동형 2기 이미도에스터를 이용한 효율적인 샘플 전처리 기술 연구 및 자동화 시스템 구축

Abstract

다양한 병원체에 의한 감염은 전 세계적으로 공중보건에 대한 문제점으로 남아있습니다. 따라서 감염성 병원체에 대한 신속하고 정확한 진단은 추가적인 확산을 막을 뿐만 아니라 초기에 질병을 치료하는데 매우 중요합니다. 특히, 병원체 농축 및 핵산 추출 기술은 분자진단을 위한 필수적인 단계입니다. 하지만 기존의 샘플 전처리 과정은 복잡한 절차로 인해 많은 시간을 필요로 하며 비싼 가격과 많은 장비를 필요로 하는 단점이 있습니다. 또한 제한된 양의 샘플만 처리가 가능하기 때문에 낮은 농도의 병원체를 검출하지 못할 수 도 있습니다. 동형 2기 이미도에스테르는 양쪽에 아민기가 있는 크로스링커 입니다. 정전기 적 결합을 통해 병원체에 결합 가능하며, 아민기의 결합으로 인해 핵산과 결합할 수 있습니다. 따라서 본 연구에서는 동형 2기 이미도에스테르와 다양한 물질을 결합하여 병원체 농축 및 핵산 추출 방법에 관한 연구를 진행했습니다. 첫 번째, 아민표면 처리된 미세유체칩과 HI를 이용하여 병원체 농축 및 핵산 추출 시스템을 개발했습니다. 미세유체칩을 이용한 샘플 전 처리는 많은 양의 샘플을 한번에 처리 할 수 있기 때문에 낮은 농도의 샘플도 추출이 가능합니다. 또한 모든 과정이 칩 내부에서 일어나기 때문에 외부 오염으로부터 자유로운 장점이 있습니다. 우리는 이러한 장점을 이용하여 분자진단 분야에서 새로운 바이오마커로 주목 받고 있는 EVs의 분리 가능성을 확인 했습니다. 기존의 대표적인 EVs 분리 방법은 초원심분리기를 이용한 방법입니다. 하지만 이는 대형 장비와 많은 시간을 필요로 하는 단점이 있습니다. 여기서 우리는 미세유체칩과 HI를 결합한 시스템을 이용하여 기존 방법보다 쉽고 빠르게 EVs를 농축할 수 있습니다. 두 번째, 아민표면처리된 규조토와 HI를 이용하여 96well filter/membrane plate에서 여러 개의 샘플에서 동시에 핵산을 추출 하는 기술을 개발했습니다. 상용화된 핵산 추출 키트는 복잡한 절차 때문에 많은 시간을 필요로 하며 한번에 여러 개의 샘플을 처리하기에는 많은 어려움이 있습니다. 하지만 이 기술은 한번에 96개의 샘플을 동시에 처리할 수 있고 추가적인 장비 없이 핵산을 추출 할 수 있습니다. 세 번째, 2차원 물질인 BP 와 HI를 이용하여 간단한 핵산 분리 방법을 개발했습니다. BP는 강력한 광 흡수, 생체 활성 등으로 인해 질병의 진단 및 치료에 사용되고 있습니다. BP의 특성화를 통해 최적화된 핵산 추출 시스템을 개발 하였고 이는 상용화된 기존의 키트보다 2.5배 더 높은 민감도를 보여줍니다. 또한 다른 장비 없이 레이저만으로도 세포를 용해시켜 핵산을 방출 시킬 수 있습니다. 본 연구를 통하여 개발된 샘플 전처리 기술은 현재 상용화된 키트의 문제점인 복잡한 과정, 샘플 오염, 비싼 가격의 문제를 해결했습니다. 더 나아가 본 연구에서는 샘플 전처리 기술을 자동화 시스템으로 만들었습니다. 자동화 시스템을 이용한 전처리 과정은 다른 장비 없이 하나의 장비에서 모든 과정이 이루어지며, 이는 누구나 쉽게 사용할 수 있습니다. 자동화 시스템을 사용하여 다양한 감염성 질환 진단을 위한 쉽고 빠른 샘플 전처리 기술로 사용 될 수 있습니다. 이러한 기술들은 대형 장비 없이 샘플 전처리가 가능합니다. 그렇기 때문에 분자진단에서 검출방법에 대한 연구를 추가로 진행할 예정입니다. 바이오 옵티컬 센서, LFA, RPA, LAMP 등의 검출 기술과 접목하여 민감도 높은 하나의 진단 플랫폼을 개발하고자 합니다.