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KR100376917B1 - Probes for Detecting Gastrointestinal Pathogens, and DNA Chip and Detection Method Using the Same - Google Patents

Probes for Detecting Gastrointestinal Pathogens, and DNA Chip and Detection Method Using the Same Download PDF

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KR100376917B1
KR100376917B1 KR10-2000-0028925A KR20000028925A KR100376917B1 KR 100376917 B1 KR100376917 B1 KR 100376917B1 KR 20000028925 A KR20000028925 A KR 20000028925A KR 100376917 B1 KR100376917 B1 KR 100376917B1
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detecting
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vibrio
bacteria
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Abstract

본 발명은 콜레라를 유발하는Vibrio cholerae,장티푸스의 원인이 되는Salmonella typhimurium,세균성 이질의 원인균인Shigella dysenteriae, S. flexneri등 1종 법정 전염병의 원인균들을 비롯하여 설사질환 원인균인Escherichia coliO-157, 장염 비브리오에 의한 식중독균인Vibrio parahaemolyticus, 세균성 식중독 원인균인Staphylococcus aureus,Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas aeruginosaListeria monocytogenes를 포함하는 소화기 감염균의 신속한 진단을 위한 프로브(probe), 및 이를 이용한 DNA 칩(chip) 및 상기 칩을 이용한 검출방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 빠른 시간 내에 소화기 감염균을 검출하여 항생제의 남용을 막고 환자의 고통을 경감시켜 빠르고 신속한 처방을 하는데 도움을 줄 것이며, 또한 임상검사 이외에도 대량의 시료 검사가 요구되는 식품검사, 식당위생검사, 수입 농·축·수산물 검역 및 가축진단용 등의 용도로 효과적으로 이용될 수 있다.The present invention includes Escherichia coli O-157, enteritis vibrio, including diarrheal diseases, including Vibrio cholerae that causes cholera, Salmonella typhimurium, which causes typhoid, Shigella dysenteriae, S. flexneri , which causes bacterial dysentery. Probe for the rapid diagnosis of gastrointestinal bacteria including Vibrio parahaemolyticus , Staphylococcus aureus , Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas aeruginosa and Listeria monocytogenes , and DNA chips using the same A detection method using a chip. According to the present invention will detect the digestive tract infection bacteria in a short time to prevent the abuse of antibiotics and to reduce the pain of patients to help to quickly and prompt prescription, food test, restaurant hygiene test that requires a large amount of sample test in addition to clinical test It can be effectively used for the purpose of quarantining imported agricultural, livestock, aquatic products and diagnosing livestock.

Description

소화기 감염균들의 빠른 진단을 위한 프로브 및 이를 이용한 DNA 칩 및 검출 방법{Probes for Detecting Gastrointestinal Pathogens, and DNA Chip and Detection Method Using the Same}Probes for Detecting Gastrointestinal Pathogens, and DNA Chip and Detection Method Using the Same}

본 발명은 소화기 감염균들의 검출 프로브 및 이를 이용한 검출 방법 및 검출용 DNA 칩에 관한 것이다.The present invention relates to a detection probe for digestive infections, a detection method using the same, and a detection DNA chip.

의학 또는 식품위생의 발달에도 불구하고 전세계적으로 수억 명에 이르는 사람들이 오염된 식품에 의해 발생되는 질병으로 고생하고 있어 식중독은 여전히 인간에게 중요한 질환들 중 하나이다. WHO 최근 보고에 의하면 식중독이 보고된 사례보다 300∼350배가 더 많은 것으로 조사되고 있다.Despite the development of medicine or food hygiene, hundreds of millions of people around the world suffer from diseases caused by contaminated food, so food poisoning is still one of the most important diseases for humans. A recent WHO report found that 300 to 350 times more food poisoning cases were reported.

특히 개발도상국은 콜레라, 캄필로박터증, 대장균증, 살모넬라증, 세균성이질, 브루셀라증 및 A형 간염을 포함한 질병에 의해 크게 고통을 받고 있다. 해마다 15억 명이 설사증상을 나타내며, 5세 이하 어린이 300만 명 이상이 죽어가고 있다. 또한 설사질환의 상당수가 식중독에서 유래된 것이다.In particular, developing countries suffer greatly from diseases including cholera, campylobacterosis, coliformosis, salmonella, bacterial dysentery, brucellosis and hepatitis A. Each year, 1.5 billion people have diarrhea, and more than three million children under five die. Many of the diarrheal diseases also result from food poisoning.

안전한 음용수 공급, 확실한 위생 기준 및 저온살균과 같은 기술의 응용에도 불구하고 수많은 산업 국가는 최근 식중독 발생이 증가하는 것을 경험하고 있다. 조사에 의하면 해마다 인구 5∼10%가 식중독에 감염되는 것으로 나타났다. 그 중에서도Listeria monocytogenes,E. coliO-157:H7,S. Typhimurium같은 균들이 공중 보건에 새로운 중대한 위협으로 알려져 있다.Despite the application of technologies such as safe drinking water supply, sound hygiene standards and pasteurization, many industrial countries have recently experienced an increase in food poisoning outbreaks. Surveys show that 5 to 10 percent of the population is infected with food poisoning each year. Among them, Listeria monocytogenes , E. coli O-157: H7, and S. Typhimurium are known as new serious threats to public health.

미국의 조사에 의하면, 미국에서 해마다 발생되는 세균성 식중독 환자수는 650만∼3,300만 명이며, 약 500∼9,000명이 사망하는 것으로 추정되고 있으며, 매년 경제적 부담은 약 29억∼67억 달러로 추정되고 있다. 또한 캐나다에서는 1996년 식중독에 의한 손실액을 2억4천만 달러로 추정하였다. 비록 대부분의 식중독 증상은 가볍지만, 의외로 심할 수도 있다. 설사와 구토 같은 급성 위장염 증상 외에 많은 식중독 병원균은 침입성 질병을 일으킬 수 있다. 예를 들면L. monocytogenes감염은 신생아와 면역부전환자에게 수막염이나 패혈증을 일으킬 수 있으며, 임산부에게 유산을 일으킬 수 있다. 살모넬라증은 패혈증을 일으킬 수 있다. 또한 식중독은 만성 후유증이나 장애를 일으킬 수 있다. 대장균O157:H7은 어린이에게 급성신부전의 가장 흔한 원인이 되는 용혈성 요독증후군(HUS)의 주요 원인이며 비티푸스성 살모넬라 또는Y. enterocolitica감염은 관절염을 일으킬 수 있으며, 캄필로박터증은 폴리오를 관리한 이래 미국에서 이완성 마비의 가장 흔한 원인 중 하나인 Guillain-Barre syndrome의 원인이 되고 있다.According to a U.S. survey, the number of cases of bacterial food poisoning in the United States is estimated at 6.5 million to 33 million, with an estimated 500 to 9,000 deaths, and an annual economic burden of about $ 2.9 billion to $ 6.7 billion. have. Canada also estimated the loss of food poisoning in 1996 to $ 240 million. Although most food poisoning symptoms are mild, they can be surprisingly severe. In addition to acute gastroenteritis symptoms such as diarrhea and vomiting, many foodborne pathogens can cause invasive diseases. For example, L. monocytogenes infections can cause meningitis or sepsis in newborns and immunoconverters, and can cause miscarriage in pregnant women. Salmonellosis can cause sepsis. Food poisoning can also cause chronic sequelae or disorders. Escherichia coli O157: H7 is a major cause of hemolytic uremic syndrome (HUS), the most common cause of acute renal failure in children . Infections with non-typhoid Salmonella or Y. enterocolitica can cause arthritis. Since then, it has been the cause of Guillain-Barre syndrome, one of the most common causes of laxative paralysis in the United States.

