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문제 정의
후)복합시표내에서">복합 시표내에서 표적 병원성 미생물 및 바이러스를 실시간으로 검출하고 정량하기 위해 보다 빠르고, 감도가 좋으며, 검출 비용이 비교적 저렴한 새로운 형태의 탐지 기법을 개발하기 위한 연구자들의 수많은 연구를 진행하였다. 하지만 기존의
실제 2009년 Chen et al.은 CS-SELEX 기법을 활용하여 HCV의 envelope 표면에 존재하는 glycoprotein E2를 직접 검출할 수 있는 ssDNA aptamer(ZE2)를 선별/확보하는데 성공하였으며, 현재 이들은 ssDNA aptamer(ZE2)를 HCV 질환 치료 및 탐지에 활용하고자 하는 연구를 수행중이다.
가설 설정
Figure 3. A) Possible conformations of the aptamers that are self-assembled on carbon nanotubes. B) Schematic representation of the interaction between the target bacteria and the hybrid aptamer-SWCNT system(Gustavo A.
제안 방법
2007년 Nitsche et al.은 생물학적 무기로 사용될 수 있는 Orthopox virus(OPV)와 유사한 Vaccinia virus(VACV)과 특이적으로 결합하는 앱타머를 MonoLEX 기법으로 선별, 확보하였다. 확보된 앱타머는 VACV의 particle에 특이적으로 결합하며, 바이러스의 감염 억제 및 바이러스 탐지에 활용될 수 있다.
후)탐지시스템">탐지 시스템 개발에 성공하였다. 이 시스템은 먼저 AuNP에 앱타머를 링크 시킬 수 있는 올리고 뉴클레오타이드를 고정시킨 후, 이를 이용하여 adenosine과 cocaine에 특이적으로 결합하는 QDs-앱타머를 link 시켰다. 이때, adenosine 또는 cocaine과 특이적으로 결합하는 QDs-앱타머는 표적물질이 없는 상황에서는 고유의 구조를 이루며 QDs 시그널이 quenching 되어 있는 것을
, 17; 193-199)은 QD로 기능화된 앱타머를 Bacillus thuringiensis spores를 탐지에 활용하였다. 이를 위해 B. thuringiensis와 특이적으로 결합하는 앱타머를 선별하고 zinc sulfidecapped cadmium selenide QDs로 기능화한 후 표적물질과 반응하고 spore을 회수, 세척한 후 fluorescence를 측정하였다. 그 결과 QD 이용한
탄소나노튜브 기반의 앱타센서를 제작하기 위하여 먼저 살모넬라와 특이적으로 결합하는 앱타머의 3' 말단을 아민기(-(CH2)5NH2)와 5개의 carbon spacer로 변형시킨 후, 카르복실화된 SWCNTs의 표면에 공유결합을 이용하여 고정시킴으로 살모넬라 탐지용 carbon nanotube 기반 앱타센서를 확보할 수 있었다.
성능/효과
후)표적 물질과">표적물질과 반응하고 spore을 회수, 세척한 후 fluorescence를 측정하였다. 그 결과 QD 이용한 탐지 시스템은 103 CFU/ml의 spore를 탐지할 수 있는 민감도를 가지고 있었으며, 105 CFU/ml 이상의 농도에서는 B. globigii와 B. thuringiensis의 spore를 구별할 수 있는 특이성을 가지고 있었다.
후)유발인자를">유발 인자를 직접 검출할 수 있는 새로운 앱타센서를 개발하고자 하는 많은 연구가 시도되고 있다. 그 결과 복합 표적물질과 특이적으로 결합하는 앱타머에 대한 동정은 앱타머의 분자적 진단 플랫폼으로의 응용가능성 뿐만 아니라 감염 저해 및 질환 치료제로서의 응용 가능성을 보여주고 있다. 특히, whole-cell을 대상으로 하는 앱타머
후)센서 칩">센서칩 위에 고정된 앱타머와 재조합 core-항원(coreantigen)를 같이 incubation한 결과, 앱타머와 HCV-core 간의 특이적인 상호결합을 확인할 수 있었다. 이와 같은 특이적인
이러한 반응은 매우 즉각적으로 일어나는 반응으로 실시간으로 표적물질의 유무를 확인할 수 있게 되는 것이다. 이들은 개발한 살모넬라 탐지용 탄소나노튜브 기반 앱타센서는 실시간 검출이 가능할 뿐만 아니라, 검출 특이성이 매우 높아 1 CFU/ml 농도의 표적물질을 검출할 수 있을 만큼 민감도 또한 매우 높은 것을 확인 할 수 있었다. 그러나 아직까지는 살모넬라에만 적용 가능한 센서로 다른 병원성 미생물 및 바이러스 검출에는 적용이 불가능하다는 단점을 가지고 있다.
