남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 지금까지는 남조류독소인 마이크로시스틴을 분석하기 위하여 HPLC를 사용하거나 ELISA분석법을 이용하였으나 본 연구에서는 대량배양을 통해서 얻어진 남조류들 속에 미량존재하는 마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용하는 새로운 분석방법을 시도하였다. 이 분석법은 항원-항체기술을 이용하여 높은 특이도(specifisity)와 테스트 스트립(test strip)의 신속성, 그리고, 형광리더(reader)의 고감도(sensitivity) 분석능력 등의 장점을 이용하였다. 따라서 새로 개발된 분석법을 이용하면 다양한 물시료속에 존재하는 마이크로시스틴을 독소 표준품 없이 단시간에 고감도로 분석할 수 있다.
남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 지금까지는 남조류독소인 마이크로시스틴을 분석하기 위하여 HPLC를 사용하거나 ELISA 분석법을 이용하였으나 본 연구에서는 대량배양을 통해서 얻어진 남조류들 속에 미량존재하는 마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용하는 새로운 분석방법을 시도하였다. 이 분석법은 항원-항체기술을 이용하여 높은 특이도(specifisity)와 테스트 스트립(test strip)의 신속성, 그리고, 형광리더(reader)의 고감도(sensitivity) 분석능력 등의 장점을 이용하였다. 따라서 새로 개발된 분석법을 이용하면 다양한 물시료속에 존재하는 마이크로시스틴을 독소 표준품 없이 단시간에 고감도로 분석할 수 있다.
Cyanobacterial toxins, microcystins which exist in Korean lakes show strong toxicity to fish, cattles and human. In this study, we tried to analyze cyanobacterial toxin, microcystin in the Microcystis cultivation solution using test strip, although the most common analytical methods for the detectio...
Cyanobacterial toxins, microcystins which exist in Korean lakes show strong toxicity to fish, cattles and human. In this study, we tried to analyze cyanobacterial toxin, microcystin in the Microcystis cultivation solution using test strip, although the most common analytical methods for the detection of microcystin are HPLC and ELISA. This new anlytical method used the advantages of high specifisity and rapidness of test strip, high sensitivity of fluorescence reader. Therefore, we could analyze the trace amount of microcystin existed in various water samples without using the microcystin standards.
Cyanobacterial toxins, microcystins which exist in Korean lakes show strong toxicity to fish, cattles and human. In this study, we tried to analyze cyanobacterial toxin, microcystin in the Microcystis cultivation solution using test strip, although the most common analytical methods for the detection of microcystin are HPLC and ELISA. This new anlytical method used the advantages of high specifisity and rapidness of test strip, high sensitivity of fluorescence reader. Therefore, we could analyze the trace amount of microcystin existed in various water samples without using the microcystin standards.
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문제 정의
자연상태에서도 남조류는 주로 여름철에만 번성하기에 배양온도는 남조류의 생육과 직접 연관되어 있다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 배양온도가 남조류의 생육에 미치는 영향을 살펴보기 위해 서로 다른 4 가지 배양온도 즉, 15, 20, 25, 30 ℃에서남조류를 배양하여 남조류의 세포수를 관찰하였다(Table 2). 그 결과 25 ℃에서 가장 많은 남조류 세포수를 보여주었다.
본연구에서는 남조류독소 마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용한 새로운 분석법을 시도하였다. 스트립에는 Fig.
하지만 HPLC 측정법은 수중 마이크로시스틴의 농도를 ppm 단위로만 측정 가능하고, ELISA 측정법은 측정방법이 복잡하고, 독소 표준품이 필요하는 등 일반인이 사용하기에는 많은 어려움이 뒤따른다. 이러한 배경하에서 본 연구에서는 항원-항체 면역크로마토그래피 방식을 사용함으로 수중 마이크로시스틴을 간편하고 빠르게 미량 측정할 수 있는 스트립분석법을 개발하였다. 이 분석법은 항원-항체기술을 이용하여 높은 특이도(specificity)와 스트립분석의 간편성, 그리고, 형광리더(reader)의 고감도(sensitivity) 분석능력 등의 장점을 이용하였다.
제안 방법
2 ng/mL 임을 알 수 있었다. 0.2 ng/mL 보다 낮은 0.1 ng/mL에서도 측정치를 얻었지만 상대표준편차가 50%로 매우 높게 측정되어 정량범위에서 제외시키고, 0.2 ng/mL을 최저측정한계로 결정하였다. WHO에서는 마이크로시스틴의 농도가 1.
