WO2012157979A2 - Portable hypermulticolor imaging optical module and kinase inhibitory drug screening system based on microbead color coding - Google Patents

Portable hypermulticolor imaging optical module and kinase inhibitory drug screening system based on microbead color coding Download PDF

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WO2012157979A2
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서울대학교 산학협력단
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    • G01N33/15Medicinal preparations ; Physical properties thereof, e.g. dissolubility

Definitions

  • Portable kinase inhibitor drug screening system based on hypermulticolor imaging optics and microbead colorcoding
  • the present invention relates to the development and application of a portable Hypemulticolor imaging (HMI) system capable of high efficiency multicolor imaging through multi-wavelength scanning by attaching to a microscope.
  • HCS high-content screening
  • the present invention is an alternative drug screening system that can replace the existing high-content screening (HCS) drug screening device to implement multi-wavelength imaging by replacing a wheel type bandpass optical filter.
  • HCS high-content screening
  • a portable drug screening MHI system can be obtained for each of single-wavelength images in rapid injection form.
  • This portable drug search MHI system is a portable drug search multi-wavelength imaging system that can be used to attach to the optical microscope side that is mostly secured in existing bio research groups, including both Upright and Inverted optical microscopes.
  • the drug discovery system involves the development of an HMI system consisting of an image sensor, including a c-mount lens, an acousto-optical tunnable filter (AOTF) and a CCD attached to the side of the microscope.
  • Alternative Site (Article 26)
  • the drug efficacy as an inhibitor was applied using microbeads suitable for rapid and large-scale drug efficacy screening without the need for pipetting.
  • hepatotoxicity evaluation of drugs mediated by mitochondrial dysfunction was performed using microbead technology.
  • the core technology of the innovative Drug Search Platform is to verify the many on / off target effects and cytotoxicity that can eventually be caused by drugs with the maximum cost-effectiveness possible in one cell-based assay.
  • the flow cytometer is a widely used device related to drug efficacy and toxicity. Flow cytometer is a device to measure various fluorescent probe material of each cell by using laser on the part when the cell passes the detector part in the fluid state.
  • HCS high-content screening
  • Intracellular elements and reactions can be visualized simultaneously. Automated systems are essential to realize the versatility of high-content imaging.
  • Existing representative HCS measurement instruments include BD biosciences and HCS systems released by Cellomix.
  • the BD pathway high-content imaging system includes a number of excitation filter wheels and an emission filter wheel. Although up to eight different colors of cell imaging are possible, the luminescent filters are narrow narrow band pass filters, and the emission wavelength range is limited in the selection. The price is very expensive.
  • microbead technology another major technology to be developed in the present invention is microbead technology. Microbead technology can potentially run a variety of bioassays in microbeads, and this bioassay is intended to be used as a major platform for drug screening in the present invention.
  • microbeads to be divided can address the reactions caused by the test substance or drug present in each microbead. Addressing of microbeads can usually be done by color coding. Therefore, for the bead addressing of microbeads, an optical system that can distinguish multicolored colors must be in place.
  • This microbead-based drug screening can, among other things, process a single drug at the same time for each microbead containing a drug target, enabling the construction of a platform that does not require pipetting, resulting in drug screening assays involving numerous library compounds.
  • the result is a very rapid and economical platform for sorting.
  • the present invention was devised to solve the above problems, and developed a portable optical imaging model system for color coding of microbeads using multi-wavelength high resolution color selection based on the high spectral resolution of 1 nm of A0TF. I would like to.
  • A0TF minimizes the overlap of each wavelength region in creating a sega profile of light transmitted through the microbeads in the 3-7 wavelength range which should be selected to code the color of the microbeads with lnm optical resolution.
  • the present invention devised a color coding method of multicolored microbeads manufactured using various microbeads including multi-wavelength imaging optical systems based on portable HMI modules and alginate gel beads.
  • a number of drug or drug targets are distinguished by color coding and applied to screen pharmacological efficacy and cytotoxicity at the molecular or cellular level of each drug. Therefore, the aim is to develop a new platform of drug screening based on portable HMI optical models and microbeads.
  • the number of wavelength regions to be combined is three to five, As you increase the number from 5 to 7, you can obtain an image close to the primary color.
  • the wavelength range also corresponds to, for example, red (630-740 nm), orange (585-620 nm), yellow (570-580 nm), green (520-570 nm), and blue (440-490 nm).
  • red (630-740 nm) orange (585-620 nm)
  • yellow 570-580 nm
  • green 520-570 nm
  • blue 440-490 nm
  • A0TF is very advantageous for this microbead based color coding.
  • AOTF-based microbead imaging systems can be used to obtain transmission images at each wavelength of microbeads with 1 nm resolution.
  • A0TF can measure the intensity of transmitted light at 500-600 single wavelengths, ranging from visible to near-infrared light with guaranteed light transmission. You can also add each of these wavelengths and combine them into a range of wavelengths to obtain an image of the light intensity and microbeads in that range.
  • A0TF can be clearly highlighted when measuring the transmission intensity of a microphone lobby in a specific wavelength range corresponding to blue color, and selectively specifying a specific wavelength region through A0TF. This is because, when using a bandpass filter like a conventional HCS device, there is a limit in selectively specifying a specific wavelength. Like this, A0TF can obtain the transmittance in the single wavelength in the visible and near-infrared region by scanning, which makes it easy to select the wavelength region to be combined. Article 26) Avoid hitting wavelength range
  • De-addressing can be enabled.
  • white light can be used as a light source for irradiating microbeads. That is, it is easy to measure the measurement time because white light can be irradiated to the whole microbead containing dye without scanning the light of a specific wavelength region as a light source and the transmitted light can be scanned at each wavelength through A0TF. Can shorten.
  • Another advantage of the handheld HMI model is that it attaches to the side of the microscope, so in bright fly mode, white light is irradiated to the microbeads placed on the microscope stage, and the transmitted light is scanned by AOTF to achieve the desired intensity of light in the desired wavelength range.
  • an object of the present invention is to provide a drug screening system of a new paradigm of drug screening at the microbead-based molecular level and cell level because portable HMI modules can be attached to an existing microscope.
  • Drug screening of this new paradigm will provide a system that can be done at the level of a single biopharmaceutical laboratory with existing optical microscopes due to the price competitiveness of portable optical model HMIs.
  • the present invention provides a microbead drug screening system based on a portable HMI optical model, which can be used in a conventional optical microscope holding laboratory through the use of an HMI optical model that can be attached to the side of an existing optical microscope, an upright and an inverted microscope.
  • Providing general purpose multi-wavelength cell and molecular imaging equipment can greatly contribute to the low changes in relevant bioimaging studies. In particular, since most bio laboratories have optical microscopes, bioimaging research can be spread by installing a modeled optical system.
  • the HMI optical mother system can be used as an HCS device, which has a cost savings of 1 / 7.4 compared to the existing HCS device, which is a great cost saving effect that can be held in individual laboratory units economically.
  • HCS devices can be used to enable large-scale drug screening at the individual laboratory level.
  • the present invention uses 14.4 minutes of image measurement per 96well plate as the HCS device, and the existing HCS device takes 40 minutes, whereas the drug target protein reservoir such as Kinase is made of microbeads and the mixtures thereof are prepared.
  • Replacement Paper (Rule Article 26) Microscope Sample Plates ⁇
  • the present invention is a new era of drug screening platform without pipetting because it is possible to indicat ion of each drug by making microbead by inserting different dye or drug target for each drug by color coding method and encapsulat ion Can open
  • the present invention can be actively used in the pharmaceutical industry as a new product because it can be used as a system in charge of the essential drug screening process of the new drug development process by the microbead color coding method.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a color coding process of a microbead using a portable HMI.
  • Figure 3 is (a) microbead fluorescence image by Kinase GSK3b activity, (b) GS 3b inhibited microbead fluorescence image by Methanesulfonate.
  • 4 is a schematic diagram of an HMI 1 system composed of a c-mount lens, A0TF, and a CCD.
  • 5 is a schematic diagram of an HMI 2 system including a beam collimator or a beam expander, A0TF, and a CCD.
  • the present invention is a portable HMI optical models that can be attached to all optical microscopes in general, and the microbead color coding method using the same, the Kinase inhibitor assay and the drug-induced hepatotoxic cell-based HCS measurement method are provided.
  • the present invention is based on ultra-multi-wavelength imaging using HMI optics attached to a general optical microscope, and is required for utilizing microbeads as a new platform for evaluating the efficacy and toxicity of numerous library compounds.
  • Color coding dressings provides a new paradigm of drug screening technology.
  • the portable HMI optical models Compared to BD bioscience, an HCS device, the portable HMI optical models have a replacement for plain brown rice (rule 26). Attached to the mirror
  • the HMI system can provide not only high-efficiency imaging but also spectrum by plotting the intensity at a specific photodetector of the images obtained at each wavelength scanned with A0TF, obtained with a CCD detector, as a function of wavelength.
  • the portable HMI is a cost-effective system compared to the existing HCS drug screening system, which can enjoy the financial burden on consumers.
  • HMI hardware is fabricated in different modes (HMI 1 and HMI 2) according to the customer's needs.
  • the HMI may be characterized by performing hepatotoxicity measurement by kinase inhibition and mitochondrial paralysis by actual drugs using microbeads.
  • Existing drug screening to detect kinase inhibitors based on kinase inhibition assays shows that kinase and substrate fluorescence or lucifer in and lucif erase based chemiluminescence are inhibited by kinase inhibitors in wells such as 96 wells. Monitoring is in progress.
  • large corporations, such as MNCs have solved the screening of tens of thousands to hundreds of thousands of library compounds through an automated platform using automated robotics. have .
  • Robotics is a par '
  • the present invention encapsulates one microbead for one drug or kinase through color coding using microbeads and knows which drug is stored in which microbeads through the color coding ol of each microbead. Can be. This allows numerous drug-containing microbeads to form phosphors through the reaction between Kinase and its substrates, respectively, and monitor the fluorescence response to observe which fluorescence has an inhibitory effect on Kinase. Efficacy can be confirmed.
  • this microbead Kinase Inhibition naturally removes the need for pipetting each reactant associated with each Kinase Inhibit ion by treating all reactants at once in microbeads, and through microbead fluorescence imaging
  • innovative screening platforms can be built to quickly identify inhibitory effects.
  • This microbead Kinase inhibition screening can highlight the efficiency and speed of screening, especially as the number of compounds to be screened increases from tens of thousands to hundreds of thousands.
  • the HMI system is free to substitute A0TF one wavelength per second and transmit wavelength interval (Article 26). (1 nm-several tens nm- 1
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an HMI 1 system composed of a c-mount lens, an AOTF, and a CCD
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an HMI 2 system composed of a beam collimator or a beam expander, an AOTF, and a CCD.
  • the present invention portable hypermulti-imaging optical modules, i.e. HMI system
  • the case 10 the first lens member 20, the variable filter 40, mechanical plate, tube pass filter or band pass A filter 50 and an image sensor 60.
  • the case 10 has a model structure in which one side thereof is fastened to the microscope.
  • the first lens member 20 is installed at an opening of one side of the case 10 and collects a fluorescent beam from a microscope. It has a condensing lens 22.
  • a chaff U lens member 20 having a beam collimator or a beam expander 24 for reducing the size of the fluorescent beam emitted from the microscope is installed. May be
  • the mechanical plate (not shown) may be disposed in the case 10, and serves to mechanically remove the beam of the non-diffraction wavelength from the fluorescent beam passing through the variable filter 40.
  • the longpass filter or the bandpass filter 50 is disposed in the case 10 to remove light from the excitation light source from the fluorescent beam passing through the variable filter 40.
  • the image sensor 60 is installed in the case 10, and detects the fluorescent beam passing through the mechanical plate and the through-pass filter or the band-pass filter 50.
  • the second lens unit (not shown) is configured to be disposed in front of the image sensor to obtain a high-quality image.
  • the second lens book member may not only be mounted on the front of the image sensor by being c-mounted, but may also be installed on the front side of the image sensor separately in a case. That is, the installation structure of the second lens member can finally obtain a high-quality emission image
  • the present invention configured as described above is capable of hypermulticolor imaging (61 "# 1 «10 imaging, HMI), and is configured to be detachably attached to a microscope in a portable manner.
  • a support bar 80 for preventing and fixing the variable filter 40, the mechanical plate, the through-pass filter or the band pass filter 50, and the image sensor 60, respectively. 80) chapter is grip on the rail member 90 provided on the bottom in the housing 10.
  • first lens member 20 from the variable filter 40, the mechanical plate, tube pass filter or band-pass filter (50 ), And the image sensor 60 is movable in a straight direction, the lower end of the support bar 80 is movable to the rail member 90 in the longitudinal direction so that the image is focused (focusing)
  • the above The case 10 replaces and repairs the first lens member 20, the variable filter 40, the mechanical plate, the through-pass filter or the band pass filter 50, and the image sensor 60 disposed therein.
  • the opening / closing door 12 formed in one surface is provided so as to be possible.
  • the present invention may further include a lens support member 30 configured to be supported by the first lens member 20 at an opening of one side portion of the case 10.
  • the variable filter 40 is preferably an acoustic optical wavelength variable filter 40 (acousto-optic tunable filter 40 (acousto-optic tunable filter, A0TF)).
  • the image sensor 60 is preferably a two-dimensional image sensor 60 including a charge coupled device camera and a photodiode array.
  • the case 10 the water cooling ( wa ) by the air-cooling (air-cooling) member or cooling water configured to ventilate for cooling the variable filter 40 or the image sensor 60 ( wa ter-cooling) member may be further provided.
  • the case 10 is opaque to block external light from entering
  • Example 1 HMI 1 Module The present invention provides (a) an HMI 1 system using a c-mount lens, A0TF, and a CCD, (b) a beam expander AOTF, and an HMI 2 system using a CCD, and uses the system.
  • This study was applied to color coding and kinase inhibitor screening in microbeads and to observation of drug-induced mitochondrial dysfunction via hepatocellular cytotoxic cell imaging.
  • these HMI modules are attached to existing microscopes and used to provide new drug screening platforms based on portable HMI and microbead technology through HCS imaging at the molecular and cellular levels of drug efficacy mentioned in existing microscope-held laboratories. It aims to be able to realize form all.
  • HMI 1 modules are attached to the side of the fluorescence microscope to perform the HCS, the configuration is largely on the side of the microscope such as c-mount lens at the entrance of the HMI module attached to the side of the optical fluorescence microscope It consists of a first lens member for condensing the outgoing beam, an A0TF through which the beam from the first lens member passes, and a CCD positioned at the focal point of the outgoing beam through the A0TF to obtain the image.
  • the HMI module has a first lens member, such as a c-mount lens, which can be attached from a microscope, to condense the light from the microscope side.
  • the A0TF in the module is located behind the modal inlet c-mount first lens member so that the light collected through the lens passes through the window of the A0TF.
  • light of a certain wavelength is diffracted in the A0TF crystal so that it passes through a certain angle (within the range of about 3-15 0 ) from the main axis of A0TF and the transmitted incident beam and the light of the remaining wavelengths cannot pass.
  • Light of a certain wavelength passing through A0TF is detected by the CCD.
  • a background light that is directly transmitted without diffraction.
  • This background light usually passes through a crystal in A0TF in the same direction as the axial direction of the incident beam, taking advantage of the angular difference (within the range of about 3-15 0 ) between the background light and the particular wavelength light that is diffracted and transmitted.
  • Substitute sheet by installing mechanical plate in front of CCD behind AOTF (Rule Article 26) Selective removal of light only
  • the specific wavelength light diffracted from A0TF at a certain angle comes out of the excitation light source in the fluorescence microscope, so a longpass filter or bandpass filter is installed in front of the CCD as a means to remove the light from this excitation light source To get a clearer image.
  • a c-mount lens is attached in front of the CCD for clear, high-quality images, so that AOTF-transmitted specific wavelength light can be smoothly collected.
  • This HMI optical module structure allows scanning of all fluorescent light excited by the microscope, such as intracellular or probe material, microbeads, and the like at 1 nm spectral resolution on the microscopic sample stage to obtain images at each wavelength.
  • the intensities of the CCD at a specific location of the pixel at each wavelength can be obtained simultaneously.
  • the scanning speed is 1 frame / sec.
  • the image thus obtained is analyzed by software such as Metamorph.
  • These optical modules are two-dimensional image detectors, including the inlet c-mount first lens element, AOTF, Longpass filter (or bandpass filter), and CCD, which detect the condensation by the inlet system one lens element with high sensitivity.
  • each component can be moved through rails or similar moving devices for fixing in order to be secured through specific supports present in HMI modules (rule 26) It is possible.
  • the optical modules are all in one package and are designed to be attached to the side of the optical microscope, including all commercial fluorescence microscopes.
  • QHMI models are equipped with an image detector including a CCD and an air-cooling or water-cooling system to prevent overheating due to prolonged use of the A0TF.
  • Example 2 HMI 2 System Another optical mode system designed for mods with different optical characteristics from the HMI 1 system.
  • HMI 1 has a structure in which the beam from the side of the microscope is focused by a c-mount 1 lens member located at the entrance of the optical modules.
  • the HMI 1 optical models are relatively small in image size, while the images are high in intensity and high in resolution.
  • the HMI 2 system has different characteristics by different optical components and arrangement than HMI 1. In this case, the image size is increased and more detailed morphology of the material, including the cells, can be observed.
  • the optical module inlet on HMI 2 attaches a beam collimator or expander to make the large radius beam from the side of the microscope smaller than the parallel beam (the radius of which remains almost constant relative to the straight direction).
  • the inlet with the collimator or expander was attached to the c-mount, which also coupled the two HMIs to the side of the microscope.
  • the collimator or expander is fabricated so that the radius of the parallel beam with reduced radius can enter the 1cm X lcm window of A0TF so that a parallel beam with a radius of less than 1 cm is obtained through the collimator or expander.
  • the parallel beam of this radius passes through the A0TF only when the acoustic field is applied, and only the transmitted light of the specific wavelength is selectively removed from the transmitted light without diffraction through the mechanical plate.
  • the mgpass filter or the bandpass filter is used.
  • the excitation light source is reduced and the image is acquired by a two-dimensional image detector with a CCD.
  • a C-mount lens (second lens member described above) is attached directly in front of the CCD for a clear high-quality image, so that the A0TF transmission specific wavelength light can be smoothly collected.
  • the HMI 2 optics are all in one package and are designed to be attached to the side of an optical microscope, including all commercial fluorescent microscopes.
  • Air-cooling or water-cooling system is installed to prevent heat.
  • all components can be moved around each component, including the rails, to achieve an optimized optical arrangement and can be fixed at a specific location using a support.
  • the image thus obtained is analyzed by software such as metamorph.
  • Example 3 Addressing Microbeads by Color Coding of Microbeads Using HMI Systems Microbeads are prepared using sodium alginate and calcium chloride. Sodium alginate in powder form is dissolved in autoc leaved water to form a 2% sodium alginate solution.
  • Sodium alginate solution is prepared by adding a variety of colors such as polystyrene microsphere dye or organic dye, sodium alginate solution of different colors.
  • Spherical microbeads are prepared by adding a sodium alginate solution containing dye to a syringe and placing it in a syringe pump, then dropping the sodium alginate solution into 2% calcium chloride solution.
  • the distance between the syringe needle and calcium chloride solution was 5 cm, the voltage applied to the syringe needle was 10.0 kV, and the dissolution rate of the syringe gel was mL / min.
  • Ca 2+ acts as a bridge to the polymer sodium alginate, so that the solution is a gel substitute (Article 26) It changes to gel state.
  • Sodium alginate solutions containing different dyes were prepared using gel electrolytic microbeads using electrospray methods, and then using an optical microscope with HMI optical modules. Identification can be performed based on. Each of the other colors can be made from a mix of green, red and blue dyes.
  • a method for color coding through a microbead image formed on an image sensor including a CCD may be represented by a schematic diagram as shown in FIG. 1.
  • a microbead sample of a specific color is placed on the microscope sample platform.
  • A0TF sets the scanning speed of each wavelength to 1 second and performs scanning to obtain microbead image for each wavelength.
  • the wavelength range scanned is red (630-740 nm), orange (585-620 nm), yellow (570-580 nm), green (520-570 nm) and blue (440-490 nm).
  • Each wavelength from 440 nm to 740 nm is scanned 1 nm per second to cover the entire region.
  • the CCD image sensor also performs a coincident operation, and when the AOTF is scanned by 1 nm, the CCD has an exposure time of 1 second and the CCD captures an image of light through the AOTF at that wavelength. This coincident operation already replaces the microbeads at each wavelength (art. 26). After a long time
  • microbead absorbed image at each wavelength by subtracting the background signal image from the unknown. Thereafter, five wavelengths are summed together with the intensity of the microbead absorbed images at respective wavelengths corresponding to the predetermined wavelength region to produce the microbead absorbed images of the five red, orange, yellow, green, and blue wavelength ranges. Obtain microscopic absorbance images of the region. Subsequently, the absorption images of these five wavelengths of microbeads are input into the software including Metamorph, and the image of the microbeads with the color corresponding to the color of the microbeads seen through the eyepiece of the microscope is displayed on a computer. You can get it.
