초록 ▼

$\circ$ 본 연구단계에서는 RI 검출 기술을 이용한 단백질칩 시스템 개발을 위해 질환관련 인자인 kinase와 기질간의 상호작용 여부를 확인하고, 칩 상에서의 적용 가능여부를 확인하는 연구를 수행하였다.
$\triangleright$ 암, 병원균 관련 kinase -substrate 상호작용 조건 확립
- Elevated protein을 이용한 기질 융합 단백질의 클로닝 및 재조합 단백질 생산 확립
- Mep45-kinase 기질 융합 재조합 단백질의 생산 및 정제

$\circ$ 본 연구단계에서는 RI 검출 기술을 이용한 단백질칩 시스템 개발을 위해 질환관련 인자인 kinase와 기질간의 상호작용 여부를 확인하고, 칩 상에서의 적용 가능여부를 확인하는 연구를 수행하였다.
$\triangleright$ 암, 병원균 관련 kinase -substrate 상호작용 조건 확립
- Elevated protein을 이용한 기질 융합 단백질의 클로닝 및 재조합 단백질 생산 확립
- Mep45-kinase 기질 융합 재조합 단백질의 생산 및 정제
- EMalE-kemptide 융합단백질과 PKA의 인산화반응에 방사성 동위원소 [${\gamma}-^{32}P$]ATP의 적용 유효성 검증
- kinae와 펩타이드형 기질의 인산화 반응에 방사성 동위원소
[${\gamma}-^{32}P$]ATP의 적용 유효성 검증
$\triangleright$ 칩상의 질환 관련 효소-기질 상호작용 여부 확인
- 질환관련 카나아제의 기질인 재조합 단백질융합 기질(MFS-cdc2, MFS-PKC, MFS-DNA -PK) 3종의 대량생산 확립
- 혈관계 질환 발생 위험인자 Lp-$PLA_2$의 반응 조건 확립 및 저해제 탐색
- 기질고정화 단계에서 칩 표면처리공정 단순화 실현
- 검출기술 공정의 단순화 실현
$\circ$ 단백질칩의 단점을 보완하고 보다 효율적이고 간편화하기 위해 microfluidic 기술을 적용한 랩온어칩을 설계하였다.
$\triangleright$ 프로토타입의 RI검출 바이오칩 개발기술 확립
- LOC 제작을 위한 질환관련 키나아제의 기질인 재조합 단백질 융합 기질(pSPD-PTK, pSPD-CaMKII, pSPD-DPK) 3종의 클로닝 및 재조합 단백질 생산 확립
- LOC 제작을 위한 프로토타입의 Lab chip을 MEMS 공정으로 PDMS/COC/PMMA/PS 등을 이용하여 제작
- Lab chip 성능에 대한 반복재현성 평가 완료
- 물질선정을 통한 COC 고분자기반의 MEMS 공정 최적화 조건 확립 및 injection molding 장비 및 bonding 장비이용 Lab chip의 제작 조건 확립

Abstract ▼

Gene expression profiling at the proteome level is one of the major contemporary fields of the biomedical field. Genomics has provided insight into genes which play roles in specific biological processes, diseases, and drug treatments. In spite of recent advancements in our understanding of molecula