식중독이란 식품이나 물을 매개로 하여 발생하는 급성위장염 및 신경장애 등의 중독증상의 총칭으로 식중독 원인세균 혹은 식물성 및 동물성 자연독, 때로는독성 화학물질 등에 의하여 오염된 식품을 섭취함으로써 집단적으로 발생하는 것을 말한다. 그러나 우리 나라 식중독 발생의 대부분은 세균성이다. 식중독이 세균에 의하여 발생한다는 것은 1885년 Gaertner가 식육이 원인이 된 급성위장염이 살모넬라균에 의한 것을 밝힘으로써 알려지게 되었다. 그 발견한 살모넬라균은 최근 계란에 의해 전파되어 세계적으로 주목을 받고 있는Salmonella enteritidis이다. 그 후 여러 가지 세균이 식중독 원인균으로 보고되어 현재 일반적으로 식중독균으로 알려진 것은 약 17종이다. 설사원성 대장균에는 쉬겔라균과 똑같은 병원성 및 감염증상을 가진 것이 있지만 (장관침입성 대장균), 사람에서 사람으로 감염을 일으키지 않으므로 식중독으로 다루고 전염병으로는 취급하지 않는다. 또한 콜레라균은Vibrio cholerae중 하나의 혈청형(O1)으로, 여기에 포함되는 균종 중에는 콜레라균과 똑같은 병원성을 가진 것도 있지만, 콜레라독소생산성을 가진 콜레라균만 전염병으로 취급되며 그 나머지 균종 (NAG Vibrio)은 식중독으로 취급된다. 한편 살모넬라 식중독에서도 100∼1000개라는 극히 소량의 살모넬라균에 의해서도 많은 환자가 발생하는 사례가 미국이나 캐나다에서 보고되어 있다. 또 비브리오나 독소원성대장균에 의한 설사증에는 수계감염사례가 많으나 음료수에 백만 개 이상이라는 다량의 균이 들어있다고는 생각되지 않으며, 이들 균에서도 수계감염은 미량으로도 감염이 성립되는 것으로 추정된다. 더욱이 캄필로박터장염은 100개 이하로 섭취하여도 집단 발생한 사례가 미국에서 보고되어 있다. 한편 사람에서 사람으로 감염하는 것으로 알려져 있는 장티푸스, 세균성이질, 콜레라 등도 최근에는 식품이나 물에 의하여 매개되는 감염증으로 바뀌어 가고 있다. 이것은 전부터 식중독원인균은미량으로 사람을 발병시킬 수 없지만 전염병원인균은 극히 적은 균량으로도 발병할 수 있다는 것으로 전염병과 식중독을 구분하는 것이 불합리하다는 것을 증명하는 것이다. 이상과 같이 현재에는 소화기전염병과 세균성 식중독을 발병균량이나 감염양식에 의해 구별하는 것은 매우 어렵다. 이 때문에 최근에는 식품 및 물을 매개로 한 감염증에 대하여 세균성 이질이나 장티푸스를 포함하여 식품 및 수인성 전염병 (food-water-borne infection)이란 용어를 사용하려는 경향이 있다. 또한 바이러스는 증식할 때 살아있는 세포나 조직을 필요로 하며, 식품에서는 증식할 수 없으므로 식품을 매개로 하여 발병하더라도 현재로는 바이러스성 설사증은 식중독에 포함하지 않고 있다.Food poisoning is a general term of poisoning symptoms such as acute gastroenteritis and neurological disorders caused by food or water. It is caused by collectively ingesting food contaminated with food poisoning bacteria or plant and animal natural poisons and sometimes toxic chemicals. . But most of the food poisonings in our country are bacterial. The incidence of food poisoning by bacteria came to light in 1885 when Gaertner revealed that acute gastroenteritis caused by meat was caused by Salmonella. As a salmonella found is Salmonella enteritidis in eggs are spread by the recent attention around the world. Since then, various bacteria have been reported as causative agents of food poisoning, and about 17 species are currently known as food poisoning bacteria. Diarrheal Escherichia coli has the same pathogenic and infectious symptoms as Shigella (enterally invasive Escherichia coli), but because it does not cause infection from person to person, it is treated as food poisoning and not as infectious disease. In addition, cholera bacteria are serotypes (O1) of one of Vibrio cholerae , although some of them contain the same pathogenicity as cholera bacteria, but only cholera bacteria with cholera toxin production are treated as infectious diseases, and the remaining species (NAG Vibrio). ) Is treated as food poisoning. On the other hand, many cases of salmonella food poisoning caused by extremely small amounts of 100-1000 salmonella have been reported in the United States or Canada. Diarrhea caused by vibrio or toxin-like Escherichia coli has many cases of aquatic infections, but it is not considered that the beverage contains a large amount of more than 1 million bacteria, and even a small amount of aquatic infections is estimated to be established. In addition, there has been a reported case of population incidence of up to 100 campylobacteritis in the United States. On the other hand, typhoid fever, bacterial dysentery, cholera, etc., which are known to be infected from person to person, have recently been turned into food and water-borne infections. This proves that it is unreasonable to distinguish between infectious diseases and food poisoning because foodborne pathogens cannot develop humans in trace amounts, but infectious pathogens can develop even with very small amounts. As mentioned above, it is very difficult to distinguish between gastrointestinal infectious diseases and bacterial food poisoning by the amount of pathogen or infection. Because of this, there is a recent tendency to use the term food and water-borne infection, including bacterial dysentery or typhoid, for food and water-borne infections. In addition, the virus requires living cells or tissues to multiply, and because food can not proliferate, even if the disease is caused by food, viral diarrhea is not included in food poisoning.

세균성 식중독은 그 발병증상에 따라 감염형, 독소형 및 혼합형으로 크게 구분할 수 있다(표 1 참조). 감염형은 식품에서 미리 증식한 균이 식품과 함께 섭취되어 소장에서 더욱 증식한 후, 중독증상을 일으키는 것으로 대표적인 원인균은 살모넬라, 장염비브리오, 캄필로박터, 장관병원성 대장균 등이다. 독소형은 식품에 들어있던 균이 증식하면서 독소를 생산하고 그 식품을 섭취함으로써 그 독소에 의한 중독증상을 일으킨다. 대표적인 독소형 식중독 원인균으로는 황색포도상구균으로 이 균이 생산하는 장독소가 발병원인물질이다. 이 식중독은 잠복기가 짧고 (평균 3-5시간), 열이 없으며, 구토, 설사, 복통 등의 증상을 나타내나 특히 구토가 심한 것이 특징이다. 감염독소형은 식품 중에서 증식한 균이 장관내에 정착하여 독소를 산출하며, 그 독소에 의하여 설사증상을 일으키는 것으로, 독소원성대장균, 가스괴저균, 세레우스균 등에 의한 식중독이 여기에 속한다.Bacterial food poisoning can be broadly classified into infectious, toxin and mixed forms according to its onset (see Table 1). Infectious type is a bacteria that is pre-proliferated in food is ingested with food to further multiply in the small intestine, causing toxic symptoms. The representative causes are Salmonella, enteritis vibrio, campylobacter, enteropathogenic E. coli. The toxin type causes the toxins caused by the toxin as the bacteria in the food multiply and produce the toxin and consume the food. Representative toxin-type food poisoning bacteria are Staphylococcus aureus, which is caused by enterotoxin. Food poisoning has a short incubation period (average 3-5 hours), no fever, and symptoms such as vomiting, diarrhea and abdominal pain, especially severe vomiting. Infectious toxin types are bacteria that have grown in food and settle in the intestine to produce toxins, and the toxins cause diarrhea. Food poisoning caused by toxins such as Escherichia coli, gastrointestinal bacterium, and Cereus bacterium belongs to them.

