 상기 용출된 분자집단에 대해 질량분석기로 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적분자 분석 방법.
(a) adding a first tag to the AptaSSN group;
(b) the AptaSSN-FSS in which the first tag and the first capture component are bound by contacting the one or more types of the AptaSSN population with the first tag and the first solid support (FSS) having the first capture component preparing a complex, and preparing a third mixed solution in which the AptaSSN-FSS complex and a sample composed of a molecular (M) group are brought into contact to form an AptaSSN-FSS complex (M-AptaSSN-FSS complex) bound to the molecule; , or the sample composed of the AptaSSN population and the molecular population is brought into contact to prepare a reaction mixture comprising an AptaSSN complex (M-AptaSSN complex) bound to the molecule, and a first solid support (FSS) is added to the prepared reaction mixture preparing a third mixed solution in which the M-AptaSSN-FSS complex is formed by combining the first tag in the AptaSSN of the M-AptaSSN complex and the first capture component in the FSS;
(c) washing and harvesting the M-AptaSSNFSS complex;
(d) eluting the molecular population from the harvested M-AptaSSN-FSS complex; and
(e) analyzing the harvested M-AptaSSN-FSS complexes or the eluted molecular population by mass spectrometry;
제36항에 있어서, 상기 (b) 단계 내지 (d) 단계를 실시하여 분자집단을 용출하는 장치는
제12항 내지 제15항에 있는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)를 사용하는 것을 특징으로 하는 표적분자 분석 방법.
37. The method of claim 36, wherein the apparatus for eluting the molecular population by performing steps (b) to (d)
16. A method for analyzing a target molecule using the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 according to any one of claims 12 to 15.
제37항에 있어서,
제1 주입구(1110) 및 제2 주입구(1120)으로 구성된 상기 주입부(1100) 그리고 제1 반응구(1210) 및 제2 반응구(1220)으로 구성된 상기 반응부(1200)으로 이루어진 상기 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)의 운영은
(a) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 제1 태그가 있는 선정된 AptaSSN 집단 용액 및 상기 FSS 용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 상기 시료를 구성하는 분자(M)집단, 상기 AptaSSN의 제1 태그 및 상기 FSS의 제1 포획성분이 반응하여 M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제3 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 제2 주입구(1120)로부터 세척용액이 주입되고, 상기 제2 반응구(1212)에서 제3 혼합용액에 있는 형성된 M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척하여 상기 AptaSSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 상기 배출부(1220)로 제거하는 제3 분리 단계; 및
(c) 상기 제2 반응구(1212)에서 상기 포집부(1220)로 이송된 M-AptaSSN-FSS 복합체에 용출용액이 제1 주입구(1110)로부터 주입되고 상기 분자(M)집단을 용출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치.
38. The method of claim 37,
The AptaSSN fluid is composed of the injection unit 1100 composed of a first inlet 1110 and a second inlet 1120 and the reaction unit 1200 composed of a first reaction port 1210 and a second reaction port 1220 . The operation of the magnetic bead device 1000 is
(a) the sample solution composed of the molecular (M) group, the selected AptaSSN group solution with the first tag, and the FSS solution are injected from the first inlet 1110, and in the first reaction port 1211 preparing a third mixed solution in which an M-AptaSSN-FSS complex is formed by reacting the molecular (M) group constituting the sample, the first tag of the AptaSSN, and the first capture component of the FSS;
(b) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the M-AptaSSN-FSS complex formed in the third mixed solution is washed in the second reaction port 1212 to non-specifically bind or bind to the AptaSSN a third separation step of removing one or more components of the mixture that have not been made to the discharge unit 1220; and
(c) injecting an elution solution from the first inlet 1110 into the M-AptaSSN-FSS complex transferred from the second reaction port 1212 to the collecting unit 1220, and eluting the molecule (M) group. ; AptaSSN fluid magnetic bead device comprising a.
제38항에 있어서,
상기 제2 반응구(1212)에 있는 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자(M)에 제2 태그를 부가하고,
상기 포집부(1230)는 표면에 있는 SSS의 제2 포획성분으로 M-AptaSSN-FSS 복합체를 포집하여 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체를 형성하고,
상기 형성된 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 상기 분자(M)집단을 용출하는 것을 추가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000).
