WO2014137069A1 - 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩 - Google Patents

다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩 Download PDF

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임국진
최동섭
김범준
김미정
정명숙
이혜정
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(주)프로테옴텍
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Definitions

  • the present invention relates to multiple diagnostic parallel line-type biochips capable of performing analysis of various elements at one time. More particularly, the present invention relates to multiple diagnostic parallel line biochips, and diagnostic kits and diagnostic methods using the same.
  • Biochip fixes DNA, protein, antibody and other biological materials on solid substrates such as glass, silicon, plastic, metal, nitro cellulose and PVDF and analyzes the reaction with trace samples to identify and quantify gene expression patterns and proteins. It is a material from which biological information such as The protein chip fixes proteins such as antigens or antibodies that react with specific proteins on a solid substrate, and then identifies the specific proteins in the sample by measuring the binding results with specific proteins in the assay sample using an absorbance, fluorescence, or SPR method. And as a means of interpreting quantitative or biological functions.
  • Biochips can be divided into dot type and line type, and dot type can coat many kinds of markers on the plate like DNA micro array, but from the beginning, it is cumbersome to coat each plate one by one.
  • line type the markers to be measured on the long membrane are drawn horizontally in several lines in a line shape and cut vertically and used in the form of strips. Therefore, the production process is simple and mass production is possible.
  • kits for distinguishing nucleotide sequences of nucleic acids are commercially available for detecting HIV and mycobacteria.
  • Line strip kits for measuring proteins are widely used in autoimmune antibodies and allergy diagnostic reagents. Allergy is a hypersensitivity immune response generated by the production of IgE antibodies to specific foreign substances in the body, and allergic diseases are diagnosed by quantifying blood concentrations of allergen-binding IgE antibodies. The distribution of allergens not only varies greatly from region to region, but also has a large impact on food culture. Therefore, test kits using protein chips that can diagnose several allergens at the same time are used as an important test rather than individual tests for each allergen.
  • Commercial allergy diagnostic kits are immobilized with 1 to 21 allergens on nitrocellulose to react with serum and analyze the bound specific IgE using fluorescence or absorbance.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0089530 provides a kit for diagnosing asthma or rhinitis including cytokeratin 18 protein, but there is a problem in that only one cytokeratin 18 protein can be diagnosed at a time.
  • the line strip kit is difficult to experiment because the length of the strip is long when many lines are placed on the strip, and consists of up to about 20 marker lines, so that it is possible to analyze various elements with only one detection. Has difficulty.
  • the present inventors have tried to develop a diagnostic kit capable of analyzing various elements, and as a result, developed a technology of arranging line strips in parallel so that more types of materials can be measured at once.
  • the present invention was completed by devising a diagnostic kit.
  • an object of the present invention is to provide a multi-diagnosis biochip including a parallel line-type strip and multiple diagnostic kits and diagnostic methods using the same.
  • the present invention provides a multi-parallel line-type biochip, in which the line strips are arranged in parallel.
  • the biochip comprises: a plurality of line-type strips arranged in parallel; And a container for fixing the strip; Characterized in that it comprises a.
  • the strip is characterized in that the coating (membrane) on the support.
  • the membrane is characterized in that it comprises a marker.
  • the membrane is selected from the group consisting of nitrocellulose, nylon, polyvinylidene fluoride (PVDF), glass, and plastic.
  • the marker is characterized in that selected from the group consisting of proteins, antigens, antibodies, DNA, RNA, PNA, drugs (chemical) and aptamers.
  • the present invention also provides a diagnostic method for measuring a concentration of a substance by contacting a biological sample with a marker.
  • the marker is characterized in that selected from the group consisting of proteins, antigens, antibodies, DNA, RNA, PNA, drugs (chemical) and aptamers.
  • the biological sample is selected from the group consisting of tissue, cells, whole blood, serum, plasma, saliva, cerebrospinal fluid, and urine.
  • the substance is selected from the group consisting of immunoglobulin E (IgE), autoantibodies, cytokines, proteins, drugs, compounds, DNA, and RNA.
  • IgE immunoglobulin E
  • autoantibodies autoantibodies
  • cytokines proteins
  • drugs compounds
  • DNA DNA
  • RNA RNA
  • the present invention also provides a reader for analyzing the multiple diagnostic parallel line diagnostic kit.
  • the multiple diagnostic parallel line biochip provided by the present invention miniaturizes individual line strips, arranges and attaches a plurality of line strips in parallel, and manufactures one parallel strip, thereby producing more than 40 materials. There is an advantage to analyze.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic diagram of a parallel line-type biochip of the present invention.