세균성 식중독 원인균Bacteria causing bacterial food poisoning 감 염 형Infection type 독 소 형Toxin type 감염독소형Infectious toxin type Salmonella sppSalmonella spp Clostridium botulinumClostridium botulinum Clostridium perfringensClostridium perfringens Campylobacter jejuniCampylobacter jejuni Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus Bacillus cereusBacillus cereus Yersinia enterocoliticaYersinia enterocolitica EnteropathogenicEnteropathogenic Escherichia coliEscherichia coli EnterohemorrhagicEnterohemorrhagic Escherichia coliEscherichia coli EnterotoxigenicEnterotoxigenic Escherichia coliEscherichia coli Shiga-like toxin producingShiga-like toxin producing Escherichia coliEscherichia coli Vibrio choleraeVibrio cholerae Listeria monocytogenesListeria monocytogenes Vibrio parahemolyticusVibrio parahemolyticus Vibrio vulnificusVibrio vulnificus Brucella abortusBrucella abortus

식중독 감시는 식중독을 예방하는 데 중요하다. 이러한 점에서 실험실, 의사 및 공중 보건 기관 사이의 협력이 요구된다. 현재 대부분의 식중독 감시는 수동적이며 사회적으로 문제가 발생한 대규모 식중독에 대해서만 역학 조사를 하고 있다. 하지만 보다 효율적인 감시체계와 신속한 발병 원인 균 검출 시스템이 갖추어 진다면 시간 또는 지역적으로 다른 감염 집단을 탐지할 수 있으며, 발병을 초기에 감지할 수 있을 것이다.Food poisoning monitoring is important to prevent food poisoning. In this regard, cooperation between laboratories, doctors and public health institutions is required. Currently, most food poisoning surveillance is epidemiological only for passive and socially problematic large-scale food poisoning. However, with a more efficient surveillance system and a faster pathogen detection system, it will be possible to detect different populations of infection over time or region and to detect outbreaks early.

현재 이들 질환의 진단을 위해 이용되고 있는 진단법을 살펴보면 각 지역 보건소 및 일선 의료 기관에서는 먼저 환자의 분변 등에서 세균을 배양한 후 항혈청을 이용한 응집 반응법이 가장 많이 이용되고 있다. 이 검사법은 결과는 비교적 정확하지만 의심 환자로부터 반드시 세균을 배양해야 하기 때문에 설사 등 임상 증상이 나타난 환자들이 항생제 등의 약물을 이미 투여한 이유로 균체의 분리가 어려울 뿐만 아니라 원인 균주를 분리하게 된다고 하더라도 그 검사 시간이 3 ∼ 4일정도로 오래 걸리고 민감도가 떨어짐으로써 이들 질환에 의한 빠른 전파를 막기에는 많은 어려움이 제시되고 있다. 더욱이 응집 반응법에 사용되는 항혈청은 전량 수입에 의존하고 있는 실태이기 때문에 순수한 국내 기술에 의한 진단법 개발이 필요한 실정이다.Currently, the diagnostic methods used for the diagnosis of these diseases are most frequently used in the local public health centers and frontline medical institutions by culturing bacteria in the feces of patients, and then using antisera. Although the test results are relatively accurate, the bacteria must be cultured from the suspected patients, so patients with clinical symptoms such as diarrhea are not only difficult to isolate because they have already given antibiotics or other drugs, It takes a long time, such as 3 to 4 days and the sensitivity is low, many difficulties have been proposed to prevent the rapid spread by these diseases. Moreover, since the antiserum used in the aggregation reaction method depends on the total amount of imports, it is necessary to develop a diagnostic method using pure domestic technology.

한편, 종래 사용된 대부분의 유전공학 방법들은 한 연구자가 다수의 유전자를 가지고 동시에 실험을 하는 데에는 한계가 있었기 때문에 post genome 시대에는 새로운 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다. 즉 하루에도 수 백개 이상 밝혀지는 새로운 유전정보들이나 모든 유전 암호가 밝혀진 생물들을 기존의 방법들로 연구한다는 것은 너무나 많은 시간을 요구하기 때문이다. 이와 같은 문제점을 극복하여 아주 최근에 개발된 방법중의 하나가 바로 DNA 칩을 이용한 유전자 검색 방법이다. DNA 칩은 기존의 분자 생물학적 지식에 기계 및 전자공학의 기술을 접목해서 만들어졌다. 기계 자동화와 전자 제어 기술 등을 이용하여 적게는 수백 개부터 많게는 수십만 개의 DNA를 아주 작은 공간에 집어넣을 수 있게 만든 것이다. 즉 DNA 칩이란 유전자 검색용으로서 엄청나게 많은 종류의 DNA를 고밀도로 붙여 놓은 것을 말한다. slide glass나 silicon 등의 기판에 다수의 DNA 분자를 정렬적으로 배열한 DNA 칩은 microarray로 유전자의 발현, 변이나 다형성 등을 동시에 해석하는 데 아주 유용한 기술이다. 이러한 DNA 칩으로 대체 될 수 있는 기존의 대표적인 유전공학방법으로는 Southern과 Northern blot, PCR, 돌연변이 검색 그리고 DNA sequencing 등이 있다. 상기 방법들과 가장 큰 차이점은 동시에 최소한 수 백개 이상의 유전자를 빠른 시간 안에 검색할 수 있다는 것이다. 또 하나의 다른 점은Southern이나 Northern blot의 경우 유전물질을 붙이는 매체로 니트로셀룰로즈 (nitrocellulose) 막을 사용하는데 반하여 DNA 칩에서는 유리와 같은 고형체를 사용한다는 것이다. 그럼으로써 DNA 칩은 아주 적은 양의 유전물질을 고밀도로 붙일 수 있게 되었고 동시에 많은 수를 검색할 수 있게 된 것이다. 또한 DNA 이외의 생체분자에도 적용이 가능하다. 각종 칩의 제작과 해석시스템이 미국을 중심으로 개발, 판매되고 있으나 일반 연구자까지는 아직 보급되고 있지 않은 실정이다. 우리나라도 이 분야에서 뒤지지 않기 위해선 보다 적극적으로 DNA 칩의 기술을 개발하고 적용분야를 넓혀나가야 할 필요성이 대두되고 있다. 더욱이 사람, 동물, 육류, 채소, 음료수 등 모든 환경분야에서 소화기 질환을 일으키는 세균들을 신속하고 정확하게 검출해 내는 DNA 칩을 개발해야 할 필요성이 대두되고 있다. 현재까지 개발된 진단용 DNA 칩은 검색장비와 제작비용이 매우 높아 아직까지 실용화에는 어려움을 겪고 있다. 따라서 DNA 칩의 실용화를 위해서는 순수 국내 기술의 축적으로 외국 기술의 도입으로 인한 비용을 줄이고 대량생산 기술을 통하여 생산 단가를 낮추고, 진료에 따른 경제적 부담을 감소시켜 유전병 진단과 병원균 감염의 검출이 보이 보편화될 필요성이 제시되고 있다.On the other hand, since most of the genetic engineering methods used in the past had limitations in conducting experiments with a large number of genes at the same time, the development of new technologies is urgently required in the post genome era. That's because it takes too much time to study new genetic information that reveals hundreds of a day or all genetic coded organisms by conventional methods. To overcome this problem, one of the most recently developed methods is a gene search method using DNA chips. DNA chips are made by combining mechanical and electronic technologies with existing molecular biological knowledge. Using machine automation and electronic control technology, we can put hundreds or even hundreds of thousands of DNA into tiny spaces. In other words, the DNA chip is a high-density pasted with a huge number of DNA for gene search. DNA chips that align multiple DNA molecules on a slide glass or silicon substrate in an orderly array are very useful for microarray analysis of gene expression, mutation, and polymorphism. Representative genetic engineering methods that can be replaced with such DNA chips include Southern and Northern blot, PCR, mutation detection and DNA sequencing. The main difference from the above methods is that at least hundreds of genes can be searched in a short time at the same time. Another difference is that in southern and northern blots, nitrocellulose membranes are used as the medium for attaching the genetic material, whereas DNA chips use solids such as glass. This allows DNA chips to attach very small amounts of genetic material at high densities and simultaneously retrieve a large number. It is also applicable to biomolecules other than DNA. Various chip fabrication and analysis systems are being developed and sold around the United States, but are not yet available to general researchers. In order to keep abreast in this field, Korea needs to actively develop DNA chip technology and expand its field of application. In addition, there is a need to develop DNA chips that can quickly and accurately detect bacteria causing digestive diseases in all environmental fields such as humans, animals, meat, vegetables, and beverages. The diagnostic DNA chip developed to date has a high search equipment and manufacturing cost, and it is still difficult to be commercialized. Therefore, for the practical use of DNA chips, it is possible to reduce the cost of introducing foreign technology by accumulating pure domestic technology, to lower the production cost through mass production technology, and to reduce the economic burden of medical treatment. The need to be presented.

