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KR20240108803A - Rapid and Point-of-Care Testing Biochip and Multiplex Molecular Diagnosis of Infectious Respiratory Disease Using the Same - Google Patents

Rapid and Point-of-Care Testing Biochip and Multiplex Molecular Diagnosis of Infectious Respiratory Disease Using the Same Download PDF

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Publication number
KR20240108803A
KR20240108803A KR1020220188207A KR20220188207A KR20240108803A KR 20240108803 A KR20240108803 A KR 20240108803A KR 1020220188207 A KR1020220188207 A KR 1020220188207A KR 20220188207 A KR20220188207 A KR 20220188207A KR 20240108803 A KR20240108803 A KR 20240108803A
Authority
KR
South Korea
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biochip
nucleic acid
sample
reaction
care
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Pending
Application number
KR1020220188207A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김광섭
이주란
우경철
Original Assignee
주식회사 테라노비스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 테라노비스 filed Critical 주식회사 테라노비스
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Abstract

본 발명은 호흡기 감염병에 대한 신속 현장진단검사용 바이오칩을 제공하며, 본 발명에 따른 바이오칩을 이용한 다중 분자진단장치는 RT-LAMP 등 등온증폭반응에 최적화되어 코로나바이러스 등 호흡기 감염병에 대해 신속하고 정확한 현장진단검사를 가능하게 하는 장점이 있다.The present invention provides a biochip for rapid on-site diagnostic testing for respiratory infectious diseases, and the multi-molecular diagnostic device using the biochip according to the present invention is optimized for isothermal amplification reactions such as RT-LAMP, allowing for rapid and accurate on-site testing for respiratory infectious diseases such as coronaviruses. It has the advantage of enabling diagnostic testing.

Description

신속 현장진단검사용 바이오칩 및 이를 이용한 호흡기 감염병의 다중 분자진단{Rapid and Point-of-Care Testing Biochip and Multiplex Molecular Diagnosis of Infectious Respiratory Disease Using the Same}Rapid and Point-of-Care Testing Biochip and Multiplex Molecular Diagnosis of Infectious Respiratory Disease Using the Same}

본 발명은 신속 현장진단검사용 바이오칩 및 이를 이용한 호흡기 감염병의 다중 분자진단방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a biochip for rapid point-of-care diagnostic testing and a multi-molecular diagnosis method for respiratory infectious diseases using the same.

본 발명은 중소벤처기업부와 한국산업기술진흥원의 “지역특화산업육성+(R&D, 과제번호 S3090125)” 사업의 지원을 받아 수행된 연구결과와 관련된다.This invention is related to the results of research conducted with support from the “Regional Specialized Industry Development + (R&D, Project No. S3090125)” project of the Ministry of SMEs and Startups and the Korea Institute for Advancement of Technology.

신종 코로나 바이러스 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2; SARS-CoV-2)의 전세계적 전파 이후, 바이러스 감염의 신속하고 정확한 진단은 호흡기 감염병 대한 핵심 대응 전략 중 하나로 고려되고 있으며 이중 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcription polymerase chain reaction; RT-PCR)이 높은 진단 정확도로 인해 표준진단 기술로서 널리 활용되고 있다.Following the global spread of the novel coronavirus (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2; SARS-CoV-2), rapid and accurate diagnosis of viral infection is considered one of the key response strategies for respiratory infectious diseases, including reverse transcription polymerase chain reaction. Transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) is widely used as a standard diagnostic technique due to its high diagnostic accuracy.

그러나 일반적인 PCR 방법은 반응 온도를 수십 회 이상 조절함으로써 표적 유전물질을 증폭하고 검출하기 때문에 고온과 저온 사이의 온도 전환을 수십 초 내에 안정적으로 구현하는 온도조절장치가 필요하여, 진단에 필요한 시간 및 경제적인 부담이 큰 단점으로 지적된다.However, since the general PCR method amplifies and detects the target genetic material by adjusting the reaction temperature dozens of times or more, a temperature control device that stably implements temperature transitions between high and low temperatures within tens of seconds is required, which reduces the time required for diagnosis and is economical. The human burden is pointed out as a major disadvantage.

이에 대한 대안으로 제안된 것이 등온 증폭법(isothermal amplification)으로, 반응 온도를 변화시킬 필요 없이 단일 온도(상온 또는 65 ℃ 이하의 고온)에서 표적 유전물질의 증폭이 가능하므로 고가의 온도조절장치를 필요로 하지 않으며 일반적 PCR에서는 구현이 어려운 현장진단검사(point-of-care test; POCT)에 용이하다는 장점이 있다(문헌[Yan, Lei, et al. "Isothermal amplified detection of DNA and RNA." Molecular BioSystems 10.5 (2014): 970-1003.] 등). An alternative to this is isothermal amplification, which allows amplification of target genetic material at a single temperature (room temperature or high temperature below 65°C) without the need to change the reaction temperature, so an expensive temperature control device is required. It has the advantage of being easy for point-of-care test (POCT), which is difficult to implement in general PCR (Literature [Yan, Lei, et al. "Isothermal amplified detection of DNA and RNA." Molecular BioSystems 10.5 (2014): 970-1003.] etc.).

그러나 등온 증폭법을 현장진단검사에 효과적으로 구현하기 위해서는 미량의 시료를 오염 없이 한 번의 시료 주입만으로 검출과 분석이 가능하도록 하는 효과적인 바이오칩 또는 미세유체칩의 개발이 필요한 실정이다(문헌[Giuffrida, Maria Chiara, and Giuseppe Spoto. "Integration of isothermal amplification methods in microfluidic devices: Recent advances." Biosensors and Bioelectronics 90 (2017): 174-186.] 등).However, in order to effectively implement the isothermal amplification method in point-of-care diagnostic tests, it is necessary to develop an effective biochip or microfluidic chip that allows detection and analysis of trace amounts of samples with just one sample injection without contamination (document [Giuffrida, Maria Chiara , and Giuseppe Spoto. “Integration of isothermal amplification methods in microfluidic devices: Recent advances.” Biosensors and Bioelectronics 90 (2017): 174-186.], etc.

대한민국 공개특허 제10-2018-0101084호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0101084 대한민국 공개특허 제10-2021-0065460호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2021-0065460

Thompson, Dorian, and Yu Lei. "Mini review: Recent progress in RT-LAMP enabled COVID-19 detection." Sensors and Actuators Reports 2.1 (2020): 100017.Thompson, Dorian, and Yu Lei. “Mini review: Recent progress in RT-LAMP enabled COVID-19 detection.” Sensors and Actuators Reports 2.1 (2020): 100017. Zhou, Ling, et al. "Microfluidic-RT-LAMP chip for the point-of-care detection of emerging and re-emerging enteric coronaviruses in swine." Analytica chimica acta 1125 (2020): 57-65.Zhou, Ling, et al. “Microfluidic-RT-LAMP chip for the point-of-care detection of emerging and re-emerging enteric coronaviruses in swine.” Analytica chimica acta 1125 (2020): 57-65. Giuffrida, Maria Chiara, and Giuseppe Spoto. "Integration of isothermal amplification methods in microfluidic devices: Recent advances." Biosensors and Bioelectronics 90 (2017): 174-186.Giuffrida, Maria Chiara, and Giuseppe Spoto. “Integration of isothermal amplification methods in microfluidic devices: Recent advances.” Biosensors and Bioelectronics 90 (2017): 174-186. Yan, Lei, et al. "Isothermal amplified detection of DNA and RNA." Molecular BioSystems 10.5 (2014): 970-1003.Yan, Lei, et al. “Isothermal amplified detection of DNA and RNA.” Molecular BioSystems 10.5 (2014): 970-1003.

본 발명의 하나의 목적은 신속 현장진단검사용 바이오칩을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a biochip for rapid point-of-care diagnostic testing.

본 발명의 또다른 목적은, 상기 바이오칩을 이용한 호흡기 감염병의 다중 분자진단방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multi-molecular diagnostic method for respiratory infectious diseases using the biochip.

일 측면에서, 본 발명은 신속 현장진단검사용 바이오칩을 제공하며, 상기 바이오칩은 호흡기 감염병 의심 환자의 검체가 주입되는 주입구; 상기 주입구에 주입된 검체로부터 핵산 시료를 여과하는 필터; 상기 필터를 통과한 핵산 시료가 배출되는 다수의 유출구; 상기 유출구로부터 배출된 핵산 시료가 저장되는 다중 분자진단 반응 챔버; 상기 주입구와 상기 필터를 연결하여 검체를 이동시키는 제1 채널; 상기 필터와 상기 유출구를 연결하여 핵산 시료를 이동시키는 제2 채널; 상기 제1 및 제2 채널에 검체 주입시 압력에 의해 개방되지만 역방향 유체 흐름을 폐쇄하는 하나 이상의 개폐부를 포함하고, 상기 제2 채널은 필터를 통과한 핵산 시료가 분지되어 다수의 유출구에 일대일로 연결되도록 하며; 상기 핵산 시료는 호흡기 감염병의 표적 RNA를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one aspect, the present invention provides a biochip for rapid point-of-care diagnostic testing, wherein the biochip includes an injection port through which a sample from a patient suspected of having a respiratory infectious disease is injected; A filter for filtering nucleic acid samples from the specimen injected into the injection port; a plurality of outlets through which nucleic acid samples passing through the filter are discharged; a multi-molecular diagnostic reaction chamber in which nucleic acid samples discharged from the outlet are stored; a first channel connecting the injection port and the filter to move the sample; a second channel connecting the filter and the outlet to move the nucleic acid sample; The first and second channels include one or more openings and closing parts that are opened by pressure when a sample is injected, but close the reverse fluid flow, and the second channel is connected to a plurality of outlets in a one-to-one manner through which the nucleic acid sample that has passed through the filter is branched. Make it possible; The nucleic acid sample is characterized in that it contains target RNA for respiratory infectious diseases.

구체적으로, 상기 바이오칩에서 검체는 환자로부터 분리된 생물학적 시료를 용해 버퍼로 전처리하는 단계를 거친 것을 특징으로 한다.Specifically, the specimen in the biochip is characterized in that the biological sample isolated from the patient has been pretreated with a lysis buffer.

보다 구체적으로, 상기 바이오칩에서 필터는 용해된 검체 조직 내 핵산을 선택적으로 통과시켜, 핵산 시료 내 표적 RNA를 농축시키는 것을 특징으로 한다.More specifically, in the biochip, the filter selectively passes nucleic acids in the dissolved sample tissue and concentrates the target RNA in the nucleic acid sample.

더욱 더 구체적으로, 상기 바이오칩에서 필터는 하이드로겔(hydrogel), 아가로스(agarose) 및 파라핀(paraffin)로 구성된 군에서 선택된 1조 이상을 포함하는 다공 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.More specifically, the filter in the biochip is characterized by having a porous structure containing at least one trillion selected from the group consisting of hydrogel, agarose, and paraffin.

또는, 상기 바이오칩은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 사이클로올레핀 코폴리머, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리스티렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리테트라프로오르에틸렌, 폴리비닐클로라이, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 불소화에틸렌프로필렌, 퍼플로로알콕시알칸, 폴리디메틸실옥산, 사이클로올레핀코폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌카보네이트, 폴리에테르설폰, 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 재질을 기반으로 하는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the biochip may be made of polymethyl methacrylate, polycarbonate, cycloolefin copolymer, polyamide, polyethylene, polypropylene, polyphenylene ether, polystyrene, polyoxymethylene, polyether ether ketone, polytetraproporoethylene, poly Vinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polybutylene terephthalate, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, polydimethylsiloxane, cycloolefin copolymer, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polypropylene carbonate, poly It is characterized by being based on one or more materials selected from the group consisting of ethersulfone and polyethylene terephthalate.

또는, 상기 바이오칩에서 반응 챔버 내 핵산 시료를 대상으로 하는 다중 분자진단 장치와 접촉되는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the biochip may be contacted with a multi-molecular diagnostic device targeting the nucleic acid sample within the reaction chamber.