39. The method of claim 38,
adding a second tag to the molecule (M) of the M-AptaSSN-FSS complex in the second reaction zone 1212;
The collecting unit 1230 forms an SSS-M-AptaSSN-FSS complex by collecting the M-AptaSSN-FSS complex as a second capturing component of SSS on the surface,
AptaSSN fluid magnetic bead apparatus 1000, characterized in that additionally performing eluting of the molecular (M) population from the formed SSS-M-AptaSSN-FSS complex.
제34항 및 제36항에 있어서, 상기 질량분석기는
말디톱(MALDI; Matrix Assissted Laser Desorption Ionization)으로 이온화하고 Timeof-Flight (TOF), Quadrupole, Quardrupolar Ion Trap (QIT), Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR), Orbitrap을 포함하는 군에 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 표적분자 분석 방법.
37. The method of claim 34 and 36, wherein the mass spectrometer is
Any one selected from the group including Timeof-Flight (TOF), Quadrupole, Quadrupolar Ion Trap (QIT), Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR), Orbitrap ionized with Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI) A target molecule analysis method characterized in one.
(a) 표적분자(M)에 특이적인 결합 친화력이 있으며, 제1 포획성분에 친화력이 있는 제1 태그를 포함한 AptaSSN 집단과 제1 포획성분이 있는 제1 고체지지체(FSS)가 접촉하여, 상기 제1 태그와 상기 제1 포획성분이 결합한 AptaSSN-FSS 복합체를 제조하며, 상기 AptaSSN-FSS 복합체와 분자집단으로 구성된 시료가 접촉하여, 상기 표적분자가 상기 시료 안에 존재한다면 M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제4 혼합용액을 제조하거나, 또는 표적분자(M)에 특이적인 결합 친화력이 있으며, 제1 포획성분에 친화력이 있는 제1 태그를 포함한 AptaSSN 집단과 시료가 접촉하여, 상기 표적분자가 상기 시료 안에 존재한다면 M-AptaSSN 복합체를 포함하는 반응 혼합물을 제조하며, 상기 제조된 반응 혼합물에 제1 포획성분이 있는 제1 고체지지체(FSS)를 첨가하고, 상기 M-AptaSSN 복합체의 AptaSSN에 있는 제1 태그와 상기 FSS의 제1 포획성분이 결합하여, M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제4 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 제4 혼합용액에서 상기 AptaSSN과 결합하지 않거나 비특이적 결합을 한 상기 제4 혼합용액 성분을 해리시키기 위해, 하나 또는 그 이상의 용액으로 상기 M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척하여, 상기 AptaSSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제1 분리 단계;
(c) 상기 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자(M)에 제2 포획성분에 친화력을 가지는 제2 태그를 부가하는 단계;
(d) 상기 제2 태그를 포함하는 M-AptaSSN-FSS 복합체와 상기 제2 포획성분이 있는 제2 고체지지체(SSS)가 접촉하여, 상기 제2 태그가 상기 제2 포획성분이 결합하여 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제5 혼합용액을 제조하는 단계;
(e) 상기 제5 혼합용액에서 상기 제2 포획성분과 결합하지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제2 분리 단계; 및
(f) 상기 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 상기 AptaSSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 단계; 및
(g) 상기 용출된 AptaSSN을 포함하는 물질 집단의 AptaSSN을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
(a) a first solid support (FSS) having a first capture component and a population of AptaSSN having a binding affinity specific to the target molecule (M) and including a first tag having an affinity for the first capture component, contacting the An AptaSSN-FSS complex in which a first tag and the first capture component are bound is prepared, and when the AptaSSN-FSS complex and a sample composed of a molecular population come into contact with each other and the target molecule is present in the sample, the M-AptaSSN-FSS complex is formed A fourth mixed solution is prepared or the sample is contacted with the AptaSSN population including the first tag having a specific binding affinity for the target molecule (M) and having an affinity for the first capture component, so that the target molecule is If present in the sample, a reaction mixture containing the M-AptaSSN complex is prepared, a first solid support (FSS) having a first capture component is added to the prepared reaction mixture, and the second agent in AptaSSN of the M-AptaSSN complex is added. preparing a fourth mixed solution in which the first tag and the first capture component of the FSS are combined to form an M-AptaSSN-FSS complex;