그러므로 본 발명의 목적은 콜레라, 장티푸스, 이질 및 대장균 등 장 감염성 질환의 독성 관련 유전자 분석 그리고 균주별 특이 유전자의 분석 연구를 통하여 소화기 감염균들을 진단할 수 있는 프로브를 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to provide a probe for diagnosing digestive diseases by analyzing toxic genes related to intestinal infectious diseases such as cholera, typhoid fever, dysentery, and E. coli, and analyzing specific genes for each strain.

본 발명의 다른 목적은 상기 프로브를 이용한 DNA 칩을 제공하고, 상기 DNA칩을 사용한 새로운 신속한 진단법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a DNA chip using the probe, and to provide a new rapid diagnostic method using the DNA chip.

도 1은 10종의 설사질환 원인 소화기 감염균들에 대하여 본 발명에서 설계한 목표 DNA 제조용 프라이머를 사용하여 중합효소 연쇄반응을 수행한 결과로서, 10종의 균주의 특정부위의 유전자 증폭산물을 확인할 수 있다.1 is a result of performing a polymerase chain reaction using the target DNA preparation primer designed in the present invention for 10 types of diarrheal disease-causing digestive organs, which can identify gene amplification products of specific regions of 10 strains. have.

도 2는 10종의 설사질환 원인 소화기 감염균들의 균주에 대하여 본 발명에서 설계한 목표 DNA 제조용 프라이머를 사용하여 asymmetric 중합효소 연쇄반응을 수행한 결과이다.Figure 2 is a result of asymmetric polymerase chain reaction of the target DNA preparation primers designed in the present invention for the strains of the digestive tract infection bacteria causing 10 diarrhea diseases.

도 3은 겔 바탕 DNA 칩 상에 10개의 프로브를 고정한 것이다. 윗줄의 5종의 프로브는 설사질환 원인균들 중 독소형균 5종에 대한 프로브를, 아래 줄에는 설사질환 원인균들 중 식품유래독소형균 5종에 대한 프로브를 각각 심어 놓았다.Figure 3 is fixed 10 probes on the gel-based DNA chip. The five probes in the upper row were planted with probes for five toxins among the causative agents of diarrheal diseases, and the probes for five food-derived toxins among the causative agents of diarrheal diseases were planted below.

도 4는 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Vibrio parahaemolyticus의 목표 DNA를 가지고 혼성(hybridization)시킨 실험 결과이다. 윗줄의 첫 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.4 is an experimental result of hybridization with a target DNA of Vibrio parahaemolyticus on the gel-based DNA chip prepared in FIG. 3. The first probe in the top row shows strong fluorescence.

도 5는 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Vibrio cholerae의 목표 DNA를 가지고 혼성(hybridization)시킨 실험 결과이다. 윗줄의 두 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.5 is an experimental result of hybridization with the target DNA of Vibrio cholerae on the gel-based DNA chip prepared in FIG. 3. The second probe in the top row shows strong fluorescence.

도 6은 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서E.coliO-157 의 목표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 윗줄의 세 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.6 is an experimental result of hybridization with a target DNA of E. coli O-157 on the gel-based DNA chip prepared in FIG. 3. In the third probe in the upper row, strong fluorescence can be identified.

도 7은 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Shigella flexneri의 목표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 윗줄의 네 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.7 is an experimental result of hybridization with the target DNA of Shigella flexneri on the gel-based DNA chip prepared in FIG. In the fourth probe in the upper row, strong fluorescent material can be identified.

도 8은 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Salmonella typhimurium의 목표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 윗줄의 다섯 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.8 is an experimental result of hybridization with a target DNA of Salmonella typhimurium on the gel-based DNA chip prepared in FIG. 3. The fifth probe in the top row shows strong fluorescence.

도 9는 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Staphylococcus aureus의 목 표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 아래 줄의 첫 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.9 is an experimental result of hybridization with a target DNA of Staphylococcus aureus on the gel-based DNA chip prepared in FIG. 3. In the first probe in the bottom row you can see the strong fluorescence.

도 10은 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Campylobacter jejuni의 목 표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 아래 줄의 두 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.10 is an experimental result of hybridization with the target DNA of Campylobacter jejuni on the gel-based DNA chip prepared in FIG. A strong fluorescence can be seen in the second probe in the bottom row.

도 11은 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Yersinia enterocolitica의 목표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 아래 줄의 세 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.FIG. 11 is an experimental result of hybridization with a target DNA of Yersinia enterocolitica on the gel-based DNA chip prepared in FIG. 3. Stronger phosphors can be seen in the third probe in the bottom row.

도 12는 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Pseudomonas aeruginosa의목표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 아래 줄의 네 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.12 is an experimental result of hybridization with the target DNA of Pseudomonas aeruginosa on the gel-based DNA chip prepared in FIG. In the fourth probe in the lower row, strong fluorescence can be identified.

도 13은 도 3에서 제작된 겔 바탕 DNA 칩 상에서Listeria monocytogenes의 목표 DNA를 가지고 혼성시킨 실험 결과이다. 아래 줄의 다섯 번째 프로브에서 강한 형광물질을 확인할 수 있다.FIG. 13 is an experimental result of hybridization with a target DNA of Listeria monocytogenes on the gel-based DNA chip prepared in FIG. 3. In the fifth probe in the lower row, strong fluorescence can be identified.

도 14는 겔 바탕 DNA 칩 상에 소화기 감염균을 검출하기 위한 10개의 동정용 프로브를 5 x 5로 심어놓은 올리고 DNA 칩을 나타낸다.FIG. 14 shows an oligo DNA chip in which 10 identification probes for detecting gastrointestinal infections on a gel-based DNA chip were planted 5 × 5.