  • 2 is a two-row parallel line type biochip manufactured by attaching two line strips.
  • 3 is a four-row parallel linear biochip manufactured by attaching four linear strips.
  • the present invention relates to a biochip capable of diagnosing many kinds of biomarkers simultaneously by arranging the line strips in parallel.
  • the inventors of the present invention have studied a method for improving efficiency of a conventional biochip, in which a strip length is longer and a large amount of samples are required when the biochip in the form of a line strip includes a large number of markers on the strip.
  • the strips are arranged in parallel, since a plurality of strips may be included in one biochip, the present invention has been completed in view of being able to measure many kinds of markers at one time.
  • the present invention provides a line type biochip in which line strips are arranged in parallel.
  • a line type biochip in which the line strips of the present invention are arranged in parallel includes a plurality of line strips arranged in parallel; And a container for fixing the strip; Characterized in that it comprises a.
  • the linear strips 10 are arranged in parallel in one biochip and contain a container 20 to hold the strips (see FIG. 1).
  • the horizontal length of the strip may be 0.1mm to 100mm, preferably 0.2mm to 50mm, most preferably 0.5mm to 25mm.
  • the present invention has the effect of detecting a wide range of substances with only a small number of samples compared to biochips having a longer length in series, and saving time spent on the detection by arranging the line strips in parallel. .
  • the strip comprises a support.
  • the membrane is coated on the support, and the membrane may be nitrocellulose, nylon, polyvinylidene fluoride (PVDF), glass, plastic, or the like, but is not limited thereto.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • FIG. 1 two line strips are connected in parallel.
  • line strip means a strip prepared by attaching a marker in the form of a line on the membrane, and the term 'draw a line' means to attach the marker on the membrane.
  • a diagnostic method using the biochip of the present invention can be provided.
  • the biological sample is contacted with the marker 30 to measure the concentration of the expressed material.
  • the marker may be detected by contacting a biological sample, which is compared with a control to measure the concentration level of the expressed material, and includes proteins, antigens, antibodies, DNA, RNA, PNA, drugs, and chemicals. Or it may be an organic material or an inorganic material composed of aptamer, etc., but is not limited thereto.
  • the biological sample may be, but is not limited to, tissue, cells, whole blood, serum, plasma, saliva, cerebrospinal fluid, or urine.
  • the expressed material may be immunoglobulin E (IgE), autoantibodies, cytokines, proteins, drugs, compounds, DNA, or RNA.
  • IgE immunoglobulin E
  • cytokines proteins
  • drugs drugs
  • compounds DNA, or RNA.
  • RNA DNA, or RNA.
  • the biochip provided by the present invention may be used as an allergy diagnostic protein chip, but is not limited thereto. If the biochip is arranged in parallel, the biochip is not limited thereto.
  • An allergy is an overactive immune response that results from the production of immunoglobulin E (IgE) antibodies in the body for specific foreign substances.
  • IgE immunoglobulin E
  • it is very important to simultaneously diagnose various allergens that can cause allergies. Therefore, using the biochip of the present invention will have the effect of being able to diagnose a plurality of allergens at the same time.
  • the present invention also provides a reader for analyzing multiple diagnostic parallel line-type biochips.
  • the reader recognizes the degree of expression of the protein in the biochip to automatically determine which material the protein is expressed.
  • NC membranes coated in horizontal lines with biotin-labeled BSA were dried in RT O / N in a dry chamber.
  • the dried membrane was adhered to a plastic support, cut vertically at 1.5 mm intervals, and then fixed to a rectangular plastic well by using double-sided tape.
  • 0.4 ml of 0.5% BSA containing PBS solution was added to the membrane-coated plastic reaction vessel and stirred for 1 hour.
  • the solution was discarded and 0.4 ml of Streptavidin-Alkaline Phosphatase (Streptavidin-AP) (Promeg, USA) solution was added and stirred for 30 minutes.
  • Discard Streptavidin-AP solution and dispense 0.4 ml of washing solution (50 mM Tris, 0.2 M NaCl, 0.05% Tween20), stir at room temperature for 5 minutes, and remove. This procedure was added twice to completely remove the unattached streptavidin-AP. 400uL of the color developing solution containing 0.2mg / ml bromochlorophenyl phosphate and 0.3mg / ml nitroblue tetrazolium was added to the sample reaction vessel and the reaction was stirred at room temperature. After 20 minutes, the solution is removed, 400ul of distilled water is added, washed, and the solution is removed and dried.