Table 2의 실험결과를 보면 배양온도 15 ℃와 20 ℃는 남조류가 생육하기에 너무 낮은 온도라고 생각되고 25 ℃가 가장 적합한 온도이며 이를 넘어선 30 ℃에서는 약간 남조류 세포수 가 감소하는 것을 볼 수 있었다. 또한 본 연구에서는 가장 좋은 남조류 배양기간을 찾기위해 배양일별로 남조류의 세포수를 측정하였다(Table 3). Table 3으로부터 배양 시작한 후 10 일 까지는 남조류의 세포수 가 꾸준히 증가하다가 10 일을 정점으로 다소 감소하는 것을 볼 수 있다.
마지막으로 스트립분석법으로 실제 남조류 cell이 포함된 배양시료를 가지고 cell 안의 독소와 cell 밖의 독소를 한꺼번에 측정하는 실험을 진행하였다. 보통 마이크로시스틴은 남조류 cell 안에 고농도로 존재하고 cell 밖에는 저농도로 존재하게 된다.
마이크로시스틴을 함유한 물시료에 Detection solution (마이크로시스틴 항체-형광물질 결합체 와 Biotin-BSA-형광물질 결합체가 들어있음)을 가하여 스트립에 적하시키면 물시료는 크로마토그래피 작용으로 Test line과 Control line을 통과하게 되며 물시료에 포함된 마이크로시스틴의 농도에 따라 Test line에서 얻어지는 형광값이 달라진다. 본 연구에서는 스트립의 Test line과 Control line에서 얻어지는 형광값 면적을 비교함으로 시료에 포함된 마이크로시스틴을 정량분석할 수 있었다. 높은 농도의 마이크로시스틴을 함유한 시료의 경우 Detection solution속의 마이크로시스틴 항체와 높은 비율로 결합하기에 실제 스트립의 Test line에 있는 마이크로시스틴-BSA 결합체가 마이크로시스틴 항체와 결합하는 비율이 낮아진다.
스트립 분석법의 마이크로시스틴 정량범위와 정량치의 정확도를 측정하기 위하여 6가지 서로다른 마이크로시스틴 농도(5.0 ng/mL, 2.5 ng/mL, 1.25 ng/mL, 5.0 ng/mL, 2.5 ng/mL, 1.25 ng/mL)의 표준용액들을 가지고 정량분석을 시도하였다. 개별시료당 5 번 측정하여 평균값과 표준편차, 상대표준편차를 계산하였다(Table 4).
스트립분석법을 이용하여 남조류독소를 정량하기 위해서는 남조류독소인 마이크로시스틴의 항체가 필요한데 이러한 항체개발은 마이크로시스틴-BSA 결합체를 실험용 쥐에 주사시켜 생체내에서 항체가 생성되도록 하는 방법을 통하여 이루어졌다. 태어난지 6-8주 되는 쥐에게 3-4 주 간격으로 4-5 차례 마이크로시스틴-BSA 결합체를 주입시키 후 쥐의 혈액으로부터 마이크로시스틴 항체를 분리해내었다.
이러한 배경하에서 본 연구에서는 항원-항체 면역크로마토그래피 방식을 사용함으로 수중 마이크로시스틴을 간편하고 빠르게 미량 측정할 수 있는 스트립분석법을 개발하였다. 이 분석법은 항원-항체기술을 이용하여 높은 특이도(specificity)와 스트립분석의 간편성, 그리고, 형광리더(reader)의 고감도(sensitivity) 분석능력 등의 장점을 이용하였다. 따라서 새로 개발된 스트립분석 법은 현재까지의 분석법들에 비해, 다양한 환경시료를 독소 표준물 없이 간편하게 고감도로 분석할 수 있다.
따라서 남조류 cell 안의 독소와 cell 밖의 독소를 합친 독소 총농도를 측정하기 위해서는 남조류 cell을 완전하게 파쇄하는 방법을 개발하여야 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 세 가지 다른 파쇄방법들을 시도하였다. 첫번째는 물과 셀의 혼합된 시료를 0 이하로 얼렸다가 녹이는 과정을 2 회 반복하여 남조류 cell을 파쇄하는 방법이고 두번째는 초음파(sonication)를 이용한 남조류 셀의 파쇄이고 세 번째는 초산을 시료에 가하고 sonication 시키는 화학적 파쇄 방법이다.