(b) In the fourth mixed solution, in order to dissociate the components of the fourth mixed solution that do not bind or have non-specific binding to the AptaSSN, the M-AptaSSN-FSS complex is washed with one or more solutions, and the AptaSSN and a first separation step of removing one or more components of the mixture that have non-specific binding or are not bound;
(c) adding a second tag having an affinity for a second capture component to the molecule (M) of the M-AptaSSN-FSS complex;
(d) the M-AptaSSN-FSS complex including the second tag and a second solid support (SSS) having the second capture component come into contact, so that the second tag binds to the second capture component, resulting in SSS- preparing a fifth mixed solution in which the M-AptaSSN-FSS complex is formed;
(e) a second separation step of removing one or more components of the mixture that are not bound to the second capture component from the fifth mixed solution; and
(f) eluting a material population comprising the AptaSSN from the SSS-M-AptaSSN-FSS complex; and
(g) analyzing the AptaSSN of the substance group including the eluted AptaSSN;
제41항에 있어서, 상기 (a) 단계 내지 (f) 단계를 실시하여 AptaSSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 장치는
제12항 내지 제15항에 있는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)를 사용하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
42. The method of claim 41, wherein the apparatus for eluting a substance group containing AptaSSN by performing steps (a) to (f)
A molecular analysis method using AptaSSN, characterized in that it uses the AptaSSN fluid magnetic bead device 1000 according to claims 12 to 15.
제42항에 있어서,
제1 주입구(1110) 및 제2 주입구(1120)으로 구성된 상기 주입부(1100) 그리고 제1 반응구(1210) 및 제2 반응구(1220)으로 구성된 상기 반응부(1200)으로 이루어진 상기 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)의 운영은
(a) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 분자(M)집단으로 구성된 시료 용액, 상기 AptaSSN 집단 용액 및 상기 FSS 용액이 주입되고, 상기 제1 반응구(1211)에서 상기 시료를 구성하는 분자(M)집단, 상기 AptaSSN의 제1 태그 및 상기 FSS의 제1 포획성분이 반응하여 M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제4 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 제2 주입구(1120)로부터 세척용액이 주입되고, 상기 제1 반응부(1211)에서 제4 혼합용액에 있는 형성된 M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척하여 상기 AptaSSN과 비특이적 결합을 하거나 결합되지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 상기 배출부(1220)로 제거하는 제4 분리 단계;
(c) 상기 제1 주입구(1110)로부터 상기 제2 태그 용액이 주입되고, 상기 제2 반응구(1212)에 있는 M-AptaSSN-FSS 복합체의 분자(M)에 제2 태그를 부가하는 단계;
(d) 상기 제2 반응구(1212)로부터 주입된 상기 제2 태그가 부가된 M-AptaSSN-FSS 복합체와 상기 포집부(1230)에 있는 SSS의 제2 포획성분이 접촉하여 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체가 형성되는 제5 혼합용액을 제조하는 단계;
(e) 상기 제2 주입구(1120)로부터 상기 세척용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 제5 혼합용액에서 형성된 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체를 세척하여, 상기 제2 포획성분과 결합하지 않은 하나 또는 그 이상의 혼합물의 성분을 제거하는 제5 분리 단계; 및
(f) 상기 제1 주입구(1110)로부터 용출용액이 주입되고, 상기 포집부(1230)에 있는 제2 분리된 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체로부터 상기 AptaSSN을 포함하는 물질 집단을 용출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000).