구체적으로, 상기 바이오칩에서 다중 분자진단 장치는 핵산 시료의 등온증폭반응을 수행하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the multi-molecular diagnostic device in the biochip is characterized by performing an isothermal amplification reaction of a nucleic acid sample.

보다 구체적으로, 상기 바이오칩에서 등온증폭반응은 역전사 고리-매개 등온증폭(Reverse transcriptional Loop-mediated Isothermal Amplicifation; RT-LAMP) 반응이다.More specifically, the isothermal amplification reaction in the biochip is a Reverse transcriptional Loop-mediated Isothermal Amplicifation (RT-LAMP) reaction.

또는, 상기 바이오칩에서 호흡기 감염병은 코로나바이러스, 인플루엔자바이러스, RSV(respiratory syncytial virus), 아데노바이러스, 엔테로바이러스, PIV(parainfluenza virus), MPV(metapneumovirus), 보카바이러스 및 라이노바이러스로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 바이러스성 감염병을 포함하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로 상기 바이러스성 감염병은 SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)를 포함하는 코로나바이러스이다.Alternatively, in the biochip, the respiratory infectious disease is selected from the group consisting of coronavirus, influenza virus, RSV (respiratory syncytial virus), adenovirus, enterovirus, PIV (parainfluenza virus), MPV (metapneumovirus), boca virus, and rhinovirus. It is characterized in that it contains one or more types of viral infectious diseases, and specifically, the viral infectious disease is a coronavirus including SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2).

또다른 일 측면에서, 본 발명은 상술한 신속 현장진단검사용 바이오칩; 상기 바이오칩을 통과한 핵산 시료에 대한 등온증폭반응 장치; 및 상기 등온증폭반응 후 증폭 산물에서 발생하는 신호를 검출하는 검출계를 포함하는, 호흡기 감염병 다중 분자진단용 장비를 제공한다.In another aspect, the present invention provides the biochip for rapid point-of-care diagnostic testing described above; An isothermal amplification reaction device for nucleic acid samples that have passed through the biochip; and a detection system for detecting a signal generated from the amplification product after the isothermal amplification reaction.

구체적으로, 상기 다중 분자진단용 장비에서, 등온증폭반응은 역전사 고리-매개 등온증폭(RT-LAMP) 반응이다.Specifically, in the above multiple molecular diagnostic equipment, the isothermal amplification reaction is a reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) reaction.

또다른 일 측면에서, 본 발명은 상술한 호흡기 감염병 다중 분자진단용 장비를 이용한 호흡기 감염병의 다중 분자진단 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for multiple molecular diagnosis of respiratory infectious diseases using the above-described equipment for multiple molecular diagnosis of respiratory infectious diseases.

구체적으로, 상기 호흡기 감염병의 다중 분자진단 방법은 환자로부터 분리된 생물학적 시료를 용해 버퍼로 전처리하는 단계; 상기 용해 버퍼로 전처리된 시료를 상술한 신속 현장진단검사용 바이오칩의 주입구에 주입하는 단계; 상기 바이오칩의 다중 분자진단 반응 챔버로 배출된 핵산 시료에 대해, 호흡기 감염병의 표적 RNA에 대한 프라이머 세트, 역전사 효소 및 핵산 중합효소를 첨가하여 역전사 고리-매개 등온증폭(RT-LAMP) 반응으로 표적 서열을 증폭하는 단계; 및 상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계를 포함한다.Specifically, the multi-molecular diagnostic method for respiratory infectious diseases includes pretreating biological samples isolated from patients with a lysis buffer; Injecting the sample pretreated with the dissolution buffer into the inlet of the biochip for rapid point-of-care diagnostic testing described above; To the nucleic acid sample discharged into the multi-molecular diagnostic reaction chamber of the biochip, a primer set for target RNA of respiratory infectious diseases, reverse transcriptase, and nucleic acid polymerase are added to target sequence through reverse transcription ring-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) reaction. amplifying; and detecting the product of the amplification step.

또다른 일 측면에서, 본 발명은 상술한 신속 현장진단검사용 바이오칩을 포함하는, 호흡기 감염병의 다중 분자진단용 키트를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a kit for multiple molecular diagnosis of respiratory infectious diseases, including the biochip for rapid point-of-care diagnostic testing described above.

본 발명에 따른 바이오칩은 소형화되어 신속 현장진단검사를 위한 사용자 편의성이 개선되었을 뿐 아니라, 호흡기 감염병 의심 환자 검체에서 유래된 시료에서 표적 RNA를 선택적으로 농축시키고 역류 방지를 통해 시료 혼입으로 인한 오염을 방지할 수 있으며, 개폐부의 수위 조절로 인해 시료의 넘침에 의한 오염이 최소화될 수 있어 신뢰성 있는 현장진단검사용 바이오칩으로 활용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 바이오칩을 활용한 다중 분자진단은 등온증폭반응의 장점을 극대화함으로써 신속 현장진단검사에 최적화된 호흡기 감염병 진단 도구로 유용하게 활용될 수 있다.The biochip according to the present invention is not only miniaturized to improve user convenience for rapid on-site diagnostic testing, but also prevents contamination due to sample mixing by selectively concentrating target RNA in samples derived from samples of patients suspected of respiratory infectious diseases and preventing backflow. Contamination due to sample overflow can be minimized by controlling the water level of the opening and closing part, so it can be used as a reliable biochip for on-site diagnostic testing. In addition, multiple molecular diagnosis using the biochip according to the present invention can be usefully used as a diagnostic tool for respiratory infectious diseases optimized for rapid point-of-care diagnostic testing by maximizing the advantages of isothermal amplification reaction.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 바이오칩을 도시한 것이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 바이오칩의 필터 부분을 확대한 도면이며;
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 바이오칩의 개폐부 부분을 확대한 도면이다.
1 shows a biochip according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are enlarged views of the filter portion of the biochip according to one embodiment of the present invention;
Figures 4 and 5 are enlarged views of the opening and closing portion of the biochip according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다. 그리고 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 첨부된 도면에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 각 부재의 두께나 크기 등은 설명의 편의 등을 위해 과장, 생략, 개략적으로 도시될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The following description should be understood as describing the present invention with specific examples, and the technical idea of the present invention is not limited to the following description. The attached drawings are provided to aid understanding of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited to the attached drawings. Additionally, in the drawings, the thickness or size of each member may be exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience of explanation.

본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 위치관계나 방향은 특별히 언급하지 않는 한, 본 명세서에 첨부된 도면을 기준으로 한다.In the description of the structure of the present invention described in this specification, positional relationships and directions are based on the drawings attached to this specification, unless specifically mentioned.

본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 공간에 대한 설명이나 위치관계에 대한 설명은 본 발명을 이루는 구성요소들 간의 상대적인 위치를 의미한다. 또한 특별히 언급하지 않는 한, 하나의 구성요소와 다른 구성요소 사이의 공간에는 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다. 예를 들어 본 명세서에서 하나의 구성요소의 "상부에" 또는 "위에" 다른 구성요소가 위치함을 언급하는 경우, 하나의 구성요소의 바로 위에 다른 구성요소가 위치하는 경우 뿐만 아니라, 하나의 구성요소와 다른 구성요소들 사이에 또 다른 구성요소가 위치하는 경우까지를 포함한다.In the description of the structure of the present invention described in this specification, the description of space or positional relationship refers to the relative positions between the components that make up the present invention. Additionally, unless specifically mentioned, another component may exist in the space between one component and another component. For example, when this specification refers to another component being located “on top” or “on” one component, it refers to another component being located directly on top of one component, as well as referring to one component. This includes cases where another component is located between the element and other components.

본 발명에서 분자진단은 세포 내에서 일어나는 다양한 분자 수준의 변화를 수치나 영상으로 평가하는 진단기법을 의미하는 것으로, 세포나 바이러스 등의 유전자 정보를 담고 있는 DNA 또는 RNA의 분자 수준 변화를 검출하여 질병 등을 진단하는 것을 의미한다. In the present invention, molecular diagnosis refers to a diagnostic technique that evaluates various molecular-level changes that occur within cells through numerical values or images. It detects molecular-level changes in DNA or RNA containing genetic information such as cells or viruses, thereby causing disease. It means diagnosing etc.

본 발명에서, 검체는 혈액, 객담, 세균, 정액, 세포 조직, 침, 머리카락, 소변, 흡인시료, 스왑시료 및 세포배양액으로부터 선택된 1종 이상을 의미한다. 예컨대, 비인두 또는 구인두로부터 스왑 또는 비 세척을 통해 수득된 것, 기관지 세척 또는 흡인물, 기관 간의 흡인물 및 기관지 생검, 객담, 기관지 폐포세척액(bronchoalveolar lavage), 침, 혈액, 소변, 대변, 땀 등을 이용할 수 있다.In the present invention, specimen refers to one or more types selected from blood, sputum, bacteria, semen, cell tissue, saliva, hair, urine, aspirate sample, swab sample, and cell culture medium. For example, those obtained by swabbing or nasal lavage from the nasopharynx or oropharynx, bronchial lavage or aspirate, intertracheal aspirate and bronchial biopsy, sputum, bronchoalveolar lavage, saliva, blood, urine, feces, sweat. etc. can be used.

상기 검체 또는 생물학적 시료는 증폭 반응의 효율을 높이기 위해 전처리를 가할 수 있다. 본 발명에서 전처리는 특정 염기서열 및 유전자 검출을 바탕으로 분자진단을 하기 앞서 화학적, 물리적 작용을 가하여 예비적으로 하는 처리를 말한다. 구체적으로, 바이오칩 주입 전, 핵산 추출 및 증폭하기에 앞서 시료에 포함된 방해물질을 분리하는 과정을 의미한다. 전처리는 물로 10배, 50배, 100 배, 200배, 또는 400배 희석하는 것일 수 있고, protenase K를 처리 후 열처리하는 것일 수 있고, 음이온 교환크로마토그래피, 친화도 크로마토그래피, 크기별 배제 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 연속추출, 원심분리 또는 젤 전기영동 등의 방법과 같은 통상적으로 알려진 것을 이용하거나 상업적으로 판매하는 키트를 이용해생물학적 시료로부터 유전자를 추출하거나 일정 수준으로 정제하는 것일 수 있다. The specimen or biological sample may be pretreated to increase the efficiency of the amplification reaction. In the present invention, pretreatment refers to preliminary treatment by applying chemical and physical actions prior to molecular diagnosis based on specific base sequences and gene detection. Specifically, it refers to the process of separating interfering substances contained in the sample before biochip injection, nucleic acid extraction and amplification. Pretreatment may include diluting 10-, 50-, 100-, 200-, or 400-fold with water, followed by heat treatment with proteinase K, anion exchange chromatography, affinity chromatography, size-specific exclusion chromatography, Genes may be extracted from biological samples or purified to a certain level using commonly known methods such as liquid chromatography, continuous extraction, centrifugation, or gel electrophoresis, or using commercially available kits.

일 실시양태에서, 상기 전처리는 50mM Tris-HCl (pH8.0),150mM NaCl, 5mM EDTA, 및 1% NP-40를 포함하는 lysis buffer, Brij-35 0.1% ~ 0.5w/w%, Tris-HCl 10mM ~ 300mM (pH7.0 ~ 8.0), 및 CaCl2 1mM ~ 10mM, 구체적으로 Brij-35 0.3w/w%, Tris-HCl 100 mM(pH7.5), 및 CaCl2 5mM을 포함하는 용액으로 검체 시료를 처리하는 것을 의미할 수 있고, 구체적으로 상기 용액으로 처리한 후 통상적인 방법으로 정제하여 시료로부터 유전자만 수득하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전처리 용액의 조합은 검체로부터 유전자가 쉽게 추출되도록 하고, 본 발명의 프라이머 세트의 등온증폭 반응 효율을 증진시킬 수 있다.In one embodiment, the pretreatment is lysis buffer containing 50mM Tris-HCl (pH8.0), 150mM NaCl, 5mM EDTA, and 1% NP-40, Brij-35 0.1% ~ 0.5w/w%, Tris- Sample sample as a solution containing HCl 10mM to 300mM (pH7.0 to 8.0), and CaCl2 1mM to 10mM, specifically Brij-35 0.3w/w%, Tris-HCl 100mM (pH7.5), and CaCl2 5mM. It may mean processing, and specifically, it may mean obtaining only genes from the sample by treatment with the above solution and purification by a conventional method, but is not limited to this. The combination of the above pretreatment solutions allows genes to be easily extracted from the sample and can improve the isothermal amplification reaction efficiency of the primer set of the present invention.

