실리콘 광센서 마이크로어레이칩에서의 시그널 증폭에 관한 연구

Abstract

현재 의료 분야에서는 유전자 분석을 위하여 다양한 검사법이 이용되고 있다. 특히 자궁경부암 유발 인자로 알려진 인유두종바이러스(Human papillomavirus, HPV)를 검출하기 위한 검사법에는 자궁경부 세포진(Papanicolaou, PAP) 검사법, Hybrid-Capture II assay(HC II)와 최근 개발된 HPV DNA Chip 검사법이 있다. DNA Chip을 이용한 검사법은 높은 sensitivity와 특이성, multiple detection이 가능하다는 이점이 있으나 형광 표식을 검출하기 위한 고가의 장비가 필수적이라는 점이 시장성 확대에 장애가 되고 있다. 본 연구의 목적은 이러한 기존의 DNA chip 검사법을 대체할 수 있는 새로운 플랫폼으로써의 실리콘 포토다이오드 마이크로어레이칩(PDA 칩)의 유용성을 연구하는 데에 있다. 이 PDA 칩의 표면 특성을 변성하여 높은 위험도를 가지는 HPV의 type-specific probe을 고정한 뒤 biotinylated target DNA와 교잡 반응시키고 금 나노 입자과 은 나노 입자를 반응시킨 후 발광다이오드(light emitting diode lamp, LED)를 조사하여 PDA의 포토다이오드를 투과하는 빛의 양의 변화에 따라 HPV의 유전자형을 분석하는 원리에 기초하고 있다. 이 PDA 칩에서 HPV 유전형 분석 결과는 시그널 값이 기존의 DNA chip에 비해 다소 낮은 수준을 보이고 있지만 HPV 유전형 분석 결과는 정확하게 일치하였다. 이러한 결과를 토대로 이 PDA 칩 기반의 시스템은 기존의 고가의 복잡한 광학적 구성 요소의 마이크로어레이 시스템을 대체할 수 있는 휴대용 또는 소형 장치와 바이오칩으로써 의의가 있다. 궁극적으로 이 PDA 칩을 기반으로 하는 휴대용 바이오칩 시스템이 HPV 유전자형 분석 뿐만이 아니라 광범위한 의료 분야의 칩 기반의 bioassays에 대한 발전을 기대할 수 있다.; There are many detection methods for genetic diagnosis in biomedical fields. Especially, for detection of Human papillomavirus that was known as precursor of cervical cancer, Papanicolaou (PA) method, Hybrid-Capture II assay and DNA chip systems are using as detection. DNA chip detection method has high sensitivity and specificity, and can detect a case of multiple infection. But it is difficult to expand for broad marketability because expensive device for detection of fluorescent marking target molecules is necessary surely. In this study, PDA chip system was developed as a new DNA chip system making up for the weakness of existing DNA chip system. It is not necessary to mark fluorescent dye to target DNA. It is possible to detect highly sensitive through electrical signal analysis system and to apply to point-of-care testing (POCT) method as miniaturization of measuring system. Mass production of the PDA chip and disposable use is possible in this system. The Measure system is handled to easy for operating. Moreover, the PDA chip system has wide-scope adaptabilities as protein analysis as DNA analysis. In this study, lower level of the signal intensity than a commercialized DNA chip is showed in the PDA chip system, but HPV genotyping using the chip corresponded with the commercialized DNA Chip. The PDA chip system is a new platform for DNA chip and devices for genetic analysis. We have expectation that the PDA chip system contributes to DNA chip assays for medical and biological researches.