43. The method of claim 42,
The AptaSSN fluid is composed of the injection unit 1100 composed of a first inlet 1110 and a second inlet 1120 and the reaction unit 1200 composed of a first reaction port 1210 and a second reaction port 1220 . The operation of the magnetic bead device 1000 is
(a) the sample solution composed of the molecular (M) group, the AptaSSN group solution, and the FSS solution are injected from the first inlet 1110, and molecules constituting the sample in the first reaction port 1211 ( M) preparing a fourth mixed solution in which the group, the first tag of AptaSSN, and the first capture component of the FSS react to form an M-AptaSSN-FSS complex;
(b) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the M-AptaSSN-FSS complex formed in the fourth mixed solution is washed in the first reaction unit 1211 to non-specifically bind or bind to the AptaSSN a fourth separation step of removing one or more components of the mixture that have not been made to the discharge unit 1220;
(c) injecting the second tag solution from the first inlet 1110 and adding a second tag to the molecule M of the M-AptaSSN-FSS complex in the second reaction port 1212;
(d) the second-tagged M-AptaSSN-FSS complex injected from the second reaction zone 1212 and the second capture component of the SSS in the collection part 1230 come into contact with the SSS-M-AptaSSN - Preparing a fifth mixed solution in which the FSS complex is formed;
(e) the washing solution is injected from the second inlet 1120, and the SSS-M-AptaSSN-FSS complex formed in the fifth mixed solution in the collecting unit 1230 is washed, and the second capture component and a fifth separation step of removing unbound one or more components of the mixture; and
(f) the elution solution is injected from the first inlet 1110, and eluting the material group containing the AptaSSN from the second separated SSS-M-AptaSSN-FSS complex in the collecting unit 1230;
AptaSSN fluid magnetic bead device (1000) comprising a.
제34항 내지 제43항에서, 상기 AptaSSN는
검출가능한 부분(detectable moiety)을 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
44. The method of claim 34 to 43, wherein the AptaSSN is
A molecular analysis method using AptaSSN, comprising a detectable moiety.
제44항에 있어서, 상기 검출가능한 부분은
올리고뉴클레오티드, 염료(dye), 양자점(quantum dot), 방사성 표지(radiolabel), 전기화학적 작용기(electrochemical functional group) 및 효소(enzyme)와 검출가능한 효소 기질(detectable enzyme substrate)을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
45. The method of claim 44, wherein the detectable moiety is
oligonucleotides, dyes, quantum dots, radiolabels, electrochemical functional groups and enzymes and detectable enzyme substrates. Molecular analysis method using AptaSSN characterized in any one.
제45항에 있어서, 상기 염료는
형광 염료인 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
46. The method of claim 45, wherein the dye is
A molecular analysis method using AptaSSN, characterized in that it is a fluorescent dye.
제41항에 있어서, 상기 (b) 단계 및 (e) 단계에서 선택되어진 어느 한 단계 이상은
유기용매가 있는 완충용액으로 세척하는 방법 및 엄격한 세척용액 방법을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 방법 이상으로 실시하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
42. The method of claim 41, wherein at least one step selected in steps (b) and (e) is
A molecular analysis method using AptaSSN, characterized in that it is carried out by at least one method selected from the group including a method for washing with a buffer solution with an organic solvent and a method for a strict washing solution.
제41항에 있어서, 상기 (f) 단계의 상기 AptaSSN-FSS 복합체 집단 또는 AptaSSN 집단의 용출 단계에서 사용하는 용출용액은
pH 방법, 온도 방법 및 카오트로픽염(chaotropic salts) 방법을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 방법으로 실시할 수 있는 용액을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
The method according to claim 41, wherein the elution solution used in the elution step of the AptaSSN-FSS complex population or the AptaSSN population in step (f) is
A molecular analysis method using AptaSSN, characterized in that the solution can be performed by any one method selected from the group including pH method, temperature method and chaotropic salts method.
(a) 상기 AptaSSN 집단과 시료에 있는 분자(M)집단이 M-AptaSSN 복합체를 형성하는 단계;
(b) 상기 형성된 M-AptaSSN 복합체를 유기용매가 있는 완충용액으로 세척하는 방법 및 엄격한 세척용액 방법으로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 한 방법 이상으로 세척하는 단계; 및
(c) 상기 세척한 M-AptaSSN 복합체에서 AptaSSN 집단을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
(a) forming an M-AptaSSN complex between the AptaSSN population and the molecular (M) population in the sample;
(b) washing the formed M-AptaSSN complex by one or more methods selected from the group consisting of a method for washing the M-AptaSSN complex with an organic solvent and a method for a strict washing solution; and
(c) analyzing the AptaSSN population in the washed M-AptaSSN complex;
제49항에 있어서,
상기 (a) 단계 전에 상기 시료에 있는 분자집단을 Nitrocellulose, polyvinylidene difluoride (PVDF) 및 nylon를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 한 고체지지체에 결합하는 단계; 또는
상기 (b) 단계 후에 모세관 전기영동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
50. The method of claim 49,
binding the molecular population in the sample to any one solid support selected from the group comprising nitrocellulose, polyvinylidene difluoride (PVDF) and nylon before step (a); or
Molecular analysis method using AptaSSN, characterized in that it further comprises the step of capillary electrophoresis after step (b).