  • Figure 2 shows an image of Alginate microbeads containing red Polystyrene microspheres obtained through HMI optical modules through this process.
  • Example 4 Screening Kinase Inhibitors Using Nase-encapsu 1 at ed Microbead
  • the present invention encapsulated kinase in microbeads, and then screened the efficacy of the drug as Kinase inhibi tor using the microbeads. .
  • Microbeads were prepared using sodium alginate solution.
  • One color polystyrene dye with kinase was added to indicate the kinase.
  • the mixture was placed in a 30 Gauge needle syringe and dropped into an aqueous calcium chloride solution by electrospray method (10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm) to prepare 150 i microbeads.
  • the microbeads were collected and washed three times with distilled water. Thereafter, the obtained microbeads were reacted overnight after drug treatment by concentration. Since the microbeads are in a gel state, the reactions were carried out overnight to allow enough time for the drug to enter the microbeads and react with the kinase.
  • the microbeads were washed three times with distilled water, and then reacted at 37 ° C. for 8 hours in an ATP, D1T, kinase buffer, and kinase substrate. After the reaction was washed three times with distilled water and the microbeads were obtained through a microscope -HMI system.
  • the kinase substrate is Sox die 1 at ion-enhanced f luorophore (CHEF) 8-hydr oxy-5- (, -di me t hy 1 su 1 f onam i do) -2-methlyquinol ine °].
  • kinase was added to a mixture of ATP, DTT, kinase buffer, and kinase substrate, and the reaction was carried out.
  • Kinases replaced by drugs (Article 26 of the Rule) If it becomes inhibition ⁇
  • the following figure is the result of measuring the inhibition of Kinase GSK3b by Methanesulfonate Inhibitor using HMI-fluorescence microscopy system.
  • microbeads were exposed to a 360 nm UV beam, and then the 485 nm wavelength was set to the transmission wavelength of HMI A0TF to obtain fluorescence images of the microbeads.
  • (a) shows microbeads showing brighter Kinase-induced fluorescence obtained without treatment with Inhibitor, and
  • (b) shows greatly reduced microbead fluorescence images of approximately the same size as background signal after 1 mM treatment with Inhibitor Methanesulfonate. Indicates.
  • the kinase inhibition by each drug can be determined through the fluorescence image of the microbeads through the microscope -HMI system.
  • the corresponding Kinase can be identified based on the color of the microbead.
  • the method of screening drug efficacy of Kinase inhibitor of tens of thousands to hundreds of thousands of library compounds using HMI-optical microscope is as follows.
  • the microbeads are identified or replaced.
  • the Kinase reservoir microbeads are mixed with different Kinase storage microbeads to a specific Kinase that is possible, and then a specific drug is applied to the microbead mixture, and the fluorescence image of each microbead is then captured in the HMI optical module—microscope.
  • Example 3 When measured in the fluorescent mode using the microbeads to know the on / off according to the brightness of the microbeads, and then immediately after the absorption image corresponding to the dye containing the microbeads in the brightfield mode, as shown in Example 3
  • the microbead absorption image of can be obtained so that one drug can quickly confirm the efficacy as an inhibitor against various kinds of kinases by one image measurement. Consecutive measurements of microbead complex fluorescence images in different regions of the microbead solution will readily show that a new generation of platforms for imaging-based drug efficacy screening without pipetting is realized. have.
  • the lobby is made using 2% sodium alginate solution.
  • One drug and one colored polystyrene microsphere dye were added to a 2% aqueous sodium alginate solution. After mixing the mixture well, place the mixture in a 30 Gauge needle syr inge, and electrospray method with 1-10.0 kV, 1-5 mL / min gel flow rate, and distance between 1-20 cm syr inge needle and alginate solution. 10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm preferred) was added to the aqueous solution of cal cium chloride to prepare 150 / m microbeads. The microbeads were collected and washed three times with distilled water.
  • microbeads were reacted overnight with Kinase GSK3b.
  • GSK3b Kinase GSK3b
  • all Kinases can be applied to this essay.
  • the microbeads were washed three times with distilled water, and then mixed with ATP, DTT, kinase buffer, and kinase substrate in a mixed solution for 8 hours at 37 0 C.
  • the reaction was washed three times with distilled water and the microbeads were obtained through a microscope -HMI system.
  • Example 3 is then performed to determine the drug present in the microbeads.
  • the microbeads's mixed solution as a drug reservoir containing each different drug is placed on the microscope sample stage and repeated.
  • Luciferin-luciferase assay using microbeads can be used as an effective drug screening method as an experiment for determining the action of lucifer as a Kinase inhibitor.
  • luciferin reacts with oxygen to oxidize to oxyluciferin, producing light (luciferin + 3 ⁇ 4 ⁇ oxyluciferin + light).
  • carbon dioxide is released as a product.
  • the reaction rate between luciferin and oxygen is very slow and is catalyzed by luciferase and sometimes by cofactors such as calcium silver or ATP.
  • the reaction catalyzed by firefly luciferase occurs in two stages.
  • luciferin reacts with ATP to produce luciferyl adenylate and PPi (luciferin + ATP ⁇ luciferyl adenylate + PPi), and luciferyl adenylate reacts with oxygen to produce oxyluciferin, AMP and light (luciferyl adenylate + 0 2 ⁇ oxyluciferin + AMP + light).
  • This reaction is a very effective reaction, in which almost all the energy put into the reaction is transformed into light (560 nm).
  • Kinase phosphorylates the substrate using ATP in cells.
  • the present invention introduces a drug screening method using 1 luciferin-luciferase assay using microbeads in which different Kinases are encapsulated with this logic.
  • a 2% sodium alginate gel containing one kinase and one colored polystyrene bead in microbeads is prepared by electrospray method.
  • the prepared microbeads are placed in a solution in which the drug is dissolved and incubated for a certain time so that the drug enters the microbeads and reacts with the drug. After washing the microbeads, the substrate and ATP are added, reacted, and washed again with water. Finally, luciferin and luciferase are added and reacted for a while. After completion of the final reaction, the fluorescence can be detected using the HMI system and microbead color coding can be used to determine the efficacy of various drugs on various kinases.
  • Example 7 Drug-induced mitochondrial dysfunction hepatocyte replacement paper using microbeads (Rule 26) Toxicity Measurement
  • the present invention provides a drug toxicity screening method using microbeads in which cells are encapsulated. This method involves capturing cells in microbeads, coating them to improve microbead stability, and detecting toxicity after drug treatment. The process of encapsulating cells in microbeads was performed by adding 8xl0 6 cell / mL liver cell (HepG2, etc.) to sodium alginate solution in 1-10.0 kV, 1-5 mL / min gel flow, 1-20 cm syringe needle and alginate.
  • HepG2 8xl0 6 cell / mL liver cell
  • the solution was encapsulated in 1-8% (2% preferred) sodium alginate gel by curing in BaCl 2 using electrospray (10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm preferred) with distance between solutions.
  • Sodium alginate gels are coated to stabilize cells in culture medium.
  • the collected microbeads were placed in 0.W Poly-L-lysine and treated for 7 minutes, followed by 5 minutes in 0.125% sodium alginate solution. Coated microbeads are incubated in 37 0 C, 5% C0 2 in cell culture media.
  • Drug toxicity screening is performed using microbeads that have completed cell encapsulation. Substitutes increased by intracellular calcium concentrations due to drug-induced cytotoxicity (art. 26) Swords Mitochondria
  • Permeabi lithium transit ion occurs, which releases Cytochrome C from the mitochondria, and subsequently caspase 9 and caspase 3, resulting in cell death. Each of these phenomena can be observed using fluorescent probe material. An increase in calcium is detected through calcium markers, which combine with the scab to generate fluorescent material. Mitochondrial MPT can be measured by Cal cein-AM. Calcein- ⁇ accumulates in the mitochondrial membrane. When MPT changes, that is, the mitochondrial membrane is damaged, Calcein-AM accumulated in the mitochondrial membrane diffuses into the cytoplasm. The intensity of fluorescence by calcein-AM is reduced in vivo.
  • Caspase-3 can be detected using Caspase-3 substrate, and Caspase-3 substrate generates fluorescent substance when it meets Caspase-3, and it can be understood that Caspase-3 is generated through fluorescence detection.
  • hepatocyte-containing microbeads were first reacted in a solution containing three fluorescent markers, calcium markers and Cal cein-AM and Caspase-3 substrates. Replacement paper to inject fluorescent markers into the hepatocytes present in the microbead (Article 26) After the drug (e.g. yes
  • Air cooling member 20 First lens member
  • Condenser lens 24 Pan collimator or beam expander
  • Lens support member 40 Variable filter
  • the present invention provides a microbead drug screening system based on a portable HMI optical model, which can be used in a conventional optical microscope holding laboratory by using HMI optical models that can be attached to the side of an existing optical microscope, an upright and an inverted microscope.
  • Providing general-purpose multiwavelength cell and molecular imaging equipment can greatly contribute to the lowering of related bioimaging studies.
  • bioimaging research can be spread by installing a modeled optical system.
  • the HMI optical mother system can be used as an HCS device, which has a cost savings of 1 / 7.4 compared to the existing HCS device, which has a significant cost saving effect, which can be economically retained by individual laboratory units.
  • the present invention is an HCS device, the time required for image measurement per 96well plate is 14.4 minutes, while the existing HCS device takes 40 minutes, but the drug target protein reservoir such as Kinase is made of microbeads and the combinations thereof.
  • the drug target protein reservoir such as Kinase is made of microbeads and the combinations thereof.
  • the present invention since the present invention uses A0TF instead of Narrow bandpass filter, the number of applicable wavelengths is greatly increased compared to HCS devices that can use eight Narrow bandpass filters. The width becomes wider.
  • the present invention is a new era of drug screening platform without pipetting because it can indicate ion each drug by encapsulating different dyes or drug targets by color coding method and encapsulat ion Can be opened.
  • the present invention can be actively used in the pharmaceutical industry as a new product because it can be used as a system for the indispensable drug screening process of the drug development process by the microbead's method of coding. .

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Abstract

The present invention relates to developing a portable Hypermulticolor imaging (HMI) optical module and a new drug screening system based on microbead color coding. The HMI optical module is a portable new multi-wavelength imaging system that replaces a High-content screening (HCS) device, which is currently used as an important device for drug screening, and also is a portable HMI system that is attached to the side of a typical optical microscope and provides drug screening at a cell level and a molecular level. Additionally, in order to overcome limitations that Robotics based drug screening has, which is used for drug action and cellular toxicity screening of large scale library compounds through a Well type sample platform, a screening system of large scale library compounds without pipe tong by using microbeads is provided as a new drug and drug target storage. By using a portable HMI optical module attached to an optical microscope and microbeads storing a drug or drug target, more economical and rapid drug screening is possible. Through the application thereof, screening for drug toxicity, which causes a Kinase hindrance effect and drug hepatotoxicity, is provided.

Description

【명세서】  【Specification】
【발명의 명칭】  [Name of invention]
휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모들 및 마이크로비드 컬러코딩 기반 키 나아제 저해 약물 스크리닝 시스템  Portable kinase inhibitor drug screening system based on hypermulticolor imaging optics and microbead colorcoding
【기술분야】 Technical Field
본 발명은 현미경에 부착시켜서 다파장스캐닝을 통한고효율 다색 이미징올 할 수 있는 휴대용 Hypemulticolor imaging (HMI) 시스템 개발 및 그 적용에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 기존 High-content screening (HCS) 약물 스크리닝 기기를 대체할 수 있는 Alternative 약물 스크리닝 시스템으로써 Wheel type의 밴 드패스 광학필터 (Bandpass optical filter) 교체를 통한 다파장 이미징을 구현하 는 기존 HCS 약물검색 스크리닝 시스템이 아닌 신속한 주사형태의 단일 파장의 이 미지를 각각 얻을 수 있는 휴대용 약물 검색 MHI 시스템을 발명하는 것이다. 이러한 휴대용 약물 검색 MHI 시스템은 Upright 및 Inverted 광학현미경 모 두 포함하여 기존 바이오 연구 그룹에 대부분 확보되어 있는 광학현미경 측면에 부 착되어 사용될 수 있는 휴대용 약물 검색 다파장 이미징 사스템으로 In vitro 약물 검색을 위한 다파장 세포 이미징 및 분자 수준에서의 다파장 분자 이미징을 가능하 게 한다. 이 약물 검색 시스템은 현미경 측면에 부착시키는 c-mount lens, Acousto— optical tunnable filter (AOTF) 그리고 CCD를 포함하여 이미지센서로 구 성되는 HMI 시스템 개발과 관련된 것이다. 대체용지 (규칙 제 26조) 그리고 그 적- inhibitor로써의 약물 효능을 파이펫팅을 필요로 하지 않는 신속하고도 대규모의 약물 효능 스크리닝에 적합한 마이크로비드 (Microbead)를 이용하여 적용하였다. 또한 미토콘드리아 기능상실을 매개로한 약물의 간세포 독성 평가를 마이크로비드 테크놀로지를 이용하여 수행하였다. The present invention relates to the development and application of a portable Hypemulticolor imaging (HMI) system capable of high efficiency multicolor imaging through multi-wavelength scanning by attaching to a microscope. Specifically, the present invention is an alternative drug screening system that can replace the existing high-content screening (HCS) drug screening device to implement multi-wavelength imaging by replacing a wheel type bandpass optical filter. Rather than the existing HCS drug screening system, a portable drug screening MHI system can be obtained for each of single-wavelength images in rapid injection form. This portable drug search MHI system is a portable drug search multi-wavelength imaging system that can be used to attach to the optical microscope side that is mostly secured in existing bio research groups, including both Upright and Inverted optical microscopes. It enables multiwavelength cell imaging and multiwavelength molecular imaging at the molecular level. The drug discovery system involves the development of an HMI system consisting of an image sensor, including a c-mount lens, an acousto-optical tunnable filter (AOTF) and a CCD attached to the side of the microscope. Alternative Site (Article 26) The drug efficacy as an inhibitor was applied using microbeads suitable for rapid and large-scale drug efficacy screening without the need for pipetting. In addition, hepatotoxicity evaluation of drugs mediated by mitochondrial dysfunction was performed using microbead technology.
【배경기술】 Background Art
현재 약물 스크리닝을 위한 약물검색 세포기반 에세이는 on/off 타겟 효과, side effect를 단 한 번의 에세이로 확인할 수 없고, 에세이를 여러 번 실시하여 얻을 수 있다. 이러한 스크리닝 시스템은 신약개발 전체 과정에서 약물 부작용에 의한 drug fail 확률이 항상 크게 존재하는 상태다. 그에 따라 drug fail의 확률을 급격하게 줄일 수 있는 혁신적인 약물 검색 플랫폼 기술이 요구되고 있다. 혁신적 약물 검색 플랫품의 핵심 기술은 결국 약물에 의해서 일어날 수 있는 많은 on/off 타겟 효과 및 세포 독성을 한 번의 세포 기반 에세이를 통해서 가능한 최대로 비용적 효율성을 갖추어 검증하는 것이다. 현재 약물 효능 및 독성에 관련되어 널리 사용되는 기기로 대표적으로 flow cytometer가 있다. flow cytometer는 세포를 유체 상태에서 검출부 부분을 통과시 키면 그 부분에 레이저를 쓰아서 각각의 세포가 가지는 여러 가지 형광 프로브 물 질을 측정하는장비이다.  Currently, drug-based cell-based assays for drug screening cannot identify on / off target effects and side effects in a single essay, but can be obtained by conducting multiple assays. This screening system is always in a state of drug failure probabilities due to drug side effects throughout the entire drug development process. There is a need for innovative drug discovery platform technology that can dramatically reduce the probability of drug fail. The core technology of the Innovative Drug Search Platform is to verify the many on / off target effects and cytotoxicity that can eventually be caused by drugs with the maximum cost-effectiveness possible in one cell-based assay. Currently, the flow cytometer is a widely used device related to drug efficacy and toxicity. Flow cytometer is a device to measure various fluorescent probe material of each cell by using laser on the part when the cell passes the detector part in the fluid state.
대체용지 (규칙 제 26조) f low cytomete Alternative Site (Article 26) f low cytomete
광 물질을 감지함으 By detecting minerals
특히 모든 검출이 단일 세포 수준에서 이루어지고 동시에 동일 입자나 세포에 대한 여러 가지 성질을 측정 가능하다. 그러나 f low cytometer로는 이미지는 얻을 수 없다는 단점을 가지고 있다. 세포 이미지는 외부 자극에 대한 세포 반응이 어디에서 일어나고 언제 일어나며 어 떻게 변화하는지를 보여주기 때문에 자극에 대한 세포 반응을 관찰할 수 있는 매우 중요한 기술이다. 세포 내 신호전달물질과 수많은 신호전달 단백질들은 signal ing network를 형성하고 있는데, f low cytometry는 이 러 한 복잡한 신호전달 과정을 이해하기 쉽지 않으며, 신호전달과정 동안 단백질들의 이동을 관찰하기 쉽지 않다. 따라서 세포 이미지를 관찰할 수 있는 방법뿐만이 아니라 세포 내 유기적인 반응들올 동시 관찰 할 수 있는 방법들이 개발되어 왔다. 이미징 기술에 있어서 컴퓨터 분석법의 발달과 일반 세포생물학의 비 약적 인 발전이 target val idat ion을 위한 high- throughput 이미징 기술을 크게 증대시키고 있다. 현존하는 High— content screening (HCS)은 형광 현미경관찰법과 정량 이미징 기술을 수행할 수 있는 자동화된 플래트폼으로써 다색 세포 이미징 분석의 강력한 도구로써 현재 활발히 이용되고 있는 기술이다 . 세포 이미징은 세포의 역동성과 세포 kinet i cs를 조사하고 morphology와 세 대 체 용지 (규칙 제 26조) 포 이동 (movement)꾀 In particular, all detection can be done at the single cell level and at the same time measure different properties of the same particle or cell. The disadvantage is that images cannot be obtained with the f low cytometer. Cell imaging is a very important technique for observing cellular responses to stimuli because it shows where, and when, and how the cellular response to external stimuli occurs. Intracellular signaling materials and numerous signaling proteins form a signaling network. F low cytometry is difficult to understand these complex signaling processes, and it is difficult to observe the movement of proteins during the signaling process. Therefore, not only methods for observing cell images but also methods for simultaneously observing organic reactions in cells have been developed. The development of computer assays in the imaging technology and the breakthrough in general cell biology have greatly increased high-throughput imaging techniques for target val id ions. Existing high-content screening (HCS) is an automated platform for performing fluorescence microscopy and quantitative imaging techniques and is currently being used as a powerful tool for multicolor cell imaging analysis. Cell imaging investigates cell dynamics and cellular kinet i cs, morphology and three alternative papers (Rule 26) Artillery movement
high-content 이미징, high-content imaging ,
함한 세포 내 요소와 반응을 동시에 시각화시킬 수 있다. 자동화된 시스템은 high- content 이미징의 다기능을 실현시키기 위해서 필수적이다. 현존하는 대표적인 HCS측정 장비로는 BD bioscience와 셀로믹스사에서 출시 된 HCS 시스템이 있다. BD pathway high-content 이미징 시스템은 다수의 여기 필터 휠 (excitation filter wheel)과 발광 필터 휠 (emission filter wheel)을 포함하고 있다. 비록 최대 8종의 서로 다른 색의 세포 이미징이 가능하지만, 발광 필터들은 좁은 narrow band pass filters이고, 발광 파장 영역은 선택에 있어서 제한되어있 다ᅳ 또한 구매가격에 있어서도 개인 연구실의 실험장비로 구매하기에는 매우 가격 이 비싼편이다. 이러한 이미징 기술과 더불어 본 발명에서 개발하고자 하는 또 하나의 주요 기술로는 마이크로비드 테크놀로지이다. 마이크로 비드기술은 마이크로비드 내에서 잠재적으로 다양한 바이오에세이가 실행될 수 있는데 이러한 바이오에세이를 본 발 명에서는 약물 스크리닝의 주요 플랫트품으로써 활용하고자 한다. 즉 6, 12, 24, 96 well에서의 분자 및 세포 수준 에세이를 웰이 아닌 마이크로비드에서 수행하는 방식이다. 웰 타입에서는 공간적으로 분리된 well에서의 에세이를 통해서 각각의 에세 이가 구분되나 웰이 아닌 마이크로 비드에서 스크리닝을 하면 한 웰 또는 공간에서 수많은 비드를 동시 모니터링 하기 때문에 각각의 비드에서 일어나는 에세이를 구 대체용지 (규칙 제 26조) 분하기 위한 마이크로 이러 한 마이크로 비드의 어드레싱을 통해서 각각의 마이크로 비드에 존재하 는 테스트 물질 또는 약물에 의 한 반웅을 구분할 수 있게 된다. 마이크로 비드의 어드레싱은 보통 컬러코딩에 의해서 이루어 질 수 있다. 따 라서 마이크로 비드의 어드레싱을 위해서 다색의 컬러를 구분할 수 있는 광학적 시 스템이 반드시 갖추어져 있어야만 한다. 이 마이크로비드 기반 약물 스크리닝은 무엇보다도 약물 타겟을 함유한 각각 의 마이크로비드들에 하나의 약물을 동시에 처 리할 수 있어 파이펫팅 이 필요치 않 은 플랫폼 구축이 가능하여 수많은 라이브러 리 화합물을 약물 스크리닝 에세이를 통해 선별하는데 매우 신속하고도 경제적인 플랫폼을 실현할 수 있다. Intracellular elements and reactions can be visualized simultaneously. Automated systems are essential to realize the versatility of high-content imaging. Existing representative HCS measurement instruments include BD biosciences and HCS systems released by Cellomix. The BD pathway high-content imaging system includes a number of excitation filter wheels and an emission filter wheel. Although up to eight different colors of cell imaging are possible, the luminescent filters are narrow narrow band pass filters, and the emission wavelength range is limited in the selection. The price is very expensive. In addition to such imaging technology, another major technology to be developed in the present invention is microbead technology. Microbead technology can potentially run a variety of bioassays in microbeads, and this bioassay is intended to be used as a major platform for drug screening in the present invention. That is, molecular and cell-level assays at 6, 12, 24, and 96 wells are performed in microbeads rather than wells. In the well type, each assay is distinguished by assays in spatially separated wells, but screening in microbeads, rather than wells, simultaneously monitors a large number of beads in one well or space. (Rule Article 26) The microbeads to be divided can address the reactions caused by the test substance or drug present in each microbead. Addressing of microbeads can usually be done by color coding. Therefore, for the bead addressing of microbeads, an optical system that can distinguish multicolored colors must be in place. This microbead-based drug screening can, among other things, process a single drug at the same time for each microbead containing a drug target, enabling the construction of a platform that does not require pipetting, resulting in drug screening assays involving numerous library compounds. The result is a very rapid and economical platform for sorting.