본 발명은 최근 문제가 되고 있는 대표적인 소화기 감염균 중 콜레라를 유발하는Vibrio cholerae,장티푸스의 원인이 되는Salmonella typhimurium,세균성 이질의 원인균인Shigella dysenteriae, S. sonnei, S. flexneri등 1종 법정 전염병의 원인균들을 비롯하여 설사질환 원인균인Escherichia coliO-157, 장염 비브리오에 의한 식중독균인Vibrio parahaemolyticus, 세균성 식중독 원인균인Staphylococcus aureus,Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas aeruginosa그리고Listeria monocytogenes를 검출하기 위하여 이 들 세균의 유전자중 세포 외독소 (exotoxin) 생산 유전자, 세균의 외막 (outer membrane)을 구성하고 있는 지질다당류 (lipopolysaccharide; LPS) 생산 유전자, 사람에게 감염되었을 때 병을 일으키도록 작용하는 여러 병원성 유전자 및 항생제내성 유전자를 중점적으로 분석하여 분석된 결과들을 중심으로 프로브를 디자인 하였다, 이어서 상기 프로브를 고정한 DNA 칩을 제작하고, 소화기 감염균으로부터 목표(target DNA)얻어 상기 제작한 DNA 칩에서 혼성 (hybridization) 반응을 수행하여 빠른 시간내에 소화기 감염균을 검출하였다. 본 발명에 의하면 여러 종류의 소화기 감염균을 하나의 DNA 칩으로 고속 진단할 수 있다.The present invention is one of the most common gastrointestinal infectious agents including Vibrio cholerae, which causes cholera, Salmonella typhimurium, which causes typhoid fever, Shigella dysenteriae, S. sonnei, and S. flexneri . To detect the extracellular bacteria of the genes for the detection of extracellular bacteria such as Escherichia coli O-157, the causative agent of diarrheal disease, Vibrio parahaemolyticus , which is caused by enteritis vibrio, Staphylococcus aureus , which causes bacterial food poisoning, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas aeruginosa, and Listeria monocytogenes . exotoxin production genes, lipopolysaccharide (LPS) production genes that make up the outer membrane of bacteria, various pathogenic genes and antibiotic resistance genes that cause disease when infected by humans Analyzed Results Designed a probe around, and subsequently detecting a fire extinguisher pathogen DNA chips fixing the probe in the production, and rapid time to target from the digestive pathogen (target DNA) is obtained to perform a hybrid (hybridization) reaction in the production of DNA chips. According to the present invention, various types of digestive infection bacteria can be diagnosed at high speed with one DNA chip.

더욱 상세하게는Vibrio parahaemolyticus, Escherichia coliO-157,Shigella dysenteriae, Salmonella typhimurium등의 독소형균 5종과Staphylococcus aureus,Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica,Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes등의 식품유래독소형 균 5종을 하나의 칩에서 검출할 있는 소화기 감염균의 고속진단을 위한 DNA 칩 (DNA chip)과 이에 사용되는 동정용 프로브 (probe), 그리고 칩의 목표 DNA (target DNA)로 이용될 중합효소 연쇄반응 증폭산물을 얻기 위한 특정 올리고뉴클레오티드 프라이머 (oligonucleotide primer)를 제공한다.More specifically, five kinds of toxins such as Vibrio parahaemolyticus, Escherichia coli O-157, Shigella dysenteriae, Salmonella typhimurium , Staphylococcus aureus , Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas aeruginosa, and Listeria monocytogene species DNA chip for high-speed diagnosis of digestive tract infection bacteria that can be detected in one chip, probe for identification, and polymerase chain reaction amplification product to be used as target DNA of chip A specific oligonucleotide primer is provided for obtaining.

본 발명의 프로브 및 이를 이용한 DNA 칩은, 소화기 감염균의 고속진단을 위한 DNA 칩 (chip)이며, 먼저 임상진단용의 올리고 칩(oligo chip)으로서 빠른 시간 내에 소화기 감염균을 검출하여 항생제의 남용을 막고 환자의 고통을 경감시켜 빠르고 신속한 처방을 하는데 도움을 줄 수 있으며, 또한 임상검사 이외에도 대량의 시료 검사가 요구되는 식품검사, 식당위생검사, 수입 농·축·수산물 검역 및 가축진단용 등의 용도로 이용될 수 있다.The probe of the present invention and the DNA chip using the same are DNA chips for high-speed diagnosis of the digestive tract infection bacteria, and are first detected as oligo chips for clinical diagnosis to detect the digestive tract infection bacteria in a short time to prevent the abuse of antibiotics, It can help to relieve pain and make quick prescriptions.It can also be used for food test, restaurant hygiene test, imported agricultural, livestock, marine product quarantine, and livestock diagnosis that require large amount of sample test besides clinical test. Can be.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.

실시예 1 : 10 종의 소화기 감염균을 검출하기 위한 동정용 프로브 설계Example 1 Identification of Probe Design for Detecting 10 Gastrointestinal Infections

선정된 10종의 소화기 감염균을 검출하기 위해서는 DNA 칩에 심을 동정용 프로브가 요구된다. 이 동정용 프로브를 글라이시딜메타크릴레이트가 첨가되어 제조된 겔에 결합시켜 심어 올리고뉴클레오티드 프로브를 결합시키기 위해 올리고뉴클레오티드 프로브의 5' 말단에 아민-링커 (amine-linker)를 부착시켜 아민기 올리고뉴클레오티드 프로브를 DNA 합성기에서 합성하였다. 이 아민기 올리고뉴클레오티드 프로브의 합성은 (주)바이오니아에서 제조 및 공급하였다. 사용된 아민기 올리고뉴클레오티드 프로브의 염기배열은 다음과 같다.In order to detect 10 selected digestive infections, identification probes are required to be planted in DNA chips. The identification probe was attached to a gel prepared by adding glycidyl methacrylate to be planted by attaching an amine-linker at the 5 'end of the oligonucleotide probe to bind the oligonucleotide probe. Nucleotide probes were synthesized in a DNA synthesizer. The synthesis of this amine oligonucleotide probe was produced and supplied by Bioneer. The nucleotide sequence of the amine oligonucleotide probe used is as follows.

소화기 감염균 동정용 프로브Probe Identification for Gastrointestinal Infections No.No. 대 상 균 주 명Target bacteria 동정용 프로브 (5'아민)Identification probe (5'amine) 길이Length 1One Listeria monocytogenesListeria monocytogenes aagacgagcaaaacagcaacgatagttttgattatcggatccaaccactaatca(서열번호1) aagacgagcaaaacagcaacgatag ttttgattatcggatccaaccactaatca (SEQ ID NO: 1) 54mer54mer 22 Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus atgttttcaaaagcggttgtggattcgataatgatagcaacaaaggc(서열번호2) atgttttcaaaagcggttgtggatt cgataatgatagcaacaaaggc (SEQ ID NO: 2) 47mer47mer 33 E.coliO-157 E.coli O-157 ttcgataggctggggaaactaggtaaattaattccacgccaacca(서열번호3) ttcgataggctggggaaactaggta aattaattccacgccaacca (SEQ ID NO: 3) 45mer45mer 44 Vibrio choleraeVibrio cholerae ttttggggtgcttgatgaacaattacatcgtaataggggctacagaga(서열번호4) ttttggggtgcttgatgaacaatta catcgtaataggggctacagaga (SEQ ID NO: 4) 48mer48mer 55 Pseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosa ggctatgtgttcgtcggctaccacggcaccttcctcgaagcggcgcaaag(서열번호5) ggctatgtgttcgtcggctacc acggcaccttcctcgaagcggcgcaaag (SEQ ID NO: 5) 50mer50mer 66 Shigella flexneriShigella flexneri gtggcaaggttctttcttaaggctcctttttggtcgctaatccctgaatg(서열번호6)gtggcaaggttcttt cttaaggctcctttttggtcgctaa tccctgaatg (SEQ ID NO: 6) 50mer50mer 77 Camphylobacter jejuniCamphylobacter jejuni agttttggttttggtggcaaaaaggaaaaagctgtagaagaagttgctgatac(서열번호7)agttttggtttt ggtggcaaaaaggaaaaagctgtag aagaagttgctgatac (SEQ ID NO: 7) 53mer53mer 88 Yersinia enterocoliticaYersinia enterocolitica tattcctgctcagtgtgaactgctgcgctgttcgttgcaggaaggtatggat(서열번호8) tattcctgctcagtgtgaactgctg cgctgttcgttgcaggaaggtatggat (SEQ ID NO: 8) 52mer52mer 99 Vibrio parahemolyticusVibrio parahemolyticus ccgtacaaagatgtttatggtcaatcagtattcacaacgtcaggtactaaatgg(서열번호9)ccgtacaaagatgtttat ggtcaatcagtattcacaacgtcagg tactaaatgg (SEQ ID NO: 9) 54mer54mer 1010 Salmonella typhimuriumSalmonella typhimurium aagttcgaagaacactgcctctcctacagtgggattagacagcgccattgt(서열번호10) aagttcgaagaacactgcctctcc tacagtgggattagacagcgccattgt (SEQ ID NO: 10) 51mer51mer