또다른 일 실시양태에서, 전처리를 위한 화학 물질은 검체의 액화를 위한 sodium hydroxide (NaOH), sodium bicarbonate, N-acetyl-L-cysteine (NALC), dithiothreitol (DTT) 등과 세포 및 바이러스의 표면을 용해시키기 위한 계면활성제 계열인 Triton X-100, Triton X-114, Nonyl phenoxypolyethoxylethanol (NP-40), Polyethylene glycol hexadecyl ether (Brij-35, Brij-58), Polyethylene glycol sorbitan monolaurate (Tween 20, Tween 80), Octyl glucoside, Octyl thioglucoside, 3-[(3-Cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate hydrate (CHAPS), 3-([3-Cholamidopropyl]dimethylammonio)-2-hydroxy-1-propanesulfonate (CHAPSO), sodium dodecyl sulfate (SDS) 등과 단백질 분해물질인 sputum proteases, Serine Proteases, Proteinase K, Tissue proteases 등과 핵산 추출을 위한 ethanol, isopropanol, chaotropic agents (sodium iodide, sodium perchlorate, guanidinium thiocyanate, guanidinium hydrochloride), 실리카 입자 등 중 적어도 하나가 이용될 수 있으나, 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.In another embodiment, chemicals for pretreatment include sodium hydroxide (NaOH), sodium bicarbonate, N-acetyl-L-cysteine (NALC), dithiothreitol (DTT), etc. for liquefying the sample and dissolving the surface of cells and viruses. Surfactants such as Triton X-100, Triton Octyl glucoside, Octyl thioglucoside, 3-[(3-Cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate hydrate (CHAPS), 3-([3-Cholamidopropyl]dimethylammonio)-2-hydroxy-1-propanesulfonate (CHAPSO), sodium dodecyl sulfate (SDS), protein decomposition substances such as sputum proteases, Serine Proteases, Proteinase K, Tissue proteases, etc., and at least one of ethanol, isopropanol, chaotropic agents (sodium iodide, sodium perchlorate, guanidinium thiocyanate, guanidinium hydrochloride), and silica particles for nucleic acid extraction. may be used, but is not limited to this example.

본 발명에서, 바이오칩은 랩온어칩(Lab-on-a-chip) 또는 미세유체칩(microfluidic chip)일 수 있다. 랩온어칩은 생물학, 화학 실험실의 구성요소를 소형화하고 이들을 하나의 칩 위에 미세유체 기반 기술로 집적하여, 미량으로 채취한 시료의 전처리부터 혼합, 반응, 분리, 분석의 전단계를 하나의 칩 위에서 수행할 수 있도록 구현한 장치를 일컫는다. 때문에, 마이크로 전분석 시스템(μTAS, micro Total Analysis System) 또는 미세유체 기기(microfluidic device) 등으로 혼용되어 사용되어왔다. 손바닥 위에 올려놓을 수 있는 실험실을 나타내는 랩온어칩은 기술의 속성을 직관적으로 표현한 보편적 용어로 사용되고 있다. 미세밸브, 미세펌프, 미세필터, 혼합기 등으로 구성된 미세유체 소자와 항원, 표적 단백질, 핵산 등의 분석물 이동과 이를 제어하기 위한 바이오 필터와 채널, 시료를 분석 감지하는 센서, 그리고 이 미세유체 소자를 구동하고 제어하기 위한 엑츄에이터 등이 MEMS 가공 공정을 통해 칩 위에 집적된다. 랩온어칩에 활용되는 미세유체시스템은 매크로 환경과 달리 마이크로 환경에서 적용되는 유체의 물리적 특징에 기반하고 있다. 첫째, 미세유체 환경에서는 와류운동(turbulent flow) 대신 보다 예측 가능한 층류운동(laminar flow, 유체가 섞이지 않은 상태로 층을 이루면서 흐르는 현상)이 주를 이룬다. 둘째, 공기와 유체 또는 혼합되지 않는 두 종류의 유체(오일과 물)가 접촉면을 줄여 자유에너지를 낮추는 표면장력과 계면장력(surface and interstitial tension)이 단백질과 세포를 분리하거나 표면 에너지 차이에 의한 액적의 수동적 이동(passive drive)을 일으키는 데 활용된다. 셋째, 마이크로 단위의 관(튜브)에서 유체의 유동을 유도하는 데는 모세관 힘이 작용한다. 랩온어칩 기반 기술은 수초에서 수분대로 빠른 분석을 가능하게 하고, 마이크로(10-6)에서 펨토(10-15) 단위의 극미량 시료와 시약을 활용하여 높은 민감도와 개선된 정확성으로 여러 종류의 시료를 동시분석 할 수 있게 한다. 또한 재현성 있는 정량적 정보를 얻을 수 있어서 고속처리 분석 플랫폼으로서의 잠재력을 지니고 있다.In the present invention, the biochip may be a lab-on-a-chip or a microfluidic chip. Lab-on-a-Chip miniaturizes the components of biology and chemistry laboratories and integrates them with microfluidic-based technology on a single chip, performing all steps from pre-processing of small amounts of samples to mixing, reaction, separation, and analysis on a single chip. It refers to a device implemented to enable this. Therefore, it has been used interchangeably as a micro total analysis system (μTAS) or a microfluidic device. Lab-on-a-Chip, which refers to a laboratory that can be placed on the palm of your hand, is used as a universal term that intuitively expresses the properties of technology. A microfluidic device consisting of a microvalve, micropump, microfilter, and mixer, a biofilter and channel to control the movement of analytes such as antigens, target proteins, and nucleic acids, and a sensor to analyze and detect samples, and this microfluidic device. Actuators to drive and control are integrated on the chip through the MEMS processing process. The microfluidic system used in lab-on-a-chip is based on the physical characteristics of the fluid applied in the micro environment, unlike the macro environment. First, in the microfluidic environment, more predictable laminar flow (a phenomenon in which fluids flow in layers without mixing) dominates instead of turbulent flow. Second, the surface and interstitial tension, which lowers the free energy by reducing the contact surface between air and fluid or two types of immiscible fluids (oil and water), separates proteins and cells or causes fluid to separate due to surface energy difference. It is used to cause passive drive of the enemy. Third, capillary force acts to induce the flow of fluid in micro-scale pipes. Lab-on-a-chip-based technology enables rapid analysis from seconds to minutes, and utilizes extremely small amounts of samples and reagents in the micro (10-6) to femto (10-15) units, enabling various types of samples with high sensitivity and improved accuracy. allows simultaneous analysis. In addition, it has the potential as a high-throughput analysis platform because it can obtain reproducible quantitative information.

본 발명에서, 바이오칩은 유체 서브어셈블리, 공압 서브어셈블리, 밸브 서브어셈블리, 대량유체 처리 서브어셈블리, 및 분리 및 검출 서브어셈블리를 포함하는 여러 서브어셈블리를 포함한다. 제공된 바이오칩에 대해 모든 서브어셈블리가 필요한 것은 아니며, 예를 들어 대량유체 샘플 부피 및 칩상(on-chip) 시약이 필요하지 않은 경우, 대량유체 서브어셈블리가 필요하지 않다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 바이오칩은 일반적으로 적어도 하나의 CNC-기계가공되거나, 엠보싱(embossing)되거나, 압출되거나, 사출성형된 층을 가질 것이다. 단일 층이 바이오칩의 한 영역으로부터 또 다른 영역으로 유체를 이동시키는데 필요한 유체 특징부 및 제어 특징부 둘 모두를 함유할 것이다. 많은 경우에, 증가된 처리 복잡도를 가능케 하는, 독립된 유체 층 및 제어 층이 바람직하다. 층 또는 층들은 한면 또는 양면에 특징부를 가질 수 있고; 이중면 특징부의 장점은 증 가된 처리 복잡도, 특징부 밀도, 및 샘플 수, 감소된 제작 비용, 및 어셈블리의 용이성이다. 다수의 층이 이용되는 경우, 이들은 열 결합, 용매 결합, 접착제 결합, 및 초음파 용접과 같은 당 분야에 공지된 다수의 기술을 이용하여 결합될 수 있다. 미세유체 바이오칩 내의 층의 수의 고려에서, 요망되는 복잡도가 달성되는 것을 가능케 하는 가장 적은 수의 층을 이용하는 것이 권장된다. 층 수를 최소화시키는 것이 제작 및 어셈블리의 복잡도, 및 궁극적으로 바이오칩 체조 비용을 감소시킨다.In the present invention, the biochip includes several subassemblies including a fluid subassembly, a pneumatic subassembly, a valve subassembly, a bulk fluid handling subassembly, and a separation and detection subassembly. Not all subassemblies are required for a given biochip; for example, if bulk fluid sample volumes and on-chip reagents are not required, bulk fluid subassemblies are not required. Nonetheless, the biochip of the present invention will generally have at least one CNC-machined, embossed, extruded or injection molded layer. A single layer will contain both the fluidic features and control features necessary to move fluid from one area of the biochip to another. In many cases, separate fluid layers and control layers are desirable, allowing for increased processing complexity. The layer or layers may have features on one or both sides; The advantages of double-sided features are increased processing complexity, feature density, and sample number, reduced fabrication cost, and ease of assembly. If multiple layers are used, they can be joined using a number of techniques known in the art, such as thermal bonding, solvent bonding, adhesive bonding, and ultrasonic welding. Considering the number of layers within a microfluidic biochip, it is recommended to use the fewest number of layers that allow the desired complexity to be achieved. Minimizing the number of layers reduces the complexity of fabrication and assembly, and ultimately the cost of the biochip system.

본 발명의 바이오칩은 샘플이 바이오칩으로 삽입되고 밀봉되고, 바이오칩으로부터의 액체 누출이 없는 폐쇄된 시스템이다(즉, 샘플 처리의 개시에서 바이오칩 내에 함유되고, 샘플 처리의 종결에서 바이오칩 내에 함유되는 처리 시약은 바이오칩이 분리되는 경우에 기계로부터 분리된다). 공압 유도 라인으로부터의 공기가 바이오칩에 유입되고, 공기는 벤트 막을 통해 바이오칩을 나간다. 본 발명의 폐쇄된 시스템의 바이오칩은 작업자를 샘플 또는 화합물, 및 중요한 안전 특징부에 노출시키지 않으며, 쓰지 않거나 소모된 시약이 기계 내에 저장될 필요 가 없는 점에서 기계를 간소화시킨다.The biochip of the present invention is a closed system in which the sample is inserted into the biochip and sealed, and there is no liquid leakage from the biochip (i.e., the processing reagents contained within the biochip at the beginning of sample processing and contained within the biochip at the end of sample processing are When the biochip is separated, it is separated from the machine). Air from the pneumatic guide line enters the biochip, and air exits the biochip through the vent membrane. The closed system biochip of the present invention simplifies machinery in that it does not expose operators to samples or compounds and important safety features, and no unused or spent reagents need to be stored within the machine.