【발명의 상세한 설명】 [Detailed Description of the Invention]
【기술적 과제】  [Technical problem]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, A0TF가 갖 는 1 nm의 높은 분광분해능에 기초한 다파장 고분해능 컬러 선택을 이용하여 마이 크로비드의 컬러 코딩을 위한 휴대용 광학적 이미징 모들 시스템을 개발하고자 한 다. 현재 대부분의 개개의 생명과학 바이오 연구실에서 광학현미경을 갖추고 있 기 때문에 기존 광학현미경 측면에 부착될 수 있는 휴대용 HMI 광학적 모들이 개발 대 체 용지 (규칙 제 26조) 될 경우 고가의 HCS The present invention was devised to solve the above problems, and developed a portable optical imaging model system for color coding of microbeads using multi-wavelength high resolution color selection based on the high spectral resolution of 1 nm of A0TF. I would like to. Currently, most individual life science bio laboratories have optical microscopes, so portable HMI optical modules that can be attached to the side of existing optical microscopes are developed and replaced (Article 26). Expensive HCS
약물 스크리닝을 수행 Perform drug screening
A0TF는 lnm 광학분해능으로 마이크로비드의 컬러를 코딩하기 위해서 선택해 야 하는 3-7 파장 영역에서의 마이크로비드를 투과한 빛의 세가 프로파일을 만드는 데 있어서 각 파장 영 역의 겹침 현상을 최소화할 수 있고 또한 최종적으로 마이크 로비드의 색깔을 만드는데 필요한 특정 파장영 역을 지정하여 그 파장별 프로파일올 만드는데 선택이 자유로운 장점 이 있다. 이는 AOTF를 통해서 lnm 씩의 투과이미지를 얻을 수 있으므로 선택 파장영역 3-7개를 기존 Bandpass f i lter보다 겹치지 않고 얻을 수 있고 그 선택 파장영 역을 용이하게 조절할 수 있어 컬러 코딩을 위한 색분해능을 크게 증가시킴으로써 마이 크로 비드의 컬러 코딩의 수와 질올 매우 향상시킬 수 있다 . 본 발명은 휴대용 HMI 모들 기반 다파장 이미징 광학적 시스템과 alginate gel 비드를 포함한 다양한 마이크로 비드를 이용하여 제작된 다색의 마이크로비드 의 컬러코딩 방법을 고안한 것으로 이를 통해 마이크로비드에 색상에 따라서 각기 다른 약물 또는 약물 타겟을 encapsulat ion 시킴으로써 다수의 약물 또는 약물 타 겟을 컬러 코딩에 의해서 구분하고, 각 약물의 분자 수준 또는 세포수준에서의 약 리 효능 및 세포 독성을 스크리닝 하는데 적용하고자 한다. 따라서 , 휴대용 HMI 광학 모들 및 마이크로비드를 기반으로 하는 약물 스크 리닝의 새로운 플랫폼을 개발하는 데에 그 목적 이 있다. 대 체 용지 (규칙 제 26조) 【기술적 해결방법】 A0TF minimizes the overlap of each wavelength region in creating a sega profile of light transmitted through the microbeads in the 3-7 wavelength range which should be selected to code the color of the microbeads with lnm optical resolution. Finally, there is the advantage of being free to choose a specific wavelength region for the color of the microphone lobby and designing the wavelength profile. It is possible to obtain the transmission image of lnm through AOTF, so 3-7 selected wavelength regions can be obtained without overlapping with existing bandpass filters, and the selective wavelength region can be easily adjusted to greatly increase the color resolution for color coding. By increasing the number and quality of color coding of microbeads can be greatly improved. The present invention devised a color coding method of multicolored microbeads manufactured using various microbeads including multi-wavelength imaging optical systems based on portable HMI modules and alginate gel beads. By encapsulating the drug targets, a number of drug or drug targets are distinguished by color coding and applied to screen pharmacological efficacy and cytotoxicity at the molecular or cellular level of each drug. Therefore, the aim is to develop a new platform of drug screening based on portable HMI optical models and microbeads. Replacement Paper (Rule Article 26) Technical Solution
마이크로비드를 이용해서 약물 스크리닝에 적용하고자 할 때 특히 스크리닝 하고자 하는 약물 수가 10— 100만에 이르는 라이브러리 화합물에 적용하고자 할 때 에는 각각의 약물 또는 약물 타겟이 존재하는 개별 마이크로비드를 어드레싱 코드 화하는 기술이 매우 중요한 기술로 부각된다. 일반적으로 컬러 코드로 어드레싱하는 경우 Red, Green, Blue등의 색소의 비 를 달리하여 각각 다른 색을 만들 수가 있다. 이 러한 각각의 다른 색소가 조합된 곳에 백색광을 투과한 뒤 그 투과된 각각 다른 파장영 역에서 검출한 빛의 세기를 조합하게 되면 인간의 눈으로 보게 되는 색 의 이미지를 얻을 수 있다 . 이러한 색의 이미지가 원색에 가깝게 되기 위해서는 각기 다른 파장영 역에서 의 빛의 세기를 조합 결합시키는 파장영 역의 수가 많을수록 원색에 가까워지는데 예를 들면 조합하는 파장영 역의 수가 3개에서 5개, 5개에서 7개로 증가할수록 원색 에 가까운 이미지를 얻을 수 있다. 또한 파장영 역은 예를 들어 빨간색 (630-740 nm) , 주황색 (585-620 nm) , 노 란색 (570—580 nm) , 초록색 (520-570 nm) 및 파란색 (440-490 nm)에 해당하는 각 파장영역의 빛올 모으기 위해서는 630-740 ran에 해당하는 파장범위에서의 투과된 빛의 세기를 하나의 조합으로 얻을 수 있어야 한다. 대 체 용지 (규칙 제 26조) 본 발명은 이 Techniques for addressing and coding individual microbeads in which each drug or drug target is present, especially when applied to drug screening using microbeads, especially when applied to library compounds with a number of drugs ranging from 10 to 1 million This is a very important technique. In general, when addressing with color codes, different colors can be produced by varying the ratio of pigments such as red, green, and blue. When white light is transmitted to each of these different pigment combinations and then the intensity of light detected in the different wavelengths is transmitted, an image of the color seen by the human eye can be obtained. In order for an image of such a color to be closer to the primary color, the more wavelengths that combine and combine the light intensities in different wavelength regions, the closer to the primary color. For example, the number of wavelength regions to be combined is three to five, As you increase the number from 5 to 7, you can obtain an image close to the primary color. The wavelength range also corresponds to, for example, red (630-740 nm), orange (585-620 nm), yellow (570-580 nm), green (520-570 nm), and blue (440-490 nm). In order to collect the light in each wavelength range, the intensity of transmitted light in the wavelength range corresponding to 630-740 ran should be obtained in one combination. Replacement Paper (Rule Article 26) The present invention
스템으로 A0TF에 기반한 휴대용 다파장 이미징 모들을 개발하는 것이다. A0TF는 이 러한 마이크로비드 기반 컬러 코딩에 매우 유리한 특징을 지 니고 있다. 무엇보다도 AOTF에 기반한 마이크로 비드 이미징 시스템을 활용하면 1 nm 분해능으로 마이크로 비드의 각 파장에서의 투과 이미지를 얻을 수 있다 . 이것은 색소를 함유한 마이크로 비드를 통과한 빛의 세기를 파장의 함수로 나타낼 경우 A0TF가 빛의 투과성이 보장된 가시광선에서 근적외선에 이르는 500- 600개 단일파장에서의 투과된 빛의 세기를 측정 할 수 있고 또한 이들 각각의 파장 을 합하여 일정 범위의 파장으로 묶어서 그 파장범위의 빛의 세기 및 마이크로 비 드의 이미지를 얻을 수 있다 . 위의 예처 럼 630—740 nm의 파장영 역의 빛의 투과세기 이미지를 얻기 위해서 는 우선 630-740 nm에 이르는 각 단일파장에서의 마이크로비드의 투과세기를 얻을 수 있고 빨간, 주황, 노란, 초록, 파란색에 해당하는 특정 파장범위에서의 마이크 로비드의 투과세기를 측정하는데도 특정 파장영 역을 A0TF를 통해서 선택적으로 지 정하는데에도 A0TF 그 장점을 뚜렷하게 부각시 킬 수 있다. 왜냐하면 기존 HCS 기기처 럼 밴드패스 필터를 이용하는 경우에는 특정 파장 을 선텍적으로 지정하는 데에는 한계가 있기 때문이다. 이처 럼 A0TF는 단일파장에 서의 투과도를 주사에 의해서 가시광선과 근적외선 영 역에서 얻을 수 있어 조합하 는 파장영 역의 선택을 용이하게 할 수 있으며 무엇보다도 색소들의 흡광에 의한 겹 대 체 용지 (규칙 제 26조) 치는 파장영 역을 피하 The company is developing a portable multiwavelength imaging model based on A0TF. A0TF is very advantageous for this microbead based color coding. Best of all, AOTF-based microbead imaging systems can be used to obtain transmission images at each wavelength of microbeads with 1 nm resolution. When the intensity of light passing through the pigment-containing microbeads is a function of wavelength, A0TF can measure the intensity of transmitted light at 500-600 single wavelengths, ranging from visible to near-infrared light with guaranteed light transmission. You can also add each of these wavelengths and combine them into a range of wavelengths to obtain an image of the light intensity and microbeads in that range. To obtain an image of the transmission intensity of light in the wavelength range of 630–740 nm, we can first obtain the transmission intensity of the microbeads at each single wavelength ranging from 630-740 nm, red, orange, yellow, green. In addition, the merit of A0TF can be clearly highlighted when measuring the transmission intensity of a microphone lobby in a specific wavelength range corresponding to blue color, and selectively specifying a specific wavelength region through A0TF. This is because, when using a bandpass filter like a conventional HCS device, there is a limit in selectively specifying a specific wavelength. Like this, A0TF can obtain the transmittance in the single wavelength in the visible and near-infrared region by scanning, which makes it easy to select the wavelength region to be combined. Article 26) Avoid hitting wavelength range
으로써 보다 원색에 ; As in primary colors;
드 어드레싱을 가능하게 할 수 있다 . 또한 A0TF는 특정 파장에서의 빛만을 투과시키기 때문에 마이크로 비드에 조 사시키는 광원을 백색광을 이용할 수 있는 장점을 가질 수 있다. 즉 특정 파장영 역 의 빛을 광원으로 이용하지 않고 백색광을 색소를 함유한 마이크로 비드 전체에 조 사시켜 그 투과된 빛을 A0TF를 통해 각각 파장에서 주사시켜 받을 수 있기 때문에 측정 이 간편하고 측정 소요시간을 단축시 킬 수 있다 . 휴대용 HMI 모들의 또 하나의 장점은 현미 경의 측면에 부착되기 때문에 Bright f ield 모드에서 백색광을 현미경 스테이지에 놓인 마이크로비드에 조사시켜 그 투과된 빛을 AOTF를 주사시켜 원하는 파장영 역의 빛의 세기를 측정한 뒤 현미경 의 측정 모드를 형광 모드로 바꾸어서 다시 AOTF를 통해서 마이크로 비드를 통해서 일어난 형광을 측정할 경우 마이크로비드의 컬러코딩과 마이크로비드에서의 약물 반응에 의한 형광을 신속하고도 편리하게 측정할 수 있는 시스템을 갖추게 된다. 따라서 본 발명은 휴대용 HMI 모들을 기존 현미경에 부착시켜 사용할 수 있 기 때문에 마이크로비드 기반 분자 수준 및 세포 수준에서의 약물 스크리닝 이라는 새로운 패러다임의 약물 스크리닝 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. 이러한 새 로운 패러다임의 약물 스크리닝은 휴대용 광학 모들 HMI가 갖는 가격 경쟁성으로 인해 기존 광학현미경을 보유한 단일 바이오 의약학 연구실 수준에서 행해질 수 있 는 시스템을 제공하게 된다. 대 체 용지 (규칙 제 26조) 【유리한 효과】 De-addressing can be enabled. In addition, since A0TF only transmits light at a specific wavelength, white light can be used as a light source for irradiating microbeads. That is, it is easy to measure the measurement time because white light can be irradiated to the whole microbead containing dye without scanning the light of a specific wavelength region as a light source and the transmitted light can be scanned at each wavelength through A0TF. Can shorten. Another advantage of the handheld HMI model is that it attaches to the side of the microscope, so in bright fly mode, white light is irradiated to the microbeads placed on the microscope stage, and the transmitted light is scanned by AOTF to achieve the desired intensity of light in the desired wavelength range. After the measurement, change the microscope's measurement mode to the fluorescence mode, and then measure the fluorescence generated through the microbeads through the AOTF. System is in place. Therefore, an object of the present invention is to provide a drug screening system of a new paradigm of drug screening at the microbead-based molecular level and cell level because portable HMI modules can be attached to an existing microscope. Drug screening of this new paradigm will provide a system that can be done at the level of a single biopharmaceutical laboratory with existing optical microscopes due to the price competitiveness of portable optical model HMIs. Replacement Paper (Rule Article 26) Advantageous Effects
본 발명에 따른 MI 1과 2 시스템 및 HMI 광학모들을 이용한 마이크로비드의 color coding에 기초한 Kinase inhibi tor 스크리닝 시스템은 다음과 같은 발명의 효과를 가지고 있다 . 첫째, 본 발명은 휴대용 HMI 광학 모들에 기반한 마이크로비드 약물 스크리 닝 시스템은 기존 광학현미경, Upright 및 inverted 현미경 측면에 부착되어 사용 될 수 있는 HMI 광학모들올 사용올 통해서 기존 광학현미경 보유 연구실에서 저가 의 범용의 다파장 세포 및 분자 이미징 장비를 제공함으로써 관련 바이오이미징 연 구의 저 변화에 크게 기여할 수 있다. 특히 대부분의 바이오 연구실에서는 광학현미 경을 보유하고 있기 때문에 모들화된 광학시스템 장착을 통해 바이오이미징 연구를 확산시킬 수 있다. 둘째 , HMI광학모들 시스템은 HCS 기기로 사용돨 수 있는데, 이는 현존하는 HCS 기기에 비해서 가격이 1/7.4 수준으로 낮아서 큰 비용 절감의 효과가 있어서 경제적으로 볼 때 개인 연구실단위에서 보유할 수 있는 HCS 기기가 될 수 있어 이 를 통해 개인 연구실 단위에서 대규모의 약물 스크리닝을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다 . 셋째, 본 발명은 HCS 기기로써 96 wel l plate 1개당 이미지 측정 소요시간이 14.4분으로 현존하는 HCS 기기가 40분이 걸리는 데 비해서 약물 저장통 또는 Kinase와 같은 약물 타겟 단백질 저장통을 마이크로비드로 만들어서 그 혼합물들을 대 체 용지 (규칙 제 26조) 현미경 샘플 플래트 ί Kinase inhibitor screening system based on color coding of microbeads using MI 1 and 2 systems and HMI optical fibers according to the present invention has the following effects. Firstly, the present invention provides a microbead drug screening system based on a portable HMI optical model, which can be used in a conventional optical microscope holding laboratory through the use of an HMI optical model that can be attached to the side of an existing optical microscope, an upright and an inverted microscope. Providing general purpose multi-wavelength cell and molecular imaging equipment can greatly contribute to the low changes in relevant bioimaging studies. In particular, since most bio laboratories have optical microscopes, bioimaging research can be spread by installing a modeled optical system. Second, the HMI optical mother system can be used as an HCS device, which has a cost savings of 1 / 7.4 compared to the existing HCS device, which is a great cost saving effect that can be held in individual laboratory units economically. HCS devices can be used to enable large-scale drug screening at the individual laboratory level. Thirdly, the present invention uses 14.4 minutes of image measurement per 96well plate as the HCS device, and the existing HCS device takes 40 minutes, whereas the drug target protein reservoir such as Kinase is made of microbeads and the mixtures thereof are prepared. Replacement Paper (Rule Article 26) Microscope Sample Plates ί
든 마이크로비드에 ¾ ¾ for all microbeads
매우 단축될 수 있다. 이로 인해 하루에 측정 처리할 수 있는 약물수가 크게 증가 하는 효과가 있다 . 또한 96 wel l과 같이 각각의 wel l에 반응물들을 각각 넣지 않고 동시에 모든 마이크로비드들에 처 리를 하기 때문에 그에 따라 소모되는 시 약을 크 게 절약할 수 있다 . 다섯째 , 본 발명은 Narrow bandpass 필터 대신에 A0TF를 사용하기 때문에 기 존에 8개의 Narrow bandpass 필터를 사용할 수 있는 HCS 기기에 비해서 적용가능한 파장수가 크게 증가하여 약물 효능 스크리닝을 위한 형광 프로브의 선택영 역의 폭 이 넓어진다. 여섯째, 본 발명은 color coding법에 의해 각 약물마다 서로 다른 dye 또는 약물타겟을 넣고 encapsulat ion 시켜서 마이크로비드를 제작함으로써 각 약물을 indicat ion할 수 있기 때문에 파이펫팅이 없는 새로운 개념의 약물 스크리닝 플래 품 시대를 열 수 있다. 일곱째 , 본 발명은 마이크로비드의 컬러 코딩 법에 의해 신약개발 과정의 필 수 불가결한 약물 스크리닝 과정을 담당하는 하나의 시스템으로 이용할 수 있기 때 문에 새로운 상품으로 관련 제약 산업에 활발히 활용될 수 있다. Can be very short. This greatly increases the number of drugs that can be measured and processed per day. It also saves the reagents consumed by treating all microbeads at the same time, rather than adding each reactant to each weld, like 96 welds. Fifth, since the present invention uses A0TF instead of Narrow bandpass filter, the number of applicable wavelengths is greatly increased compared to HCS devices that can use eight Narrow bandpass filters. The width becomes wider. Sixth, the present invention is a new era of drug screening platform without pipetting because it is possible to indicat ion of each drug by making microbead by inserting different dye or drug target for each drug by color coding method and encapsulat ion Can open Seventh, the present invention can be actively used in the pharmaceutical industry as a new product because it can be used as a system in charge of the essential drug screening process of the new drug development process by the microbead color coding method.
【도면의 간단한 설명】 [Brief Description of Drawings]
도 1은 휴대용 HMI를 이용한 마이크로비드의 컬러 코딩 과정의 모식도이다.  1 is a schematic diagram of a color coding process of a microbead using a portable HMI.