제39항에 있어서, 상기 (g) 단계 또는 제48항에 있어서, (c) 단계의 상기 용출되는 AptaSSN을 포함하는 물질 집단의 AptaSSN의 분석은
Q-PCR, 질량 분석기(mass spectroscopy), 차세대 시퀀싱(next-generation sequencing) 및 혼성화(hybridizatioin)로 이루어진 군으로부터 선택되어진 방법을 사용하여 검출되고 선택적으로 정량되는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
49. The method of claim 39, wherein the analysis of AptaSSN of the substance population comprising the eluted AptaSSN of step (g) or step (c) of claim 48 comprises:
AptaSSN comprising a method for detecting and selectively quantifying using a method selected from the group consisting of Q-PCR, mass spectroscopy, next-generation sequencing and hybridization Molecular analysis method used.
제51항에 있어서, 상기 Q-PCR 방법은,
PCR 과정 동안에 TaqMan®PCR, 삽입성 형광 염료(intercalating fluorescent dye) 또는 PCR 과정동안에 분자 비콘(molecular beacon)을 사용한 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
The method of claim 51, wherein the Q-PCR method comprises:
A method for molecular analysis using AptaSSN, comprising a method using TaqMan®PCR, intercalating fluorescent dye, or molecular beacon during PCR during PCR.
제51항에 있어서, 상기 질량분석기는
말디톱(MALDI; Matrix Assissted Laser Desorption Ionization)으로 이온화하고 Timeof-Flight (TOF), Quadrupole, Quardrupolar Ion Trap (QIT), Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR), Orbitrap을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
52. The method of claim 51, wherein the mass spectrometer is
Any one selected from the group including Timeof-Flight (TOF), Quadrupole, Quadrupolar Ion Trap (QIT), Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR), Orbitrap and ionized with Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI) A molecular analysis method using AptaSSN, characterized in that one.
제51항에 있어서, 상기 차세대 시퀀싱(next-generation sequencing) 방법은,
(a) 분석하고자하는 AptaSSN의 염기서열로 데이터베이스를 구축하는 단계;
(b) 상기 분자집단으로 구성된 시료와 AptaSSN 집단로부터 형성된 복합체에서 용출된 AptaSSN-FSS 복합체 집단 또는 용출된 AptaSSN 집단로부터 NGS 라이브러리를 제조하는 단계;
(c) 상기 제조한 NGS 라이브러리를 NGS 장비로 염기서열을 결정하는 단계;
(d) 상기 결정된 염기서열 자료를 상기 구축된 데이터베이스의 AptaSSN 염기서열과 비교 분석하여 상기 용출된 AptaSSN의 종류 ALC 출현빈도를 결정하는 단계; 및
(e) 상기 분석된 AptaSSN의 종류 및 출현빈도를 사용하여 상기 시료를 구성하는 분자집단을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
The method of claim 51, wherein the next-generation sequencing method comprises:
(a) constructing a database with the base sequence of AptaSSN to be analyzed;
(b) preparing an NGS library from the AptaSSN-FSS complex population eluted from the sample composed of the molecular population and the complex formed from the AptaSSN population or from the eluted AptaSSN population;
(c) determining the nucleotide sequence of the prepared NGS library with NGS equipment;
(d) determining the ALC appearance frequency of the eluted AptaSSN type by comparing and analyzing the determined base sequence data with the AptaSSN base sequence of the constructed database; and
(e) analyzing the molecular population constituting the sample using the type and frequency of occurrence of the analyzed AptaSSN;
제54항에 있어서,
상기 AptaSSN의 출현빈도로부터 용출된 AptaSSN들의 프로파일을 결정하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
55. The method of claim 54,
and a method for determining the profile of eluted AptaSSNs from the frequency of occurrence of the AptaSSN.