미세유체 특징부의 사출성형은 복잡한 완전히 통합된 바이오칩에 존재해야 하는 미세한 특징부의 많은 수로 인해 많은 어려움이 존재한다. 상기 미세유체 특징부는 종종 대량유체 특징부와 함께 제공된 부품 상에 존재하고, 이는 사출성형의 어려움을 추가로 증가시킨다. 본 발명자는 본원에서 바이오칩의 특정 유형에 대한 고려사항을 설계하기 위한 특정 해법을 본원에서 제시하나, 당업자는 특정 기능을 위한 다수의 유형의 바이오칩을 제작하기 위해 상기 특정 해법을 적용시킬 수 있을 것이다. 상기 예의 설계 고려사항은 다음과 같다: 기하학적 양태, 예를 들어, 정확한 사출성형에서의 수축 및 형태 안정성, 바이오칩의 편평함, 바이오칩의 휨, 최소 특징부 크기, 특징부 밀도, 및 적절한 종횡비. 본 발명의 바이오칩의 사출성형된 부품의 설계 특징은 사출성형 처리와 관련하여 기재될 것이다. 사출성형은, 주형이 용해된 플라스틱 사출 및 냉각 처리를 수용하기 위해 압력 하에서 클램핑되는 플라스틱 부품을 제작하기 위한 처리이다. 플라스틱 과립(작은 알갱이화된 수지)이 사출 성형 기계에 공급된 후, 적절한 착색제가 공급된다. 수지는 사출 배럴로 공급되고, 여기서 이들은 융점까지 가열되고, 왕복 스크류 또는 래밍(ramming) 장치를 통해 주형으로 사출된다. 용융된 플라스틱이 주형 내에 함유되며, 주형 내의 모든 공동이 충전되는 것을 확실히 하기 위해 수력학적 또는 기계적 압력이 적용된다. 플라스틱은 주형 내에서 냉각되고, 주형이 개방되고, 플라스틱 부품이 배출 핀으로 배출된다. 전체 처리는 주기적이며, 주기 수는 요구되는 냉각 시간에 따라 10초 내지 100초 범위이다.Injection molding of microfluidic features presents many challenges due to the large number of microscopic features that must be present in a complex, fully integrated biochip. These microfluidic features are often present on parts provided with bulk fluidic features, which further increases the difficulty of injection molding. Although the inventors present herein specific solutions for designing considerations for specific types of biochips, those skilled in the art will be able to adapt the specific solutions to fabricate multiple types of biochips for specific functions. Design considerations for the above example are: geometry, such as shrinkage and shape stability in correct injection molding, flatness of the biochip, bowing of the biochip, minimum feature size, feature density, and appropriate aspect ratio. The design features of the injection molded components of the biochip of the present invention will be described in relation to the injection molding process. Injection molding is a process for manufacturing plastic parts in which a mold is clamped under pressure to accommodate the molten plastic injection and cooling process. Plastic granules (small granulated resin) are fed into the injection molding machine, followed by appropriate colorants. The resins are fed into the injection barrel, where they are heated to melting point and injected into the mold via a reciprocating screw or ramming device. Molten plastic is contained within a mold, and hydraulic or mechanical pressure is applied to ensure that all cavities within the mold are filled. The plastic cools in the mold, the mold is opened, and the plastic part is ejected through an ejection pin. The entire treatment is cyclical, with the number of cycles ranging from 10 to 100 seconds depending on the cooling time required.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 신속 현장진단검사용 바이오칩(100)은 호흡기 감염병 의심 환자의 검체가 주입되는 주입구(110); 상기 주입구에 주입된 검체로부터 핵산 시료를 여과하는 필터(140); 상기 필터를 통과한 핵산 시료가 배출되는 다수의 유출구(120); 상기 유출구로부터 배출된 핵산 시료가 저장되는 다중 분자진단 반응 챔버(130); 상기 주입구와 상기 필터를 연결하여 검체를 이동시키는 제1 채널(160); 상기 필터와 상기 유출구를 연결하여 핵산 시료를 이동시키는 제2 채널(170); 상기 제1 및 제2 채널에 검체 주입시 압력에 의해 개방되지만 역방향 유체 흐름을 폐쇄하는 하나 이상의 개폐부(150)를 포함하며, 상기 제2 채널은 필터를 통과한 핵산 시료가 분지되어 다수의 유출구에 일대일로 연결되는 것을 특징으로 한다.As shown in Figure 1, the biochip 100 for rapid point-of-care diagnostic testing according to one embodiment of the present invention includes an injection port 110 through which a sample of a patient suspected of having a respiratory infectious disease is injected; A filter 140 that filters nucleic acid samples from the specimen injected into the injection port; A plurality of outlets 120 through which nucleic acid samples passing through the filter are discharged; a multi-molecular diagnostic reaction chamber 130 in which nucleic acid samples discharged from the outlet are stored; A first channel 160 that connects the injection port and the filter to move the sample; A second channel 170 connecting the filter and the outlet to move the nucleic acid sample; The first and second channels include one or more openings and closing portions 150 that are opened by pressure when a sample is injected into the first and second channels, but close the reverse fluid flow, and the second channel branches the nucleic acid sample that has passed through the filter into a plurality of outlets. It is characterized by one-to-one connection.

상기 바이오칩(100)의 기재는 생물학적 시료의 흐름을 원활하게 하고, 필터와 개폐부의 기능이 발휘되도록 하는 재질이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 사이클로올레핀 코폴리머, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리스티렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리테트라프로오르에틸렌, 폴리비닐클로라이, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 불소화에틸렌프로필렌, 퍼플로로알콕시알칸, 폴리디메틸실옥산, 사이클로올레핀코폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌카보네이트, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 또는 이들의 조합 등 고분자 재질로 구성된다. 이 경우, 하부 기재인 베이스 기재와 상부 기재인 커버 기재 사이에 삽입된 형태로 형성될 수 있으며, 서로 동일하거나 상이한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.The type of substrate of the biochip 100 is not particularly limited as long as it is made of a material that facilitates the flow of biological samples and functions as a filter and opening/closing unit, but is preferably polymethyl methacrylate, polycarbonate, or cycloolefin. Copolymer, polyamide, polyethylene, polypropylene, polyphenylene ether, polystyrene, polyoxymethylene, polyether ether ketone, polytetrapropoethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polybutylene terephthalate, Composed of polymer materials such as fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, polydimethylsiloxane, cycloolefin copolymer, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polypropylene carbonate, polyether sulfone, polyethylene terephthalate, or combinations thereof. do. In this case, it may be formed as inserted between the base substrate, which is the lower substrate, and the cover substrate, which is the upper substrate, and may be formed of the same or different plastic materials.

상기 바이오칩(100)내부에는 복수의 반응챔버 및 복수의 채널이 형성되어 반응 챔버별로 다중 분자진단을 가능하게 하는 구조를 제공한다(도 1). 이때, 주입구(110)에 주입된 검체는 균등하게 유출구(120)로 배출되어 다수의 반응챔버(130)에 동시에 저장되고, 후속 등온증폭반응에 사용될 수 있다. 주입구(110)와 유출구(120)는 도 1과 같은 크기로 시각화될 수 있으나, 다중분자진단의 목적에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.A plurality of reaction chambers and a plurality of channels are formed inside the biochip 100 to provide a structure that enables multiple molecular diagnosis for each reaction chamber (FIG. 1). At this time, the sample injected into the injection port 110 is evenly discharged through the outlet 120 and simultaneously stored in a plurality of reaction chambers 130, and can be used in the subsequent isothermal amplification reaction. The inlet 110 and outlet 120 can be visualized as the same size as Figure 1, but can be formed in various shapes depending on the purpose of multimolecular diagnosis.

필요에 따라, 주입구(110)에서 유출구(120)로 핵산 시료가 이동하는 동안 열이 가해지는 열원이 설치될 수도 있으며, 이는 다중분자진단의 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 열원부는 특별한 종류로 제한되지 않으며, 예컨대 구리 가열 블록, 박막 히터, 적외선 장치, 할로겐 램프, 마이크로웨이브, 백금 레지스터 또는 유도 가열장치를 채용할 수 있다.If necessary, a heat source that applies heat while the nucleic acid sample moves from the inlet 110 to the outlet 120 may be installed, and this may be appropriately selected depending on the purpose of multimolecular diagnosis. The heat source unit is not limited to a particular type, and may employ, for example, a copper heating block, thin film heater, infrared device, halogen lamp, microwave, platinum resistor, or induction heating device.

또한, 상기 바이오칩(100)의 물성 조절을 위해 플라스틱 필름이 상하 방향으로 적층되어 형성될 수 있으며, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVE), 폴리에테르 설폰(PES) 등을 적절히 사용할 수 있다. 각 필름들의 결합은 통상의 결합 부재를 이용한 기계적 결합방식에 의해 이루어질 수 있고, 접착제를 이용하는 방식에 의해 이루어질 수도 있다. 이 때, 접착제는 각 필름들을 상호 접합시켜 시료의 흐름을 위한 공간을 형성하는데 충분한 접착성을 가지면 충분하고, 특정 종류의 접착제로 한정되지 않는다. 접착제의 종류를 예시하면, 고무계 접착제, 아크릴 수지계 접착제, 실리콘계 접착제, 광학계 접착제, 가열성 접착제 등이 있다. 또한 접착제의 형태를 예시하면, 감압 접착 테이프, 열 활성 접착 테이프, 화학적 활성 접착 테이프, 광 활성 접착 테이프 등을 들 수 있다.In addition, in order to control the physical properties of the biochip 100, plastic films may be stacked in the vertical direction, such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyimide (PI), Polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polyurethane, polyvinylidene fluoride, nylon, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVE), polyether sulfone (PES), etc. can be used appropriately. . The bonding of each film can be accomplished by a mechanical bonding method using a normal bonding member, or by a method using an adhesive. At this time, the adhesive is sufficient as long as it has sufficient adhesiveness to bond each film to each other to form a space for the flow of the sample, and is not limited to a specific type of adhesive. Examples of types of adhesives include rubber adhesives, acrylic resin adhesives, silicone adhesives, optical adhesives, and heatable adhesives. Additionally, examples of the types of adhesives include pressure-sensitive adhesive tapes, heat-activated adhesive tapes, chemically-activated adhesive tapes, and light-activated adhesive tapes.

도 2 내지 도 5을 참고하면, 주입구에 주입된 검체는 필터(140)를 통과하며, 이때 필터는 용해된 조직의 핵산(예컨대, 표적 RNA)은 통과시키고, 다른 입자 등 불순물은 걸러주는 역할을 수행한다. 상기 필터를 통해 외부에서 걸러준 시료가 한 번 더 걸려주어 전체적인 바이오칩의 신뢰성을 향상시키게 된다. 상기 필터는 표적 RNA와 같은 핵산을 선택적으로 농축시킬 수 있는 기능을 수행하는 소재라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 하이드로겔(hydrogel), 아가로스(agarose) 및 파라핀(paraffin)로 구성된 군에서 선택된 1조 이상을 포함하는 다공 구조를 가질 수 있다.Referring to Figures 2 to 5, the sample injected into the injection port passes through the filter 140, and at this time, the filter passes the dissolved tissue nucleic acid (e.g., target RNA) and filters out impurities such as other particles. Perform. The sample filtered from the outside is filtered through the filter once more, thereby improving the overall reliability of the biochip. The type of the filter is not particularly limited as long as it is a material that performs the function of selectively concentrating nucleic acids such as target RNA, but is preferably composed of hydrogel, agarose, and paraffin. It may have a porous structure containing one or more cells selected from the group.

상기 바이오칩(100)은 제1 채널(160) 및 제2 채널(170)에 검체 주입시 압력에 의해 개방되지만 역방향 유체 흐름을 폐쇄하는 하나 이상의 개폐부(Stopper)를 포함한다. 상기 개폐부(150)는 판막 형태로 역류 방지를 통해 시료 혼입으로 인한 오염을 방지하는 기능을 수행한다. 상기 필터(140) 및 개폐부(150)를 통해 본 발명의 바이오칩(100)은 신속 현장진단검사에서 신뢰성 있는 다중분자진단용 장치로 기능할 수 있다.The biochip 100 includes one or more stoppers that are opened by pressure when a sample is injected into the first channel 160 and the second channel 170, but close the reverse fluid flow. The opening/closing unit 150 is in the form of a valve and functions to prevent contamination due to sample mixing by preventing backflow. Through the filter 140 and the opening/closing unit 150, the biochip 100 of the present invention can function as a reliable multi-molecular diagnostic device in rapid point-of-care diagnostic testing.