"ΠΓ체 용지 (규칙 제 26조) 도 2는 휴대용 " ΓΓ Paper (Article 26 of the Rules) 2 is portable
드 흡광이미지이다. 도 3는 (a)Kinase GSK3b 활성에 의한 마이크로 비드 형광이미지고, (b)Methanesulfonate에 의한 GS 3b 저해 마이크로비드 형광이미지다. 도 4는 c-mount lens, A0TF 및 CCD로 구성되어있는 HMI 1 시스템 모식도이 다. 도 5는 Beam collimator 또는 beam expander , A0TF 및 CCD로 구성되어 있는 HMI 2 시스템 모식도이다. De absorbance image. Figure 3 is (a) microbead fluorescence image by Kinase GSK3b activity, (b) GS 3b inhibited microbead fluorescence image by Methanesulfonate. 4 is a schematic diagram of an HMI 1 system composed of a c-mount lens, A0TF, and a CCD. 5 is a schematic diagram of an HMI 2 system including a beam collimator or a beam expander, A0TF, and a CCD.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】 [Best form for implementation of the invention]
본 발명은 일반적 모든 광학 현미경에 부착시켜서 사용할 수 있는 휴대용 HMI 광학 모들이며, 이를 활용한 마이크로 비드 컬러코딩법과 이에 기초한 Kinase 저해제 (inhibitor) assay 및 약물 유발간독성 세포기반 HCS 측정법이 제공된다. 본 발명은 일반 광학현미경에 부착되어 사용되는 HMI 광학모들을 이용한 초 다파장 이미징을 기반으로, 수많은 라이브러리 화합물의 약효 및 독성을 평가하기 위한 새로운 플래트폼으로써의 마이크로 비드를 활용할 경우 필요로 되는 비드 어 드레싱을 컬러코딩 함으로써 새로운 패러다임의 약물 스크리닝 기술을 제공한다.  The present invention is a portable HMI optical models that can be attached to all optical microscopes in general, and the microbead color coding method using the same, the Kinase inhibitor assay and the drug-induced hepatotoxic cell-based HCS measurement method are provided. The present invention is based on ultra-multi-wavelength imaging using HMI optics attached to a general optical microscope, and is required for utilizing microbeads as a new platform for evaluating the efficacy and toxicity of numerous library compounds. Color coding dressings provides a new paradigm of drug screening technology.
HCS 기기인 BD bioscience사와 비교할 때 휴대용 HMI 광학 모들은 일반 현미 대체용지 (규칙 제 26조) 경에 부착되어 고분히 Compared to BD bioscience, an HCS device, the portable HMI optical models have a replacement for plain brown rice (rule 26). Attached to the mirror
에서 훨썬 저렴한 특 Cheap specials from
필터 시스템에 비해서 훨씬 빠른 주사속도가 가능하며 약물 스크리닝을 위한 다양 한 발광 파장 영역의 브로브 물질을 보다 많이 동시에 사용할 수 있는 범용성이 증 가되는 장점을 갖추고 있다. 뿐만 아니라 HMI 시스템은 고효율 이미징 뿐만 아니라 CCD검출기로 얻어진, A0TF로 주사한 각각의 파장에서 얻어진 이미지들의 특정 광검출소에서의 세기를 파 장의 함수로 도식하면 스펙트럼 또한제공할수 있다. 우선, 휴대용 HMI는 기존 HCS 약물 스크리닝 시스템과 비교해 비용 경제적 시스템으로, 소비자들의 재정적인 부담을 즐여줄 수 있다. HMI 하드웨어는 소비자 의 요구에 따라다른 모드로 (HMI 1과 HMI 2) fabrication시킨다. 본 발명에서 HMI는 마이크로비드를 이용하여 실제 약물들에 의한 Kinase inhibition 및 미토콘드리아 기능마비에 의한 간세포 독성 측정을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. Kinase inhibition assay에 기초한 Kinase inhibitor들을 발 견하는 기존 약물 스크리닝은 96 well 같은 웰에 Kinase 및 Substrate의 반응에 의 한 형광 또는 Lucifer in, Lucif erase 기반 화학발광 (Chemi luminescence)이 Kinase inhibitor에 의해서 저해되는 것을모니터링 하는 것으로 진행되고 있다. 이 경우 다국적기업과 같은 거대 기업은 수만에서 수십만개의 라이브러리 화 합물의 스크리닝을 자동화된 Robotics를 이용한 자동화 플래폼을 통해서 해결하고 대체용지 (규칙 제 26조) 있다 . Robot ics는 파' Compared to the filter system, a much faster scanning speed is possible and the versatility of using more than one brob material in various emission wavelength ranges for drug screening is increased. In addition, the HMI system can provide not only high-efficiency imaging but also spectrum by plotting the intensity at a specific photodetector of the images obtained at each wavelength scanned with A0TF, obtained with a CCD detector, as a function of wavelength. First of all, the portable HMI is a cost-effective system compared to the existing HCS drug screening system, which can enjoy the financial burden on consumers. HMI hardware is fabricated in different modes (HMI 1 and HMI 2) according to the customer's needs. In the present invention, the HMI may be characterized by performing hepatotoxicity measurement by kinase inhibition and mitochondrial paralysis by actual drugs using microbeads. Existing drug screening to detect kinase inhibitors based on kinase inhibition assays shows that kinase and substrate fluorescence or lucifer in and lucif erase based chemiluminescence are inhibited by kinase inhibitors in wells such as 96 wells. Monitoring is in progress. In this case, large corporations, such as MNCs, have solved the screening of tens of thousands to hundreds of thousands of library compounds through an automated platform using automated robotics. have . Robotics is a par '
한 화합물과 반웅물들 본 발명을 마이크로비드를 이용한 컬러코딩을 통해서 하나의 약물 또는 Kinase에 대해서 하나의 마이크로비드를 캡술화하고 각각의 마이크로 비드의 컬러 코딩올 통해서 어떤 마이크로 비드에 어떤 약물을 저장했는지 알 수 있다. 이를 통해 수많은 약물 함유 마이크로비드에서 각각 Kinase와 그 Substrate 사이의 반응을 통해 형광체를 만들고 그 형광 반응을 모니터링함으로써 어떤 약물 이 Kinase에 대한 저해 효능이 있는지 그 형광을 관찰함으로써 컬러코딩된 약물의 저해제로써의 효능을 확인할 수 있다. 이 마이크로 비드 Kinase 저해법은 기존 Robot ics와 달리 모든 반응물들을 한꺼번에 마이크로비드에 처 리함으로서 각각의 Kinase inhibi t ion과 관련된 반응물 각각을 파이펫팅할 필요를 자연스럽게 제거할 수 있고 마이크로 비드 형광 이미지 를 통해서 매우 신속하게 저해 효능을 확인할 수 있는 새로운 개념 혁신적 스크리 닝 플래품을 구축할 수 있다 . 이 마이크로 비드 Kinase 저해법 스크리닝은 특히 수만에서 수십만으로 스크 리닝할 화합물의 수가 증가할수록 그 스크리닝의 효율성 신속성의 장점 이 부각될 수 있다 . 특히 HMI 시스템은 A0TF가 초당 한 파장씩 그리고 투과 파장간격을 자유롭게 대 체 용지 (규칙 제 26조) (1 nm - 몇 십 nm - 1 Compounds and reaction products The present invention encapsulates one microbead for one drug or kinase through color coding using microbeads and knows which drug is stored in which microbeads through the color coding ol of each microbead. Can be. This allows numerous drug-containing microbeads to form phosphors through the reaction between Kinase and its substrates, respectively, and monitor the fluorescence response to observe which fluorescence has an inhibitory effect on Kinase. Efficacy can be confirmed. Unlike conventional robotics, this microbead Kinase Inhibition naturally removes the need for pipetting each reactant associated with each Kinase Inhibit ion by treating all reactants at once in microbeads, and through microbead fluorescence imaging New concept innovative screening platforms can be built to quickly identify inhibitory effects. This microbead Kinase inhibition screening can highlight the efficiency and speed of screening, especially as the number of compounds to be screened increases from tens of thousands to hundreds of thousands. In particular, the HMI system is free to substitute A0TF one wavelength per second and transmit wavelength interval (Article 26). (1 nm-several tens nm- 1
수가 급격히 증가됨^ Number increased dramatically ^
컬러코딩과 kinase 반웅 형광을 마이크로 비드에서의 검출을 현미경 백색광 Briefield와 형광 모드에서 움직이지 않고 동일하게 작동되는 현미경 측면에 부착 된 검출기 HMI를 통해 신속하게 검출할 수 있게 된다. 도 4는 c-mount lens, AOTF 및 CCD로 구성되어있는 HMI 1 시스템 모식도이 고, 도 5는 Beam collimator 또는 beam expander , AOTF 및 CCD로 구성되어 있는 HMI 2 시스템 모식도이다. 도면을 참조하면, 본 발명 (휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모들, 즉 HMI 시스템)은 케이스 (10), 제 1 렌즈부재 (20), 가변형필터 (40), 메카니컬 플레이트, 통 패스필터 또는 밴드패스필터 (50), 및 이미지센서 (60)를 포함한다. 상기 케이스 (10)는 일측부가 현미경과 체결가능한 모들형의 구조를 가진다ᅳ 또한, 제 1 렌즈부재 (20)는 케이스 (10)의 일측부의 개구부에 설치되며, 현미 경으로부터 나오는 형광빔을 집광하는 집광렌즈 (22)를 가진다. 물론, 상기 케이스 (10)의 일측부의 개구부에는, 현미경으로부터 나오는 형광 빔의 크기를 줄이는 빔 콜리메이터 (beam collimator) 또는 빔 익스펜더 (beam expander )(24)를 가진 겨 U렌즈부재 (20)가 설치될 수도 있다. Color coding and kinase reactions can be detected in microbeads via a microscopic white light Briefield and a detector HMI attached to the side of the microscope that operates identically without moving in fluorescence mode. 4 is a schematic diagram of an HMI 1 system composed of a c-mount lens, an AOTF, and a CCD, and FIG. 5 is a schematic diagram of an HMI 2 system composed of a beam collimator or a beam expander, an AOTF, and a CCD. Referring to the drawings, the present invention (portable hypermulti-imaging optical modules, i.e. HMI system), the case 10, the first lens member 20, the variable filter 40, mechanical plate, tube pass filter or band pass A filter 50 and an image sensor 60. The case 10 has a model structure in which one side thereof is fastened to the microscope. In addition, the first lens member 20 is installed at an opening of one side of the case 10 and collects a fluorescent beam from a microscope. It has a condensing lens 22. Of course, in the opening of one side of the case 10, a chaff U lens member 20 having a beam collimator or a beam expander 24 for reducing the size of the fluorescent beam emitted from the microscope is installed. May be
대체용지 (규칙 제 26조) 아을러, 상기 Alternative Site (Article 26) Arler, above
(20)를 통과한 형광범  Fluorescent lamp passed 20
다. 그리고, 상기 메카니컬 플레이트 (mechanical plate) (미도시)는 케이스 (10) 내에 배치될 수 있으며, 가변형필터 (40)를 통과한 형광빔에서 비회절된 파장의 빔 을 기계적으로 제거하는 역할을 한다. 이에 더하여, 상기 통패스필터 (longpass filter) 또는 밴드패스필터 (bandpass filter)(50)는 가변형필터 (40)를 통과한 형광빔에서 여기 광원의 빛을 제거하도록 케이스 (10) 내에 배치된다. 또한, 상기 이미지센서 (60)는 케이스 (10) 내에 설치되며, 메카니컬 플레이트 및 통패스필터 또는 밴드패스필터 (50)를 통과한 형광빔을 검출한다. 이때, 상기 이미지센서 전측에 배치되어 고화질 이미지를 얻도록 제 2 렌즈부 재 (미도시)가구성된다. 이러한 제 2 렌즈북재는 이미지센서의 전면에 씨마운트 (C-mount)되어 장착될 수 있을 뿐만 아니라, 별도로 케이스 내에서 이미지센서 전측에 설치될 수 있음은 물론이다. 즉, 제 2 렌즈부재의 설치구조는 최종적으로 고화질의 발광이미지를 얻을 수 All. In addition, the mechanical plate (not shown) may be disposed in the case 10, and serves to mechanically remove the beam of the non-diffraction wavelength from the fluorescent beam passing through the variable filter 40. In addition, the longpass filter or the bandpass filter 50 is disposed in the case 10 to remove light from the excitation light source from the fluorescent beam passing through the variable filter 40. In addition, the image sensor 60 is installed in the case 10, and detects the fluorescent beam passing through the mechanical plate and the through-pass filter or the band-pass filter 50. At this time, the second lens unit (not shown) is configured to be disposed in front of the image sensor to obtain a high-quality image. The second lens book member may not only be mounted on the front of the image sensor by being c-mounted, but may also be installed on the front side of the image sensor separately in a case. That is, the installation structure of the second lens member can finally obtain a high-quality emission image
대체용지 (규칙 제 26조) 있도록, 이미지센서 Alternative Site (Article 26) Image sensor
않는다. 상기와 같이 구성되는 본 발명은 하이퍼멀티컬러 이미징( 61"腿1 « 10 imaging, HMI)이 가능하며, 휴대용으로서 모들식으로 현미경에 착탈가능하도록 구 성되는 것을 특징으로 한다. 나아가, 본 발명은 상기 가변형필터 (40), 메카니컬 플레이트, 통패스필터 또 는 밴드패스필터 (50), 및 이미지센서 (60)를 각각 상방지지하여 고정시키는 지지바 (80)를 구비한다. 이때, 상기 지지바 (80)는 케이스 (10) 내의 하면에 설치된 레일부재 (90)에 장 착된다. 즉 제 1 렌즈부재 (20)로부터 가변형필터 (40), 메카니컬 플레이트, 통패스필 터 또는 밴드패스필터 (50), 및 이미지센서 (60)가 일직선 방향으로 이동가능하기 위 해, 레일부재 (90)에는 길이방향으로 지지바 (80)의 하단부가 이동가능하도록 체결되 며, 이에 따라 이미지가포커싱 (focusing)될 수 있다. 한편, 상기 케이스 (10)는, 내부에 배치된 상기 제 1 렌즈부재 (20), 가변형필 터 (40), 메카니컬 플레이트, 통패스필터 또는 밴드패스필터 (50), 및 이미지센서 (60)를 교체 및 수리가능하도록, 일면에 형성된 개폐도어 (12)를 구비한다. Do not. The present invention configured as described above is capable of hypermulticolor imaging (61 "# 1 «10 imaging, HMI), and is configured to be detachably attached to a microscope in a portable manner. And a support bar 80 for preventing and fixing the variable filter 40, the mechanical plate, the through-pass filter or the band pass filter 50, and the image sensor 60, respectively. 80) chapter is grip on the rail member 90 provided on the bottom in the housing 10. That is yae first lens member 20 from the variable filter 40, the mechanical plate, tube pass filter or band-pass filter (50 ), And the image sensor 60 is movable in a straight direction, the lower end of the support bar 80 is movable to the rail member 90 in the longitudinal direction so that the image is focused (focusing) On the other hand, the above The case 10 replaces and repairs the first lens member 20, the variable filter 40, the mechanical plate, the through-pass filter or the band pass filter 50, and the image sensor 60 disposed therein. The opening / closing door 12 formed in one surface is provided so as to be possible.
대체용지 (규칙 제 26조) 또한, 상기 집^ 아울레 집광렌즈 (22)가 케이스 (10) 개구부에 착탈가능하기 위해, 집광렌즈 (22)의 테두리및 케이스 (10) 개구부의 테두리에는 나사선이 형성되어, 케이스 (10) 개구부에 적어도 하나 이상의 집광렌즈 (22)가 씨마운트 (C-mount)되도록 구성되는 것이 바람직하다. 여기에서, 본 발명은 상기 제 1 렌즈부재 (20)가 케이스 (10)의 일측부의 개구 부에서 거치지지되도록 구성되는 렌즈지지부재 (30)를 더 포함할수 있다. 그리고, 상기 가변형필터 (40)는 음향광학 파장가변형필터 (40)(acoust으 optic tunable filter, 음향광학 파장가변형필터 (40)(acousto-optic tunable filter, A0TF))인 것이 바람직하다. 또한, 상기 이미지센서 (60)는 CCD 카메라 (charge coupled device camera), 포토다이오드 어레이 (photodiode array)를 포함하는 2—디멘션널 (dimensional ) 이미 지센서 (60)인 것이 바람직하다. 한편, 상기 케이스 (10)는, 가변형필터 (40) 또는 이미지센서 (60)를 클링 (cooling)하기 위해, 환기시키도록 구성되는 에어클링 (air-cooling)부재 또는 냉각 수에 의한워터쿨링 (water-cooling)부재를 더 구비할수 있다. 아을러, 상기 케이스 (10)는 외부의 빛이 들어오는 것을 차단하도록 불투명 Alternative Site (Article 26) In addition, in order to attach and detach the collection-aulle condenser lens 22 to the opening of the case 10, a thread is formed at the edge of the condenser lens 22 and the edge of the opening of the case 10, and the opening of the case 10 is opened. At least one condenser lens 22 is preferably configured to be C-mounted. Here, the present invention may further include a lens support member 30 configured to be supported by the first lens member 20 at an opening of one side portion of the case 10. In addition, the variable filter 40 is preferably an acoustic optical wavelength variable filter 40 (acousto-optic tunable filter 40 (acousto-optic tunable filter, A0TF)). In addition, the image sensor 60 is preferably a two-dimensional image sensor 60 including a charge coupled device camera and a photodiode array. On the other hand, the case 10, the water cooling ( wa ) by the air-cooling (air-cooling) member or cooling water configured to ventilate for cooling the variable filter 40 or the image sensor 60 ( wa ter-cooling) member may be further provided. In addition, the case 10 is opaque to block external light from entering
대체용지 (규칙 제 26조) 재질로 이루어진 것이 【발명의 실시를 위한 형 태】 Alternative Site (Article 26) Made of material [form for implementation of the invention]
실시 예 1: HMI 1 모들 본 발명은 (a) c-mount lens, A0TF, 및 CCD를 이용한 HMI 1 시스템, (b) beam expander AOTF, 및 CCD를 이용한 HMI 2 시스템을 제공하고, 이 시스템을 이용 하여 마이크로비드에서의 컬러 코딩 및 Kinase inhibitor 스크리닝 그리고 약물 유 발 미토콘드리아 이상기능 경유 간세포 독성 세포 이미징 관찰에 적용하였다 . 특히 이 HMI 모들은 기존 현미경에 부착되어 사용되는 것으로 이 모들을 통해서 기존 현 미경 보유 연구실에서 언급한 약물 효능 분자수준 및 세포수준에서의 HCS 이미징 통해 휴대용 HMI 및 마이크로비드 테크놀로지에 기반한 새로운 약물 스크리닝 플래 트폼올 실현할 수 있게 되는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 있어서 HMI 1 모들은 형광 현미경 측면에 부착시켜서 HCS를 실시 할 수 있게 해주는 시스템으로써, 그 구성은 크게 광학 형광현미 경 측면에 부착되 는 HMI 모들 입구에 c-mount lens 등의 현미경 측면에서 나오는 범을 집광시키는 제 1 렌즈부재, 그리고 제 1 렌즈부재로부터 오는 빔 이 투과되는 A0TF와, A0TF를 투 과해서 나온 범의 초점에 위치하여 그 이미지를 얻는 CCD로 구성되어 있다 .  Example 1 HMI 1 Module The present invention provides (a) an HMI 1 system using a c-mount lens, A0TF, and a CCD, (b) a beam expander AOTF, and an HMI 2 system using a CCD, and uses the system. This study was applied to color coding and kinase inhibitor screening in microbeads and to observation of drug-induced mitochondrial dysfunction via hepatocellular cytotoxic cell imaging. In particular, these HMI modules are attached to existing microscopes and used to provide new drug screening platforms based on portable HMI and microbead technology through HCS imaging at the molecular and cellular levels of drug efficacy mentioned in existing microscope-held laboratories. It aims to be able to realize form all. In the present invention, HMI 1 modules are attached to the side of the fluorescence microscope to perform the HCS, the configuration is largely on the side of the microscope such as c-mount lens at the entrance of the HMI module attached to the side of the optical fluorescence microscope It consists of a first lens member for condensing the outgoing beam, an A0TF through which the beam from the first lens member passes, and a CCD positioned at the focal point of the outgoing beam through the A0TF to obtain the image.