남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 지금까지는 남조류독소인 마이크로시스틴을 분석하기 위하여 HPLC 를 사용하거나 ELISA 분석법을 이용하였으나 본 연구에서는 대량배양을 통해서 얻어진 남조류들 속에 미량존재하는 마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용하는 새로운 분석방법을 시도하였다. 이 스트립 분석법은 정량범위가 5.
스트립분석법을 이용하여 남조류독소를 정량하기 위해서는 남조류독소인 마이크로시스틴의 항체가 필요한데 이러한 항체개발은 마이크로시스틴-BSA 결합체를 실험용 쥐에 주사시켜 생체내에서 항체가 생성되도록 하는 방법을 통하여 이루어졌다. 태어난지 6-8주 되는 쥐에게 3-4 주 간격으로 4-5 차례 마이크로시스틴-BSA 결합체를 주입시키 후 쥐의 혈액으로부터 마이크로시스틴 항체를 분리해내었다.
대상 데이터
국립환경과학원으로부터 남조류 균주(NIER 10024)를 분양 받아 실험실에서 배양하였다. 배양은 먼저분양 받은 남조류 균주를 한 달 가량 배양기(shaker) 안에서 키워 녹색을 띨 때까지 키운다.
데이터처리
25 ng/mL)의 표준용액들을 가지고 정량분석을 시도하였다. 개별시료당 5 번 측정하여 평균값과 표준편차, 상대표준편차를 계산하였다(Table 4). Fig.
성능/효과
2 ng/mL을 최저측정한계로 결정하였다. WHO에서는 마이크로시스틴의 농도가 1.0 ng/mL 이상 일 때 취수금지령을 발하도록 권고하고 있기에 본 연구에서 개발된 스트립 분석법은 물시료에서 마이크로시스틴을 미량분석할 때 매우 이상적인 정량범위를 갖고 있다고 할 수 있다. 또한 드문 경우지만, 5.
본 연구에서는 배양온도가 남조류의 생육에 미치는 영향을 살펴보기 위해 서로 다른 4 가지 배양온도 즉, 15, 20, 25, 30 ℃에서남조류를 배양하여 남조류의 세포수를 관찰하였다(Table 2). 그 결과 25 ℃에서 가장 많은 남조류 세포수를 보여주었다. Table 2의 실험결과를 보면 배양온도 15 ℃와 20 ℃는 남조류가 생육하기에 너무 낮은 온도라고 생각되고 25 ℃가 가장 적합한 온도이며 이를 넘어선 30 ℃에서는 약간 남조류 세포수 가 감소하는 것을 볼 수 있었다.
Table 3으로부터 배양 시작한 후 10 일 까지는 남조류의 세포수 가 꾸준히 증가하다가 10 일을 정점으로 다소 감소하는 것을 볼 수 있다. 따라서 남조류를 대량배양할 때 가장 좋은 배양기간은 약 10 일임을 알 수 있었다.
이 분석법은 항원-항체기술을 이용하여 높은 특이도(specificity)와 스트립분석의 간편성, 그리고, 형광리더(reader)의 고감도(sensitivity) 분석능력 등의 장점을 이용하였다. 따라서 새로 개발된 스트립분석 법은 현재까지의 분석법들에 비해, 다양한 환경시료를 독소 표준물 없이 간편하게 고감도로 분석할 수 있다.
남조류의 대량배양을 위해서는 우선 배양하려는 남조류의 생육에 적합한 배지(medium)를 선택하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 남조류 Microcystis aeruginosa 종이 가장 잘 번성하는 배지를 알아보기 위해 3 가지 서로 다른 배지 즉 MA 배지,22 CB 배지23 그리고 BG-11 배지24에서 남조류를 배양하였다 그 결과 MA 배지가 남조류 대량배양에 가장 적합한 배지임을 보여주었다(Table 1). MA 배지로 남조류를 배양했을 때 배양시작에서 10 일후 배양액 1 mL당 1.
실험결과(Table 5) 세번째 방법이 가장 효과적인 방법임이 입증되었다. 세 번째 방법중에서도 100% 초산을 사용하였을 때 남조류 cell을 완전하게 파쇄시킬 수 있었다. Table 5로부터 100% 초산을 사용하고 5 분간 sonication 시키는 방법으로 남조류 cell을 완전히 파쇄한 후 cell 안과 밖의 마이크로시스틴 총농도를 측정하였을 때 2.