본 발명의 바이오칩(100)은 미세유체 칩 제어기를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제어기는 제어 신호, 데이타 및 전원의 공급을 위해 고정식 제어기와 전기회로를 결합시키도록 구성된 적어도 하나의 회전식 전기 접촉 커플링을 포함할 수 있다. 미세유체 칩 제어기는 본체 및/또는 칩에 장착되는 센서 또는 액츄에이터를 더 포함함으로써, 칩 또는 그 안에 포함된 액체의 특성을 측정하도록 구성될 수 있다. 센서 또는 액츄에이터는 전기회로와 연결될 수 있으며, 칩 내의 유체 위치에 대한 정보를 피드백하거나 또는 칩 내의 유체 위치를 변경하도록 구성될 수 있다. 센서 또는 액츄에이터는 화학적, 물리적 또는 전기식 센서 또는 액츄에이터로 구성될 수 있으며, 온도 센서 또는 조절기, 유체 다이내믹 센서 또는 조절기, 광 센서 또는 광 에미터(optical emitter) 등을 포함할 수 있다.The biochip 100 of the present invention may include a microfluidic chip controller, where the controller includes at least one rotary electrical contact couple configured to couple a stationary controller and an electrical circuit for supply of control signals, data, and power. May include a ring. The microfluidic chip controller may be configured to measure the characteristics of the chip or the liquid contained therein by further including a sensor or actuator mounted on the main body and/or the chip. The sensor or actuator may be connected to an electrical circuit and may be configured to feed back information about the location of the fluid within the chip or to change the location of the fluid within the chip. The sensor or actuator may be comprised of a chemical, physical, or electrical sensor or actuator, and may include a temperature sensor or regulator, a fluid dynamic sensor or regulator, an optical sensor or optical emitter, etc.

본 발명의 바이오칩(100)에서, 추가 챔버(180, 190)은 댐(dam) 역할을 수행하며, 적정량 이상의 시료 투여시 수위 조절을 통해 시료의 넘침을 방지하여, 결과적으로 오염을 최소화하는 기능을 수행한다.In the biochip 100 of the present invention, the additional chambers 180 and 190 serve as a dam and prevent sample overflow by controlling the water level when more than an appropriate amount of sample is administered, thereby minimizing contamination. Perform.

본 발명의 바이오칩(100)은 다중분자진단용 장치(300)에 접촉된 형태로 설치되어, 바이오칩(100)의 주입구(110)에 주입된 검체가 다중분자진단의 시료로 효과적으로 전달되도록 한다. 이 경우, 반응 챔버(130)와 접촉된 다중분자진단 장치(300)은 등온증폭반응 장치(400)일 수 있으며, 핵산 시료는 다수의 반응 챔버(130)에 균등하게 전달되며, 사전에 준비된 등온증폭반응 시료와 혼합되어 효과적인 등온증폭반응이 개시될 수 있다. 등온증폭반응의 도중 또는 반응 완료 후 반응 산물로부터 형성된 신호를 검출하기 위한 검출계(500)가 함께 설치될 수 있으며, 이 경우 바이오칩(100), 등온증폭장치(400) 및 검출계(500)는 신속 현장진단검사를 위한 완성된 장치를 형성함으로써, 호흡기 감염병의 신속한 진단이 필요한 현장에서 의사 또는 비전문가에 의한 빠른 진단검사를 가능하게 하는 이점이 있다.The biochip 100 of the present invention is installed in contact with the multimolecular diagnostic device 300, so that the sample injected into the injection port 110 of the biochip 100 is effectively transmitted as a sample for multimolecular diagnostics. In this case, the multimolecular diagnostic device 300 in contact with the reaction chamber 130 may be an isothermal amplification reaction device 400, and the nucleic acid sample is equally delivered to the plurality of reaction chambers 130, and the isothermal amplification reaction device 400 is prepared in advance. An effective isothermal amplification reaction can be initiated by mixing with the amplification reaction sample. A detection system 500 may be installed to detect the signal formed from the reaction product during or after the isothermal amplification reaction. In this case, the biochip 100, the isothermal amplification device 400, and the detection system 500 By forming a complete device for rapid on-site diagnostic testing, there is an advantage in enabling rapid diagnostic testing by doctors or non-experts in the field where rapid diagnosis of respiratory infectious diseases is required.

일 예시로서, 상기 검출계(500)는 비색 진단법에 기반할 수 있으며, 시료를 수용하는 시료패드; 상기 시료패드와 분리되어 배치되고, 재수화(rehydration) 완충액을 수용하는 버퍼패드; 상기 시료패드의 상부에 배치되고, 시료패드와 반응패드를 연결하는 제1연결패드; 상기 버퍼패드의 상부에 배치되고, 버퍼패드와 반응패드를 연결하는 개시자 (opener) 패드; 상기 제1연결패드 및 개시자패드의 하부에 배치되고, 표적 핵산과 특이적으로 결합할 수 있는 프라이머와 등온증폭반응 (LAMP)을 위한 시약을 포함하고, 등온증폭반응이 일어나는 반응패드; 상기 반응패드 상부에 배치되고, 반응온도 유지 및 시료의 증발을 차단하는 차단패드; 상기 반응패드의 상부에 배치되고, 금 나노입자가 고정되어 있는 제2연결패드; 상기 제2 연결패드의 하부에 배치되고, 상기 금 나노입자와 결합된 등온증폭반응물로부터 증폭된 표적 핵산을 획득하는 검출패드; 및 상기 검출패드의 측방에 배치되고, 잔류하는 시료를 흡수하는 흡수패드를 포함하고, 상기 시료패드, 개시자패드, 반응패드, 및 제2연결패드 하부에 배치된 가열패드를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 금 나노입자는 표면에 스트렙타비딘(streptavidin)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As an example, the detection system 500 may be based on a colorimetric diagnostic method, and may include a sample pad for receiving a sample; a buffer pad disposed separately from the sample pad and containing a rehydration buffer; a first connection pad disposed on the sample pad and connecting the sample pad and the reaction pad; an initiator pad disposed on an upper portion of the buffer pad and connecting the buffer pad and the reaction pad; a reaction pad disposed below the first connection pad and the initiator pad, including a primer capable of specifically binding to a target nucleic acid and a reagent for an isothermal amplification reaction (LAMP), where the isothermal amplification reaction occurs; A blocking pad disposed on the reaction pad and maintaining the reaction temperature and blocking evaporation of the sample; a second connection pad disposed on the reaction pad and on which gold nanoparticles are fixed; A detection pad disposed below the second connection pad and acquiring a target nucleic acid amplified from the isothermal amplification reaction product bound to the gold nanoparticles; and an absorption pad disposed on a side of the detection pad to absorb remaining sample, and may include a heating pad disposed below the sample pad, the initiator pad, the reaction pad, and the second connection pad. In this case, the gold nanoparticles may include streptavidin on the surface, but are not limited thereto.

상기 바이오칩(100)은 상술한 장치 외에 단일 또는 다수의 밸브를 포함할 수 있으며, 유입 또는 유출 부분에 적절히 배치됨으로써 검체 내지 핵산시료를 전진 방향으로 이송시키거나 전진 방향으로의 이송을 차단함으로써 반응 챔버(130)에 효과적으로 포집시키는 과정을 도울 수 있다. 상기 주입구(110)에는 검체가 담긴 시린지 펌프(syringe pump)가 연결하되어 검체를 주입시킬 수 있다.The biochip 100 may include a single or multiple valves in addition to the above-described devices, and may be appropriately disposed at the inlet or outlet portion to transfer the specimen or nucleic acid sample in the forward direction or block the forward transfer to the reaction chamber. (130) It can help in the process of effective capture. A syringe pump containing a sample can be connected to the injection port 110 to inject the sample.

반응 챔버(130)은 미세유로를 갖도록 형성되어 등온증폭반응을 위한 적절한 열원(예컨대 60~70℃ 온도 범위)이 부착될 수 있으며, 등온증폭반응을 위한 추가 시료, 예컨대 반응 버퍼, dNTPs, 핵산 중합효소 및 프라이머 등을 포함할 수 있으며, 그 외 통상적인 등온증폭반응(예컨대, RT-LAMP) 시약이 추가될 수 있다. 등온증폭반응용 시약을 미리 내장함으로써 바이오칩(100)의 현장진단에서의 활용성이 제고될 수 있다.The reaction chamber 130 is formed to have a microchannel to which an appropriate heat source (e.g., 60 to 70°C temperature range) for isothermal amplification reaction can be attached, and additional samples for isothermal amplification reaction, such as reaction buffer, dNTPs, and nucleic acid polymerization. Enzymes and primers may be included, and other conventional isothermal amplification reaction (e.g., RT-LAMP) reagents may be added. By pre-loading the isothermal amplification reaction reagent, the usability of the biochip 100 in field diagnosis can be improved.

등온증폭반응의 검출계(500)은 표적 핵산의 증폭이 완료되면 외부에 위치한 광학모듈에 의해 유전자 분석을 수행할 수 있다. 광학모듈은 증폭 및 반응 챔버(130)에 포집된 시료 등(분석물 검출을 위해 형광물질과 같은 표지물질이 포함됨)을 향해 광(예컨대 레이저)을 출사하기 위한 광원과, 반사광을 수신하여 상기 시료 등에 포함되는 형광신호를 검출하여 영상 처리를 위한 디지털 신호로 변환하는 CCD 카메라 등을 포함할 수 있다. 검출계는 광투과성을 갖는 소재로 형성되므로 이러한 광학 모듈을 사용하여 표적 핵산을 분석하는 데에 장애가 되지 않는다. 판독 완료된 시료는 추가적인 이동 채널 및/또는 배출구를 통해 배출될 수 있다. The isothermal amplification reaction detection system 500 can perform genetic analysis using an externally located optical module once amplification of the target nucleic acid is completed. The optical module includes a light source for emitting light (e.g., a laser) toward the sample collected in the amplification and reaction chamber 130 (containing a label such as a fluorescent substance for analyte detection), and receiving reflected light to receive the sample. It may include a CCD camera that detects fluorescent signals and converts them into digital signals for image processing. Since the detection system is made of a light-transmitting material, there is no obstacle to analyzing target nucleic acids using this optical module. The read sample may be discharged through additional transfer channels and/or outlets.

상술한 바이오칩(100)에 형성된 채널과 유체 이송은 도 1에 도시된 형태를 하나의 예시로 하여 예컨대 직선 패턴, 곡선 패턴(나선형, 서펜틴형, 지그재그형 등) 또는 무작위 패턴 등으로 형성될 수 있다. 이 때 각 단절 구간에는 필요에 따라 밸브 부재가 배치되어 각 단절 구간에 대해 유체의 우회 유로를 형성함으로써 유체의 이동을 제어할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The channel and fluid transfer formed in the biochip 100 described above can be formed in, for example, a straight pattern, a curved pattern (spiral, serpentine, zigzag, etc.), or a random pattern, using the shape shown in FIG. 1 as an example. there is. At this time, a valve member may be disposed in each disconnected section as needed to form a fluid bypass passage for each disconnected section to control the movement of the fluid, but is not limited to this.