CCD 앞에는 일반적으로 형광 현미경의 광원에서 나은 빛은 여기 필터를 통과 하고 dichroic mirror를 거쳐 대물렌즈를 통해 집광되어 현미경의 샘플 스테이지에 있는 샘플에 도달하게 된다 . 대 체 용지 (규칙 제 26조) 도달된 빛은 ¾ In front of the CCD, better light from the light source of a fluorescence microscope typically passes through an excitation filter and is then collected through an objective lens through a dichroic mirror to reach a sample on the sample stage of the microscope. Replacement Paper (Rule Article 26) Reached Light is ¾
물질을 발광시키고 , 발광된 빛이 다시 렌즈에 집광이 된다. 집광된 빛은 내부에 dichroic mirror를 거쳐 현미경 측면으로 나오게 되는 데, 이때 현미경 측면을 통해 나오는 빛은 상업용 현미경에 따라서 다른 다양한 직 경을 가지는 범 이다 . 이러한 특정 범의 직경은 일반적으로 lxl cm2의 window를 가 지고 있는 A0TF의 window 보다 더 크다. 따라서 현미 경 측면에서 나은 범올 A0TF로 통과시키기 위하여 HMI 모들의 입 구는 현미경에서 부착시킬 수 있는 c-mount 렌즈와 같은 제 1 렌즈부재가 부착되어 있으며 이를 이용하여 현미경 측면에서 나온 빛을 집광시 킨다. 모들 속 A0TF는 모들 입구 c-mount 제 1 렌즈부재 뒤에 가까이 위치해 렌즈를 통해 집광된 빛이 A0TF의 window를 통과하게 된다. A0TF를 통과한 빛 중에서 특정 파장의 빛은 A0TF 결정에서 회절되어 A0TF와 투과 입사빔의 주축으로 부터 특정 각 도 (약 3-150 범위이내 )통과하고 나머지 파장의 빛은 통과하지 못하게 된다 . The material emits light, and the emitted light is focused again on the lens. Condensed light exits through the dichroic mirror to the side of the microscope, where light from the side of the microscope has different diameters depending on commercial microscopes. The diameter of this particular category is generally larger than that of A0TF, which has a window of lxl cm 2 . Therefore, the HMI module has a first lens member, such as a c-mount lens, which can be attached from a microscope, to condense the light from the microscope side. The A0TF in the module is located behind the modal inlet c-mount first lens member so that the light collected through the lens passes through the window of the A0TF. Of the light passing through A0TF, light of a certain wavelength is diffracted in the A0TF crystal so that it passes through a certain angle (within the range of about 3-15 0 ) from the main axis of A0TF and the transmitted incident beam and the light of the remaining wavelengths cannot pass.
A0TF를 통과한 특정 파장의 빛은 CCD를 통해서 검출하는데 A0TF에서 회절되 어 통과한 특정 파장의 빛 이외에도 회절되지 않고 바로 투과되는 바탕 빛 또한 존 재한다 . 이 바탕 빛은 보통 입사 빔의 축방향과 동일한 방향으로 A0TF내 결정을 통 과하는데 이 바탕 빛과 회절되어 투과되는 특정 파장 빛 사이의 각도 차 (약 3-150 범위 이내 )가 있음을 이용하여 Mechanical plate를 AOTF 뒤 CCD 앞에 설치하여 바탕 대 체 용지 (규칙 제 26조) 빛만선택적으로 제거 한편 특정 각도로 A0TF에서 회절되어 나오는 특정 파장 빛은 형광 현미경에 서 여기 광원의 ·빛과 함께 나오기 때문에 이 여기 광원의 빛을 제거하기 위한 수단 으로 Longpass filter 또는 bandpass filter를 CCD 앞에 설치하여 보다 선명한 이 미지를 얻도록 하였다. 또한 CCD 바로 앞에는 뚜렷한 고화질 이미지를 위해서 c-mount 렌즈가 부착 되어 있어서 AOTF 투과 특정 파장 빛이 원활히 집광될 수 있도록 되어 있다. 이러 한 HMI 광학 모들 구조는 현미경 샘플 스테이지에 세포내 형광 물질 또는 프로브 물질, 마이크로 비드 내 형광물질 등등 현미경에서 여기 된 모든 형광 빛을 1 nm 분광분해능으로주사시켜 각 파장에서의 이미지를 얻을수 있게 한다. 또한 이러한 이미지들에서 CCD의 특정 위치 광검출소 (pixel)에서의 세기를 파장별로 연결하면 일정 파장범위의 스펙트럼 또한 동시에 얻을 수 있게 한다. 이 때 주사속도는 1 frame/sec이다. 이렇게 얻은 이미지는 Metamorph 둥등의 software 를 통해서 분석된다. 이러한 광학 모들은 구성 요소인 입구 쪽 c-mount 제 1 렌즈부재, AOTF, Longpass filter (또는 bandpass filter) 그리고 CCD를 포함한 two-dimensional 이 미지 검출기는 입구 쪽 계 1 렌즈부재 에 의한 집광을 고감도로 검출하기 위한 광학 배열을 위해서 레일 또는 이와 유사한 이동 장치를 통해서 각각의 구성 요소가 움 직일 수 있도록 되어 있고 HMI 모들 내에 존재하는 특정 지지대를 통해서 고정되는 대체용 (규칙 제 26조) 것이 가능하다. 광학 모들은 하나의 패키지로 일체의 상품이며 모든 상업용 형광 현미경을 포함한 광학 현미경의 측면에 부착시켜서 이용할 수 있도록 제작되어 있다 . QHMI 모들은 CCD를 포함한 이미지 검출기 및 A0TF의 장시간 사용에 따른 과열을 방지하 고자 Air— cool ing 또는 water-cool ing 시스템이 장착되어 있다ᅳ 실시 예 2: HMI 2 시스템 본 발명에 있어서 HMI 2 시스템은 HMI 1 시스템과 다른 광학적 특성을 갖는 모들올 위해 제작한 또 다른 광학 모들 시스템이다 . HMI 1은 광학모들 입구에 위치 한 c-mount 계 1 렌즈부재에 의해 현미경 측면에서 나오는 빔이 집광되는 구조를 가 지고 있다. 그 결과 HMI 1 광학 모들은 상대적으로 이미지 크기가 작은 반면에 이미지는 그 세기가 크고 분해능이 좋다. HMI 2 시스템은 HMI 1과 다른 광학적 부품 및 배열 을 달리하여 다른 특성을 갖는다. 이 경우 이미지 크기가 더 증가하고 세포를 포함 한 더 자세한 물질의 morphology를 관찰할 수 있게 된다. Light of a certain wavelength passing through A0TF is detected by the CCD. In addition to the light of a specific wavelength diffracted and passed through A0TF, there is also a background light that is directly transmitted without diffraction. This background light usually passes through a crystal in A0TF in the same direction as the axial direction of the incident beam, taking advantage of the angular difference (within the range of about 3-15 0 ) between the background light and the particular wavelength light that is diffracted and transmitted. Substitute sheet by installing mechanical plate in front of CCD behind AOTF (Rule Article 26) Selective removal of light only On the other hand, the specific wavelength light diffracted from A0TF at a certain angle comes out of the excitation light source in the fluorescence microscope, so a longpass filter or bandpass filter is installed in front of the CCD as a means to remove the light from this excitation light source To get a clearer image. In addition, a c-mount lens is attached in front of the CCD for clear, high-quality images, so that AOTF-transmitted specific wavelength light can be smoothly collected. This HMI optical module structure allows scanning of all fluorescent light excited by the microscope, such as intracellular or probe material, microbeads, and the like at 1 nm spectral resolution on the microscopic sample stage to obtain images at each wavelength. In addition, by linking the intensities of the CCD at a specific location of the pixel at each wavelength, the spectrum of a certain wavelength range can be obtained simultaneously. At this time, the scanning speed is 1 frame / sec. The image thus obtained is analyzed by software such as Metamorph. These optical modules are two-dimensional image detectors, including the inlet c-mount first lens element, AOTF, Longpass filter (or bandpass filter), and CCD, which detect the condensation by the inlet system one lens element with high sensitivity. Alternatives, in which each component can be moved through rails or similar moving devices for fixing in order to be secured through specific supports present in HMI modules (rule 26) It is possible. The optical modules are all in one package and are designed to be attached to the side of the optical microscope, including all commercial fluorescence microscopes. QHMI models are equipped with an image detector including a CCD and an air-cooling or water-cooling system to prevent overheating due to prolonged use of the A0TF. Example 2 HMI 2 System Another optical mode system designed for mods with different optical characteristics from the HMI 1 system. HMI 1 has a structure in which the beam from the side of the microscope is focused by a c-mount 1 lens member located at the entrance of the optical modules. As a result, the HMI 1 optical models are relatively small in image size, while the images are high in intensity and high in resolution. The HMI 2 system has different characteristics by different optical components and arrangement than HMI 1. In this case, the image size is increased and more detailed morphology of the material, including the cells, can be observed.
HMI 2의 광학 모들 입구는 빔 Col l imator 또는 Expander를 부착하여 현미경 측면에서 나오는 큰 반경의 빔을 평 행빔 (반경이 직진방향에 대해서 거의 일정하게 유지되는)이나 그 반경올 작게 만든다. The optical module inlet on HMI 2 attaches a beam collimator or expander to make the large radius beam from the side of the microscope smaller than the parallel beam (the radius of which remains almost constant relative to the straight direction).
대 체 용지 (규칙 제 26조) Collimator는 : Replacement Paper (Rule Article 26) Collimator :
된 평행한 범을 만드 Parallel pans
방향을 바꾸어 HMI 2 모들 입구에 설치함으로써 현미경 측면에서 오는 빔이 거꾸로 배열된 Expander에 들어오면 출력 빔은 직경을 증가하는 것이 아니라 감소하게 된 다. By reorienting and installing at the inlet of the HMI 2 module, when the beam coming from the side of the microscope enters the inverted expander, the output beam decreases rather than increases its diameter.
Collimator 또는 Expander가 부착된 입구는 c-mount가부착되어 역시 현미경 측면에 HMI 2모들을 결합시켰다. 반경이 감소된 평행빔의 반경은 A0TF의 1cm X lcm window에 들어갈 수 있도 록 Collimator 또는 Expander가 제작되어 1 cm 이하의 반경을 갖는 평행빔이 Collimator 또는 Expander를 통해서 얻어진다. 이러한 반경의 평행빔은 Acoustic field를 걸어주었을 때 특정 파장의 투과 빛만 A0TF를 통과하는데 특정 파장의 투과 빛만을 Mechanical plate를 통해 회절되 지 않고 투과된 빛으로부터 선택적으로 제거한 뒤 mgpass filter 또는 Bandpass filter를 이용해 여기 광원을 감소시킨 뒤 CCD를 포함한 이차원적 이미지 검출기를 통해서 그 이미지를 얻는다. 또한, CCD 바로 앞에는 뚜렷한 고화질 이미지를 위해 서 C-mount 렌즈 (상술된 제 2 렌즈부재)가 부착되어 있어서 A0TF 투과 특정 파장 빛 이 원활히 집광될 수 있도록 되어 있다. The inlet with the collimator or expander was attached to the c-mount, which also coupled the two HMIs to the side of the microscope. The collimator or expander is fabricated so that the radius of the parallel beam with reduced radius can enter the 1cm X lcm window of A0TF so that a parallel beam with a radius of less than 1 cm is obtained through the collimator or expander. The parallel beam of this radius passes through the A0TF only when the acoustic field is applied, and only the transmitted light of the specific wavelength is selectively removed from the transmitted light without diffraction through the mechanical plate. Then, the mgpass filter or the bandpass filter is used. The excitation light source is reduced and the image is acquired by a two-dimensional image detector with a CCD. In addition, a C-mount lens (second lens member described above) is attached directly in front of the CCD for a clear high-quality image, so that the A0TF transmission specific wavelength light can be smoothly collected.
HMI 2 광학모들은 하나의 패키지로 일체의 상품이며 모든 상업용 형광 현미 경을 포함한 광학 현미경의 측면에 부착시켜서 이용할수 있도록 제작되어 있다. 대체용지 (규칙 제 26조) HMI 2 모들은 The HMI 2 optics are all in one package and are designed to be attached to the side of an optical microscope, including all commercial fluorescent microscopes. Alternative Site (Article 26) HMI 2 mods
열을 방지하고자 Air-cooling 또는 water— cool ing 시스템이 장착되어 있다. 또한 모든 구성요소들을 최적화된 광학 배열을 완성시키기 위해 레일을 포함한 각 구성 요소 부품들의 이동이 가능하며 지지대를 이용하여 특정 위치에서 고정이 될 수 있 다. 이렇게 얻은 이미지는 metamorph등등의 software를 통해서 분석된다. 실시예 3: HMI 시스템을 이용한 마이크로비드의 Color coding을 통한 Addressing 마이크로비드는 sodium alginate 및 calcium chloride를 이용해서 제작된다. powder 상태의 sodium alginate를 autoc leaved water에 녹여서 2% sodium alginate 용액을 만든다. Air-cooling or water-cooling system is installed to prevent heat. In addition, all components can be moved around each component, including the rails, to achieve an optimized optical arrangement and can be fixed at a specific location using a support. The image thus obtained is analyzed by software such as metamorph. Example 3 Addressing Microbeads by Color Coding of Microbeads Using HMI Systems Microbeads are prepared using sodium alginate and calcium chloride. Sodium alginate in powder form is dissolved in autoc leaved water to form a 2% sodium alginate solution.
Sodium alginate 용액에 여러 가지 색의 polystyrene microsphere dye 또는 유기물 dye 등의 색소를 넣어서 서로 다른 색을 가지는 sodium alginate 용액올 제 조한다. dye가 들어간 sodium alginate 용액을 syringe에 넣고 syringe pump에 장 착한 뒤 sodium alginate 용액을 2%의 calcium chloride 용액에 떨어뜨려서 구형의 마이크로비드를 제작한다. 이때 syringe needle과 calcium chloride 용액 사이의 거리는 5 cm였고 syringe needle에 걸어준 전압은 10.0 kV 였고 syringe 젤의 용출 속도는 mL/min 였다. Ca2+이 고분자인 sodium alginate의 bridge 역할을 해서 용액이 젤 대체용지 (규칙 제 26조) (gel) 상태로 변한다. 서로 다른 dye를 포함하고 있는 sodium alginate 용액을 electrospray 방법 을 이용해서 젤 상태의 마이크로비드를 제작한 뒤 이것을 HMI 광학 모들을 부착한 광학 현미경을 이용할 경우 수많은 (수천 - 수만)마이크로비드를 그 각각의 컬러에 기초해 구분하는 Identification을 수행할 수 있다. 각각의 다른 컬러는 Green, Red 및 Blue dye의 흔합비율을 통해서 만들 수 있다. Sodium alginate solution is prepared by adding a variety of colors such as polystyrene microsphere dye or organic dye, sodium alginate solution of different colors. Spherical microbeads are prepared by adding a sodium alginate solution containing dye to a syringe and placing it in a syringe pump, then dropping the sodium alginate solution into 2% calcium chloride solution. The distance between the syringe needle and calcium chloride solution was 5 cm, the voltage applied to the syringe needle was 10.0 kV, and the dissolution rate of the syringe gel was mL / min. Ca 2+ acts as a bridge to the polymer sodium alginate, so that the solution is a gel substitute (Article 26) It changes to gel state. Sodium alginate solutions containing different dyes were prepared using gel electrolytic microbeads using electrospray methods, and then using an optical microscope with HMI optical modules. Identification can be performed based on. Each of the other colors can be made from a mix of green, red and blue dyes.
HMI 시스템 구성품 중 CCD를 포함한 이미지 센서에 맺힌 마이크로 비드 이미 지를 통해서 color coding을 하기 위한 방법은 도 1과 같은 schematic diagram으로 나타낼 수 있다. 우선 특정 색깔의 마이크로비드 샘플을 현미경의 샘플 플랫폼에 올려놓는다. 현미경을 brightfield mode로 설정하고 백색광을 마이크로비드들에 조 사한다. A0TF는 각 파장 주사속도를 1초로 설정하고 각 파장별 마이크로 비드 이미 지를 얻기 위한주사를 실시한다. 이때 주사되는 파장 범위는 빨간색 (630-740 nm), 주황색 (585-620 nm), 노 란색 (570-580 nm), 초록색 (520—570 nm) 및 파란색 (440—490 nm)에 해당하는 파장 영역을 다 포함할 수 있도록 440 nm에서 740 nm에 이르는 각각의 파장을 1 초당 1 nm 씩 주사한다. A0TF가 주사될 때 CCD 이미지 센서도 Coincident operation이 행 해져 AOTF가 1 nm 씩 주사될 때 1초의 노출시간을 가지고 CCD는 그 파장에서의 AOTF를 통한 빛의 이미지를 촬영한다. 이러한 Coincident operation을 통해서 각 파장에서의 마이크로비드의 이미 대체용지 (규칙 제 26조) 지를 얃고 마이크로비 Among the HMI system components, a method for color coding through a microbead image formed on an image sensor including a CCD may be represented by a schematic diagram as shown in FIG. 1. First, a microbead sample of a specific color is placed on the microscope sample platform. Set the microscope to brightfield mode and irradiate the microbeads with white light. A0TF sets the scanning speed of each wavelength to 1 second and performs scanning to obtain microbead image for each wavelength. The wavelength range scanned is red (630-740 nm), orange (585-620 nm), yellow (570-580 nm), green (520-570 nm) and blue (440-490 nm). Each wavelength from 440 nm to 740 nm is scanned 1 nm per second to cover the entire region. When the A0TF is scanned, the CCD image sensor also performs a coincident operation, and when the AOTF is scanned by 1 nm, the CCD has an exposure time of 1 second and the CCD captures an image of light through the AOTF at that wavelength. This coincident operation already replaces the microbeads at each wavelength (art. 26). After a long time
서의 이미지를 동일 Same image of Seo
미지에서 바탕신호 이미지를 뺀 것으로 각각의 파장에서 마이크로비드흡광 이미지 를 구한다. 그 후 정해놓은 5개의 빨간색, 주황색, 노란색, 초록색 및 파란색 파장 영 역의 마이크로비드 흡광이미지를 만들기 위해서 정해진 파장영 역에 해당하는 각 각의 파장들에서 마이크로비드 흡광이미지들의 세기를 합하여 5개 파장영 역의 마이 크로비드 흡광이미지를 얻는다. 그 뒤에 Metamorph를 포함한 소프트웨어에 이 다섯가지 파장영 역의 마이크로 비드의 흡광이미지들을 입 력하면 현미경의 접안렌즈로 봤을 때 보이는 마이크로비 드의 색깔에 해당하는 색을 가진 마이크로비드의 이미지를 컴퓨터를 통해서 얻을 수 있다. 도 2는 이 러한 과정을 통해 HMI 광학 모들을 통해서 얻은 빨간색 Polystyrene microsphere 함유한 Alginate 마이크로비드의 이미지를 나타낸다. 실시예 4: i nase-encapsu 1 at ed 마이크로비드를 이용한 Kinase inhibitor 스 크리닝 본 발명은 마이크로비드에 kinase를 encapsulat ion 시킨 뒤 , 그 마이크로비 드를 이용하여 약물의 Kinase inhibi tor로써의 효능을 스크리닝하였다. 마이크로비 드는 sodium alginate 용액을 이용하여 제작하였다 . Obtain the microbead absorbed image at each wavelength by subtracting the background signal image from the unknown. Thereafter, five wavelengths are summed together with the intensity of the microbead absorbed images at respective wavelengths corresponding to the predetermined wavelength region to produce the microbead absorbed images of the five red, orange, yellow, green, and blue wavelength ranges. Obtain microscopic absorbance images of the region. Subsequently, the absorption images of these five wavelengths of microbeads are input into the software including Metamorph, and the image of the microbeads with the color corresponding to the color of the microbeads seen through the eyepiece of the microscope is displayed on a computer. You can get it. Figure 2 shows an image of Alginate microbeads containing red Polystyrene microspheres obtained through HMI optical modules through this process. Example 4 Screening Kinase Inhibitors Using Nase-encapsu 1 at ed Microbead The present invention encapsulated kinase in microbeads, and then screened the efficacy of the drug as Kinase inhibi tor using the microbeads. . Microbeads were prepared using sodium alginate solution.