Gene expression profiling at the proteome level is one of the major contemporary fields of the biomedical field. Genomics has provided insight into genes which play roles in specific biological processes, diseases, and drug treatments. In spite of recent advancements in our understanding of molecular biology, in many cases we are unable to implicate specific proteins with a disease. Protein microarrays or protein chip may provide to clue for solve this problem. Protein microarrays provide a powerful tool for the study of protein function, protein-protein, and protein-drug interactions. Protein chips are based on the DNA microarray technology. Two major protein chip formats are currently available, including glass slides and nanowells. While DNA microchips are interrogated via DNA or RNA hybridization methods, in case of protein chips it is done by modified western hybridization. The most common form of analytical protein arrays are antibody microarrays in which antibodies that bind specific antigens are arrayed on a glass slide at high density. Current detection strategies for protein microarrays are generally divided into label-free methods and labeled-probe methods. Labelled-probe methods have directly evolved from clinical immunoassay, radioimmunoassay or ELISA protocols where they are widely used. Enzyme-inked immunosorbent assay (ELISA) has usually been used in immunology to detect the presence of an antibody or antigen in a sample. The use of radioisotopes (RIs) is traditionally considered to be one of the most sensitive labeling procedures. At present this technique is being developed to detect active proteins and to allow for a precise quantification of the amount of protein assayed.
Phosphorylation is a ubiquitous cellular regulatory mechanism found in all cells of the body. It occurs through the addition of a phosphate group to an amino acid residue via transfer of a terminal phosphate from an adenosine triphosphate (ATP) molecule catalyzed by enzymes, namely, kinase or phosphatases. These kinase and phosphatases are of great interest to researchers involved in drug discovery and development, because of their role in a wide variety of diseases and human health. Cancer and other metabolic disorders, neurological diseases, proliferative disease, and inflammatory diseases are among those in which the protein phosphorylation plays an important role.
Protein microarrays offer an ideal system for a rapid and parallel identification of the substrates for kinase. However, several hurdles remain before this protein microarray technology can be deployed on a commercial scale. One of the major problems with protein microarrays are the relatively large amount of sample required, depending on the system. The use of RIs in a protein microarray is preferred to other detection methods because it is highly sensitive, thus facilitating the detection of even minor quantities of protein. Bovine serum albumin (BSA) is normally used as a blocking agent during immunostaining using a primary antibody to prevent a non-specific binding of protein to tissue sections or cytological samples. However, the major problem associate with the use fo BSA is that they cause immobilized peptide to be hardly accessible to macromolecules such as enzymes and antibodies. RI detection technique for a protein biochip does not employ the use of the blocking step. It was found that the usage of a RI detection technique has the advantages of being highly sensitive and time saving when compared with other conventional methods.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 10
• 목차 ... 13
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 15
• 1. 연구개발 목적 ... 15
• 2. 최종 연구개발 목표 ... 17
• 3. 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 17
• 4. 연구개발의 필요성 ... 18
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 1. 국외 기술개발 현황 ... 23
• 2. 국내 기술개발 현황 ... 25
• 3. 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 27
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
• 1. 연구개발 목표 ... 28
• 2. 연구개발 수행 내용 ... 28
• 가. 방사성 동위원소 검출기술이용 생물분자간의 반응조건 확립 및 반응여부 확인 ... 28
• 나. 질환 관련인자 및 스트레스 측정용 RI 바이오센서 개발 ... 61
• 1) 방사성 동위원소 이용 혈관계 질환 발생 위험인자 검지기술 개발 및 응용 ... 61
• 2) 방사성 동위원소 검출기술이용 혈관계질환 바이오칩 검출 유효성 검증 ... 66
• 3) 타액으로부터 스트레스에 따른 TBARS (thiobarbituric acid value reactive substance) 검출 ... 68
• 4) 방사선 조사 유발 간 손상 및 산화적 스트레스 보호를 위한 천연소재 후보물질 탐색 시스템 확립 ... 71
• 5) 테크네튬-99m 표지 산화철 나노입자의 제조방법 및 이를 포함하는 암질환의 진단용 영상화제 또는 치료제 ... 90
• 6) 간질환, 심혈관질환 및 당뇨병 위험인자 ADMA의 혈중 또는 체액 농도 측정을 위한 RI 단백질칩 개발 ... 96
• 7) 스트레스 인자 측정용 바이오센서 개발 ... 106
• 다. 칩상의 생물분자간 상호작용 여부 검출기술 확립 ... 112
• 라. RI 기질탑재 칩상의 생물분자 간 상호작용의 고성능 검출법 개발 ... 119
• 마. 바이오센서용 나노파티클 제작 ... 125
• 바. 질환, 암, 병원균 관련인자 검지용 RI검출 바이오칩 핵심기술 확립 ... 137
• 사. 프로토타입의 RI검출 바이오칩 개발기술 확립 ... 141
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 160
• 1. 연도별 연구목표 및 연구개발목표의 달성도 ... 160
• 2. 관련분야에의 기여도 ... 163
• 제5장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 166
• 1. 추가연구의 필요성 ... 166
• 2. 타 연구에의 응용 ... 167
• 3. 기업화 추진방안 ... 168
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 169
• 1. 바이오칩 (Biochip) ... 169
• 2. 바이오칩의 기술영역 ... 170
• 3. 나노바이오칩/센서 기술 ... 175
• 제7장 참고문헌 ... 178