바이오칩(100) 내부에서의 유체 이동 및 유체의 이동 속도(유속)의 제어는 적절히 배치된 포트들을 통해 이루어질 수 있다. 이들 포트들은 압력조절장치와 각각 연결될 수 있다. 바이오칩(100) 내부의 유체를 기준으로 전진 방향측 유로의 압력이 후진 방향측 유로의 압력보다 작은 경우에는 유체가 전진 방향으로 이동한다. 압력 차이가 클수록 유체는 빠르게 이동할 것이다. 반대의 경우에는 유체가 후진 방향으로 이동할 것이다. 따라서 각 포트들에 연결되는 압력조절장치를 통해 바이오칩(100) 내부의 유체 이동 및 유속이 제어될 수 있다. 압력조절장치는 통상의 에어공급기능 및 에어흡입기능을 갖는 장치를 이용할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다. Control of fluid movement and fluid movement speed (flow rate) within the biochip 100 can be achieved through appropriately arranged ports. These ports can each be connected to a pressure regulator. If the pressure of the forward direction side passage is less than the pressure of the backward direction side passage based on the fluid inside the biochip 100, the fluid moves in the forward direction. The larger the pressure difference, the faster the fluid will move. In the opposite case, the fluid will move backwards. Therefore, the fluid movement and flow rate within the biochip 100 can be controlled through the pressure control device connected to each port. As the pressure control device, a device with a normal air supply function and air suction function can be used, so detailed description is omitted.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구체예들에 따른 바이오칩은 하나의 칩 내에 검체를 농축시키고 표적 핵산을 추출하는 필터와 분리된 핵산을 수집하여 등온증폭반응을 통해 판독할 수 있는 반응 챔버를 형성함으로써 하나의 칩에서 검체의 농축과 등온증폭반응 및 진단이 모두 이루어질 수 있도록 한다. 이에 따라 전문 인력이 없는 현장에서도 신속하게 호흡기 감엽병 바이러스의 존재 여부를 확인할 수 있다.As described above, the biochip according to embodiments of the present invention concentrates the specimen within one chip, forms a filter for extracting the target nucleic acid, and a reaction chamber that collects the separated nucleic acid and reads it through an isothermal amplification reaction. It allows sample concentration, isothermal amplification reaction, and diagnosis to all be performed on one chip. Accordingly, the presence of the respiratory leaf disease virus can be quickly confirmed even in the field without specialized personnel.

본 발명의 바이오칩 및 이를 이용한 다중분자진단 장비를 통해 진단 가능한 호흡기 감염병은 그 종류가 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 코로나바이러스, 인플루엔자바이러스, RSV(respiratory syncytial virus), 아데노바이러스, 엔테로바이러스, PIV(parainfluenza virus), MPV(metapneumovirus), 보카바이러스 및 라이노바이러스로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 바이러스성 감염병을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 바이러스성 감염병은 SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)와 같은 코로나바이러스일 수 있다.The types of respiratory infectious diseases that can be diagnosed through the biochip of the present invention and the multimolecular diagnostic equipment using the same are not particularly limited, but are preferably coronavirus, influenza virus, RSV (respiratory syncytial virus), adenovirus, enterovirus, and PIV. It may include one or more viral infectious diseases selected from the group consisting of (parainfluenza virus), MPV (metapneumovirus), boca virus, and rhinovirus. Preferably, the viral infectious disease may be a coronavirus such as SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2).

코로나바이러스는 외피 바이러스이며 모든 RNA 바이러스 중 가장 큰 양성 가닥 RNA 게놈은 최대 16개의 비구조적 단백질(nsp), 4개의 주요 구조 단백질 및 최대 8개의 보조 단백질을 암호화한다. 이들 단백질 중 다수는 바이러스 수명 주기 동안 필수적이고 빈번하게는 효소적 기능을 제공하며, 따라서 항바이러스 개입의 매력적인 표적이 된다. 항바이러스 전략은 주로 코로나바이러스 진입 및 필수 효소 기능, 예를 들어 코로나바이러스 프로테아제 또는 RNA 의존성-RNA 중합효소(RdRp) 활성을 표적으로 하기 위해 제안된다. 예를 들면, 스파이크(S) 단백질은 기도 상피의 섬모 또는 비섬모 세포에 대한 우선적인 바이러스 굴성과 관련된 이벤트인 특정 세포 수용체에 대한 상이한 CoV의 결합을 매개한다. S 단백질은 또한 바이러스 외피의 지질과 숙주 세포 원형질막 또는 식작용 소포의 막 사이의 융합을 매개하여 세포질로의 바이러스 게놈 RNA의 전달을 촉진한다.Coronaviruses are enveloped viruses and their positive-strand RNA genomes, the largest of all RNA viruses, encode up to 16 non-structural proteins (NSPs), 4 major structural proteins and up to 8 accessory proteins. Many of these proteins provide essential, often enzymatic, functions during the viral life cycle and therefore represent attractive targets for antiviral intervention. Antiviral strategies are mainly proposed to target coronavirus entry and essential enzymatic functions, such as coronavirus protease or RNA-dependent-RNA polymerase (RdRp) activity. For example, the spike (S) protein mediates the binding of different CoVs to specific cellular receptors, an event associated with preferential viral tropism toward ciliated or non-ciliated cells of the airway epithelium. The S protein also mediates fusion between the lipids of the viral envelope and the host cell plasma membrane or the membrane of the phagocytosis vesicle, facilitating the transfer of viral genomic RNA into the cytoplasm.

바이러스 결합 및 세포 진입 이벤트는 S 단백질에 대해 지시된 항체, 바이러스 수용체를 간섭하는 항체 또는 소분자, 또는 S 단백질의 융합-유발 헵타드 반복 영역에서 유래된 합성 펩티드에 의해 억제될 수 있다. 바이러스 진입 후, 캡핑되고 폴리아데닐화된 RNA 가닥인 양성 센스인 코로나바이러스 게놈이 직접 번역되어 코로나바이러스 레플라카제 유전자-암호화된 nsp가 합성된다. 코로나바이러스 nsp는 최대 16개 nsp(nsp 1-16)를 유리시키기 위해 코로나바이러스 다단백질을 광범위하게 처리하는 단백질 분해 효소, 즉 파파인-유사 및 키모트립신-유사 프로테이나제를 보유하는 두 개의 큰 다단백질로서 번역된다. 이러한 단백질 분해 기능은 코로나바이러스 복제에 필수적인 것으로 간주되며, 그 결과, 많은 후보 약물이 코로나바이러스 다단백질 처리를 억제하는 것으로 보고되었다. 마찬가지로, nsp8 및 nsp12에 있는 코로나바이러스 RdRp 활성이 코로나바이러스 복제에 필수적인 것으로 알려져있다. 또한, 코로나바이러스는 추가 후보 표적을 나타내는 일련의 RNA-처리 효소를 암호화한다. 이들은 nsp13의 NTPase 활성과 관련된 헬리카제 활성, nsp14의 N7-메틸트랜스퍼라제 활성과 관련된 3'-5'-엑소뉴클레아제 활성, nsp15의 엔도뉴클레아제 활성 및 nsp16의 2'-O-메틸트랜스퍼라제 활성을 포함한다.Virus binding and cell entry events can be inhibited by antibodies directed against the S protein, antibodies or small molecules that interfere with the viral receptor, or synthetic peptides derived from the fusion-inducing heptad repeat region of the S protein. After virus entry, the positive sense coronavirus genome, a capped and polyadenylated RNA strand, is directly translated to synthesize the coronavirus replacase gene-encoded nsp. Coronavirus NSPs have two large proteolytic enzymes, papain-like and chymotrypsin-like proteinases, that extensively process the coronavirus polyprotein to liberate up to 16 NSPs (nsp 1-16). Translated as a polyprotein. This proteolytic function is considered essential for coronavirus replication, and as a result, many candidate drugs have been reported to inhibit coronavirus polyprotein processing. Likewise, it is known that coronavirus RdRp activity in nsp8 and nsp12 is essential for coronavirus replication. Additionally, coronaviruses encode a series of RNA-processing enzymes that represent additional candidate targets. These are the helicase activity related to the NTPase activity of nsp13, the 3'-5'-exonuclease activity related to the N7-methyltransferase activity of nsp14, the endonuclease activity of nsp15 and the 2'-O-methyltransferase activity of nsp16. Contains lase activity.

모든 양성 가닥 RNA 바이러스와 마찬가지로, 코로나바이러스는 바이러스 수명 주기의 이러한 중요한 단계를 복제 바이러스 및 숙주 세포 인자가 풍부하고 동시에 항바이러스 숙주 방어 기전으로부터 보호되는 특수 환경으로 분류하기 위해 세포 소기관-유사 구조에서 바이러스 RNA를 합성한다. 이제 코로나바이러스를 포함한 다수의 양성-가닥 RNA 바이러스의 RNA 합성을 위한 세포막의 관여, 재배열 및 필요에 관한 지식이 증가하고 있다. 3개의 코로나바이러스 nsp, 즉 nsp3, nsp4 및 nsp6은 바이러스 RNA 합성을 위한 이러한 부위의 형성에 참여하는 것으로 생각된다. 특히, 이러한 단백질은 세포내 막의 모집을 통해 코로나바이러스 복제 복합체를 고정하는 것으로 생각되는 다중 막관통 도메인을 함유하여 조면 ER을 갖는 외막을 통해 상호연결된 복잡한 막과 이중막 소포(DVM)를 포함하는 변형되고 종종 쌍을 이루는 막의 세망소포성 망상구조(RVN)를 형성한다.Like all positive-strand RNA viruses, coronaviruses undergo this critical phase of the viral life cycle in a special environment rich in replicating virus and host cell factors and at the same time protected from antiviral host defense mechanisms. synthesizes RNA. There is now increasing knowledge about the involvement, rearrangement and necessity of cell membranes for RNA synthesis in many positive-strand RNA viruses, including coronaviruses. Three coronavirus nsps, nsp3, nsp4, and nsp6, are thought to participate in the formation of this site for viral RNA synthesis. In particular, these proteins contain multiple transmembrane domains that are thought to anchor the coronavirus replication complex through the recruitment of intracellular membranes into complex membranes interconnected through an outer membrane with a rough ER and variants containing double-membrane vesicles (DVMs). and often form a reticulovesicular network (RVN) of paired membranes.

본 발명의 다중분자진단 방법으로서, 등온증폭 반응을 수행하기 위한 적절한 반응물 및 시약은, 예를 들어 추가의 프라이머, dNTP, 및 효소 (DNA 중합효소 또는 역방향 전사효소)등을 포함할 수 있고, 반응의 효율을 위해 염화칼륨, 황산마그네슘, 황산암모늄과 같은 무기염류나 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 반응물 및 시약은 최종 반응액 기준 10 내지 20mM Tris-HCl, 1 내지 10mM (NH4)2SO4, 10 내지 50nM KCl, 0.1 내지 2mM MgSO4, 및 0.01 내지 0.1% Tween-20, 보다 구체적으로 20mM Tris-HCl, 10mM (NH4)2SO4, 50nM KCl, 2mM MgSO4, 및 0.1% Tween-20을 포함하는 pH 7 내지 9, 바람직하게는 pH 8.8의 용액일 수 있다. 상기 반응물 또는 시약은, 40 mM 내지 50 mM 수크로오스, 0.001 내지 0.01% Triton X-100, 및 0.1w/w% 내지 0.3w/w%의 글리세롤을 더 포함할 수 있다. 상기 수크로오스 대신 트레할로스를 사용할 수 있다. 수크로오스, Triton X-100, 및 글리세롤의 조합은 바이러스 진단용 조성물 및 키트의 보관 안정성을 높여서 반응 효율을 유지하는데 도움이 된다. 일 구체예에서, 호흡기 감염병 진단의 명확성을 높이고 반응 결과물을 육안으로 확인하기 위해 비색분석용 물질, 형광분석용 물질 또는 검출용 표지 화합물과 같은 시약을 더 포함할 수 있다. 그러한 시약은 통상적으로 알려지거나 상업적으로 구매 가능한 것을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이러한 시약은 반응이 효율적으로 일어나도록 하기 위해, 상기 언급한 바와 같은 Tris-HCl, (NH4)2SO4, KCl, MgSO4, 및 Tween-20을 포함하는 것일 수 있고, DNA 중합효소, 역전사효소와 같이 증폭 반응을 수행하기 위한 효소를 더 포함할 수 있다. In the multimolecular diagnostic method of the present invention, suitable reactants and reagents for performing the isothermal amplification reaction may include, for example, additional primers, dNTPs, and enzymes (DNA polymerase or reverse transcriptase), and the reaction For efficiency, it may further contain inorganic salts or surfactants such as potassium chloride, magnesium sulfate, and ammonium sulfate. In one embodiment, the reactants and reagents are 10 to 20mM Tris-HCl, 1 to 10mM (NH4)2SO4, 10 to 50nM KCl, 0.1 to 2mM MgSO4, and 0.01 to 0.1% Tween-20, more specifically, based on the final reaction solution. It may be a solution of pH 7 to 9, preferably pH 8.8, containing 20mM Tris-HCl, 10mM (NH4)2SO4, 50nM KCl, 2mM MgSO4, and 0.1% Tween-20. The reactant or reagent may further include 40 to 50 mM sucrose, 0.001 to 0.01% Triton X-100, and 0.1 w/w% to 0.3 w/w% of glycerol. Trehalose can be used instead of the sucrose. The combination of sucrose, Triton X-100, and glycerol helps maintain reaction efficiency by increasing the storage stability of virus diagnostic compositions and kits. In one embodiment, to improve the clarity of diagnosis of respiratory infectious diseases and to visually confirm reaction results, reagents such as colorimetric analysis substances, fluorescent analysis substances, or detection labeling compounds may be further included. Such reagents may be commonly known or commercially available, but are not limited thereto. In order for the reaction to occur efficiently, these reagents may include Tris-HCl, (NH4)2SO4, KCl, MgSO4, and Tween-20 as mentioned above, and amplification such as DNA polymerase and reverse transcriptase. Enzymes for performing the reaction may be further included.