후속연구
후)선별기법은">선별 기법은 아직까지 알려지지 않은 미지의 표적물질에 대한 탐지 및 제어 가능성을 시사는 것으로 진단, 의약, 환경, 군사 등 다양한 분야에서의 폭넓은 활용 가능성을 보여주고 있다. 다양한 활용을 위해서는 세포벽에 존재하는 복합 표적물질과 앱타머간의 결합표준화(binding standardization)가 해결되어야 하는 우선적인 당면 과제가 존재하나, 현재의 다양한 앱타머 연구와 앱타센서 개발시도를 통해 가까운 미래에 문제가 해결될 것으로 사료되며 이를 통한 초고감도 앱타센서의 무한한 잠재적 가능성을 극대화 시킬 수 있는 새롭고 다양한 응용분야가 제시될 수 있을 것으로 예상된다.
">확인 시켜주었다. 비록 nanoparticle 기반 앱타센서가 병원성 미생물 및 바이러스를 탐지하는데 활용된 구체적인 예는 없지만 탐지 특이성 및 민감도가 매우 높으며, solution에 직접 탐지 결과를 시각적으로 보여줄 수 있다는 강점을 가지고 있어 향후 음용수, 음식물 등의 혼합 샘플에 존재하는 병원성 미생물 및 바이러스 탐지에 손쉽게 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.
확보된 앱타머는 VACV의 particle에 특이적으로 결합하며, 바이러스의 감염 억제 및 바이러스 탐지에 활용될 수 있다. 이와 같은 연구를 통하여 확보된 기반 기술들은 OPV에 의한 생물학적 테러 방지에도 적극 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이처럼 복합
그러나 아직까지는 살모넬라에만 적용 가능한 센서로 다른 병원성 미생물 및 바이러스 검출에는 적용이 불가능하다는 단점을 가지고 있다. 향후 많은 병원성 미생물 및 독성 바이러스를 탐지용 앱타머를 확보하게 된다면 질환진단, 식품 안정성 평가 등 다양한 분야에서 산업적 활용도가 더 높아 질 것으로 기대된다.
은 생물학적 무기로 사용될 수 있는 Orthopox virus(OPV)와 유사한 Vaccinia virus(VACV)과 특이적으로 결합하는 앱타머를 MonoLEX 기법으로 선별, 확보하였다. 확보된 앱타머는 VACV의 particle에 특이적으로 결합하며, 바이러스의 감염 억제 및 바이러스 탐지에 활용될 수 있다. 이와 같은 연구를 통하여 확보된 기반 기술들은 OPV에 의한 생물학적
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Complex-target SELEX 기법의 장점은 무엇인가?
Complex-target SELEX 기법은 순수, 분리, 확보에 어려움이 있는 표적물질에 대한 앱타머 선별 기법으로, 선별된 앱타머는 in vivo에서 복합 표적물질에 직접 결합함으로서 더 높은 결합력을 보이며, 좋은 치료 효과 또는 진단 효율을 이끌어낸다. 1998년 Morris와 그의 동료들에 의하여 적혈구 세포막에 특이적으로 결합하는 앱타머를 선별할 수 있는 Complex- target SELEX 기법이 개발된 이후, 많은 연구진들은 이 기법을 활용하여 Mycobacteria tuberculosis, Campylobacter jejuni, Bacillus anthracis 등의 whole cell과 직접 결합 가능한 앱타머를 제작, 선별하여 병원성 미생물 검출에 활용하였다.
앱타머의 특징은 무엇인가?
이에 병원성 미생물 및 바이러스를 쉽고 빠르게 검출할 수 있으며, 경제적인 새로운 형태의 초고속, 저비용 진단 기법의 개발이 요구되고 있다. 이러한 요구로 인하여 최근 표적물질과 특이적으로 결합한다는 특징 외에도 화학적 변형이 용이하여 nanoparticle 및 센서칩 표면을 기능화 하는데 활용이 가능한 앱타머를 앱타센서에 활용하고자 하는 시도가 다방면에서 이루어지고 있다. 또한 앱타머는 열 또는 pH에 의해 변성(Denaturation) 및 회복(Renaturation)을 반복할 수 있다는 특징을 가지고 있어 표적물질 탐지를 위하여 제작된 앱타센서 플랫폼의 재사용을 가능하게 한다. 이에 2002년 O’Sullivan et al.
whole-cell을 대상으로 하는 앱타머 선별 기법의 한계점은 무엇인가?
특히, whole-cell을 대상으로 하는 앱타머 선별 기법은 아직까지 알려지지 않은 미지의 표적물질에 대한 탐지 및 제어 가능성을 시사는 것으로 진단, 의약, 환경, 군사 등 다양한 분야에서의 폭넓은 활용 가능성을 보여주고 있다. 다양한 활용을 위해서는 세포벽에 존재하는 복합 표적물질과 앱타머간의 결합표준화(binding standardization)가 해결되어야 하는 우선적인 당면 과제가 존재하나, 현재의 다양한 앱타머 연구와 앱타센서 개발시도를 통해 가까운 미래에 문제가 해결될 것으로 사료되며 이를 통한 초고감도 앱타센서의 무한한 잠재적 가능성을 극대화 시킬 수 있는 새롭고 다양한 응용분야가 제시될 수 있을 것으로 예상된다.
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