실시예 2 : 글라이시딜메타크릴레이트를 첨가시킨 폴리아크릴아미드 겔 제조Example 2 Preparation of Polyacrylamide Gel with Added Glycidyl Methacrylate

아크릴아미드 용액은 최종 농도 8 % 으로 만들었다. 아크릴아미드와 N,N'-메틸렌 비스 아크릴아미드의 비율은 99 : 1 로 하였고 글라이시딜메타크릴레이트는 아크릴아미드 용액에 0.1%를 첨가하여 혼합기에 섞었다. 폴리아크릴아미드 겔 반응은 N,N,N',N-테트라메틸에틸렌디아민을 1/100과 10 % 암모니움퍼설페이트를 1/20 만큼 가하여 중합반응을 시켰다.Acrylamide solution was made to a final concentration of 8%. The ratio of acrylamide and N, N'-methylene bis acrylamide was set to 99: 1, and glycidyl methacrylate was mixed with a mixer by adding 0.1% to acrylamide solution. In the polyacrylamide gel reaction, N, N, N ', N-tetramethylethylenediamine was polymerized by adding 1/100 and 10% ammonium persulfate by 1/20.

실시예 3 : 유리 슬라이드 표면에 겔 고정화Example 3: Gel Immobilization on Glass Slide Surface

현미경 슬라이드 (76 X 26 mm)를 세척액에 하루밤 동안 넣어둔 후, 증류수로씻어준다. 그 후 슬라이드 표면에 Binding 용액(5 마이크로리터, 3-(Trimethoxysilyl) propyl methacrylate; 5 마이크로리터, Acetic acid; 990 마이크로리터, Ethylalcohol)을 처리하고 건조시켰다. 그리고 반대편의 유리판은 Coating 용액을 처리하여 2시간 동안 건조시켰다. 그 유리판 표면에 합성시킨 폴리아크릴아미드 겔 용액을 30 ul 가하여 glass coat 용액으로 처리시킨 슬라이드를 그 위에 덮고 30분간 반응시켰다. 덮은 슬라이드를 분리시켜 20 마이크로미터 이하 인 두께로 글라이시딜메타크릴레이트가 첨가된 폴리아크릴아미드 겔을 형성시켰다.Place the microscope slide (76 x 26 mm) in the wash solution overnight and then rinse with distilled water. The slide surface was then treated with Binding solution (5 microliters, 3- (Trimethoxysilyl) propyl methacrylate; 5 microliters, Acetic acid; 990 microliters, Ethylalcohol) and dried. And the glass plate on the other side was treated with coating solution and dried for 2 hours. 30 ul of the polyacrylamide gel solution synthesized on the surface of the glass plate was added, and the slide treated with the glass coat solution was covered thereon and reacted for 30 minutes. The covered slides were separated to form polyacrylamide gels with glycidyl methacrylate added to a thickness of 20 micrometers or less.

실시예 4 : 겔에 아민 프로브 고정화Example 4 Immobilization of Amine Probes on Gels

프로브를 겔 상에 고정시키기 위하여 아민 프로브 용액을 0.1M sodium borate pH 9.3 와 1:1로 혼합하여 슬라이드 겔 표면에 직경 2 X 2 mm으로 스팟팅(spotting) 하여 30분간 실온에 반응시켰다. 이렇게 함으로써 프로브의 아민기와 겔 표면의 글라이시딜메타크릴레이트의 글라시딜기가 반응하여 안정한 결합으로 프로브가 겔 상에 고정된다.In order to fix the probe on the gel, the amine probe solution was mixed 1: 1 with 0.1 M sodium borate pH 9.3 and spotted on the slide gel surface with a diameter of 2 × 2 mm to react at room temperature for 30 minutes. In this way, the amine group of the probe and the glycidyl group of glycidyl methacrylate on the gel surface react to fix the probe on the gel with a stable bond.

겔을 바탕으로 하는 DNA 칩 상에 소화기 감염균을 검출하기 위한 10개의 동정용 프로브 중 윗줄의 5종의 프로브는 설사질환 원인균들 중 독소형균 5종 (Vibrio parahaemolyticus, Vibrio cholerae, E.coliO-157,Shigella flexneriSalmonella typhimurium) 에 대한 프로브를, 아래 줄에는 설사질환 원인균들 중 식품유래독소형 균 5종 (Staphylococcus aureus, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica,Pseudomonas aeruginosaListeria monocytogenes)에 대한 프로브를 각각 고정해 놓았다.Of the 10 identification probes for detecting gastrointestinal infections on gel-based DNA chips, the five probes in the top row are five toxins among the causative agents of diarrheal diseases ( Vibrio parahaemolyticus, Vibrio cholerae, E. coli O- 157, Shigella flexneri and Salmonella typhimurium ), and below are probes for five food-derived toxins ( Staphylococcus aureus, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica , Pseudomonas aeruginosa and Listeria monocytogenes ) among the causative agents of diarrheal diseases. I did it.

실시예 5 : 소화기 감염균 검출 DNA 칩의 target DNA를 제작하기 위한 프라이머 설계Example 5 primer design for preparing target DNA of digestive infection bacterial DNA chip

설사질환 원인이 되는 대표적인 소화기 감염균 10종을 선정 한 후, 이 들 세균들의 유전자중 세포 외독소 (exotoxin) 생산 유전자, 세균의 외막 (outer membrane)을 구성하고 있는 지질다당류 (lipopolysaccharide; LPS) 생산 유전자, 사람에게 감염되었을 때 병을 일으키도록 작용하는 여러 병원성 유전자 및 항생제내성 유전자를 중점적으로 분석하여 분석된 결과들을 중심으로 소화기 감염균을 진단할 수 있는 올리고 뉴클레오티드를 'Primer 3'라는 프라이머 디자인 프로그램을 사용하여 설계하였다(표 2 참조).After selecting 10 representative gastrointestinal infectious agents that cause diarrhea diseases, exotoxin production genes among these genes, lipopolysaccharide (LPS) production genes constituting the outer membrane of bacteria, By using a primer design program called 'Primer 3', oligonucleotides that can diagnose digestive diseases can be diagnosed based on the analysis of the pathogenic genes and antibiotic resistance genes that act to cause illness when a person is infected. Design was made (see Table 2).

실시예 5 : 소화기 감염균 검출 DNA 칩의 target DNA를 제작Example 5 Preparation of Target DNA of Gastrointestinal Infectious Bacteria Detection DNA Chip