대 체 용지 (규칙 제 26조) 2% sodium alg Replacement Paper (Rule Article 26) 2% sodium alg
polystyrene dye를 ¾ polystyrene dye ¾
kinase를 indication할 수 있는 한 색상의 polystyrene dye를 Kinase와 함께 넣었 다. 흔합용액을 잘 섞은 뒤 30 Gauge needle syringe에 혼합액을 넣고 electrospray 기법 (10.0 kV, 1.5 mL/min, 5 cm)으로 calcium chloride 수용액에 떨어뜨려서 150 i 크기의 마이크로비드를 제작하였다. 마이크로비드를 모은 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였다. 그 후, 수득한 마이 크로비드를 농도별로 약물 처리한 뒤 overnight 반응시켰다. 마이크로비드는 젤 상 태로 되어있기 때문에 약물이 마이크로비드 안에 들어가 Kinase와 반응할 수 있도 록 층분한시간을 주기 위해 overnight 반응을 진행하였다. 약물 반응 후 마이크로비드를 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, ATP, D1T, kinase buffer, 그리고 kinase substrate가 흔합된 용액에 넣고서 8 시간동안 37°C 에서 반응시켰다. 반응이 끝난 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였고 현미경 -HMI 시스템을 통해서 마이크로비드의 이미지를 얻었다. kinase substrate는 Sox라는 die 1 at ion-enhanced f luorophore (CHEF) 8-hydr oxy-5- ( , -d i me t hy 1 su 1 f onam i do ) -2- methlyquinol ine°] 다. 약물이 없는 상태에서 kinase를 ATP, DTT, kinase buffer, 그리고 kinase substrate가 흔합된 용액에 넣고 반웅을 시켰을 경우, kinase에 의해서 kinase substrate가 phosphorylat ion되고, Mg2+가 Sox와 phosphote group을 연결시켜서 형 광을 발광시킨다 (여기파장 = 360nm, 발광파장 = 485nra) . 약물에 의해서 kinase가 대체용지 (규칙 제 26조) inhibition이 될 경^ One color polystyrene dye with kinase was added to indicate the kinase. After mixing the mixture well, the mixture was placed in a 30 Gauge needle syringe and dropped into an aqueous calcium chloride solution by electrospray method (10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm) to prepare 150 i microbeads. The microbeads were collected and washed three times with distilled water. Thereafter, the obtained microbeads were reacted overnight after drug treatment by concentration. Since the microbeads are in a gel state, the reactions were carried out overnight to allow enough time for the drug to enter the microbeads and react with the kinase. After drug reaction, the microbeads were washed three times with distilled water, and then reacted at 37 ° C. for 8 hours in an ATP, D1T, kinase buffer, and kinase substrate. After the reaction was washed three times with distilled water and the microbeads were obtained through a microscope -HMI system. The kinase substrate is Sox die 1 at ion-enhanced f luorophore (CHEF) 8-hydr oxy-5- (, -di me t hy 1 su 1 f onam i do) -2-methlyquinol ine °]. In the absence of the drug, kinase was added to a mixture of ATP, DTT, kinase buffer, and kinase substrate, and the reaction was carried out. Kinase substrate is phosphorylated by kinase, and Mg 2+ forms Sox and phosphote groups. It emits light (excitation wavelength = 360 nm, emission wavelength = 485 nra). Kinases replaced by drugs (Article 26 of the Rule) If it becomes inhibition ^
된다. 다음 그림은 이러한 Methanesulfonate inhibit or에 의한 Kinase GSK3b 저해 현상을 HMI-형광현미경 시스템을 이용하여 측정한 결과이다. do. The following figure is the result of measuring the inhibition of Kinase GSK3b by Methanesulfonate Inhibitor using HMI-fluorescence microscopy system.
Methanesulfonate inhibitor에 의한 Kinase GS 3b 저해 현상을 모니터링하기 위해서 360 nm UV 빔에 마이크로비드를 노출시킨 뒤 485 nm 파장을 HMI A0TF의 투 과 파장으로 설정한 후 마이크로비드의 형광이미지를 얻었다. (a)는 Inhibitor를 처리하지 않은 경우 얻은 밝게 나타난 Kinase 유발 형광을 보이는 마이크로비드를 보이고 있으며 (b)는 Inhibitor Methanesulfonate를 1 mM 처리한 후 바탕신호와 거 의 비슷한크기의 크게 감소한마이크로비드 형광이미지를 나타낸다. 도 3에서 보듯 각 약물에 의한 Kinase 저해 현상은 현미경 -HMI 시스템을 통 해서 마이크로비드의 형광 이미지를 통해서 판별할 수 있다. 또한 약물이 반응한 특정 Kinase를 Identification하기 위해서는 현미경의 모드를 Brightfield 모드로 바꾼뒤 실시예 3을 실행하면 마이크로비드의 컬러에 기초하여 그 대응되는 Kinase를 확인할 수 있다. 이러한 HMI-광학현미경을 이용하여 수만-수십만에 이르는 Library compound 들의 Kinase inhibitor로써의 약물 효능을 스크리닝하는 방법은 다음과 같다. Alginate 수용액에 특정 Kinase와 특정 dye를 넣은 뒤 Electrospray 방법을 이용하 여 마이크로비드를 만들 경우 이 마이크로비드는 Identification즉 어드레싱이 가 대체용지 (규칙 제 26조) 능한 특정 Kinase에 이 Kinase 저장통 마이크로비드를 각각 다른 Kinase 저장 마이크로비드들을 섞어서 흔합물을 만들고 특정 약물을 마이크로비드 흔합물에 처리한 뒤 위에서 묘 사한 에세이처럼 각 마이크로비드들의 형광이미지를 HMI 광학 모들—현미경을 이용 하여 형광모드에서 측정하면 각각 마이크로비드의 밝기에 따라 그 On/Off를 알게 되고 그 뒤 실시예 3과 같이 바로 Brightfield 모드에서 마이크로비드들의 함유한 dye에 해당하는 흡광이미지를 측정하면 그 해당 색의 마이크로비드 흡광이미지를 얻을 수 있어 하나의 약물이 다양한 종류의 Kinase들에 대해서 저해제로써의 효능 을 한번의 이미지측정으로신속하게 확인할수 있다. 이러한 측정이미지를 마이크로비드 용액 내 각각 다른 지역에 존재하는 마이 크로비드 흔합물 형광이미지를 연속적으로 측정할 경우 파이펫팅이 필요없는 이미 징기반 약물 효능 스크리닝의 새로운 세대의 플랫품이 실현됨을 쉽게 알 수 있다. 기존 96-well plate에 기반한 약물 스크리닝의 경우 각 well에 Kinase 및 그 substrate를 포함한 반웅물질과 함께 약물의 넣고 반웅을 시키는데 이 경우 각 well에 파이펫팅에 의한 자동화된 well로의 deliver 파이펫팅을 이용하게 된다. 본 발명의 Kinase inhibitor로써의 수많은 Library compound의 스크리닝을 수행할 때 매우 간편하고 신속한스크리닝 플랫폼을 제공한다. 실시예 5: Drug-encapsulated 마이크로비드를 이용한 Kinase inhibitor 스크 리닝 To monitor the inhibition of Kinase GS 3b by the methanesulfonate inhibitor, microbeads were exposed to a 360 nm UV beam, and then the 485 nm wavelength was set to the transmission wavelength of HMI A0TF to obtain fluorescence images of the microbeads. (a) shows microbeads showing brighter Kinase-induced fluorescence obtained without treatment with Inhibitor, and (b) shows greatly reduced microbead fluorescence images of approximately the same size as background signal after 1 mM treatment with Inhibitor Methanesulfonate. Indicates. As shown in Figure 3, the kinase inhibition by each drug can be determined through the fluorescence image of the microbeads through the microscope -HMI system. In addition, in order to identify a specific Kinase to which the drug reacted, after changing the mode of the microscope to the Brightfield mode and executing Example 3, the corresponding Kinase can be identified based on the color of the microbead. The method of screening drug efficacy of Kinase inhibitor of tens of thousands to hundreds of thousands of library compounds using HMI-optical microscope is as follows. When a specific Kinase and a specific dye are added to an aqueous solution of Alginate, and the microbeads are made using the Electrospray method, the microbeads are identified or replaced. The Kinase reservoir microbeads are mixed with different Kinase storage microbeads to a specific Kinase that is possible, and then a specific drug is applied to the microbead mixture, and the fluorescence image of each microbead is then captured in the HMI optical module—microscope. When measured in the fluorescent mode using the microbeads to know the on / off according to the brightness of the microbeads, and then immediately after the absorption image corresponding to the dye containing the microbeads in the brightfield mode, as shown in Example 3 The microbead absorption image of can be obtained so that one drug can quickly confirm the efficacy as an inhibitor against various kinds of kinases by one image measurement. Consecutive measurements of microbead complex fluorescence images in different regions of the microbead solution will readily show that a new generation of platforms for imaging-based drug efficacy screening without pipetting is realized. have. In the case of drug screening based on the existing 96-well plate, the drug is added and reacted with the reaction material including the kinase and its substrate in each well. In this case, the pipette is used to deliver to the well by automated pipetting. . Provides a very simple and rapid screening platform when screening a large number of library compounds as the Kinase inhibitor of the present invention. Example 5: Screening Kinase Inhibitors with Drug-encapsulated Microbeads
대체용지 (규칙 제 26조) 본 발명은 kin Alternative Site (Article 26) The present invention is kin
있는 마이크로비드를 Microbeads
로비드는 2% sodium alginate 용액을 이용하여 제작한다. The lobby is made using 2% sodium alginate solution.
2% sodium alginate 수용액에 하나의 약물과 한 가지 색의 polystyrene microsphere dye를 넣었다. 흔합용액을 잘 섞은 뒤 30 Gauge needle syr inge에 흔 합액을 넣고 1-10.0 kV, 1-5 mL/min 젤 유속 , 1-20 cm syr inge needle과 alginate 용액사이 거 리를 갖는 조건의 electrospray 기법 ( 10.0 kV, 1.5 mL/min, 5 cm 선 호)으로 cal cium chlor ide 수용액에 떨어뜨려서 150 /m 크기의 마이크로비드를 제 작하였다 . 마이크로비드를 모은 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였다. 그 후, 수득한 마이크로비드를 Kinase GSK3b와 overnight 반응시켰다. GSK3b 이외에도 모든 Kinase는 본 에세이에 적용될 수 있다 . 마이크로비드 내 약물과 Kinase와 반응 후 마이크로비드를 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, ATP, DTT, kinase buffer , 그리고 kinase substrate가 흔합된 용액에 넣고서 8 시간동안 370C에서 반 웅시 켰다. 반응이 끝난 뒤 증류수로 3차례 세척을 하였고 현미경 -HMI 시스템을 통 해서 마이크로비드의 이미지를 얻었다. 그 뒤 마이크로비드내 존재하는 약물을 알기 위해서 실시 예 3을 수행한다. 수 천, 수만에 이르는 다양한 약물의 Kinase inhibi t ion을 스크리닝하기 위해서는 각 각의 다른 약물이 들어가있는 약물 저장통으로써의 마이크로비드들의 흔합물 수용 액을 현미경 샘플 스테이지에 올려 놓은 뒤 위 과정을 반복한다. One drug and one colored polystyrene microsphere dye were added to a 2% aqueous sodium alginate solution. After mixing the mixture well, place the mixture in a 30 Gauge needle syr inge, and electrospray method with 1-10.0 kV, 1-5 mL / min gel flow rate, and distance between 1-20 cm syr inge needle and alginate solution. 10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm preferred) was added to the aqueous solution of cal cium chloride to prepare 150 / m microbeads. The microbeads were collected and washed three times with distilled water. Thereafter, the obtained microbeads were reacted overnight with Kinase GSK3b. In addition to GSK3b, all Kinases can be applied to this essay. After reacting with the drug and kinase in the microbeads, the microbeads were washed three times with distilled water, and then mixed with ATP, DTT, kinase buffer, and kinase substrate in a mixed solution for 8 hours at 37 0 C. After the reaction was washed three times with distilled water and the microbeads were obtained through a microscope -HMI system. Example 3 is then performed to determine the drug present in the microbeads. To screen for thousands and tens of thousands of kinase inhibitors of various drugs, the microbeads's mixed solution as a drug reservoir containing each different drug is placed on the microscope sample stage and repeated.
대 체 용지 (규칙 제 26조) 실시예 6: 루시 약물의 Kinase 저해제로써의 작용을 판별하는 실험법으로써 마이크로비드를 이용한 루시페린-루시페라아제 에세이는 효과적인 약물 스크리닝법으로 이용될 수 있다. 발광 반응 (luminescent reactions)에서 루시페린이 산소와 반응을 하면 oxyluciferin으로 산화가 되면서 빛이 생산된다 (루시페린 + ¾ → oxyluciferin + 빛). 대부분의 발광반웅에서 이산화탄소가 product로써 방출된다. 루시페린과 산소 사이의 반응 속도는 매우 느리기 때문에 luciferase에 의해 촉매되고, 때로는 칼슘 이은이나 ATP와 같은 보조인자에 의해 조정된다. firefly luciferase에 의해 촉매된 반웅은 두 단계로 일어난다. 먼저 루시페 린이 ATP와 반웅해서 luciferyl adenylate와 PPi를 생산하게 되고 (루시페린 + ATP → luciferyl adenylate + PPi), luciferyl adenylate는 산소와 반웅하여 oxyluciferin과 AMP, 그리고 빛을 생산하게 된다 (luciferyl adenylate + 02 → oxyluciferin + AMP + 빛). 이러한 반웅은 매우 효과적인 반웅으로 이 반응에 투입된 거의 모든 에너지 가 빛 (560 nm)으로 변형된다. Kinase는 세포 내에서 ATP를 이용하여 substrate를 인산화시킨다. Replacement Paper (Rule Article 26) Example 6: Luciferin-luciferase assay using microbeads can be used as an effective drug screening method as an experiment for determining the action of lucifer as a Kinase inhibitor. In luminescent reactions, luciferin reacts with oxygen to oxidize to oxyluciferin, producing light (luciferin + ¾ → oxyluciferin + light). In most luminescence reactions, carbon dioxide is released as a product. The reaction rate between luciferin and oxygen is very slow and is catalyzed by luciferase and sometimes by cofactors such as calcium silver or ATP. The reaction catalyzed by firefly luciferase occurs in two stages. First, luciferin reacts with ATP to produce luciferyl adenylate and PPi (luciferin + ATP → luciferyl adenylate + PPi), and luciferyl adenylate reacts with oxygen to produce oxyluciferin, AMP and light (luciferyl adenylate + 0 2 → oxyluciferin + AMP + light). This reaction is a very effective reaction, in which almost all the energy put into the reaction is transformed into light (560 nm). Kinase phosphorylates the substrate using ATP in cells.
대체용지 (규칙 제 26조) 따라서 Kinase Alternative Site (Article 26) Thus Kinase
때문에 루시페린 -루入 Because luciferin-lu 入
러나 약물이 Kinase 저해제로서 작용할 경우, 약물과 Kinase를 먼저 반웅을 시킨 후 substrate과 ATP를 반응시켜도 약물이 키나아제가 substrate를 인산화시키는 것 을 억제하기 때문에 ATP가 안정하게 존재하게 되고, 그에 따라 루시페린-루시페라 아제 반응이 일어나서 빛이 발생하게 된다 . 본 발명은 이러한 논리로 서로 다른 Kinase가 캡술화되어 있는 마이크로비드 를 이용하여 1루시페린-루시페라아제 에세이를 이용한 약물 스크리닝법을 소개한 다 . 마이크로비드에 하나의 Kinase와 그 Kinase를 확인할 수 있는 한 가지 색의 polystyrene 비드를 넣은 2% sodium alginate 젤을 electrospray 방법을 이용해 제 작한다 . 제작된 마이크로비드는 약물이 용해되어 있는 용액에 넣고 일정시간 배양하 여 약물이 마이크로비드 내로 들어가 약물과 반응하도록 한다. 그 후, 마이크로비드를 세척한 뒤 substrate와 ATP를 넣고 반응시키고 다시 물로 세척한다. 마지막으로 루시페린과 루시페라아제를 넣고 일정시간 반응시킨다. 최종 반응 완료 후 HMI 시스템올 이용하여 형광을 검출하고 마이크로비드 컬러 코 딩법을 실시하면 특정 약물들이 여러 가지 Kinase에 대한 효능을 판별할 수 있게 된다. 실시 예 7: 마이크로비드를 이용한 약물 유발 미토콘드리아 기능장애 간세포 대 체 용지 (규칙 제 26조) 독성 측정 본 발명은 세포가 캡슬화되어있는 마이크로비드를 이용한 약물 독성 스크리 닝법을 제시한다. 이 방법은 세포를 마이크로비드에 캡술화시키는 과정, 코팅처리를 하여 마이 크로비드의 안정성을 향상시키는 과정, 그리고 약물 처리 후 독성을 검출하는 과정 을 거치게 된다. 세포를 마이크로비드에 캡술화시키는 과정은 8xl06 cell/mL의 간세 포주 (HepG2 등등)를 sodium alginate 용액에 넣고 1-10.0 kV, 1-5 mL/min 젤 유 속, 1-20 cm syringe needle과 alginate 용액사이 거리를 갖는 조건의 electrospray기법 (10.0 kV, 1.5 mL/min, 5 cm선호)을 이용하여 BaCl2에서 경화시 켜서 1-8% (2%선호) sodium alginate 젤에 캡술화시키게 된다. sodium alginate 젤을 세포를 배양하기 위한 배지에서 안정되게 하기 위하여 코팅처리한다. 모아진 마이크로비드를 0.W Poly-L-lysine에 넣고 7분간 처리하고, 그 다음 0.125% sodium alginate 용액에 5분간 처리를 하는 과정을 통해서 코팅처 리가 완료된다. 코팅처리가 완료된 마이크로비드는 세포 배양 배지에 넣어서 370C, 5% C02에 서 배양시킨다. 약물 독성 스크리닝은 세포 캡슐화가 완료된 마이크로비드를 이용 하여 실시한다. 약물에 의해 유발되는 세포 독성으로 세포 내 칼슘 농도가 증기하면 증가된 대체용지 (규칙 제 26조) 칼슴은 미토콘드리아 However, if the drug acts as a Kinase inhibitor, ATP remains stable because the drug inhibits the kinase phosphorylation of the substrate even after reacting the drug with Kinase first and then reacting the substrate with ATP. Thus, luciferin-luci Perase reactions occur and light is generated. The present invention introduces a drug screening method using 1 luciferin-luciferase assay using microbeads in which different Kinases are encapsulated with this logic. A 2% sodium alginate gel containing one kinase and one colored polystyrene bead in microbeads is prepared by electrospray method. The prepared microbeads are placed in a solution in which the drug is dissolved and incubated for a certain time so that the drug enters the microbeads and reacts with the drug. After washing the microbeads, the substrate and ATP are added, reacted, and washed again with water. Finally, luciferin and luciferase are added and reacted for a while. After completion of the final reaction, the fluorescence can be detected using the HMI system and microbead color coding can be used to determine the efficacy of various drugs on various kinases. Example 7: Drug-induced mitochondrial dysfunction hepatocyte replacement paper using microbeads (Rule 26) Toxicity Measurement The present invention provides a drug toxicity screening method using microbeads in which cells are encapsulated. This method involves capturing cells in microbeads, coating them to improve microbead stability, and detecting toxicity after drug treatment. The process of encapsulating cells in microbeads was performed by adding 8xl0 6 cell / mL liver cell (HepG2, etc.) to sodium alginate solution in 1-10.0 kV, 1-5 mL / min gel flow, 1-20 cm syringe needle and alginate. The solution was encapsulated in 1-8% (2% preferred) sodium alginate gel by curing in BaCl 2 using electrospray (10.0 kV, 1.5 mL / min, 5 cm preferred) with distance between solutions. Sodium alginate gels are coated to stabilize cells in culture medium. The collected microbeads were placed in 0.W Poly-L-lysine and treated for 7 minutes, followed by 5 minutes in 0.125% sodium alginate solution. Coated microbeads are incubated in 37 0 C, 5% C0 2 in cell culture media. Drug toxicity screening is performed using microbeads that have completed cell encapsulation. Substitutes increased by intracellular calcium concentrations due to drug-induced cytotoxicity (art. 26) Swords Mitochondria
spec i es (R0S)가 증 spec i es (R0S) increases
Permeabi l i ty trans i t ion (MPT) 현상이 발생하여 미토콘드리아로부터 Cytochrome C 가 방출되며 연속적으로 Caspase 9 , Caspase 3가 발생하여 간세포가 죽게 되는 세 포사멸이 일어나게 된다. 이러한 과정의 각각의 현상들은 형광 프로브 물질을 이용하여 관찰할 수 있 다. 칼슘 증가는 칼슘 표지자를 통해서 검출하게 되는데 칼슘 표지자는 칼슴과 결 합하여 형광물질을 발생한다. 미토콘드리아 MPT는 Cal cein-AM을 통해서 측정할 수 있는데 Calcein-細이 미 토콘드리아막에 축적되어 있다가, MPT 변화 즉 미토콘드리아막이 손상을 입게되면 미토콘드리아막에 축적된 Calcein-AM이 세포질로 확산되어 Calcein-AM에 의한 형광 의 밝기가 세포내에서 전체적으로 감소하게 된다. 그리고 Caspase-3는 Caspase-3 기질올 이용해서 검출할 수 있는데 Caspase-3 기질은 Caspase-3를 만나면 형광물질을 발생해 그 형광 검출을 통해서 Caspase-3의 발생했음을 파악할 수 있다. 약물의 미토콘드리아 기능장애 기전에 의한 간세포 독성을 마이크로비드에서 관찰하기 위해서는 먼저 간세포 함유 마이크로비드를 세 가지 형광 표지자, 칼슘 표지자와 Cal cein-AM 및 Caspase-3 기질이 포함된 용액에서 층분한 시간동안 반웅 을 시켜서 마이크로비드 내 존재하는 간세포들 속으로 형광 표지자들이 투입되도록 대 체 용지 (규칙 제 26조) 한 뒤 약물 (e .g. 네 Permeabi lithium transit ion (MPT) occurs, which releases Cytochrome C from the mitochondria, and subsequently caspase 9 and caspase 3, resulting in cell death. Each of these phenomena can be observed using fluorescent probe material. An increase in calcium is detected through calcium markers, which combine with the scab to generate fluorescent material. Mitochondrial MPT can be measured by Cal cein-AM. Calcein- 細 accumulates in the mitochondrial membrane. When MPT changes, that is, the mitochondrial membrane is damaged, Calcein-AM accumulated in the mitochondrial membrane diffuses into the cytoplasm. The intensity of fluorescence by calcein-AM is reduced in vivo. Caspase-3 can be detected using Caspase-3 substrate, and Caspase-3 substrate generates fluorescent substance when it meets Caspase-3, and it can be understood that Caspase-3 is generated through fluorescence detection. In order to observe the hepatotoxicity in the microbeads due to the mitochondrial dysfunction mechanism of the drug, hepatocyte-containing microbeads were first reacted in a solution containing three fluorescent markers, calcium markers and Cal cein-AM and Caspase-3 substrates. Replacement paper to inject fluorescent markers into the hepatocytes present in the microbead (Article 26) After the drug (e.g. yes
통해서 각 표지자의 ^ 약물이 간세포 독성을 갖을 경우에는 칼슘 표지자 형광의 증가, 미토콘드리 아 MPT에 따른 Calcein-AM 형광의 감소, Caspase-3의 증가에 따른 Caspase-3 기질 에서 발생하는 형광체로 인한 형광의 증가를 확인할 수 있다. 세 가지 형광의 변화 를 모니터링 한 결과 위와 같은 형광의 변화가 관찰되면 약물에 의해 유발된 세포 독성이 미토콘드뫼아 기능 장애로 인한 것임을 확인할 수 있다. 이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명 이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의 해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범 위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다. If the drug of each marker has hepatotoxicity, the increase of calcium marker fluorescence, the decrease of Calcein-AM fluorescence according to mitochondrial MPT, and the increase in Caspase-3 substrate caused by the increase of Caspase-3 An increase in fluorescence can be seen. As a result of monitoring three fluorescence changes, it can be confirmed that cytotoxicity caused by drug may be due to mitochondrial dysfunction. As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims to be described below.