제51항에 있어서, 상기 혼성화(hybridizatioin) 방법은,
상기 제3 고체지지체에 상기 제2항의 (f) 단계에서 용출된 AptaSSN-FSS 복합체 집단, AptaSSN 또는 상기 AptaSSN의 증폭산물을 혼성화시키는 것을 포함하고, 상기 제3 고체지지체는 다수의 위치지정 가능한 특징(addressable feature)을 포함하며,
상기 특징들 중 적어도 하나가 AptaSSN 내에 포함된 임의의 서열에 상보적인 그곳에 배치된 최소한의 포획성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
The method of claim 51 , wherein the hybridization method comprises:
and hybridizing the AptaSSN-FSS complex population eluted in step (f) of claim 2 to the third solid support, AptaSSN, or an amplification product of the AptaSSN, wherein the third solid support has a plurality of positionable features ( addressable features),
A method for molecular analysis using AptaSSN, wherein at least one of the above features comprises a minimum capture element disposed therein complementary to any sequence included in the AptaSSN.
제39항에 있어서,
상기 (b) 단계의 상기 M-AptaSSN-FSS 복합체 또는 (f) 단계의 상기 SSS-M-AptaSSN-FSS 복합체의 AptaSSN 부분을 검출함으로써 상기 분자를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 방법.
40. The method of claim 39,
AptaSSN comprising the step of detecting the molecule by detecting the M-AptaSSN-FSS complex of step (b) or the AptaSSN portion of the SSS-M-AptaSSN-FSS complex of step (f) Molecular analysis method used.
(a) 시료에 있는 표적분자 집단에 대하여 특이적인 AptaSSN 집단;
(b) 하나 또는 그 이상의 상기 고체지지체;
(c) 하나 또는 그 이상의 상기 분리를 위한 시약 및 세척용액; 및
(d) AptaSSN 복합체로부터 AptaSSN를 용출하기 위한 용출용액; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 AptaSSN을 이용한 분자 분석 및 검사 키트.
(a) an AptaSSN population specific for the target molecule population in the sample;
(b) one or more of said solid supports;
(c) one or more of said separation reagents and washing solutions; and
(d) an elution solution for eluting AptaSSN from the AptaSSN complex; Molecular analysis and test kit using AptaSSN, comprising a.
제12항에 있어서, 상기 AptaSSN 유체 자성 비드 장치(1000)에 분석장치를 추가하는 것을 특징으로 하는 표적분자 검사 유체 자성 비드 장치.The magnetic fluid magnetic bead device for testing a target molecule according to claim 12, wherein an analysis device is added to the AptaSSN fluid magnetic bead device (1000). 제59항에 있어서,
상기 분석장치는 현미경, 핵산 분석장치, 분광 분석장치, 형광물질 분석장치 및 전기신호 분석장치로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 표적분자 검사 유체 자성 비드 장치.
60. The method of claim 59,
The analysis device is a target molecule test fluid magnetic bead device, characterized in that at least one selected from the group consisting of a microscope, a nucleic acid analysis device, a spectroscopic analysis device, a fluorescent material analysis device, and an electrical signal analysis device.
(a) 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 시료에 있는 분자집단에 대한 분자데이터를 생산하는 분자데이터 생산 모듈(100);
(b) 상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 생산된 분자데이터가 있는 시료들을 생물학적 의미를 기준으로 구축된 학습 데이터베이스에서 선정된 내부정도관리 분자로 상기 평가 대상 시료의 분자데이터에 대해 내부정도관리하는 내부정도관리 모듈(200); 및
(c) 상기 구축된 학습 데이터베이스에서 선정된 분류분자 및 상기 학습 데이터베이스를 학습하여 획득한 예측모델로 상기 내부정도관리 모듈(200)에서 입력되는 유효 분자데이터가 있는 특정 시료에 대해 생물학적 의미 결정지원을 하는 생물학적 의미 결정지원 모듈(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
(a) a molecular data production module 100 for producing molecular data on molecular populations in a sample composed of various types of molecular populations;
(b) internal quality control for the molecular data of the sample to be evaluated with internal quality control molecules selected from the learning database constructed based on the biological meaning of the samples with molecular data produced in the molecular data production module 100 internal quality control module 200; and
(c) a biological meaning determination support for a specific sample having valid molecular data input from the internal quality control module 200 with a predictive model obtained by learning the classification molecule and the learning database selected from the built learning database The biological meaning determination support module 300; Internal quality control and biological meaning determination support system (1), characterized in that it includes.