  • washing solution 50 mM Tris, 0.2 M NaCl, 0.05% Tween20
  • sample diluent PBS, 0.5% BSA
  • 100ul of serum of an allergic patient was added, followed by stirring at room temperature for 1 hour.
  • Discard the solution in the reaction vessel dispense 0.4 ml of the washing solution (50 mM Tris, 0.2 M NaCl, 0.05% Tween20), stir at room temperature for 5 minutes, and remove. This procedure was added twice.
  • Biotin labeled mouse anti-IgE was prepared by the same method as Biotin labeled BSA of Example 1. After 30 minutes of reaction, the solution was removed, washed with 400ul of washing solution at room temperature for 5 minutes, washed and removed. After repeating this process twice, 400ul of Streptavidin-AP solution was put in a sample reaction vessel and stirred at room temperature. After 30 minutes, the solution was removed, washed with 400ul of washing solution at room temperature for 5 minutes, washed and removed. This procedure was added twice to completely remove the unattached streptavidin-AP.
  • NC-membranes A, B, C, and D
  • Table 2 The solutions in which different allergens and proteins were dissolved were divided into four NC-membranes (A, B, C, and D) as shown in Table 2, and the lines were drawn and immobilized in the same manner as in Example 1. Allergen-fixed NC-membranes are dried overnight at room temperature and then bonded to a plastic support and cut at lengths of 1.5 mm to form strips. Sections cut from A, B, C and D membranes were attached to a plastic strip (FIG. 2).
  • the biochip of the present invention can be used by arranging a plurality in parallel, through which a large number of markers can be detected.
  • each line strip is used in a plurality of reaction vessels, and the amount of sample consumption is high, and each reaction solution is added to the individual biochips, and the process is repeated after washing.
  • the biochip of the present invention miniaturizes individual line strips, arranges and attaches a plurality of line strips in parallel, and manufactures a single parallel strip, thereby producing more than 40 materials. It can be used as a multi-diagnosis biochip.

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Abstract

본 발명은 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 상기 바이오칩은 병렬로 배치된 복수개의 라인형 스트립(strip); 및 상기 스트립을 고정하는 용기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바이오칩을 이용하면, 2개 이상의 복수개의 라인형 스트립이 병렬로 연결될 수 있으므로, 생물학적 시료에 존재하는 다양한 물질을 동시에 측정해낼 수 있는 효과를 가진다.

Description

다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩
본 발명은 한번에 다양한 요소의 분석을 수행할 수 있는 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩에 관한 것이다. 보다 상세하게는 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩, 및 이를 이용한 진단 키트, 진단 방법에 관한 것이다.
바이오칩은 DNA, 단백질, 항체 등의 생체물질들을 유리, 실리콘, 플라스틱, 금속, 니트로 셀룰로스, PVDF 등의 고체기질에 고정하고 미량의 시료와의 반응을 분석하여 유전자의 발현양상, 단백질의 확인 및 정량 등의 생물학적 정보를 얻어내는 소재이다. 단백질칩은 특정 단백질과 반응하는 항원이나 항체 등의 단백질을 고체 기질에 고정한 후, 분석시료 내의 특정 단백질과의 결합 결과를 흡광, 형광, SPR 등을 이용한 분석방법으로 측정함으로써 시료 내의 특정 단백질의 확인 및 정량 또는 생물학적 기능을 해석하는 수단으로 이용하고 있다.
바이오칩은 dot형과 라인형으로 구분할 수 있는데 dot형은 DNA micro array와 같이 많은 종류의 마커를 플레이트에 코팅할 수 있으나, 처음부터 플레이트 하나씩 마다 각각 코팅해야 하는 번거로움이 있다. 라인형은 주로 긴 멤브레인에 측정하고자 하는 마커들을 각각 라인형태로 가로로 여러 줄을 그려놓고 세로로 잘라서 스트립(strip) 형태로 사용하기 때문에, 생산 공정이 단순하고 대량 생산이 가능한 이점이 있다. 라인형 다중 진단 키트 중에 핵산의 염기서열을 구별하는 키트로 HIV, mycobacteria 등을 검출할 수 있는 키트가 상용화 되어 있다.