[부호의 설명 ] [Description of the code]
10 : : 케이스 12 : 개폐도어  10 : Case 12 : Opening and closing door
14 : : 에어쿨링부재 20 : 제 1 렌즈부재  14 : Air cooling member 20 : First lens member
22 : : 집광렌즈 24 : 범 콜리메이터 또는 빔 익스펜더 22 : Condenser lens 24 : Pan collimator or beam expander
30 : : 렌즈지지부재 40 : 가변형필터 30 : Lens support member 40 : Variable filter
50 : : 통패스필터 또는 밴:드패스필터 60 : 이미지센서  50 :: Pass-pass filter or van: de-pass filter 60 : Image sensor
80 : 지지바 90 : 레일부재  80: support bar 90: rail member
【산업상 이용가능성】 대 체 용지 (규칙 제 26조) 본 발명에 따^ 【Industrial Availability】 Alternative Sites (Rule Article 26) According to the present invention ^
color coding에 기초 based on color coding
효과를 가지고 있다. 첫째, 본 발명은 휴대용 HMI 광학 모들에 기반한 마이크로비드 약물 스크리 닝 시스템은 기존 광학현미경, Upright 및 inverted 현미경 측면에 부착되어 사용 될 수 있는 HMI 광학모들을 사용을 통해서 기존 광학현미경 보유 연구실에서 저가 의 범용의 다파장 세포 및 분자 이미징 장비를 제공함으로써 관련 바이오이미징 연 구의 저변화에 크게 기여할 수 있다 . 특히 대부분의 바이오 연구실에서는 광학현미 경을 보유하고 있기 때문에 모들화된 광학시스템 장착을 통해 바이오이미징 연구를 확산시킬 수 있다. 둘째, HMI광학모들 시스템은 HCS 기기로 사용될 수 있는데 , 이는 현존하는 HCS 기기에 비해서 가격 이 1/7.4 수준으로 낮아서 큰 비용 절감의 효과가 있어서 경제적으로 볼 때 개인 연구실단위에서 보유할 수 있는 HCS 기기가 될 수 있어 이 를 통해 개인 연구실 단위에서 대규모의 약물 스크리닝을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다 . 셋째, 본 발명은 HCS 기기로써 96 wel l plate 1개당 이미지 측정 소요시간이 14.4분으로 현존하는 HCS 기기가 40분이 걸리는 데 비해서 약물 저장통 또는 Kinase와 같은 약물 타겟 단백질 저장통을 마이크로비드로 만들어서 그 흔합물들을 현미경 샘플 플래트폼에 놓고 반웅에 필요한 시 약들을 샘플 플래트품에 넣어서 모 든 마이크로비드에 동일한 반웅을 일으킬 수 있어서 그 약물 효능 스크리닝 시간이 대 체 용지 (규칙 제 26조) 매우 단축될 수 있다 Has an effect. Firstly, the present invention provides a microbead drug screening system based on a portable HMI optical model, which can be used in a conventional optical microscope holding laboratory by using HMI optical models that can be attached to the side of an existing optical microscope, an upright and an inverted microscope. Providing general-purpose multiwavelength cell and molecular imaging equipment can greatly contribute to the lowering of related bioimaging studies. In particular, since most bio laboratories have optical microscopes, bioimaging research can be spread by installing a modeled optical system. Second, the HMI optical mother system can be used as an HCS device, which has a cost savings of 1 / 7.4 compared to the existing HCS device, which has a significant cost saving effect, which can be economically retained by individual laboratory units. It can be a device that enables large-scale drug screening at the individual laboratory level. Third, the present invention is an HCS device, the time required for image measurement per 96well plate is 14.4 minutes, while the existing HCS device takes 40 minutes, but the drug target protein reservoir such as Kinase is made of microbeads and the combinations thereof. Can be placed on the microscope sample platform and the reagents required for reaction can be added to the sample platform to produce the same reaction for all microbeads, so that the drug efficacy screening time is replaced by the replacement paper (Rule 26). Can be very shortened
하는 효과가 있다. 2 It is effective. 2
동시에 모든 마이크로비드들에 처리를 하기 때문에 그에 따라 소모되는 시 약을 크 게 절약할 수 있다 . 다섯째 , 본 발명은 Narrow bandpass 필터 대신에 A0TF를 사용하기 때문에 기 존에 8개의 Narrow bandpass 필터를 사용할 수 있는 HCS 기기에 비해서 적용가능한 파장수가 크게 증가하여 약물 효능 스크리닝을 위한 형광 프로브의 선택영 역의 폭 이 넓어진다. 여섯째, 본 발명은 color coding법에 의해 각 약물마다 서로 다른 dye 또는 약물타겟을 넣고 encapsulat ion 시켜서 마이크로비드를 제작함으로써 각 약물을 indicat ion할 수 있기 때문에 파이펫팅이 없는 새로운 개념의 약물 스크리닝 플래 폼 시대를 열 수 있다 . 일곱째, 본 발명은 마이크로비드의 ¾러 코딩 법에 의해 신약개발 과정의 필 수 불가결한 약물 스크리닝 과정을 담당하는 하나의 시스템으로 이용할 수 있기 때 문에 새로운 상품으로 관련 제약 산업에 활발히 활용될 수 있다. All microbeads are processed at the same time, which saves a lot of reagents. Fifth, since the present invention uses A0TF instead of Narrow bandpass filter, the number of applicable wavelengths is greatly increased compared to HCS devices that can use eight Narrow bandpass filters. The width becomes wider. Sixth, the present invention is a new era of drug screening platform without pipetting because it can indicat ion each drug by encapsulating different dyes or drug targets by color coding method and encapsulat ion Can be opened. Seventh, the present invention can be actively used in the pharmaceutical industry as a new product because it can be used as a system for the indispensable drug screening process of the drug development process by the microbead's method of coding. .
대 체 용지 (규칙 제 26조) Replacement Paper (Rule Article 26)

Claims

【청구의 범위】 [Range of request]
【청구항 1】  [Claim 1]
일측부가 현미경과 체결가능한모들형 케이스;  A model case having one side coupled to the microscope;
상기 케이스의 일측부의 개구부에 설치되며, 상기 현미경으로부터 나오는 형 광빔을 집광하는 집광렌즈를 가진 제 1 렌즈부재 ;  A first lens member disposed in an opening of one side of the case and having a condenser lens for condensing a type light beam emitted from the microscope;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 제 1 렌즈부재를 통과한 형광빔의 파장을 파장별로 주사시키는 가변형필터;  A variable filter disposed in the case and scanning wavelengths of the fluorescent beams passing through the first lens member for each wavelength;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광범에서 비회절된 파장을 포함하는 형광빔을 기계적으로 제거하는 메카니컬 플레이트 (mechanical plate);  A mechanical plate disposed in the case and mechanically removing a fluorescence beam including a wavelength undiffracted in the fluorescence band passing through the variable filter;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광빔에서 여기 광 원의 빛을 제거하는 통패스필터 또는 밴드패스필터;  A pass-pass filter or a band-pass filter disposed in the case to remove light of the excitation light source from the fluorescent beam passing through the variable filter;
상기 케이스 내에 설치되며, 상기 메카니컬 플레이트 및 통패스필터 또는 밴 드패스필터를 통과한 형광빔을 검출하는 이미지센서; 및  An image sensor installed in the case and detecting a fluorescent beam passing through the mechanical plate and the through-pass filter or the band pass filter; And
상기 이미지센서 전측에 배치되어 고화질 이미지를 얻도록 구성되는 제 2 렌 즈부재;를 포함하여 하이퍼멀티컬러 이미징 (Hypermulticolor imaging, HMI)이 가능 하며,  Hypermulticolor imaging (HMI) is possible, including a second lens member disposed at the front of the image sensor and configured to obtain a high quality image.
휴대용으로서 모들식으로 상기 현미경에 착탈가능하도록 구성되는 것을 특징 으로 하는 휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모들.  Portable hypermulticolor imaging optical fibers characterized in that they are configured to be detachable to the microscope in a portable manner.
【청구항 2] [Claim 2]
일측부가 현미경과 체결가능한 모들형 케이스;  A model case having one side coupled to the microscope;
상기 케이스의 일측부의 개구부에 설치되며, 상기 현미경으로부터 나오는 형 대체용지 (규칙 제 26조) 광빔의 크기를 즐이^ Installed in the opening of one side of the case, type replacement paper coming out of the microscope (Article 26 of the rule) Enjoy the size of the light beam ^
expander)를 가진 제 1 1st with expander)
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 제 1 렌즈부재를 통과한 형광빔의 파장을 파장별로 주사시키는 가변형필터 ;  A variable filter disposed in the case and scanning wavelengths of the fluorescent beams passing through the first lens member for each wavelength;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광빔에서 비회절된 파장을 포함하는 형광빔을 기 계적으로 제거하는 메카니 컬 풀레이트 (mechani cal plate);  A mechanical full plate disposed in the case and mechanically removing a fluorescent beam including a wavelength undiffracted from the fluorescent beam passing through the variable filter;
상기 케이스 내에 배치되며, 상기 가변형필터를 통과한 형광빔에서 여기 광 원의 빛을 제거하는 통패스필터 또는 밴드패스필터 ;  A pass-pass filter or a band-pass filter disposed in the case to remove light of the excitation light source from the fluorescent beam passing through the variable filter;
상기 케이스 내에 설치되며, 상기 메카니 컬 플레이트 및 통패스필터 또는 밴 드패스필터를 통과한 형광빔을 검출하는 이미지센서 ; 및  An image sensor installed in the case and detecting a fluorescent beam passing through the mechanical plate and the through-pass filter or the bandpass filter; And
상기 이미지센서 전측에 배치되어 고화질 이미지를 얻도록 구성되는 제 2 렌 즈부재;를 포함하여 하이퍼멀티컬러 이미징 (Hypermul t icolor imaging, HMI )이 가능 하며, 、  And a second lens member disposed at the front side of the image sensor and configured to obtain a high quality image. Hypermulticolor imaging (HMI) is possible,
휴대용으로서 모들식으로 상기 현미경에 착탈가능하도록 구성되는 것을 특징 으로 하는 휴대용 하이퍼멀티컬러 이미징 광학모듈 .  A portable hypermulticolor imaging optical module, characterized in that it is configured to be detachable to the microscope in a portable manner.
【청구항 3】 [Claim 3]
제 1항 또는 제 2항에 있어서,  The method according to claim 1 or 2,
상기 가변형필터, 메카니컬 플레이트, 통패스필터 또는 밴드패스필터, 및 이 미지센서를 각각 상방지지하여 고정시키는 지지바가 구비되며 ,  The variable filter, the mechanical plate, the through-pass filter or the band-pass filter, and a support bar for fixing the image sensor to prevent the image is provided, respectively,
상기 케이스 내의 하면에 설치되며, 상기 제 1 렌즈부재로부터 상기 가변형필 터 , 메카니컬 플레이트, 통패스필터 또는 밴드패스필터, 및 이미지센서가 일직선 대 체 용지 (규칙 제 26조) 방향으로 이동가능하 It is installed on the lower surface of the case, the variable filter, the mechanical plate, the through-pass filter or the band-pass filter, and the image sensor from the first lens member is a straight replacement sheet (Article 26) Moveable in the direction
록 체결되는 레일부재 Rail member locked
징으로 하는 광학모들 . Opticians with gongs.
【청구항 4] [Claim 4]
제 1항 또는 제 2항에 있어서,  The method according to claim 1 or 2,
상기 케이스는, 내부에 배치된 상기 제 1 렌즈부재, 가변형필터, 메카니컬 플 레이트, 통패스필터 또는 밴드패스필터 , 및 이미지센서를 교체 및 수리가능하도록, 일면에 형성된 개폐도어 ;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학모들 .  The case includes an opening and closing door formed on one surface of the first lens member, the variable filter, the mechanical plate, the through-pass filter or the band-pass filter, and the image sensor disposed therein so that the image sensor can be replaced and repaired. Optical models with.
【청구항 5] [Claim 5]
제: 1항에 있어서 ,  Article: The method of claim 1,
상기 집광렌즈는 적어도 하나 이상으로 이루어지며 ,  The condensing lens is composed of at least one,
상기 집광렌즈가 상기 케이스 개구부에 착탈가능하기 위해, 상기 집광렌즈의 테두리및 상기 케이스 개구부의 테두리에는 나사선이 형성되어, 상기 케이스 개구 부에 적어도 하나 이상의 상기 집광렌즈가 씨마운트 (C-mount )되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학모들 .  In order to attach and detach the condensing lens to the case opening, a screw thread is formed at an edge of the condensing lens and an edge of the case opening so that at least one condensing lens is C-mounted in the case opening. Optical fibers, characterized in that the configuration.
【청구항 6】 [Claim 6]
제 1항 또는 제 2항에 있어서,  The method according to claim 1 or 2,
상기 제 1 렌즈부재가 상기 케이스의 일측부의 개구부에서 거치지지되도록 구 성되는 렌즈지지부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학모들 .  And a lens support member configured to be supported by the first lens member in an opening of one side portion of the case.
대 체 용지 (규칙 제 26조) Replacement Paper (Rule Article 26)
【청구항 7】 [Claim 7]
제 1항 또는 제:  Claim 1 or Article:
상기 가변형필터는 음향광학 파장가변형필터 (acousto-optic tunable filter, A0TF)인 것을 특징으로 하는 광학모들.  The variable filter is an optical optical wavelength tunable filter (A0TF) characterized in that the optical model.
【청구항 8] [Claim 8]
제 1항또는 제 2항에 있어서,  The method according to claim 1 or 2,
상기 이미지센서는,  The image sensor,
CCD 카메라 (charge coupled device camera), 포토다이오드 어레이 (photodiode array)를 포함하는 2-디멘션널 (dimensional ) 이미지센서인 것을 특징 으로 하는 광학모들.  Optical modules characterized in that it is a two-dimensional image sensor including a charge coupled device camera, a photodiode array.
【청구항 9】 [Claim 9]
제 1항 또는 제 2항에 있어서,  The method according to claim 1 or 2,
상기 케이스는,  The case is
상기 가변형필터 또는 이미지센서를 쿨링 (cooling)하기 위해, 환기시키도록 구성되는 에어쿨링 (air-cooling)부재 또는 냉각수에 의한 워터쿨링 (water-cool ing) 부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학모들.  Optical cooling further comprises an air-cooling member or a water-cooling member by cooling water configured to ventilate for cooling the variable filter or the image sensor. Modle.
【청구항 10] [Claim 10]
제 1항 또는 제 2항에 있어서,  The method according to claim 1 or 2,
상기 케이스는,  The case is
외부의 빛이 들어오는 것을 차단하도록 불투명 재질로 이루어진 것을 특징으 대체용지 (규칙 제 26조) 로 하는 광학모들 . Alternative paper, characterized in that it is made of an opaque material to block external light (Article 26) Optical models with.
【청구항 11】 [Claim 11]
색소가 들어간 마이크로비드를 현미 경 샘풀스테이지에 을려놓은 뒤 백색광의 범을 상기 마이크로비드에 조사시키고 , 400nm - 800nm에 이르는 파장범위에서 lnm 분해능으로 음향광학 파장가변형필터 (acousto-opt ic tunable f i lter , AOTF)를 주사 시켜, 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백색광의 투과이미지를 얻는 단 계 (단계 1);  Pigmented microbeads were placed on a microscopic sample stage, and a white light beam was irradiated onto the microbeads. The optical optically tunable filter (acousto-opt ic tunable filter) with lnm resolution in the wavelength range from 400 nm to 800 nm was applied. Scanning AOTF) to obtain a transmission image of white light corresponding to the pigment of the microbead at each wavelength (step 1);
상기 단계 1의 상기 마이크로비드 수용액에서 마이크로비드가 없는 수용액에 백색광의 빔을 조사시킨 후, 상기 단계 1를 수행하여 바탕신호에 해당하는 투과이 미지를 얻는 단계 (단계 2) ;  Irradiating a beam of white light on the microbead-free aqueous solution in the aqueous microbead solution of step 1, and then performing step 1 to obtain a transmission image corresponding to a background signal (step 2);
상기 단계 1에서 얻은 파장별 투과이미지들의 신호세기를 각각 단계 2에서 얻은 파장별 투과이미지들의 신호세기로 메타모프 (Met amor ph) 소프트웨어를 통해 빼는 단계 (단계 3) ;  Subtracting the signal strengths of the transmission images by wavelength obtained in step 1 through the meta amor ph software to the signal strengths of the transmission images by wavelength obtained in step 2 (step 3);
상기 단계 3에서 얻은 파장별 투과이미지에서 빨간색 (630-740nm) , 주황색 (585-620nm) , 노란색 (57()-580nm), 초록색 (520—570nm) 및 파란색 (440-490nm)에 해당 하는 파장영 역의 투과이미지를 얻기 위해 색깔별 파장영역에 해당하는 각각의 파장 의 이미지를 머지 (Merge)시키는 단계로 상기 메타모프 (Metamorph) 소프트웨어를 이 용하는 단계 (단계 4) ; 및  Wavelengths corresponding to red (630-740nm), orange (585-620nm), yellow (57 ()-580nm), green (520—570nm) and blue (440-490nm) in the wavelength-specific transmission image obtained in step 3 Using the Metamorph software (step 4) to merge images of respective wavelengths corresponding to color wavelength ranges to obtain a transmission image of a region (step 4); And
상기 단계 4에서 얻은 색깔별 이미지들을 각각 파장별로 합하는 소프트웨어 의 DOver lay" 기능 실행을 통해 입 력하여 상기 마이크로비드에 들어간 색소에 해당 하는 색깔의 마이크로비드 이미지를 얻어 마이크로비드 컬러 코딩올 완성하는 단계 (단계 5) ;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로비드 컬러 코딩에 기초한 마이 대 체 용지 (규칙 제 26조) 크로비드 판별방법 . Inputting the color image obtained by the step 4 through the DOver lay function of the software to add the respective wavelengths to obtain a microbead image of the color corresponding to the pigment in the microbead to complete the microbead color coding ol ( Step 5) My Alternative Paper Based on Microbead Color Coding, comprising: Rule 26 Method of discriminating crobyd.
