의학에서 생체특이성 분자인식은 어떤 용도로 활용되나요?

생물학적으로 분자인식에는 두 가지 측면이 있는데, 하나는 유전자인 DNA에 대한 인식이고, 다른 하나는 단백질에 대한 인식이다. 의료 테스트의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다.

1. 의료 테스트에 분자 바이오센서 적용

분자 바이오센서는 특정 생물학적 또는 화학적 고정 기술을 사용하여 생물학적 인식 요소(효소, 항체, 항원, 단백질, 핵산, 수용체, 세포, 미생물, 동물 및 식물 조직 등)이 변환기에 고정되어 있습니다. 테스트 대상이 생물학적 인식 요소와 특이적으로 반응하면 변환기를 통과하게 됩니다. 시험물질에 대한 정성, 정량 분석을 수행하여 검출 및 분석 목적을 달성하기 위해 출력 및 검출이 가능한 전기신호 및 광신호로 변환됩니다.

분자 바이오센서는 체액 내 미량 단백질, 소분자 유기물, 핵산 및 기타 물질을 감지하는 데 널리 사용될 수 있습니다. 현대 의학적 검사에서 이러한 항목은 임상진단과 상태분석의 중요한 기초가 됩니다. 체내에서 실시간 모니터링이 가능한 바이오센서는 수술 중이나 집중치료 중인 환자에게 유용할 것이다.

Skladal 등은 올리고뉴클레오티드 프로브로 변형된 압전 센서를 사용하여 혈청에서 C형 간염 바이러스(HCV)를 검출하고 증폭 과정에서 DNA 구조, 전사 및 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 실시간으로 모니터링했습니다. , 전체 모니터링 프로세스를 완료하는 데 10분 밖에 걸리지 않으며 장치를 재사용할 수 있습니다.

Petricoin 등은 압전 센서를 사용하여 파골세포 생성 억제 인자(OPG)와 여러 해당 항체 사이의 상호 작용을 연구하고 혈청에서 OPG를 신속하게 감지할 수 있는 압전 면역 센서를 개발했습니다.

Dro-sten 등은 신경전달물질 효소 전보의 검출에 대해 보고했습니다. 신경근 접합부 근처에 전극을 배치하면 인접한 뉴런의 탈분극 후 신경전달물질 글루타메이트의 방출을 실시간으로 측정하고 기록할 수 있습니다.

2. 의료 검사에 분자 바이오칩 기술 적용

분자 생물학이 발전하고 질병 과정에 대한 사람들의 이해가 깊어짐에 따라 기존 의료 검사 기술은 더 이상 요구 사항에 완전히 적응할 수 없습니다. 마이크로 볼륨, 빠르고 정확하며 포괄적입니다.

소위 바이오칩은 수많은 프로브 분자를 지지대(보통 지지대 위의 한 점이 분자 프로브를 나타냄)에 고정하고 자동화를 통해 표지된 시료와 혼성화하거나 반응시키는 것을 말합니다. 혼성화 또는 반응 신호의 강도를 감지하여 샘플 내 표적 분자의 수를 결정합니다.

병원성 세균 검출에 있어서는 대부분의 세균과 바이러스의 게놈 서열 분석이 완료되었기 때문에 각 미생물을 대표하는 수많은 특수 유전자들이 하나의 칩에 담겨있습니다. 역전사를 통해 검체 내 병원체 유전자의 존재와 발현을 검출해 환자의 병원체 감염 여부, 감염 진행 정도, 숙주의 반응 등을 파악할 수 있다. P53 종양 억제 유전자는 대부분의 종양에서 돌연변이가 발생하므로 종양 진단에 중요한 표적 유전자입니다.

Nam 등은 혈청 샘플의 C형 간염 바이러스 분류를 위해 실리콘 기판에서 합성된 올리고뉴클레오티드 칩을 사용했습니다.

2. 의료 테스트에 분자생물나노기술의 응용 생물학적 활성 물질을 검출하는 방법은 다양하며, 그 중 항체 기반 기술이 특히 중요합니다. 자기 변형과 결합된 면역분석법은 다양한 생물학적 활성 물질 및 생체이물(예: 약물, 발암 물질 등)의 검출에 성공적으로 사용되었습니다. 특정 항체 또는 항원을 자성 나노구의 표면에 고정시키고 효소, 방사성 동위원소, 형광 염료 또는 화학발광 물질을 기반으로 한 분석법을 생성하는 것은 기존 마이크로티터 플레이트 기술에 비해 간단하고 빠르며 민감합니다.

항체결합형 나노자기미세구와 고효율, 고속 화학발광면역분석 기술을 결합한 반헬덴(Van Helden) 등의 자동 검출 시스템이 인간면역결핍바이러스 1형과 2형에 대한 테스트에 성공했다. (HIV-1 및 HIV-2) 항체. 또한, 인간 인슐린 검출을 위한 완전 자동화된 샌드위치 면역분석 기술도 확립되었으며, 이 기술에는 항체, 단백질 나노자성 입자 복합체 및 알칼리성 포스파타제 표지 2차 항체도 사용됩니다.

4. 의료 테스트에 분자 단백질체학 적용

현재 분자 단백질체학에 관한 많은 연구 결과는 만족스럽습니다. 그러나 대부분의 결론은 서로 다르며 심지어 모순되기도 합니다. 일부 고전적인 종양 표지자는 표면 강화 레이저 탈착 이온화-비행 시간 질량 분석법(SELDI-TOF-MS) 기술로 대표되는 현재의 단백질체학 기술에 반영될 수 없습니다. 다음과 같은 측면에서 문제가 있을 수 있습니다. 한편으로는 감도, 반복성 및 각 피크 단백질을 확인하기 위해 현재 장비를 사용하는 한계를 포함한 SELDI-TOF-MS 기술 자체의 한계이며, 다른 한편으로는 실험 설계 및 대조군 선택이 적절한지 여부입니다. , 특정 단백질 그룹 모델이 종양의 특이성, 염증 반응 또는 대사 장애를 반영하는지 여부는 불분명합니다. 반면에 다른 실험실의 결과 비교 가능성과 검체 처리의 차이를 탐색할 수 없습니다. 이러한 문제가 해결되어야만 SELDI-TOF-MS 기술이 진단검사의학에서 혁명적인 역할을 할 수 있습니다.

5. 의료 검사 분야의 분자생물학 기술 발전 동향

검사의학 분야의 분자생물학 기술에는 두 가지 발전 추세가 있습니다. 하나는 정량 PCR이고, 다른 하나는 종합 PCR입니다. 증폭과 검출이 통합된 일회용 테스트 카드를 적용하는 등 자동화를 통해 PCR 오염 문제를 더욱 효과적으로 해결할 수 있습니다.

PCR 이외의 LCR(ligase 반응), SDA(가닥 치환 증폭 시스템), TAS(전사 증폭 시스템), 3SR(자기 제한 서열 증폭 시스템), QB 복제 증폭 시스템 등의 in vitro 유전자 증폭 기술 등의 기술이 또한 과학 연구를 통해 임상 실습에 들어갑니다. 분자 생물학 기술의 표준화와 품질 관리는 광범위한 관심을 불러일으켰으며, 특히 보건부가 발행한 PCR 실험실 관리 규정은 PCR 기술 응용의 건전한 발전에 핵심적인 역할을 했습니다. PCR 교차 오염 문제를 해결하기 위해 검체 준비부터 검출까지 완전 폐쇄형 시스템과 이에 상응하는 자동화 기기가 중국에서 점차 대중화되고 있습니다.