설사질환 원인이 되는 대표적인 소화기 감염균 10종을 선정 한 후, 배양된 이들 세균들로부터 게놈 DNA를 추출하였다. 이들을 각 기 50 ng ~ 100 ng 씩 주형으로 하여, 각 균 종의 특이 프라이머를 20 pmoles 씩 첨가한 후 AccuPower PCR PreMix (Bioneer corp.) Kit를 사용하여 PCR 하였다. 이 때 증폭 조건은 초기 변성을 94℃에서 5분간 한 후, 94℃에서 1분간 변성 (denaturation), 55℃에서 1분간 어닐링 (annealing), 72℃에서 1분간 익스텐션 (extension)을 30 사이클 실시하고 후기 익스텐션 (last-extension)을 5분간 실시하였다. 반응이 끝난 PCR 증폭 산물을 1.8% 의 아가로즈 겔에서 전기영동을 실시한 다음, 에티듐 부로마이드 (EtBr)로 염색하여 확인하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었으며 증폭산물의 크기는 표 1에 제시하였다. 도 1에서, 레인 1은 100 bp 크기의 표지 DNA size marker, 레인 2는Listeria monocytogenes(KCTC3569)의 게놈 유전자로부터 증폭된 104 bp 크기의 증폭산물, 레인 3은Staphylococcus aureus(KCTC1928)의 게놈 유전자로부터 증폭된 99 bp 크기의 증폭산물, 레인 4는E.coliO-157 (KCTC2419)의 게놈 유전자로부터 증폭된 98 bp 크기의 증폭산물, 레인 5는Vibrio cholerae(KCTC2715)의 게놈 유전자로부터 증폭된 109 bp 크기의 증폭산물, 레인 6은Pseudomonas aeruginosa(KCTC1637)의 게놈 유전자로부터 증폭된 118 bp 크기의 증폭산물, 레인 7은Shigella flexneri(KCTC2008)의 게놈 유전자로부터 증폭된 95 bp 크기의 증폭산물, 레인 8은Campylobacter jejuni(KCTC0000)의 게놈 유전자로부터 증폭된 112 bp 크기의 증폭산물, 레인 9는Yersinia enterocolitica(ATCC9610)의 게놈 유전자로부터 증폭된 129 bp 크기의 증폭산물, 레인 10은Vibrio parahaemolyticus(ATCC17802)의 게놈 유전자로부터 증폭된 95 bp 크기의 증폭산물, 레인 11은Salmonella typhimurium (KCTC2057)의 게놈 유전자로부터 증폭된 117 bp 크기의 증폭산물을 나타낸다. 이렇게 확인된 PCR 생성물을 정제한 후, 이것을 주형으로 하여 asymmetric PCR을 수행하였다. 이 방식은 target DNA의 제작을 위하여 설계된 한 쌍의 프라이머 중 프로브와 상보적인 염기서열을 가지는 프라이머를 그렇지 않은 프라이머보다 약 100배 (프라이머 1; 20 pmoles, 프라이머 2;200 fmoles)를 더 넣어 주어서 프로브와 결합할 수 있는 단일쇄의 증폭산물을 더 많이 만들 수 있다(도 2). 도 2에서 각 레인은 도 1과 동일하다.After selecting 10 representative digestive organisms causing diarrhea diseases, genomic DNA was extracted from these cultured bacteria. 50 ng to 100 ng of each group were used as templates, and 20 pmoles of specific primers of each strain were added thereto, followed by PCR using AccuPower PCR PreMix (Bioneer corp.) Kit. At this time, the amplification conditions were performed for 5 minutes at 94 ° C. for initial denaturation, followed by denaturation at 94 ° C. for 1 minute, annealing at 55 ° C. for 1 minute, and extension at 72 ° C. for 1 minute. The last extension was carried out for 5 minutes. After completion of the reaction, the PCR amplification product was subjected to electrophoresis on 1.8% agarose gel and confirmed by staining with ethidium bromide (EtBr). The results are shown in Figure 1 and the size of the amplification products are shown in Table 1. In FIG. 1, lane 1 is a 100 bp marker DNA size marker, lane 2 is amplified product of 104 bp amplified from the genomic gene of Listeria monocytogenes (KCTC3569), lane 3 is amplified from the genomic gene of Staphylococcus aureus (KCTC1928) 99 bp amplification product, lane 4 is amplified product of 98 bp amplified from the genomic gene of E. coli O-157 (KCTC2419), lane 5 is 109 bp amplified from the genomic gene of Vibrio cholerae (KCTC2715) Amplification product, lane 6 is a 118 bp amplification product amplified from the genomic gene of Pseudomonas aeruginosa (KCTC1637), lane 7 is a 95 bp amplification product amplified from the genomic gene of Shigella flexneri (KCTC2008), lane 8 is Campylobacter 112 bp amplified product amplified from genomic gene of jejuni (KCTC0000), lane 9 is 129 bp amplified product amplified from genomic gene of Yersinia enterocolitica (ATCC9610), lane 10 is Vibrio parahaemolyti 95 bp amplified product amplified from the genomic gene of cus (ATCC17802), lane 11 shows a 117 bp amplified product amplified from the genomic gene of Salmonella typhimurium ( KCTC2057). After the PCR product thus identified was purified, asymmetric PCR was performed using this as a template. In this method, a primer having a base sequence complementary to that of a probe among a pair of primers designed for the production of a target DNA is added to the probe 100 times higher (primer 1; 20 pmoles, primer 2; 200 fmoles) than the other primer. It is possible to make more of the single-chain amplification products that can be combined with (Fig. 2). Each lane in FIG. 2 is the same as FIG.

소화기 감염균 진단용 PCR 프라이머PCR primers for diagnosing digestive infections No.No. 대상균주명Target strain name PCR 용 프라이머 (5' -> 3')Primer for PCR (5 '-> 3') 증폭산물크기Amplification Product Size 1One Listeria monocytogeneListeria monocytogene aagacgagcaaaacagcaacgatag(서열번호11)attgctcgtgtcagttctgggagta(사열번호12)aagacgagcaaaacagcaacgatag (SEQ ID NO: 11) attgctcgtgtcagttctgggagta (SEQ ID NO: 12) 104 bp104 bp 22 Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus atgttttcaaaagcggttgtggatt(서열번호13)accgataacgtgaacgttcttacca(서열번호14)atgttttcaaaagcggttgtggatt (SEQ ID NO: 13) accgataacgtgaacgttcttacca (SEQ ID NO: 14) 99 bp99 bp 33 E.coliO-157 E.coli O-157 cgatgccaatgtactcggaaaaata(서열번호15)ttcgataggctggggaaactaggta(서열번호16)cgatgccaatgtactcggaaaaata (SEQ ID NO: 15) ttcgataggctggggaaactaggta (SEQ ID NO: 16) 98 bp98 bp 44 Vibrio choleraeVibrio cholerae ttttggggtgcttgatgaacaatta(서열번호17)gaaacctgccaatccataaccatct(서열번호18)ttttggggtgcttgatgaacaatta (SEQ ID NO: 17) gaaacctgccaatccataaccatct (SEQ ID NO: 18) 109 bp109 bp 55 Pseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosa ggctatgtgttcgtcggctacc(서열번호19)gatatagaaaccgcgccagatcg(서열번호20)ggctatgtgttcgtcggctacc (SEQ ID NO: 19) gatatagaaaccgcgccagatcg (SEQ ID NO: 20) 118 bp118 bp 66 Shigella flexneriShigella flexneri tcaagcattactggagcagtcacac(서열번호21)cttaaggctcctttttggtcgctaa(서열번호22)tcaagcattactggagcagtcacac (SEQ ID NO: 21) ctaaggctcctttttggtcgctaa (SEQ ID NO: 22) 95 bp95 bp 77 Camphylobacter jejuniCamphylobacter jejuni ggtggcaaaaaggaaaaagctgtag(서열번호23)cgcaaccattttcatctaacaaagc(서열번호24)ggtggcaaaaaggaaaaagctgtag (SEQ ID NO: 23) cgcaaccattttcatctaacaaagc (SEQ ID NO: 24) 112 bp112 bp 88 Yersinia enterocoliticaYersinia enterocolitica tattcctgctcagtgtgaactgctg(서열번호25)agaagttaatcctgcccagatcgtc(서열번호26)tattcctgctcagtgtgaactgctg (SEQ ID NO: 25) agaagttaatcctgcccagatcgtc (SEQ ID NO: 26) 129 bp129 bp 99 Vibrio parahemolyticusVibrio parahemolyticus ggtcaatcagtattcacaacgtcagg(서열번호27)gacaccgctgccattgtatagtctt(서열번호28)ggtcaatcagtattcacaacgtcagg (SEQ ID NO: 27) gacaccgctgccattgtatagtctt (SEQ ID NO: 28) 95 bp95 bp 1010 Salmonella typhimuriumSalmonella typhimurium aagttcgaagaacactgcctctcct(서열번호29)ccacctcatcgatggaatttaaaca(서열번호30)aagttcgaagaacactgcctctcct (SEQ ID NO: 29) ccacctcatcgatggaatttaaaca (SEQ ID NO: 30) 117 bp117 bp

