정제 과정 없이 분석 대상 시료에 존재하는 모든 단백질을 펼쳐 분석할 수 있을 뿐만 아니라, 유전자의 전체적인 발현 정도를 한 눈에 알 수 있게 된다.
또한 주어진 환경이나 부과한 조건에서 부가되는 현상을 발현되는 단백질 수준에서 쉽게 비교 관찰할 수 있다는 점이다.
이 프로테옴 분석 연구를 통하여 다양한 생명현상을 입체적으로 해석할 수 있고, 진단과 치료제 개발 등에 두루 기여할 전망이다.
1970년대 중반 단백질의 자동서열 분석을 시초로 태동한 생물정보학(BIT)은 생명공학기술(BT, Bio Technology)과
정보기술 (IT, Information Technology)이 융합된 새로운 학문이다.
이는 기하급수적으로 증가하는 생물학적 데이터의 처리 및 해석에 반도체, 슈퍼컴퓨터, 커뮤니케이션 시스템 등의 기반이 되는
정보기술(IT)을 사용함으로써 신약 개발이나 바이오 마커 발굴 등의 생명현상 관련연구에서 다양한 관리, 분석을 가능하게 하고 있다.
그림설명
1. 정상인, 암 환자 시료들을 Luminex, Siemens등의 장비를 이용 단백마커들의 값들을 추출한다.
2. 추출된 단백 마커들의 유효 조합을 통해 개별 암, 정상 분류 모델을 구축한다.
이차원 전기영동은 개별 단백질 고유의 등전점(isoelectric point) 차이에 따라 1차로 분리하고 다시 분자량 (molecular weight) 차이를
이용하여 2차 분리를 시행하여 한번에 수백에서 수천 가지 단백질의 양을 동시에 측정할 수 있다.
이 방법은 오래 전 개발되었으나 최근 MALDI-TOF 등을 이용한 미량 단백질 동정(identification)이 가능해 짐에 따라 새로이 주목 받고
있는 분야이다.
㈜바이오인프라에서는 그동안 몇 가지 암의 스크리닝/진단에 유용한 단백질 마커를 발굴하였고 이 중 위암 관련 단백질 마커에 대해 이미
특허를 출원하였으며 환자의 혈액만으로 비교적 용이하게 조기 암을 스크리닝/진단할 수 있는 제품 형태로 개발 중에 있다.
SELDI-TOF MS는 시료를 분석할 때 특별한 칩을 사용하는 MALDI-TOF MS의 확장 발전된 형태라 할 수 있으며 단백질의 정량분석에 이용하는 것을 목적으로 한다.
프로테옴 분석에 유용하다는 공통점이 있지만 이차원 전기영동 방법에 비해 작은 분자량을 갖는 단백질 혹은 펩타이드 분석에 높은 분해능과 높은 민감도를 갖고 있다.
그리고 기계화와 자동화가 용이하여 다수의 시료를 빨리 분석할 수 있다는 장점이 있어 외국에서는 질병관련 단백질 마커의 발굴에 많이
이용되고 있다.
SELDI-TOF MS에 사용하는 칩의 표면은 크로마토그래피에서 이용하는 화학적 특성과 유사하며 다음과 같은 종류가 있다.
같은 시료라 하더라도 실험 조건(칩 종류, 완충용액의 pH와 salt(농도, 금속이온 종류 등)에 따라 서로 다른 프로테옴 패턴을 얻을 수 있으며 분석하고자 하는 시료의 상태를 대조군에 비해 가장 잘 구별해 주는 조건을 찾아 실험할 수 있다.
Luminex System은 Multiple liquid array system으로 LabMAP 기술을 이용한 microsphere-based Fluorescent Assay System이다.
Luminex에 사용되는 microsphere는 red/infrared 두 염료의 혼합 비율에 따라 다양한 색을 갖는 폴리스타이린 비드로, 현재 100종류의 다른 색을 가진다.
Microsphere의 표면에는 1x107 카르복시 그룹이 있으며 항체, oligonucleotide, 펩타이드 및 수용체 같은 capturing agents를 고정화 시킬 수 있으며 microsphere가 검출관을 통과할 때 적색 레이저는 internal dye를 excitation하여 비드 구별을 가능하게 하고 녹색 레이저는 fluorescence를 excitation 하여 비드 구별을 가능하게 하고 녹색 레이저는 fluorescence를 excitation 시켜 비드에 analyte의 결합을 확인한다.
장점
→ 1-100 plex assays
→ small sample volume
→ 1000 samples/day
→ high-throughput and high-content data
→ reproducible results
→ flexibility to home-brew
응용
→ Immunoassay : Allergy screening, Epitope-mapping, Autoimmune testing, Cytokines/chemokines multiplexed analysis 등
→ DNA assay : SNP assay, Genotyping, Gene expression analysis 등
→ Receptor-ligand assay
→ Enzyme assa : Kinase selectivity
→ Drug discovery 와 diagnostic application