그 외에도 바이러스 검출 결과를 확인하는 방법으로서 전기영동(electrophoresis), 검출용 표지 사용한 방사성 측정 등이 있으나 이에 제한되지 않는다. In addition, methods for confirming virus detection results include, but are not limited to, electrophoresis and radioactivity measurement using detection labels.

등온 증폭법은 복잡한 부대장비 없이 빠르고 쉽게 표적 유전물질을 검출할 수 있어 다양한 의료 진단, 환경 센서 분야 등 다방면에서 활발히 연구되고 있으며, 현장 진단에 대한 요구가 높아지며 더욱 정확하고 빠른 진단과 손쉽게 사용할 수 있는 장치의 개발이 활발이 이루어지고 있다.The isothermal amplification method can detect target genetic material quickly and easily without complicated auxiliary equipment, so it is being actively researched in various fields such as medical diagnosis and environmental sensors. As the demand for on-site diagnosis increases, more accurate and faster diagnosis and easier use are being conducted. Development of devices is actively taking place.

본 발명의 바이오칩에 접목될 수 있는 등온증폭반응은 예컨대, TMA(transcription mediated amplification), NASBA(nucleic acid sequence-based amplification), SMART(signal mediated amplification of RNA technology), SDA(strand displacement amplification), RCA(rolling circle amplification), LAMP(loop-mediated isothermal amplification), IMDA(isothermal multiple displacement amplification), HAD(helicase dependent amplification), RPA(recombinase polymerase amplification) 단일 프라이머 등온증폭법(single primer isothermal amplification; SPIA) 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 LAMP일 수 있다.Isothermal amplification reactions that can be applied to the biochip of the present invention include, for example, TMA (transcription mediated amplification), NASBA (nucleic acid sequence-based amplification), SMART (signal mediated amplification of RNA technology), SDA (strand displacement amplification), and RCA. (rolling circle amplification), LAMP (loop-mediated isothermal amplification), IMDA (isothermal multiple displacement amplification), HAD (helicase dependent amplification), RPA (recombinase polymerase amplification), single primer isothermal amplification (SPIA), etc. may be mentioned, preferably LAMP.

LAMP 또는 고리-매개 등온증폭(Loop-mediated isothermal amplification)은 표적이 되는 DNA 가닥에서 6 개의 부분을 선택하여 조합한 4 개의 프라이머(primer)로부터 프라이머 결합부위에 루프구조(stem-loop DNA)를 만들어 사슬치환반응을 통해 DNA를 증폭하는 핵산 증폭 방법이다. 이 경우, 60~65 ℃ 등온에서 표적 ssDNA와 결합하여 증폭할 수 있는데 너무 짧은 표적에는 적용할 수 없는 방법으로 몇 백 개의 염기로 이루어진 표적에 가능하다. 상보적인 결합을 방해하는 DNA 가닥이 있어도 한 시간 내에 시료의 양을 100 배 이상 증폭할 수 있다. LAMP or loop-mediated isothermal amplification creates a loop structure (stem-loop DNA) at the primer binding site from 4 primers that are combined by selecting 6 parts from the target DNA strand. It is a nucleic acid amplification method that amplifies DNA through chain displacement reaction. In this case, amplification can be achieved by binding to the target ssDNA at an isothermal temperature of 60-65°C. This method cannot be applied to targets that are too short, but is possible for targets consisting of a few hundred bases. Even if there are DNA strands that interfere with complementary binding, the amount of sample can be amplified more than 100 times within one hour.

본 발명에서, 고리-매개 등온증폭은 기존 PCR(polymerase chain reaction) 법과 달리 등온의 조건에서 증폭 반응을 수행할 수 있는 방법을 의미한다. LAMP 반응을 위해서는 기본적으로 4종의 프라이머(F3, B3, FIP, BIP)가 필요하고, 반응 속도를 향상시키기 위해 2종의 프라이머(LF, LB)를 추가하여 최종 6종의 각기 다른 염기서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드 프라이머가 반응에 필요하다.In the present invention, ring-mediated isothermal amplification refers to a method that can perform an amplification reaction under isothermal conditions, unlike the existing polymerase chain reaction (PCR) method. Basically, 4 types of primers (F3, B3, FIP, BIP) are required for the LAMP reaction, and to improve the reaction speed, 2 types of primers (LF, LB) are added to produce 6 different base sequences. Oligonucleotide primers are required for the reaction.

상기 4종의 기본 프라이머는 외부(outer) 프라이머 2종과 내부(inner) 프라이머 2종으로 구성되며, 외부 프라이머는 정방향 외부(forward outer, F3) 프라이머와 역방향 외부(backward outer, B3) 프라이머 2종으로 구성되고 반응의 비순환기(non-cyclic step) 동안 DNA 이중 가닥을 풀어주는 역할을 한다. 내부 프라이머는 정방향 내부 프라이머(forward inner primer, FIP)와 역방향 내부 프라이머(backward inner primer, BIP) 2종으로 구성되고 고리매개 등온증폭반응에 필수적인 고리(loop)를 만들 수 있도록 정방향 및 역방향 염기서열에 해당하는 뉴클레오티드로 구성된다. 추가 2종의 프라이머는 정방향 고리(forward loop, LoopF) 프라이머와 역방향 고리(backward loop, LoopB) 프라이머 2종으로 구성되며 내부(inner) 프라이머가 결합하지 않는 염기서열에 부착하여 고리매개등온증폭 반응을 가속화시킨다(등록특허 10-2313941호 등).The above four types of basic primers consist of two types of outer primers and two types of inner primers, and the outer primers include two types of forward outer (F3) primer and reverse outer (B3) primer. It is composed of and plays a role in unwinding DNA double strands during the non-cyclic step of the reaction. The internal primer consists of two types, the forward inner primer (FIP) and the reverse inner primer (BIP), and is attached to the forward and reverse base sequences to create a loop essential for the ring-mediated isothermal amplification reaction. It is composed of the corresponding nucleotides. The additional two types of primers are composed of a forward loop (LoopF) primer and a backward loop (LoopB) primer, and attach to a base sequence that the inner primer does not bind to, thereby carrying out a loop-mediated isothermal amplification reaction. Accelerates (Patent No. 10-2313941, etc.).

일 실시양태에서, 본 발명의 진단 대상인 호흡기 감염병이 코로나바이러스인 SARS-CoV-2인 경우, GenBank accession no. NC_045512.2; Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 isolate Wuhan-Hu-1, complete genome에서 뉴클레오캡시드 단백질을 코딩하는 유전자(N 유전자, 서열번호 7)의 돌연변이 비 발생 부위인 201 내지 500번째 염기서열에 특이적인 서열번호 1 내지 6의 올리고뉴클레오티드로 이루어진 RT-LAMP용 프라이머 세트를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, when the respiratory infectious disease to be diagnosed in the present invention is SARS-CoV-2, a coronavirus, GenBank accession no. NC_045512.2; Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 isolate Wuhan-Hu-1, SEQ ID NO. 1, specific to the 201st to 500th base sequence, which is the non-mutating site of the gene encoding the nucleocapsid protein (N gene, SEQ ID NO. 7) in the complete genome A primer set for RT-LAMP consisting of oligonucleotides from 6 to 6 may be used, but is not limited thereto.

본 발명의 서열번호 1 내지 6의 올리고뉴클레오티드 프라이머로 이루어진 프라이머 세트에 있어서, 서열번호 1의 프라이머는 정방향 외부 프라이머인 F3이고, 서열번호 2의 프라이머는 역방향 외부 프라이머인 B3이고, 서열번호 3의 프라이머는 정방향 내부 프라이머인 FIP이며, 서열번호 4의 프라이머는 역방향 내부 프라이머인 BIP이며, 서열번호 5의 프라이머는 정방향 고리 프라이머인 LoopF이고, 서열번호 6의 프라이머는 역방향 고리 프라이머인 LoopB이다.In the primer set consisting of oligonucleotide primers of SEQ ID NO: 1 to 6 of the present invention, the primer of SEQ ID NO: 1 is F3, a forward external primer, the primer of SEQ ID NO: 2 is B3, a reverse external primer, and the primer of SEQ ID NO: 3 is FIP, a forward internal primer, the primer of SEQ ID NO: 4 is BIP, a reverse internal primer, the primer of SEQ ID NO: 5 is LoopF, a forward loop primer, and the primer of SEQ ID NO: 6 is LoopB, a reverse loop primer.

본 발명의 상기 프라이머는, 각 프라이머의 서열 길이에 따라, 서열번호 1, 2, 5 및 6 내의 15개 이상, 16개 이상, 17개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있고, 서열번호 3 및 4 내의 32개 이상, 33개 이상, 34개 이상, 35개 이상, 36개 이상, 37개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 서열번호 1의 프라이머(20개 올리고뉴클레오티드)는 서열번호 1의 서열 내의 15개 이상, 16개 이상, 17개 이상, 18개 이상, 19개 이상의 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다.The primer of the present invention may include an oligonucleotide consisting of a segment of 15 or more, 16 or more, and 17 or more consecutive nucleotides in SEQ ID NOs: 1, 2, 5, and 6, depending on the sequence length of each primer, It may include an oligonucleotide consisting of a segment of 32 or more, 33 or more, 34 or more, 35 or more, 36 or more, and 37 or more consecutive nucleotides in SEQ ID NOs: 3 and 4. For example, the primer (20 oligonucleotides) of SEQ ID NO: 1 includes oligonucleotides consisting of segments of 15 or more, 16 or more, 17 or more, 18 or more, 19 or more nucleotides in the sequence of SEQ ID NO. can do.

본 발명에서, 프라이머는 복제하려는 핵산 가닥에 상보적인 단일 가닥의 올리고뉴클레오티드 서열을 말하며, 프라이머 연장 산물의 합성을 위한 개시점으로서 작용할 수 있다. 상기 프라이머의 길이 및 서열은 연장 산물의 합성을 시작하도록 허용해야 한다. 프라이머의 구체적인 길이 및 서열은 요구되는 DNA 또는 RNA 표적의 복합도(complexity) 뿐만 아니라 온도 및 이온 강도와 같은 프라이머 이용 조건에 의존할 것이다.In the present invention, a primer refers to a single-stranded oligonucleotide sequence complementary to the nucleic acid strand to be replicated, and can serve as a starting point for the synthesis of a primer extension product. The length and sequence of the primers should allow for initiation of synthesis of the extension product. The specific length and sequence of the primer will depend on the complexity of the DNA or RNA target desired as well as the conditions under which the primer is used, such as temperature and ionic strength.

본 발명에 있어서, 프라이머로서 이용된 올리고뉴클레오티드는 또한 뉴클레오티드 유사체(analogue), 예를 들면, 포스포로티오에이트(phosphorothioate), 알킬포스포로티오에이트 또는 펩티드 핵산(peptide nucleic acid)을 포함할 수 있거나 또는 삽입 물질(intercalating agent)을 포함할 수 있다.In the present invention, oligonucleotides used as primers may also include nucleotide analogues, such as phosphorothioates, alkylphosphorothioates or peptide nucleic acids, or May contain an intercalating agent.