단백질을 측정하는 라인형 strip 키트는 자가 면역 항체, 알레르기 진단시약에서 많이 사용되고 있다. 알레르기는 특정 외부 물질에 대한 IgE 항체가 체내에 생성되어 나타나는 과민성 면역반응으로서 알레르기를 일으킬 수 있는 알레르겐과 결합하는 IgE 항체의 혈중농도를 정량하여 알레르기 질환을 진단하고 있다. 알레르겐의 분포는 지역별 차이가 클 뿐 만 아니라 음식문화의 영향이 크기 때문에 수십 가지의 알레르겐을 동시에 검사해야 한다. 따라서 각각의 알레르겐에 대한 개별시험을 하는 것 보다 여러 종의 알레르겐을 동시에 진단할 수 있는 단백질칩을 이용한 검사키트가 중요한 검사법으로 활용되고 있다. 시판중인 알레르기 진단키트는 1 내지 21개의 알레르겐을 니트로셀룰로스에 고정하여 혈청과 반응시키고 결합된 특이한 IgE를 형광 또는 흡광도를 이용하여 분석하고 있다. 이와 관련하여, 국내 공개특허 제2003-0089530호에서는 싸이토케라틴 18 단백질을 포함하는 천식이나 비염을 진단하는 키트를 제공하고 있으나, 한번에 싸이토케라틴 18 단백질 하나만을 진단할 수 있는 문제가 있다.
그러나, 라인형 strip 키트는 많은 라인이 스트립에 올려질 경우, 스트립의 길이가 길어져 실험에 어려움이 있으며, 최대 약 20여개의 마커 라인으로만 구성되고 있어, 한 번의 검출만으로 다양한 요소를 분석하는 것에는 어려움이 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다양한 요소의 분석이 가능한 진단용 키트를 개발하고자 노력한 결과, 라인형 strip을 병렬로 배치하는 기술을 개발하여 보다 많은 종류의 물질을 한번에 측정 할 수 있도록 하는 진단 키트를 고안함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 병렬식 라인형 스트립을 포함하는 다중진단용 바이오칩과 이를 이용한 다중 진단 키트 및 진단 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 라인형 스트립을 병렬로 배치한, 다중 병렬식 라인형 바이오칩을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 바이오칩은 병렬로 배치된 복수개의 라인형 스트립(strip); 및 상기 스트립을 고정하는 용기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 스트립은 지지체 위에 멤브레인(membrane)을 코팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 멤브레인은 마커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 멤브레인은 니트로셀룰로스, 나일론, 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 유리, 및 플라스틱으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 마커는 단백질, 항원, 항체, DNA, RNA, PNA, 약물(drug), 화합물(chemical) 및 압타머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩을 이용하는 진단 방법으로, 마커에 생물학적 시료를 접촉시켜, 존재하는 물질의 농도를 측정하는 진단 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 마커는 단백질, 항원, 항체, DNA, RNA, PNA, 약물(drug), 화합물(chemical) 및 압타머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 생물학적 시료는 조직, 세포, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 뇌척수액, 및 뇨로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 물질은 면역글로불린 E(IgE), 자가항체, 사이토카인, 단백질, 약물, 화합물, DNA, 및 RNA로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 다중 진단용 병렬식 라인형 진단 키트를 분석하기 위한 리더기를 제공한다.
종래 라인형 스트립 바이오칩은 2 내지 21 종류의 물질을 각각 라인형으로 고정한 스트립을 이용하고 있어, 분석하고자 하는 물질이 많을 경우 다수의 반응 용기에 각각의 라인형 스트립을 사용해야 했다. 따라서 검체의 소모량이 많고, 개별 바이오칩에 대해 각각의 반응액을 넣고 반응시킨 후 세척하는 과정을 반복해야하는 불편함이 있었다.
그러나, 본 발명에서 제공하는 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩은 개별 라인형 스트립을 소형화하여, 다수의 라인형 스트립을 병렬로 배치하고 부착하여, 하나의 병렬형 스트립으로 제조함으로써, 40개 이상의 물질을 분석할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명의 병렬식 라인형 바이오칩의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 2 는 2개의 라인형 스트립을 부착하여 제조한 2열 병렬식 라인형 바이오칩이다.
도 3 은 4개의 라인형 스트립을 부착하여 제조한 4열 병렬식 라인형 바이오칩이다.
본 발명자들은 라인형 스트립을 병렬식으로 배치함으로써, 많은 종류의 바이오 마커를 동시에 진단할 수 있는 바이오칩에 관한 것이다.