제61항에 있어서,
(a) 상기 분자데이터 생산 모듈(100)이 상기 시료에 있는 분자집단에 대한 분자데이터를 생산하는 단계;
(b) 상기 내부정도관리 모듈(200)이 상기 구축된 학습 데이터베이스에서 선정된 내부정도관리 분자데이터로 상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 입력되는 평가 대상 시료의 분자데이터에 대해 내부정도관리를 실시하여 유효 분자데이터를 선정하는 단계; 및
(c) 상기 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)이 상기 선정된 분류 분자데이터 및 상기 구축 학습 데이터베이스를 학습하여 획득한 예측모델로 상기 내부정도관리 모듈(200)에서 입력되는 유효 분자데이터를 분석하여 생물학적 의미 결정지원를 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
62. The method of claim 61,
(a) generating, by the molecular data production module 100, molecular data on the molecular population in the sample;
(b) the internal quality control module 200 performs internal quality control on the molecular data of the sample to be evaluated input from the molecular data production module 100 as internal quality control molecular data selected from the built-up learning database to select effective molecular data; and
(c) the biological meaning determination support module 300 analyzes the effective molecular data input from the internal quality control module 200 with a predictive model obtained by learning the selected classification molecular data and the building learning database Implementing semantic decision support; Internal quality control and biological semantic decision support system (1), characterized in that it includes.
제61항 내지 제62항에 있어서, 상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 분자데이터를 생산할 수 있는 분자는
단백질(proteins), 폴리펩티드(polypeptides), 핵산(nucleic acid), 폴리뉴클레오티드(polynucleotide), 탄수화물(carbohydrates), 다당류(polysaccharides), 당단백(glycoproteins), 호르몬(hormones), 수용체(receptors), 항원(antigens), 항체(antibodies), 바이러스(viruses), 기질(substrates), 대사분자(metabolites), 전이상태 유사체(transition state analogs), 보조인자(cofoactors), 억제제(inhibitors), 약물(drugs), 염료(dyes), 영양분(nutrients), 성장 인자(growth factors), 세포, 단세포생물, 조직(tissues) 및 규제 약물(controlled substance)을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
63. The method according to claim 61 to 62, wherein the molecule capable of producing molecular data in the molecular data production module 100 is
Proteins, polypeptides, nucleic acids, polynucleotides, carbohydrates, polysaccharides, glycoproteins, hormones, receptors, antigens ), antibodies, viruses, substrates, metabolites, transition state analogs, cofoactors, inhibitors, drugs, dyes ( dyes), nutrients, growth factors, cells, unicellular organisms, tissues and controlled substances Semantic decision support system (1).
제61항 내지 제63항에 있어서, 상기 내부정도관리 모듈(200)의 구성은
(a) 상기 구축된 데이터베이스를 분석하여 1개 이상의 상기 내부정도관리 분자를 선정하는 모듈; 또는
(b) 상기 선정된 1개 이상의 내부정도관리 분자; 및
(c) 상기 분자데이터 생산 모듈(100)에서 입력되는 특정 시료의 분자데이터에 상기 선정된 내부정도관리 분자의 허용범위 여부를 확인하는 소프트웨어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
The method according to claim 61 to 63, wherein the configuration of the internal quality control module 200 is
(a) a module for selecting one or more of the internal quality control molecules by analyzing the built-up database; or
(b) one or more internal quality control molecules selected above; and
(c) software for confirming whether the selected internal quality control molecule is within an acceptable range of the molecular data of a specific sample input from the molecular data production module 100; Support system (1).
제61항 내지 제64항에 있어서, 상기 내부정도관리 분자의 선정은
(a) 상기 구축된 데이터베이스를 구성하는 시료들의 분자데이터에 대한 평균과 표준편차를 계산하는 단계;
(b) 상기 계산된 평균과 표준편차로 변동계수(Coefficient of Variation, CV)를 계산하여 1개 이상의 내부정도관리 분자를 선정하는 단계;
(c) 상기 선정된 내부정도관리 분자들을 상기 평균값을 기준으로 그룹을 결정하는 단계; 및
(d) 상기 결정된 그룹을 대표하는 내부정도관리 분자를 선정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
65. The method of claim 61-64, wherein the selection of the internal quality control molecule is
(a) calculating the average and standard deviation of the molecular data of the samples constituting the constructed database;
(b) selecting one or more internal quality control molecules by calculating a coefficient of variation (CV) with the calculated mean and standard deviation;
(c) determining a group based on the average value of the selected internal quality control molecules; and
(d) selecting an internal quality control molecule representing the determined group; internal quality control and biological meaning determination support system (1) comprising a.