【청구항 12] [Claim 12]
제 11항에 있어서,  The method of claim 11,
상기 단계 1에서,  In step 1 above,
상기 마이크로비드는, 알지네이트 (Aliginate), 폴리 락타이드 (Poly lactide, PLA), 광경화성 포토폴리머 (Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴 레이트 (Poly ethylene glycol diacrylate, PEG-DA) , 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate, PPF), 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate, PPF) I 디에틸 푸마레이트 (diethyl fumarate, DEF), 펜타에리트리를 트 리아크릴레이터 (Pentaerythritol tr iacrylate) , 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴 레이트 (Trimethylolpropane triacrylate) 고분자로 제조되고,  The microbead, alginate, poly lactide (PLA), photocurable photopolymer polymer (polyethylene glycol diacrylate, PEG-DA), polypropylene fumarate (Poly propylene fumarate, PPF), Poly propylene fumarate (PPF) I diethyl fumarate (DEF), pentaerythritol triacrylate (Pentaerythritol tr iacrylate), or trimethylolpropane tree It is made of acrylate (Trimethylolpropane triacrylate) polymer
상기 색소는, 폴리스틸렌 마이크로스피어 비드 (Polystyrene microsphere bead) 고분자 색소, 유기물 색소, 무기물 색소 양자점 (Quantum dot), 색소가 도핑 된 실리카나노파티클 (Silica nanoparticle), 및 금을포함하며,  The pigment includes a polystyrene microsphere bead polymer pigment, an organic pigment, an inorganic pigment quantum dot, a pigment-doped silica nanoparticle, and gold,
상기 소프트웨어는, 메타포프 (Metamorph), 메타뷰 (Metaview), 또는 이미지프 로 (ImagePro) 이미지분석이 관련된 소프트웨어가 적용가능하며, 상기 소프트웨어가 갖는 기능 증 제 11항에 실행되는 단계별 실행기능과 동일한 기능을 실행하여 수행 하는 것을 특징으로 하는 마이크로비드 컬러 코딩에 기초한 마이크로비드 판별방 법.  The software is applicable to software related to Metamorph, Metaview, or ImagePro image analysis, and is identical to the step-by-step execution function executed in the function increase function of the software. Microbead discrimination method based on microbead color coding, characterized in that by executing a function.
【청구항 13】 [Claim 13]
제 11항에 있어서, 대체용지 (규칙 제 26조) 한 개의 특정 12. Alternative paper according to claim 11 (Article 26) One specific
로비드들의 흔합물 수 Number of lobbyists
하는 한 개의 특정 약물이 마이크로비드들 안에 들어가 각각의 키나아제 (Kinase)와 반응할수 있도록 층분한시간 동안 인큐베이션 (incubation) 시키는 단계 (단계 1); 상기 단계 1 후에 마이크로비드를 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, 아데노신삼 인산 (Adenosine triphosphate, ATP), 디티오트레이롤 (Dithiothreitol , DTT) , 키나 아제 버퍼 (Kinase buffer), 그리고 키나아제 기질 (Kinase substrate)가 흔합된 용 액에 넣고서 10-45oC사이 특정 온도에서 층분한 시간 반응시키는 단계 (단계 2); 상기 단계 2 후 증류수로 마이크로비드들을 세척을 하고 현미경 샘플스테이 지에 올려놓은 뒤 백색광의 빔을 마이크로비드에 조사시켜, 400nm - 800nm에 이르 는 파장범위에서 lnm 분해능으로 음향광학 파장가변형필터 (acoust으 optic tunable filter, AOTF)를 주사시켜 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백색광의 투 과이미지를 얻는 단계 (단계 3); Incubating for one hour so that one specific drug enters the microbeads and reacts with each kinase (step 1); after the step 1, the microbeads are washed three times with distilled water. particular between adenosine tri phosphate (adenosine triphosphate, ATP), dithiothreitol roll (dithiothreitol, DTT), kinase buffer (kinase buffer), and kinase substrate (substrate kinase) is a freshmen for the liquid heunhap 10-45 o C Reacting with time in a step (step 2); After the step 2, the microbeads were washed with distilled water, placed on a microscope sample stage, and irradiated with a beam of white light to the microbeads, with an lnm resolution in the wavelength range from 400 nm to 800 nm (acoust optic). scanning a tunable filter (AOTF) to obtain a transmission image of white light according to the pigment of the microbead at each wavelength (step 3);
상기 단계 3 후에 현미경을 형광 모드로 바꾼 뒤 현미경 HMI 시스템을 통해 서 각각의 마이크로비드 내 형성된 형광체를 여기시킨 뒤 그 형광체 최대발광 파장 에 음향광학 파장가변형필터 (acousto-optic tunable filter, AOTF) 투과 파장을 고 정한 뒤 마이크로비드들의 형광 이미지를 얻는 단계 (단계 4);  After the step 3, the microscope is switched to the fluorescent mode, and the phosphor formed in each microbead is excited through the microscopic HMI system, and then the wavelength of the acoustic-optic tunable filter (AOTF) is transmitted at the maximum emission wavelength of the phosphor. Fixing and obtaining a fluorescence image of the microbeads (step 4);
상기 단계 4 후 마이크로비드들이 존재하지 않는 바탕용액의 형광이미지를 상기 단계 4와동일한 절차를 통해 얻는 단계 (단계 5);  Obtaining a fluorescence image of the blank solution free of microbeads after step 4 through the same procedure as in step 4 (step 5);
상기 단계 5를 마친 뒤 현미경 모드를 Brightfield 모드로 바꾸어서 백색광 을 바탕용액에 조사시켜서 그 흡광이미지를 얻는 단계 (단계 6);  After completing step 5, changing the microscope mode to the brightfield mode and irradiating white light to the background solution to obtain an absorbance image (step 6);
상기 단계 4에서 얻은 마이크로비드들의 형광이미지로부터 단계 5에서 얻은 대체용지 (규칙 제 26조) 이미지의 세기를' 1쾌 Alternative paper obtained in step 5 from the fluorescent images of the microbeads obtained in step 4 (Article 26) Century of image ' 1 delight
계 (단계 7); System (step 7);
상기 단계 3에서 얻은 마이크로비드들의 흡광이미지로부터 단계 6에서 얻은 이미지의 세기를 각각 파장별로 빼어 각 파장별 바탕신호가 제거된 마이크로비드들 의 흡광이미지를 얻는 단계 (단계 8); 및  Obtaining an absorbing image of the microbeads from which the background signal of each wavelength is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 6 from each of the absorbing images of the microbeads obtained in step 3 for each wavelength (step 8); And
상기 제 3항 단계 4와 단계 5를 실행하여 마이크로비드에서의 키나아제 (Kinase) 저해 약물 효능 스크리닝을 완성하는 단계 (단계 9);를 포함하는 것을 특 징으로 하는 마이크로비드 컬러코딩 기반 키나아제 (Kinase) 저해 약물 스크리닝 방  Completing the step 3 and step 5 of claim 3 to complete the kinase inhibitory drug efficacy screening in the microbead (step 9); microbead color coding based kinase (Kinase) comprising the Inhibitory Drug Screening Room
【청구항 14】 [Claim 14]
제 13항에 있어서,  The method of claim 13,
상기 단계 1에서,  In step 1 above,
상기 마이크로비드는, 알지네이트 (Aliginate), 폴리 락타이드 (Poly lactide, PLA), 광경화성 포토폴리머 (Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴 레이트 (Poly ethylene glycol diacrylate, PEG-DA), 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate, PPF), 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate, PPF) I 디에틸 푸마레이트 (diethyl fumarate, DEF), 펜타에리트리를 트 리아크릴레이터 (Pentaerythritol tr iacrylate) , 또는 트리메틸을프로판 트리아크릴 레이트 (Trimethylolpropane triacrylate) 고분자로 제조되고,  The microbead, alginate, poly lactide (PLA), photocurable photopolymer polymer (polyethylene glycol diacrylate, PEG-DA), polypropylene fumarate (Poly propylene fumarate, PPF), Poly propylene fumarate (PPF) I diethyl fumarate (DEF), pentaerythritol triacrylate (Pentaerythritol tr iacrylate), or trimethyl propane tree Made of acrylate (Trimethylolpropane triacrylate) polymer,
상기 단계 2에서,  In step 2 above,
상기 키나아제 기질 (Kinase substrate)은, Sox 이외에도 상기 마이크로비드 내 키나아제와 반웅하여 형광체를 생성시킬 수 있는 모든 유기 또는 무기 키나아제 대체용지 (규칙 제 26조) 기질 (Kinase substrat' The kinase substrate, in addition to Sox, is any organic or inorganic kinase replacement paper capable of reacting with kinases in the microbeads to generate phosphors (Article 26) Substrate (Kinase substrat '
반 키나아제 (Kinase) . Half kinase.
【청구항 15】 [Claim 15]
한 개의 특정 색소 및 한 개의 특정 약물을 넣은 각각의 마이크로비드들의 혼합물 수용액을 현미경 샘플스테이지에 올려놓은 뒤 마이크로비드들의 혼합물 수 용액에 한 개의 특정 키나아제 (Kinase)가 마이크로비드 안에 들어가 약물과 반응할 수 있도록 층분한시간동안 인큐베이션 (incubation) 시키는 단계 (단계 1);  An aqueous solution of a mixture of microbeads, each containing one specific pigment and one specific drug, is placed on the microscope sample stage, and then one specific kinase is added to the microbeads to react with the drug. Incubate for about one hour to provide (step 1);
상기 단계 1 후에 마이크로비드들을 증류수로 3차례 세척을 한 뒤, 아데노신 삼인산 (Adenosine triphosphate, ATP), 다티오트레이톨 (Dithiothreitolᅳ DTT), 키 나아제 버퍼 (Kinase buffer), 그리고 키나아제 기질 (Kinase substrate)가 혼합된 용액에 넣고서 10-45oC사이 특정 은도에서 충분한 시간 반웅시키는 단계 (단계 2); 상기 단계 3 후 증류수로 마이크로비드들을 세척을 하고 현미경 샘플 스테이 지에 올려놓은 후 백색광의 범을 마이크로비드에 조사시켜, 400nra - 800nm에 이르 는 파장범위에서 lnm 분해능으로 음향광학 파장가변형필터 (acousto-optic tunable filter, AOTF)를 주사시켜 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백색광의 투 과이미지를 얻는 단계 (단계 3); After washing the microbeads with distilled water three times after step 1, adenosine triphosphate (ATP), dithiothreitol (DTT), kinase buffer (Kinase buffer), and kinase substrate (Kinase substrate) ) Was added to the mixed solution and reacted for a sufficient time at a specific silver content between 10 and 45 ° C. (step 2); After the step 3, the microbeads were washed with distilled water, placed on a microscope sample stage, and then irradiated with a bead of white light on the microbeads, with an lnm resolution in the wavelength range of 400 nra-800 nm (acousto-optic filter). scanning a tunable filter (AOTF) to obtain a transmission image of white light according to the pigment of the microbead at each wavelength (step 3);
상기 단계 3후 현미경의 모드를 형광모드로 바꾼 뒤 현미경 -HMI 시스템을 통 해서 각각의 마이크로비드 내 형성된 형광체를 여기시킨 뒤 그 형광체 최대발광 파 장에 음향광학 파장가변형필터 (acousto-optic tunable filter, AOTF) 투과 파장을 고정한 뒤 마이크로비드들의 형광 이미지를 얻는 단계 (단계 4);  After the step 3, the microscope mode is changed to the fluorescence mode, and the phosphor formed in each microbead is excited through the microscope-HMI system, and then the acoustic-optic tunable filter is applied to the maximum emission wavelength of the phosphor. AOTF) fixing the transmission wavelength and then obtaining a fluorescence image of the microbeads (step 4);
상기 단계 4 후 마이크로비드들이 존재하지 않는 바탕용액의 형광이미지를  After step 4, the fluorescent image of the background solution in which the microbeads are not present
대체용지 (규칙 제 26조) 상기 단계 4와 동일한 Alternative Site (Article 26) Same as step 4 above
상기 단계 5를  Step 5 above
을 바탕용액에 조사시켜서 그 흡광이미지를 얻는 단계 (단계 6) ; Irradiating the substrate solution to obtain a light absorption image (step 6);
상기 단계 4에서 얻은 마이크로비드들의 형광이미지로부터 단계 5에서 얻은 이미지의 세기를 빼어 바탕신호를 제거한 마이크로비드들의 형광이미지를 얻는 단 계 (단계 7) ;  Obtaining a fluorescent image of the microbeads from which the background signal is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 5 from the fluorescent image of the microbeads obtained in step 4 (step 7);
상기 단계 3에서 얻은 마이크로비드들의 흡광이미지로부터 단계 6에서 얻은 이미지의 세기를 각각 파장별로 빼어 각 파장별 바탕신호가 제거된 마이크로비드들 의 흡광이미지를 얻는 단계 (단계 8) ; 및  Obtaining the absorbed image of the microbeads from which the background signal of each wavelength is removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 6 from each of the absorbed images of the microbeads obtained in step 3 for each wavelength (step 8); And
상기 제 3항 단계 4와 단계 5를 실행하여 마이크로비드에서의 키나아제 (Kinase) 저해 약물 효능 스크리닝올 완성하는 단계 (단계 9) ;를 포함하는 것을 특 징으로 하는 약물 함유 마이크로비드 컬러 코딩에 기반한 키나아제 (Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법 .  Completing the step 3 and step 5 of claim 3 to complete the screening kinase inhibitory drug efficacy in the microbead (step 9); Kinases based on drug-containing microbead color coding comprising (Kinase) inhibitor drug screening method.
【청구항 16】 [Claim 16]
제 15항에 있어서,  The method of claim 15,
상기 단계 1에서,  In step 1 above,
상기 마이크로비드는, 알지네이트 (Al iginate) , 폴리 락타이드 (Poly lact ide, PLA) , 광경화성 포토폴리머 (Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴 레이트 (Poly ethylene glycol diacrylate , PEG-DA) , 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate, PPF) , 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate , PPF) / 디에틸 푸마레이트 (diethyl fumarate, DEF) , 펜타에 리트리를 트 리아크릴레이터 (Pentaerythri tol tr iacrylate) , 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴 대 체 용지 (규칙 제 26조) 레이트 (Trimethylolpr The microbead, Al iginate, Poly lactide (PLA), Photocurable photopolymer polymer, Polyethylene glycol diacrylate (PEG-DA), Polypropylene Poly propylene fumarate (PPF), Poly propylene fumarate (PPF) / diethyl fumarate (DEF), Pentaerythri tol tr iacrylate, or Trimethylolpropane triacrylic substitute paper (Rule Article 26) Trimethylolpr
물 함유 마이크로비 ί Water-containing microbi ί
방법. Way.
【청구항 17] [Claim 17]
한 개의 특정 색소 또는 특정 색소의 흔합물 및 한 개의 특정 키나아제 (Kinase)을 넣은 각각의 마이크로비드들의 혼합물 수용액을 현미경 샘플스테이지에 올려놓은 뒤 특정 약물을 용액에 넣고 충분한 시간동안 인큐베이션 (incubation)시 켜 약물이 마이크로비드 내로 들어가 약물과 반응하도록 하는 단계 (단계 1);  An aqueous solution of a specific pigment or a mixture of specific pigments and a mixture of microbeads each containing one specific kinase is placed on a microscope sample stage, followed by incubation of the specific drug in the solution for a sufficient time. Allowing the drug to enter the microbeads and react with the drug (step 1);
상기 단계 1 후 마이크로비드를 세척한 뒤 아데노신삼인산 (Adenosine triphosphate, ATP)와 약물타겟 키나아제 (Kinase)의 인산화반응에 의해서 인산화 될 키나아제 기질 (Kinase substrate)를 마이크로비드 용액에 넣고 충분히 반웅시키 고 다시 물로 세척하는 단겨 K단계 2);  After the step 1, the microbeads are washed, and the kinase substrate to be phosphorylated by phosphorylation of Adenosine triphosphate (ATP) and the drug target kinase (Kinase) is added to the microbead solution, and the reaction is repeated with water. Step K) 2) to wash;
상기 단계 2 후 루시페린과 루시페라아제를 마이크로비드 용액에 넣고 층분 한 시간 반웅시키고 마이크로비드에서 발생하는 화학발광을 제 1항의 광학모들을 통 해서 측정하는 단겨 K단계 3);  After step 2, luciferin and luciferase are added to the microbead solution, and the reaction is carried out for one hour, and the chemiluminescence generated from the microbeads is measured using the optical fibers of claim 1, step 3);
상기 단계 3 후 백색광의 빔을 마이크로비드에 조사시켜, 400nm - 800nm에 이르는 파장범위에서 Iran 분해능으로 음향광학 파장가변형필터 (acousto-optic tunable filter, A0TF)를 주사시켜 각 파장에서의 마이크로비드의 색소에 따른 백 색광의 투과이미지를 얻는 단계 (단계 4);  After the step 3, a beam of white light is irradiated to the microbeads, and an acoustic-optic tunable filter (AOTF) is scanned at Iran resolution in a wavelength range ranging from 400 nm to 800 nm to dye the microbead at each wavelength. Obtaining a transmission image of white light according to (step 4);
상기 단계 4 후 마이크로비드들이 존재하지 않는 바탕용액의 형광이미지를 상기 단계 3과 동일한 절차를 통해 얻는 단계 (단계 5);  Obtaining a fluorescence image of the blank solution free of microbeads after step 4 through the same procedure as in step 3 (step 5);
상기 단계 5를 마친 뒤 현미경 모드를 Brightfield 모드로 바꾸어서 백색광 대체용지 (규칙제 26조) 을 바탕용액에 조사시 After completing Step 5, change the microscope mode to Brightfield mode and replace the white light paper (Rule 26). When investigating the background solution
상기 단계 3에  In step 3 above
이미지의 세기를 빼어 바탕신호를 제거한 마이크로비드들의 화학발광이미지를 얻는 단계 (단계 7); Obtaining a chemiluminescent image of microbeads from which the background signal is removed by subtracting the intensity of the image (step 7);
상기 단계 4에서 얻은 마이크로비드들의 흡광이미지로부터 단계 6에서 얻은 이미지의 세기를 각각 파장별로 빼어 각 파장별 바탕신호가 제거된 마이크로비드들 의 흡광이미지를 얻는 단계 (단계 8); 및  Obtaining the absorption images of the microbeads from which the background signals of the respective wavelengths have been removed by subtracting the intensity of the image obtained in the step 6 from the absorption images of the microbeads obtained in the step 4 for each wavelength (step 8); And
상기 제 3항의 단계 4와 단계 5를 실행하여 마이크로비드에서의 키나아제 (Kinase) 저해 약물 효능 스크리닝을 완성하는 단계 (단계 9);를 포함하는 것을 특 징으로 하는 약물 함유 마이크로비드 컬러 코딩에 기반 루시페린 -루시페라제 에세 이를 이용한 키나아제 (Kinase) 저해 약물 스크리닝 방법 .  Comprising the steps 4 and 5 of claim 3 to complete the kinase inhibitory drug efficacy screening in the microbead (step 9); Luciferin based on drug-containing microbead color coding, characterized in that it comprises a Method of screening kinase inhibitor drug using luciferase assay.
【청구항 18]: [Claim 18]:
제 17항에 있어서,  The method of claim 17,
제 8항 단계 1의 마이크로비드는 상기 마이크로비드는, 알지네이트 (Aliginate), 폴리 락타이드 (Poly lactide, PLA), 광경화성 포토폴리머 (Photopolymer) 고분자인 폴리 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (Poly ethylene glycol diacrylate, PEG-DA) , 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate, PPF), 폴리 프로필렌 푸마레이트 (Poly propylene fumarate, PPF) I 디에틸 푸마레 이트 (diethyl fumarate, DEF), 펜타에리트리를 트리아크릴레이터 (Pentaerythritol triacrylate), 또는 트리메틸을프로판 트리아크릴레이트 (Trimethylolpropane triacrylate) 고분자로 제조되는 것을 특징으로 하는 약물 함유 마이크로비드 컬러 코딩에 기반 루시페린 -루시페라제 에세이를 이용한 키나아제 (Kinase) 저해 약물 스 대체용지 (규칙 제 26조) 크리닝 방법 . The microbeads of step 1, wherein the microbeads are polyethylene glycol diacrylate, which are alginate, poly lactide, PLA, and photocurable photopolymer polymer. PEG-DA), Poly propylene fumarate (PPF), Poly propylene fumarate (PPF) I Diethyl fumarate (DEF), Pentaerythritol triacrylate (Pentaerythritol kinase inhibitor drug replacement paper using luciferin-luciferase assay based on drug-containing microbead color coding, characterized in that it is made of trimethyl) or trimethylolpropane triacrylate polymer Article 26) Cleaning method.
대 체 용지 (규칙 제 26조) Replacement Paper (Rule Article 26)
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