첫번째는 물과 셀의 혼합된 시료를 0 이하로 얼렸다가 녹이는 과정을 2 회 반복하여 남조류 cell을 파쇄하는 방법이고 두번째는 초음파(sonication)를 이용한 남조류 셀의 파쇄이고 세 번째는 초산을 시료에 가하고 sonication 시키는 화학적 파쇄 방법이다. 실험결과(Table 5) 세번째 방법이 가장 효과적인 방법임이 입증되었다. 세 번째 방법중에서도 100% 초산을 사용하였을 때 남조류 cell을 완전하게 파쇄시킬 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
마이크로시스틴을 분석을 위해 사용하는 통상적인 방법은?
남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 지금까지는 남조류독소인 마이크로시스틴을 분석하기 위하여 HPLC를 사용하거나 ELISA 분석법을 이용하였으나 본 연구에서는 대량배양을 통해서 얻어진 남조류들 속에 미량존재하는 마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용하는 새로운 분석방법을 시도하였다. 이 분석법은 항원-항체기술을 이용하여 높은 특이도(specifisity)와 테스트 스트립(test strip)의 신속성, 그리고, 형광리더(reader)의 고감도(sensitivity) 분석능력 등의 장점을 이용하였다.
마이크로시스틴이란?
남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 지금까지는 남조류독소인 마이크로시스틴을 분석하기 위하여 HPLC를 사용하거나 ELISA 분석법을 이용하였으나 본 연구에서는 대량배양을 통해서 얻어진 남조류들 속에 미량존재하는 마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용하는 새로운 분석방법을 시도하였다.
마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용하는 새로운 분석방법의 어떤 장점들을 이용하였는가?
지금까지는 남조류독소인 마이크로시스틴을 분석하기 위하여 HPLC를 사용하거나 ELISA 분석법을 이용하였으나 본 연구에서는 대량배양을 통해서 얻어진 남조류들 속에 미량존재하는 마이크로시스틴을 분석하기 위해 스트립을 이용하는 새로운 분석방법을 시도하였다. 이 분석법은 항원-항체기술을 이용하여 높은 특이도(specifisity)와 테스트 스트립(test strip)의 신속성, 그리고, 형광리더(reader)의 고감도(sensitivity) 분석능력 등의 장점을 이용하였다. 따라서 새로 개발된 분석법을 이용하면 다양한 물시료속에 존재하는 마이크로시스틴을 독소 표준품 없이 단시간에 고감도로 분석할 수 있다.
참고문헌 (24)
G. Francis, Nature(London), 18, 11 (1878).
M. Schwimmer and D. Schwimmer, In 'Medical Aspects of Phycology', p279, 358, D. F. Jackson, Ed., Syracuse Univ, 1968.
W. W. Chrmichael and R. S. Saffermann, A Status Report on Planktonic Cyanobacteria (Blue-Green Algae) and Their Toxins, EPA/600/R 92/079 (1992).
F. D. Galey, V. R. Beasley, W. W. Carmichael, G. Kleppe, S. B. Hooser and W. M. Haschek, Am. J. Vet. Res., 48, 1415 (1987).
D. P. Botes, A. A. Tainman, P. L. Wessels, C. C. Viljoen, M. Kruger, D. H. Williams, S. Santikarn, R. J. Smith and S. J. Hammond, J. Chem. Soc., Perkin Trans., 1, 2311 (1984).
T. Kusumi, T. Ooi, M. M. Watanabe, H. Takahashi and H. Kakisawa, Tetrahedron Lett., 26, 4695 (1987).
T. Krishnamurthy, W. W. Carmichael and E. W. sarver, Toxicon, 24, 865 (1986).
J. J. Jr. Sansner, M. Ikawa and T. L. Foxall, In 'Studies on Aphanizomenon and Microcystic Toxins, Seafood Toxins', pp. 391-406, E. P. Ragelis, Ed., American Chemical Society Symposium Series 262, Washington, DC., 1984.
J. P. Devlin, O. E. Edwards, P. R. Gorham, N. R. Hunter, P. K. Pike and B. Stavric, Can. J. Chem., 55, 1367 (1977).
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