제61항 내지 제65항에 있어서, 상기 내부정도관리 모듈(200)의 운영은
(a) 상기 분자데이터 모듈(100)에서 입력되는 특정시료의 분자데이터에 대해 상기 선정된 내부정도관리 분자로 내부정도관리를 실시하여 유효 분자데이터를 결정하는 단계; 및
(b) 상기 결정된 유효 분자데이터가 있는 특정시료를 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)에 입력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
66. The method of claim 61 to 65, wherein the operation of the internal quality control module 200 is
(a) determining effective molecular data by performing internal quality control with the selected internal quality control molecules on the molecular data of a specific sample input from the molecular data module 100; and
(b) inputting the specific sample having the determined effective molecular data into the biological meaning determination support module 300; Internal quality control and biological meaning determination support system (1) comprising a.
제61항 내지 제66항에 있어서, 상기 내부정도관리는
Levey-Jennings Control Chart(관리도)를 포함하는 단일규칙 관리도 및 Westgard Multirules 관리도를 포함하는 다중규칙 관리도를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
67. The method of claim 61 to 66, wherein the internal quality control is
Internal quality control and biological meaning determination support system ( One).
제61항 내지 제67항에 있어서, 상기 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 구성은
(a) 상기 구축된 데이터베이스를 분석하여 1개 이상의 분류분자를 선정하는 모듈; 또는
(b) 상기 선정된 1개 이상의 분류분자; 및
(c) 상기 데이터베이스 및 상기 선정된 분류 분자데이터를 대상으로 기계학습언어 군에서 선택되어진 어느 하나 이상으로 학습한 소프트웨어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
68. The method according to claim 61 to 67, wherein the configuration of the biological meaning determination support module 300 is
(a) a module for selecting one or more classification molecules by analyzing the constructed database; or
(b) one or more classification molecules selected above; and
(c) the database and the selected classifying molecular data, the software learned using any one or more selected from the machine learning language group; internal quality control and biological meaning determination support system (1) comprising a.
제61항 내지 제68에 있어서, 상기 분류분자의 선정은
상기 분자데이터가 있는 시료들을 생물학적 의미를 기준으로 구축된 데이터베이스를 대상으로 ANOVA, PCA 및 Random Forest를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 하는 내부 정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
69. The method according to claim 61 to 68, wherein the selection of the classification molecule is
Internal quality control and biological meaning determination support system, characterized in that any one or more selected from the group including ANOVA, PCA, and Random Forest is performed on the samples with the molecular data based on the biological meaning (One).
제61항 내지 제69항에 있어서, 상기 생물학적 의미 결정지원 모듈(300)의 운영은
(a) 상기 데이터베이스를 구성하는 시료에 있는 분자데이터로부터 1개 이상의 분류분자를 선정하는 단계;
(b) 상기 데이터베이스 및 상기 선정된 분류분자데이터에 대해 예측모델을 학습하는 단계; 및
(c) 상기 학습된 예측모델로 상기 모듈(200)에서 입력되는 특정 시료의 유효 분자데이터에 대한 분류분자데이터를 분석하여 생물학적 의미 결정지원을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
70. The method according to claim 61 to 69, wherein the operation of the biological meaning determination support module 300 is
(a) selecting one or more classified molecules from molecular data in a sample constituting the database;
(b) learning a predictive model for the database and the selected classification molecule data; and
(c) analyzing the classification molecular data for the effective molecular data of a specific sample input from the module 200 with the learned predictive model to perform biological meaning determination support; Internal quality control comprising: and biological meaning determination support system (1).
제61항 내지 제70항에 있어서,
상기 다양한 유형의 분자집단으로 구성된 시료에 있는 핵산 및 단백질 집단을 동시에 분석하는 분자데이터 생산 모듈(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부정도관리 및 생물학적 의미 결정지원 시스템(1).
71. The method of claim 61-70,
The internal quality control and biological meaning determination support system (1), characterized in that it comprises a molecular data production module (100) for simultaneously analyzing the nucleic acid and protein populations in the sample composed of the various types of molecular groups.
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