본 발명자들은 라인형 스트립 형태의 바이오칩에 있어서, 스트립 위에 많은 종류의 마커를 포함할 경우, 스트립의 길이가 길어지고, 다량의 검체가 필요해지는 종래 바이오칩의 효율성 개선 방안에 대하여 연구하던 중, 라인형 스트립을 병렬형으로 배치할 경우, 하나의 바이오칩에 복수개의 스트립이 포함될 수 있으므로, 많은 종류의 마커를 한번에 측정 할 수 있음에 착안하여, 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 라인형 스트립을 병렬로 배치한 라인형 바이오칩을 제공한다.
본 발명의 라인형 스트립을 병렬로 배치한 라인형 바이오칩은, 병렬로 배치된 복수개의 라인형 스트립(strip); 및 상기 스트립을 고정하는 용기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 라인형 스트립(10)들이 하나의 바이오칩 안에 병렬로 배치되어 있고, 상기 스트립들을 고정할 수 있는 용기(20)를 포함하게 되는 것이다(도 1 참조).
기존의 라인형 스트립은 스트립의 가로 길이가 넓어, 병렬식으로 배열하는 것 자체가 불가능하여, 세로 길이가 길어져야만 많은 물질들을 검출해낼 수 있는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명은 라인형 스트립의 가로 길이를 얇게 제조하여, 복수개의 스트립을 병렬형으로 부착시켜 사용될 수 있도록 함으로써, 상기 문제를 해결한 것이다. 따라서 상기 스트립의 가로 길이는 0.1mm 내지 100mm일 수 있고, 바람직하게는 0.2mm 내지 50mm 일수 있으며, 가장 바람직하게는 0.5mm 내지 25mm인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 병렬식으로 라인형 스트립을 배치함으로써, 직렬형으로 길이가 길어진 바이오칩과 비교하여 적은 시료만으로, 광범위한 물질을 검출할 수 있고, 검출에 소모되었던 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존에 다양한 물질의 검출을 위해 사용되었던 dot 형 바이오칩과 다르게, 라인형 스트립 바이오칩을 사용하기 때문에, 멤브레인 위에 마커를 그리는 것에 소모되는 시간 및 인력이 현저히 감소할 수 있고, 이를 통해 대량 생산이 가능하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스트립은 지지체를 포함한다. 상기 지지체 위에는 멤브레인을 코팅하게 되며, 상기 멤브레인은 니트로셀룰로스, 나일론, 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 유리, 또는 플라스틱 등 일 수 있으나, 마커를 포함할 수 있는 소재라면 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바이오칩은, 도 1과 같이, 라인형 스트립 두 개가 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 ‘라인형 스트립’은 멤브레인 위에 라인(line) 형태로 마커를 부착시켜 제조된 스트립을 의미하는 것으로, ‘라인을 긋는다’의 의미는 멤브레인 위에 마커를 부착시키는 것을 의미하는 것이다.
또한, 본 발명의 바이오칩을 이용하는 진단 방법을 제공할 수 있다. 이때 상기 마커(30)에 생물학적 시료를 접촉시켜, 발현되는 물질의 농도를 측정한다. 상기 마커는 생물학적 시료와 접촉하여 검출할 수 있는데, 이를 대조군과 비교하여 발현되는 물질의 농도 수준을 측정하는 것으로, 단백질, 항원, 항체, DNA, RNA, PNA, 약물(drug), 화합물(chemical) 또는 압타머 등으로 구성된 유기 물질 또는 무기물질일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 생물학적 시료는 조직, 세포, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 뇌척수액, 또는 뇨 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 발현되는 물질은 면역글로불린 E(IgE), 자가항체, 사이토카인, 단백질, 약물, 화합물, DNA, 또는 RNA일 수 있다. 발현되는 물질의 농도 측정은 형광도, 흡광도, 발광도, 자성, 전기흐름 등을 측정하는 방법이 사용될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 바이오칩은, 특히 알레르기 진단용 단백질 칩으로서 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 병렬식으로 배치된 바이오칩이라면 이에 제한되지 않는다.