실시예 6 : 혼성화(Hybridization), 세척, 및 검색Example 6 Hybridization, Washing, and Search

프로브가 고정화되어 있는 겔 슬라이드를 멸균된 증류수에 담궈 3분간 씻어 준 후, 더 이상 아민기에 의한 에폭시화반응을 억제하기 위하여 blocking 용액인 1M Ethanolamine을 가하여 30분 동안 반응시킨 후 물로 3분씩 세 번 세척하였다. 이 슬라이드를 1 x 혼성 용액 (Hybridization solution; 1M NaCl, 1mM EDTA, 1% Tween 20, 5mM Sodium phosphate, pH 7.0)에 10분간 담구어 반응시킨 후, 혼성용액과 10종의 target DNA (Asymmetric PCR를 이용하여 조제된 단일쇄 PCR 용액을 95℃, 5분간 열처리하여 사용)를 20:1로 섞어 겔 표면에 떨어뜨리고 커버 글라스를 덮어 1시간동안 혼성반응을 각 각 수행하였다.After immersing the gel slide in which the probe is immobilized in sterile distilled water and washing for 3 minutes, in order to further suppress the epoxidation reaction by the amine group, it was reacted for 30 minutes by adding 1M ethanolamine, a blocking solution, and then washed three times with water for 3 minutes. It was. The slide was immersed in a 1 x Hybridization solution (1M NaCl, 1mM EDTA, 1% Tween 20, 5mM Sodium phosphate, pH 7.0) for 10 minutes, and then mixed with a mixed solution and 10 target DNA (Asymmetric PCR). Using a single chain PCR solution prepared by using a 95 ℃, heat treatment for 5 minutes) to 20: 1 was mixed on the surface of the gel and covered with a cover glass to perform a hybrid reaction for 1 hour each.

반응이 끝난 후에는 1 x 혼성용액과 0.1 x 혼성용액으로 각 각 한번씩 세척해준 후, 0.1 X hybridization buffer에 최종농도 10 ug/ml의 에티듐브로마이드 용액을 제조하여 그 용액을 슬라이드에 가하여 10분간 염색하고 물로 여러 번 세척하였다. 세척이 끝난 슬라이드는 상온에서 건조시킨 후, 스캐너 (GenePix 400A Microarray scanner, Axon instrument, U.S.A)를 사용하여 검색 및 분석하였다. 분석 결과는 도 4 내지 13에 나타냈다.After the reaction, wash each time with 1 x hybrid solution and 0.1 x hybrid solution, and then prepare an ethidium bromide solution with a final concentration of 10 ug / ml in 0.1 x hybridization buffer and dye the solution for 10 minutes by adding it to the slide. And washed several times with water. The washed slides were dried at room temperature and then searched and analyzed using a scanner (GenePix 400A Microarray scanner, Axon instrument, U.S.A). The analysis results are shown in FIGS. 4 to 13.

본 발명의 프로브, 및 이를 이용한 DNA 칩 및 검출방법에 의하면 사람, 동물, 육류, 채소, 음료수 등 모든 환경분야에서 소화기 질환을 일으키는 세균들을 아주 극소량의 시료로부터 신속하고 정확하게 검출해 낼 수 있을 뿐 아니라, 병원, 수출입 검역소, 수질검사, 음식 접객업소의 위생평가, 농·축·수산물 또는 식품 등의 검역 및 식품검사, 식당위생검사, 수입 농·축·수산물 검역 및 가축진단용 등에 유용하게 이용될 수 있으며, 기존의 검사에 걸리던 시간을 약 3시간 정도로 충분히 단축시킬 수 있어 처방에 유용하게 이용될 수 있으며 국민 보건 향상에 매우 크게 기여할 수 있을 것이다. 또한 기존의 진단용 DNA 칩은 검색장비와 제작비용이 매우 높아 아직까지 실용화에는 어려움이 있었고, 외국 제품의 도입으로 인해 비용이 많이 들었으므로 본 발명은 대량생산 기술을 통하여 생산 단가를 낮출 수 있으며, 진료에 따른 경제적 부담을 감소시킴으로써 유전병 진단과 병원균 감염의 검출이 보다 보편화될 수 있을 것이다.According to the probe of the present invention, and a DNA chip and a detection method using the same, the microorganisms causing digestive diseases in all environmental fields such as humans, animals, meat, vegetables, and beverages can be detected quickly and accurately from a very small amount of samples. It can be useful for hospital, import / export quarantine, water quality inspection, hygiene evaluation of food hospitality, quarantine and food inspection of farm, livestock, marine products or food, restaurant sanitation, import farm, livestock, marine product quarantine and livestock diagnosis. In addition, the time required for the existing test can be shortened to about 3 hours, which can be useful for prescription and contribute to the improvement of public health. In addition, the existing diagnostic DNA chip has a high retrieval equipment and manufacturing cost, it has been difficult to commercialize yet, and because of the high cost due to the introduction of foreign products, the present invention can lower the production cost through mass production technology. By reducing the economic burden, the diagnosis of genetic diseases and the detection of pathogen infections will be more common.

Claims (4)

삭제delete 소화기 감염균의 검출방법에 있어서,In the method of detecting digestive infection bacteria, 소화기 감염균으로부터 유래되었으며,Derived from digestive infections, 소화기 감염균인Listeria monocytogenes검출용 서열번호 1,Staphylococcus aureus검출용 서열번호 2,E.coli O-157검출용 서열번호 3,Vibrio cholerae검출용 서열번호 4,Pseudomonas aeruginosa검출용 서열번호 5,Shigella dysenteriae검출용 서열번호 6,Campylobacter jejuni검출용 서열번호 7,Yersinia enterocolitica검출용 서열번호 8,Vibrio parahaemolyticus검출용 서열번호 9,Salmonella typhimurium검출용 서열번호 10 으로 이루어진 군으로부터 선택된 프로브를 사용하여,SEQ ID NO: 1 for detecting Listeria monocytogenes , SEQ ID NO: 2 for detecting Staphylococcus aureus , SEQ ID NO: 3 for detecting E. coli O-157 , SEQ ID NO: 4 for detecting Vibrio cholerae , SEQ ID NO: 5 for detecting Pseudomonas aeruginosa , and Shigella dysenteriae Using a probe selected from the group consisting of SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, for detecting Campylobacter jejuni , SEQ ID NO: 8 for detecting Yersinia enterocolitica , SEQ ID NO: 9 for detecting Vibrio parahaemolyticus , and SEQ ID NO: 10 for detecting Salmonella typhimurium , 소화기 감염균을 검출하는 방법.How to detect digestive infections. 삭제delete 소화기 감염균으로부터 유래되었으며,Derived from digestive infections, 소화기 감염균인Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, E.coli O-157, Vibrio cholerae, Pseudomonas aeruginosa, Shigella dysenteriae, S. sonnei, S. flexneri, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Vibrio parahaemolyticus, Salmonella typhimurium의 검출 및 동정에 유용한,Detection of digestive organs Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, E. coli O-157, Vibrio cholerae, Pseudomonas aeruginosa, Shigella dysenteriae, S. sonnei, S. flexneri, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Vibrio parahaella , 서열번호 1 내지 서열번호 10으로 이루어진 군에서 선택된 프로브가 적어도 1종 이상 고정된 DNA 칩.DNA chip to which at least one probe selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 10 is immobilized.
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