[논문]폐암 진단에 적용 가능한 측면 유동 면역 형광 분석법 개발

뮬야수피안토; 임정민; 이혜진

doi:10.14478/ace.2022.1011

폐암 진단에 적용 가능한 측면 유동 면역 형광 분석법 개발
Development of Lateral Flow Immunofluorescence Assay Applicable to Lung Cancer 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.33 no.2, 2022년, pp.173 - 178

뮬야수피안토 (경북대학교 자연과학대학 화학과) , 임정민 (경북대학교 자연과학대학 화학과) , 이혜진 (경북대학교 자연과학대학 화학과)

초록
AI-Helper

탄소나노점@실리카를 신호 형질 소재로 이용한 측면 유동 면역 형광 분석법을 개발하여 폐암 바이오마커 중에 하나인 레티놀 결합 단백질 4의 농도를 분석하는 데 적용하고자 하였다. 측면 유동 면역 형광 분석법에서 항원 검출을 위해 바이오리셉터로 주로 사용하였던 항체 대신 좀 더 경제적이고, 장기간 보관성이 용이하며, 특정 표적 단백질에 대해 친화력이 강한 압타머를 니트로셀룰로오스 멤브레인에 사용하였다. 레티놀 결합 단백질 4에 특이적이며 5' 말단을 비오틴으로 변형한 압타머를 뉴트라비딘과 반응시켜 비오틴과 뉴트라비딘의 강한 결합력에 의해 압타머가 니트로 셀룰로오스 멤브레인에 고정되도록 하였다. 압타머가 고정된 스트립에 레티놀 결합 단백질 4 항체를 공유결합으로 고정한 탄소나노점@실리카 블루 형광 신호 형질 나노입자와 레티놀 결합 단백질 4 항원을 측면 유동 방식으로 흘려 주어 샌드위치 복합체를 형성하였다. 이렇게 형성된 샌드위치 복합체에서 탄소나노점@실리카 나노입자에 의한 형광 신호를 측정하여 항원 농도를 분석하기 위한 최적의 조건을 선정하기 위해 전개 완충용액에 첨가된 계면활성제의 농도, 이온 세기를 변화시키면서 블로킹 시약을 추가적으로 사용하였다. 그 결과 150 mM NaCl 및 0.05% Tween-20을 포함하는 10 mM Tris 완충용액(pH 7.4)에서 0.6 M 에탄올아민을 블로킹 시약으로 사용하였을 때 니트로셀룰로오스 멤브레인에 도포된 압타머와 레티놀 결합 단백질 4 항원 및 탄소나노점@실리카 나노입자로 레이블링한 항체가 결합하여 최적의 형광분석신호를 내는 것을 확인 가능하였다. 이러한 결과는 현장진단검사 키트로 현재 각광을 받고 있는 측면 유동 면역 형광 분석법에서 항체 대신 압타머를 니트로셀룰로오스 멤브레인에 고정함으로써 좀 더 경제적이며, 장기간 보관이 용이한 측면 유동 면역 형광 분석 칩을 제작하여 폐암 질환 진단용 바이오마커 검출이 가능함을 시사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A lateral flow immunoassay (LFIA) method using carbon nanodot@silica as a signaling material was developed for analyzing the concentration of retinol-binding protein 4 (RBP4), one of the lung cancer biomarkers. Instead of antibodies mainly used as bioreceptors in nitrocellulose membranes in LFIA for protein detection, aptamers that are more economical, easy to store for a long time, and have strong affinities toward specific target proteins were used. A 5' terminal of biotin-modified aptamer specific to RBP4 was first reacted with neutravidin followed by spraying the mixture on the membrane in order to immobilize the aptamer in a porous membrane by the strong binding affinity between biotin and neutravidin. Carbon nanodot@silica nanoparticles with blue fluorescent signal covalently conjugated to the RBP4 antibody, and RBP4 were injected in a lateral flow manner on to the surface bound aptamer to form a sandwich complex. Surfactant concentrations, ionic strength, and additional blocking reagents were added to the running buffer solution to optimize the fluorescent signal off from the sandwich complex which was correlated to the concentration of RBP4. A 10 mM Tris (pH 7.4) running buffer containing 150 mM NaCl and 0.05% Tween-20 with 0.6 M ethanolamine as a blocking agent showed the optimum assay condition for carbon nanodot@silica-based LFIA. The results indicate that an aptamer, more economical and easier to store for a long time can be used as an alternative immobilizing probe for antibody in a LFIA device which can be used as a point-of-care diagnosis kit for lung cancer diseases.

주제어

표/그림 (4)

그림 Figure 1. Schematic illustration of an aptamer-antibody-based lateral flow immunofluorescence assay (LFIA) for detection retinol-binding protein 4 (RBP4).
그림 Figure 2. Characterization CND@SiO₂ as signal reporters for lateral flow immunofluorescence assay. (a) Transmission electron microscopy (inset: CND@SiO₂ in PBS), (b) nanoparticles tracking analysis, and (c) UV-vis and fluorescence spectrophotometer.
그림 Figure 3. Optimization of an aptamer-antibody-based lateral flow immunofluorescence assay (LFIA) for detection retinol-binding protein 4 (RBP4). The effect of difference parameter on running buffer formulation: (a) variety of Tween-20 concentration, (b) the difference on buffer solutions and concentration of salts. The negative sign (-) represents to the absence of RBP4 protein, while the positive sign (+) represents to the presence of RBP4 with fixed concentration of 150 nM. (c) different used of blocking agents; non-fat dried milk (NFDM), casein, ethanolamine (ETA), and bovine serum albumin (BSA) (d) increasing concentration of ethanolamine as a selected blocking agent.
그림 Figure 4. Detection of retinol binding protein 4 using the optimum of an aptamer-antibody-based lateral flow immunofluorescence assay (LFIA) with carbon nanodots@SiO₂. (a) The half strip tests show the detection RBP4 in Tris buffer solutions with concentration range of 0 - 150 nM. (b) The illustration of binding mechanism in TZ and CZ with the presence or absence of target RBP4.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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