알레르기는 특정 외부 물질에 대한 면역글로불린 E(immunoglobulin E, IgE) 항체가 체내에 생성되어 나타나는 과민성 면역반응이다. 이러한 알레르기 진단에 있어 알레르기를 일으킬 수 있는 다양한 알레르겐을 동시에 진단하는 것은 매우 중요하다. 따라서 본 발명의 바이오칩을 이용하면 다수의 알레르겐에 대해서 동시에 진단할 수 있는 효과를 가지게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩을 분석하는 리더기를 제공한다. 상기 리더기는 바이오칩에서 단백질의 발현 정도를 인식하여 어떠한 물질에 대해 단백질이 발현되는지를 자동으로 판별할 수 있게 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 병렬식 라인형 스트립을 이용한 바이오칩의 제조
DMSO에 5mg/ml로 녹인 Sulfo NHS- LC-LC- Biotin(Thermo, USA)용액 100ul를 PBS에 4mg/ml 농도의 Bovine serum albumin (BSA) 용액 1ml에 천천히 넣어주었다. 호일로 빛을 차단하여 4 O/N 방치하여 반응시킨다. 4에서 O/N로 2회 PBS로 dialysis를 진행하여 biotin 표지 BSA를 제조하였다. 희석된 biotin 표지 BSA 용액을 세로 5cm 가로 16cm으로 자른 나이트로셀룰로즈 멤브레인(NC-멤브레인)에 25개의 가로 라인으로 용액을 분주 하였다. 바이오틴 표지 BSA로 가로 라인으로 코팅된 NC membrane은 Dry chamber에서 RT O/N 건조하였다. 건조된 멤브레인을 플라스틱 지지체에 접착시키고 세로로 1.5mm 간격으로 자른 후 직사각형의 플라스틱 반응용기 (plastic well)에 2개씩 양면 테이프를 이용하여 고정하였다. 멤브레인이 코팅된 플라스틱 반응 용기에 0.4ml 의 0.5% BSA가 함유된 PBS 용액을 넣은 후 1시간동안 교반하였다. 반응 용기의 용액을 버리고 Streptavidin-Alkaline Phosphatase (Streptavidin-AP) (Promeg, USA) 용액 0.4ml을 넣고 30분간 교반하였다. Streptavidin-AP용액을 버리고 세정액 (50mM 트리스, 0.2M NaCl, 0.05% Tween20) 0.4ml을 분주하고 상온에서 5분간 교반한 후 제거한다. 이 과정을 2회 추가하여 부착되지 않은 streptavidin-AP를 완벽히 제거 하였다. 0.2mg/ml의 bromochlorophenyl phosphate와 0.3mg/ml의 nitroblue tetrazolium이 포함된 발색용액 400uL를 검체 반응 용기에 넣고 상온에서 교반시키면서 발색반응을 시켰다. 20분 후 용액을 제거하고 400ul의 증류수를 넣고 세척하고 용액을 제거한 후 건조시킨다.
그 결과, 스트립의 가로가 얇게 제조되어 병렬식으로 배치될 수 있는 것을 확인하였고, 도 2에 나타난 바와 같이, 플라스틱 반응 용기에 있는 병렬로 부착된 strip에서는 일정하게 발색이 됨을 확인 할 수 있었다.
실시예 2. 바이오칩 부착 마커
각기 다른 알레르겐과 단백질이 녹아있는 용액 43종류를 표 1과 같이 두장의 NC-멤브레인(A, B)에 나누어 실시예 1과 같은 방법으로 라인을 긋고 알레르겐을 고정화하였다. 알레르겐이 고정된 NC-멤브레인은 실온의 건조대에서 밤새 건조시킨 후 플라스틱 지지체에 접착시키고 세로로 1.5mm 간격으로 절단하여 스트립을 제조한다. A 멤브레인에서 제조한 스트립 한개와 B 멥브레인에서 제조된 스트립 한개를 한 플라스틱 반응 용기 안에 나란히 부착하였다.
표 1
멤브레인 A 멤브레인 B
라인 마커 라인 마커
1 Biotin-BSA 1 Biotin-BSA
2 anti IgE 2 Mugwort
3 Milk 3 Ragweed, short
4 Egg White 4 Alternaria alternata
5 Crab 5 Aspergillus fumigatus
6 Shrimp 6 Cladosporium herbarum
7 Acacia 7 Penicillium notatum
8 Ash mix 8 Cat
9 Birch-alder mix 9 Dog
10 Sallow willow 10 Cockroach
11 Hazelnut 11 Housedust
12 Japanese cedar 12 D. farinae
13 Oak white 13 D. pteronyssinus
14 Poplar mix 14 Sweet vernal grass
15 Sycamore mix 15 Reed
16 Bermuda grass 16 Pine
17 Orchard grass 17 Oxeye daisy
18 Timothy grass 18 Japanese hop
19 Goldenrod 19 Mackerel
20 Rye pollens 20 Kiwi
21 Pigweed 21 Banana
22 Russian thistle 22 Apple
시료희석액 (PBS, 0.5% BSA) 300ul를 플라스틱 반응 용기에 넣은 후 알레르기 환자의 혈청 100ul를 추가 한 후 상온에서 1시간 교반 반응 시켰다. 반응 용기 안의 용액을 버리고 세정액(50mM 트리스, 0.2M NaCl, 0.05% Tween20) 0.4ml을 분주하고 상온에서 5분간 교반한 후 제거한다. 이 과정을 2회 추가하였다.
