나노 바이오 테크놀로지 세포칩에 대하여

소개글

나노 바이오 테크놀로지 세포칩에 대하여에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1)DNA칩

2) 단백질칩

(3) 세포칩

본문내용

기술로 인정되고 있음(Pandey & Mann, 2000).
② 단백질체 연구
○ 단백질이 인간질환의 진단 및 치료제 개발의 직접적인 연구
대상이라는 점, 무한한 활용 가능성 및 시장 잠재력 등의
중요성 때문에 대표적인 생명과학 연구 분야로 등장하고 있
음(Dalton & Abbott, 1999, Pandey & Mann, 2000).
○ 효소의 활성도 분석, 단백질의 발현 및 기능연구, 신약물질
의 초고속 screening 등을 위해 매우 중요한 기술로 이용되
고 있음.
③ 단백질칩 시스템의 구성 및 특징
○ 단백질칩 시스템은 단백질칩(protein array)과 칩 분석장치로
구성되며 생명공학, 유기화학, 표면화학, 재료공학 등 다양
한 분야의 융합분야임.
○ 칩 분석장치는 더욱 많은 분야의 공동연구가 요구되는 분야
로서, 광물리학, 전산학, 유체역학, 기계공학, 전자공학, 나노
공학 등을 대표적인 분야로 들 수 있음.
④ 단백질칩의 분석장치
○ 단백질칩의 분석장치는 형광분석, 전기화학적 분석, surface
제2장 기술동향 분석 9
plasmon resonance(SPR) 분석, 질량분석 등 크게 4가지 핵
심기술을 이용해 개발되고 있음(Zhu 등, 2001；W i c k w a r e
& Smaglik, 2001；Zhavnerko & Ha, 2003).
○ 최근 형광물질을 이용한 방법이 발표되고 있으나(Zhu 등,
2001), 모든 단백질을 형광물질로 균일하게 표지해야 하는
문제점이 있으며, 질량분석기술의 경우 다수의 시료를 초고
속으로 분석하기 어렵고 요구되는 시료양이 많다는 단점이
지적되고 있음.
○ 이를 해결하기 위해서 단백질을 표지하지 않고 초고속으로
다수의 시료를 분석할 수 있는 단백질칩 분석 시스템 개발
을 위해 국제적으로 연구개발에 박차를 가하고 있음.
○ 특히 단백질 고정화 방법은 단백질 상호작용의 효율을 높이
고 단백질의 비특이적(non-specific) 결합을 방지하는데 매우
중요하기 때문에 지속적으로 연구개발이 진행되고 있는 분
야임.
⑤ 단백질칩의 용도 및 응용
○ 용도는 단백질의 순수분리, 단백질의 특성분석, 단백질의 상
호작용 분석, 신약물질의 초고속 screening, 질병의 진단 등
에 사용함.
○ 단백질의 순수분리는 유체시스템(fluidic system)을 이용해
1 0 나노 바이오칩 기술
질량분석 등 소량의 단백질을 이용한 분석에 매우 유용함.
○ 단백질의 특성분석은 단백질의 농도분석, 단백질의 동정
(protein identification), 에피토프 동정(epitope identification),
단백질의 당화(g l y c o s y l a t i o n 와) 인산화(phosphorylation) 등과
같이 매우 다양하게 진행될 수 있음.
○ 단백질 상호작용 분석을 통한 association 및 dissociation 상수
를 결정할 수 있으며, 초고속 screening 방법을 통해서 신약
의 개발 및 질병 진단에 이용될 수 있음.
○ 특히 질병 진단은 질병의 특이 단백질(disease marker
protein) 발굴이 완성되면 가장 중요한 단백질칩 기술의 응
용분야가 될 것으로 생각됨.
임상진단, 신약 스크리닝, 환경 모니터링 등의 문제를 고속으로 해결하기 위한 필요성에 따라 2차원 전기이동, 질량분석법(mass spectroscopy), 모세관 분석법(capillary electrophoresis), ELISA(Enzyme Linked Immunosorbent assay)와 같은 전통적인 기술을 대체할 수 있는 새로운 고속 탐색도구가 도입되고 잇다. 단백질칩은 비록 DNA칩과 유사하기는 하지만, 상업적 제품의 관점에서보면 커다란 도전에 직면하고 있다. 단백질의 기능연구를 위한 분석기법은 고정화된 단백질의 활성과 배향성의 유지, 단백질 어레이 크기의 소형화, 고감도의 탐지 기술을 위한 생물학적 표면의 제조를 필요로 한다. 단백질의 고정화를 위하여 설계된 이러한 표면의 종류는 크게 두 가지로 나누어진다. 그 중의 하나는 단백질의 약한 접촉을 통한 물리적인 흡착이고, 다른 하나는 분자의 방향성과 밀도의 조절, 그리고 활성의 조절을 위하여 선호되는 방법으로, 표면과 단백질 사이의 공유결합을 이용하는 것이다. 자기조립 단분자막을 이용한 화학적 공유결합을 이용한 고정화, sterptavidin이 코딩된 표면에 올려진 biotinlyated 단백질, Ni2+ 킬레이트된 표면 위에 올려진 His-tagged 단백질 등이 있다.
현재까지 단백질칩의 생산기술은 기존의 DNA 칩 제조공정에 많은 영향을 받아왔다. 그러나 단백질칩에 있어서 핵심적인 열쇠는 탐지 기술이다. 왜냐하면 단백질칩에서는 시료의 증폭을 위한 PCR(polymerase chain reaction)과 같은 기술이 없기 때문이다. 현재, 단백질칩 속의 목표 단백질은 형광물질에 의해서 정량되고 있다. 그러나 형광표지 된 단백질은 분석의 정량적인 정확도를 떨어 뜨리기도 하는데, 이는 위와 같은 방법의 라벨링이 분자와 분자간의 결합을 변형시킬수 있기 때문이다.
이러한 이유로 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon resonance, SPR), 질량분석(mass spectroscopy), 이미지 엘립소미트리(Imaging Ellipsometry)와 같은 비표지 분석 기법들이 미세단위의 단백질칩에서 검출기능으로 제시되고 있다. SPR에 기반한 단백질칩은 Biacore(Sweaden)사에 의하여 Single-spot 형태로 수행되고, 최근에 표적물질(항원)측정에 대한 연구결과도 발표된 바 있다. 그림 8은 단백질칩을 구성하기 위해 항체를 고정하기 위해 protein G를 이용하여 항체를 고정하는 고정화 모식도와 AFM을 이용하여 관찰된 표면 이미지이다.
성공사례가 그리 많지 않음에도 불구하고, 그것이 지닌 매력적인 장점 때문에 단백질칩 시장은 여전히 성장중이다. 사이퍼젠 바이오 시스템즈(Ciphergen Biosystems), 지오믹스(Zyomics), 미국의 퍼킨 엘머(Perkin Elmer)는 단백질칩 기술을 선도하고 있는 회사들이다. 최근의 나노 테크놀로지는 현재 단

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