biotin 표지 마우스 항 인 IgE 용액 400ul을 검체 반응 용기에 넣고 상온에서 교반시켰다. Biotin 표지 마우스 항 인 IgE는 실시예 1의 Biotin 표지 BSA와 같은 방법으로 제조하였다. 반응 30분 후 용액을 제거하고 세척용액 400ul로 상온에서 5분간 교반하여 세척하고 제거하였다. 이 과정을 2회 반복한 후, Streptavidin-AP용액 400ul을 검체 반응 용기에 넣고 상온에서 교반시켰다. 30분 후 용액을 제거하고 세척용액 400ul로 상온에서 5분간 교반하여 세척하고 제거하였다. 이 과정을 2회 추가하여 부착되지 않은 streptavidin-AP를 완벽히 제거하였다. 0.2mg/ml의 bromochlorophnyl phosphate와 0.3mg/ml의 nitroblue tetrazolium이 포함된 발색용액 400uL를 검체 반응 용기에 넣고 상온에서 교반시켰다. 20분 후 용액을 제거하고 250ul의 증류수를 넣고 세척하고 용액을 제거한 후 건조시켰다. 그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 실험한 혈청 내의 특이 IgE가 있는 알러젠은 검정색으로 발색됨을 확인 할 수 있었다. 이때, 발색된 스트립은 리더기로 측정하여 검체내의 IgE를 정량할 수 있었다.
실시예 3. 플라스틱 스트립형 진단키트의 제조
각기 다른 알레르겐과 단백질이 녹아있는 있는 용액을 표2와 같이 4장의 NC-멤브레인(A, B, C, D)에 각기 나누어 실시예 1과 같은 방법으로 라인을 긋고 마커를 고정화하였다. 알레르겐이 고정된 NC-멤브레인은 실온의 건조대에서 밤새 건조시킨 후 플라스틱 지지체에 접착시키고 세로로 1.5mm 간격으로 절단하여 스트립을 제조한다. A 멤브레인, B 멤브레인, C 멤브레인 그리고 D 멤브레인에서 잘라진 절편을 한 플라스틱 스트립에 부착 하였다(도 2).
표 2
멤브레인 A 멤브레인 B 멤브레인 C 멤브레인 D
라인 마커 라인 마커 라인 마커 라인 마커
1 Biotin-BSA 1 Biotin-BSA 1 Biotin-BSA 1 Biotin-BSA
2 anti IgE 2 Mugwort 2 Biotin-BSA 2 Mugwort
3 Milk 3 Ragweed, short 3 anti IgE 3 Ragweed, short
4 Egg white 4 A. alternata 4 Milk 4 A. alternata
5 crab 5 A. fumigatus 5 Egg white 5 A. fumigatus
6 Shrimp 6 C. herbarum 6 Crab 6 C. herbarum
7 Acacia 7 P. notatum 7 Shrimp 7 Cat
8 Ash mix 8 Cat 8 Tuna 8 Dog
9 alder-Birch 9 Dog 9 Codfish 9 Cockroach
10 Sallow willow 10 Cockroach 10 Salmon 10 Housedust
11 Hazelnut 11 Housedust 11 Pork 11 D. farinae
12 Japanese cedar 12 D. farinae 12 Chicken 12 D. pteronyssinus
13 Oak white 13 D. pteronyssinus 13 Beef 13 Buck-wheat
14 Poplar mix 14 Sweet vernal grass 14 Wheat flour 14 Candida albicans
15 Sycamore mix 15 Reed 15 Rice 15 Acarus siro
16 Bermuda grass 16 Pine 16 Barely meal 16 Japanese hop
17 Orchard grass 17 Oxeye daisy 17 Garlic 17 Mackerel
18 Timothy grass 18 Japanese hop 18 Onion 18 PEA
19 Goldenrod 19 Mackerel 19 Peanut 19 Walnut
20 Rye pollens 20 Kiwi 20 Yeast, bakers 20 anti IgE 1
21 Pigweed 21 Banana 21 alder-Birch 21 anti IgE 2
22 Russian thistle 22 Apple 22 Oak white 22 anti IgE 3
23 Rye pollens
4열 병렬식 라인형 스트립을 반응 용기에 넣고 시료희석액 (PBS, 0.5%BSA) 500ul를 플라스틱 반응 용기에 넣은 후 알레르기 환자의 혈청 100ul를 추가 한 후 상온에서 1시간 교반 반응시켰다. 반응 용기 안의 용액을 버리고 세정액(50mM 트리스, 0.2M NaCl, 0.05% Tween20) 0.6ml을 분주하고 상온에서 5분간 교반한 후 제거한다. 이 과정을 2회 추가하였다. biotin 표지 마우스 항 인 IgE 용액 600ul을 검체 반응 용기에 넣고 상온에서 교반시켰다. Biotin 표지 마우스 항 인 IgE는 실시예 1의 Biotin 표지 BSA와 같은 방법으로 제조하였다. 반응30분 후 용액을 제거하고 세척용액 400ul로 상온에서 5분간 교반하여 세척하고 제거하였다. 이 과정을 2회 반복한 Streptavidin-AP 용액 600ul을 검체 반응 용기에 넣고 상온에서 교반시켰다. 30분 후 용액을 제거하고 세척용액 600ul로 상온에서 5분간 교반하여 세척하고 제거했다. 이 과정을 2회 추가하여 부착되지 않은 streptavidin-AP를 완벽히 제거하였다. 0.2mg/ml의 bromochlorophnyl phosphate와 0.3mg/ml의 nitroblue tetrazolium이 포함된 발색용액 600uL를 검체 반응 용기에 넣고 상온에서 교반시켰다. 20분 후 용액을 제거하고, 600ul의 증류수를 넣었으며, 세척한 후, 스트립을 반응 용기에서 꺼내어 건조시켰다(도 3). 실험한 혈청 내의 특이 IgE가 있는 알러젠은 검정색으로 발색됨을 확인 할 수 있었다.
상기 결과들을 통하여, 본 발명의 바이오칩은 복수를 병렬로 배치하여 사용할 수 있으며, 이를 통해 많은 마커에 대한 검출이 가능하다는 것을 확인하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
<부호의 설명>
10 : 라인형 스트립
20 : 용기
30 : 마커
종래 라인형 스트립 바이오칩의 분석하고자 하는 물질이 많을 경우 다수의 반응 용기에 각각의 라인형 스트립을 사용하여 검체의 소모량이 많고, 개별 바이오칩에 대해 각각의 반응액을 넣고 반응시킨 후 세척하는 과정을 반복해야하는 불편함이 있었던 단점을 극복하고, 본 발명의 바이오칩은 개별 라인형 스트립을 소형화하여, 다수의 라인형 스트립을 병렬로 배치하고 부착하고, 하나의 병렬형 스트립으로 제조함으로써, 40개 이상의 물질을 분석할 수 있도록 한 것으로, 다중진단용 바이오칩으로 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 라인형 스트립을 병렬로 배치한 다중 병렬식 라인형 바이오칩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오칩은 병렬로 배치된 복수개의 라인형 스트립(strip); 및
    상기 스트립을 고정하는 용기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오칩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스트립은 지지체 위에 멤브레인(membrane)을 코팅하는 것을 특징으로 하는, 바이오칩.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 멤브레인은 마커를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오칩.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 멤브레인은 니트로셀룰로스, 나일론, 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 유리, 및 플라스틱으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 바이오칩.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 마커는 단백질, 항원, 항체, DNA, RNA, PNA, 약물(drug), 화합물(chemical) 및 압타머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 바이오칩.
  7. 제 1항의 다중 진단용 병렬식 라인형 바이오칩을 이용하는 진단 방법으로, 마커에 생물학적 시료를 접촉시켜, 존재하는 물질의 농도를 측정하는 진단 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 마커는 단백질, 항원, 항체, DNA, RNA, PNA, 약물(drug), 화합물(chemical) 및 압타머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 생물학적 시료는 조직, 세포, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 뇌척수액, 및 뇨로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 물질은 면역글로불린 E(IgE), 자가항체, 사이토카인, 단백질, 약물, 화합물, DNA, 및 RNA로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제 1항의 다중 진단용 병렬식 라인형 진단 키트를 분석하기 위한 리더기.
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