또한, 본 발명의 각 프라이머에는 검출의 편의성을 높이기 위해, 검출용 표지로 모식될 수 있다. 검출용 표지는 프라이머에 연결, 결합, 또는 부착시켜 통상적인 방식으로 증폭산물의 밀도, 농도, 양 등을 확인할 수 있는 화합물, 생체 분자 또는 생체 분자 유사체 등일 수 있으며, 이에 한정하지 않으나, FAM, VIC, TET, JOE, HEX, CY3, CY5, ROX, RED610, TEXAS RED, RED670, TYE563, BIOTIN, DIGOXIGENIN 및 NED 등이 사용될 수 있다.Additionally, each primer of the present invention may be modeled with a detection label to increase convenience of detection. The label for detection may be a compound, biomolecule, or biomolecule analog that can be linked, bound, or attached to a primer to check the density, concentration, amount, etc. of the amplification product in a conventional manner, but is not limited to FAM, VIC, etc. , TET, JOE, HEX, CY3, CY5, ROX, RED610, TEXAS RED, RED670, TYE563, BIOTIN, DIGOXIGENIN and NED, etc. can be used.

본 발명의 키트가 Direct RT-LAMP용일 경우, 상기 키트는 용해 버퍼를 추가로 포함하며, 상기 용해 버퍼는 바람직하게는 0.1~1.5 %(v/v)의 Triton X-100을 포함하는, pH 6.0~7.0의 30~500 mM Tris일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.8~1.2 %(v/v)의 Triton X-100을 포함하는, pH 6.5의 300~500 mM Tris일 수 있으며, 더 더욱 바람직하게는 1 %(v/v)의 Triton X-100을 포함하는, pH 6.5의 400 mM Tris일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.When the kit of the present invention is for Direct RT-LAMP, the kit further includes a lysis buffer, and the lysis buffer preferably contains 0.1 to 1.5% (v/v) of Triton X-100, pH 6.0. It may be 30-500mM Tris at pH 7.0, more preferably 300-500mM Tris at pH 6.5, containing 0.8-1.2% (v/v) Triton may be, but is not limited to, 400 mM Tris at pH 6.5, containing 1% (v/v) Triton X-100.

또한, 본 발명의 키트에서, 상기 역전사고리매개등온증폭 반응을 수행하기 위한 시약은 역전사 효소, DNA 중합효소, dNTPs 및 버퍼 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현 예에 따른 DNA 중합효소는 Bst 중합효소일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 역전사고리매개등온증폭법(RT-LAMP)을 위해 기존의 고리매개등온증폭법(LAMP)에서 주로 사용되어진 Bst 중합효소 대신 보다 빠른 증폭 능력과 강력한 역전사효소능을 가지고 있는 GspSSD DNA 중합효소 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Additionally, in the kit of the present invention, reagents for performing the reverse transcription ring-mediated isothermal amplification reaction may include reverse transcriptase, DNA polymerase, dNTPs, and buffer. The DNA polymerase according to one embodiment of the present invention may be Bst polymerase, but is not limited thereto, and is mainly used in the existing ring-mediated isothermal amplification (LAMP) method for reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP). Instead of the existing Bst polymerase, GspSSD DNA polymerase, which has faster amplification ability and stronger reverse transcriptase ability, can be used, but is not limited to this.

또한, 본 발명의 키트는 최적의 반응 수행 조건을 기재한 사용자 안내서를 추가로 포함할 수 있다. 안내서는 키트 사용법, 예를 들면, 완충액 제조 방법, 제시되는 반응 조건 등을 설명하는 인쇄물이다. 안내서는 팜플렛 또는 전단지 형태의 안내 책자, 키트에 부착된 라벨, 및 키트를 포함하는 패키지의 표면상에 설명을 포함한다. 또한, 안내서는 인터넷과 같이 전기 매체를 통해 공개되거나 제공되는 정보를 포함한다.In addition, the kit of the present invention may additionally include a user guide describing optimal reaction performance conditions. The guide is a printed material that explains how to use the kit, for example, how to prepare the buffer, and the suggested reaction conditions. Instructions include information leaflets in the form of pamphlets or leaflets, labels affixed to the kit, and instructions on the surface of the package containing the kit. Additionally, the guide includes information disclosed or provided through electronic media such as the Internet.

<실시예><Example>

본 발명의 일 실시양태로서, 코로나바이러스인 SARS-CoV-2를 표적으로 제작된 LAMP 프라이머(서열번호 1 내지 6)를 이용하여 본 발명의 바이오칩을 사용한 다중진단을 RT-LAMP를 이용하여 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, multiple diagnosis using the biochip of the present invention using LAMP primers (SEQ ID NOs. 1 to 6) designed to target the coronavirus SARS-CoV-2 can be performed using RT-LAMP. You can.

이 경우, 코 면봉법(nasal swab)으로 획득한 시료 50㎕에서 총 RNA를 추출한 뒤, 본 발명의 일 구체예로 제공된 신속 현장진단검사용 바이오칩에 유입 후 반응 챔버 내 RNA에 대해 RT-LAMP 반응을 수행할 수 있다.In this case, total RNA is extracted from 50㎕ of the sample obtained by nasal swab, then introduced into the biochip for rapid point-of-care diagnostic testing provided as an embodiment of the present invention, and then subjected to RT-LAMP reaction for the RNA in the reaction chamber. can be performed.

주형 RNA 2㎕에 대해 RT-LAMP 프리믹스(Bst 폴리머라제 1㎕(8U), 10×buffer 2.5㎕, 25mM dNTPs 1.5㎕, 10mM MgSO4 1㎕, 5M betaine 5㎕, Reverse Transcriptase 0.1㎕(10U)), 6개의 프라이머(F3 및 B3는 각각 5pmol, FIP 및 BIP는 각각 40pmol, LoopF 및 LoopB는 각각 10pmol) 각 1㎕씩, 25X SYBR Green I 1㎕ 및 증류수(up to 25㎕)와 혼합한 후 50℃에서 5분간 반응시킨 후, BioRad CFX 96 Real time PCR 기기를 사용하여 68℃에서 30분간 등온증폭반응을 수행하고, 형광 신호는 매 20초마다 측정할 수 있다.For 2㎕ of template RNA, RT-LAMP premix (1㎕ of Bst polymerase (8U), 2.5㎕ of 10×buffer, 1.5㎕ of 25mM dNTPs, 1㎕ of 10mM MgSO4, 5㎕ of 5M betaine, 0.1㎕ (10U) of Reverse Transcriptase), 1㎕ of each of the six primers (5pmol each for F3 and B3, 40pmol each for FIP and BIP, and 10pmol each for LoopF and LoopB) was mixed with 1㎕ of 25X SYBR Green I and distilled water (up to 25㎕) at 50°C. After reacting for 5 minutes, isothermal amplification reaction is performed at 68°C for 30 minutes using a BioRad CFX 96 Real time PCR device, and the fluorescence signal can be measured every 20 seconds.

이상, 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.Above, the technical idea of the present invention has been described in detail. However, those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains will understand that this invention includes simple design changes, omission of some components, simple changes in use, etc. according to specific application of the technology within the scope of the technical idea of the present invention described in the claims. It is obvious that the invention can be modified in various ways, and that such modifications are also included within the scope of the rights of the present invention.

100: 바이오칩 110: 주입구
120: 유출구 130: 반응 챔버
140: 필터 150: 개폐부
160: 제1 채널 170: 제2 채널
180: 추가 챔버 190: 추가 챔버
200: 바이오칩 기재 300: 다중 분자진단 장치
400: 등온증폭반응 장치 500: 검출계
100: biochip 110: injection port
120: outlet 130: reaction chamber
140: Filter 150: Opening/closing part
160: 1st channel 170: 2nd channel
180: Additional chamber 190: Additional chamber
200: Biochip substrate 300: Multi-molecular diagnostic device
400: Isothermal amplification reaction device 500: Detection system

서열목록 전자파일 첨부Sequence list electronic file attached

Claims (15)

호흡기 감염병 의심 환자의 검체가 주입되는 주입구;
상기 주입구에 주입된 검체로부터 핵산 시료를 여과하는 필터;
상기 필터를 통과한 핵산 시료가 배출되는 다수의 유출구;
상기 유출구로부터 배출된 핵산 시료가 저장되는 다중 분자진단 반응 챔버;
상기 주입구와 상기 필터를 연결하여 검체를 이동시키는 제1 채널;
상기 필터와 상기 유출구를 연결하여 핵산 시료를 이동시키는 제2 채널;
상기 제1 및 제2 채널에 검체 주입시 압력에 의해 개방되지만 역방향 유체 흐름을 폐쇄하는 하나 이상의 개폐부를 포함하고,
상기 제2 채널은 필터를 통과한 핵산 시료가 분지되어 다수의 유출구에 일대일로 연결되도록 하며;
상기 핵산 시료는 호흡기 감염병의 표적 RNA를 포함하는 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.
An injection port through which samples from patients suspected of having respiratory infectious diseases are injected;
A filter for filtering nucleic acid samples from the specimen injected into the injection port;
a plurality of outlets through which nucleic acid samples passing through the filter are discharged;
a multi-molecular diagnostic reaction chamber in which nucleic acid samples discharged from the outlet are stored;
a first channel connecting the injection port and the filter to move the sample;
a second channel connecting the filter and the outlet to move the nucleic acid sample;
Comprising one or more openings and closing parts that open by pressure when injecting a sample into the first and second channels but close the reverse fluid flow;
The second channel allows the nucleic acid sample that has passed through the filter to be branched and connected one-to-one to multiple outlets;
A biochip for rapid point-of-care diagnostic testing, wherein the nucleic acid sample contains target RNA for respiratory infectious diseases.
제 1 항에 있어서, 검체는 환자로부터 분리된 생물학적 시료를 용해 버퍼로 전처리하는 단계를 거친 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The biochip for rapid point-of-care diagnostic testing according to claim 1, wherein the specimen is a biological sample isolated from a patient and is pretreated with a lysis buffer. 제 2 항에 있어서, 필터는 용해된 검체 조직 내 핵산을 선택적으로 통과시켜, 핵산 시료 내 표적 RNA를 농축시키는 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The biochip for rapid point-of-care testing according to claim 2, wherein the filter selectively passes nucleic acids in the dissolved sample tissue and concentrates the target RNA in the nucleic acid sample. 제 3 항에 있어서, 필터는 하이드로겔(hydrogel), 아가로스(agarose) 및 파라핀(paraffin)로 구성된 군에서 선택된 1조 이상을 포함하는 다공 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The biochip for rapid point-of-care testing according to claim 3, wherein the filter has a porous structure containing at least one trillion selected from the group consisting of hydrogel, agarose, and paraffin. . 제 3 항에 있어서, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 사이클로올레핀 코폴리머, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리스티렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리테트라프로오르에틸렌, 폴리비닐클로라이, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 불소화에틸렌프로필렌, 퍼플로로알콕시알칸, 폴리디메틸실옥산, 사이클로올레핀코폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌카보네이트, 폴리에테르설폰, 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 재질을 기반으로 하는 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The method of claim 3, wherein polymethyl methacrylate, polycarbonate, cycloolefin copolymer, polyamide, polyethylene, polypropylene, polyphenylene ether, polystyrene, polyoxymethylene, polyetheretherketone, polytetraproporoethylene, Polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polybutylene terephthalate, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, polydimethylsiloxane, cycloolefin copolymer, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polypropylene carbonate, A biochip for rapid on-site diagnostic testing, characterized in that it is based on one or more materials selected from the group consisting of polyethersulfone and polyethylene terephthalate. 제 1 항에 있어서, 반응 챔버 내 핵산 시료를 대상으로 하는 다중 분자진단 장치와 접촉되는 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The biochip for rapid point-of-care testing according to claim 1, wherein the biochip is in contact with a multi-molecular diagnostic device targeting the nucleic acid sample in the reaction chamber. 제 6 항에 있어서, 다중 분자진단 장치는 핵산 시료의 등온증폭반응을 수행하는 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The biochip for rapid point-of-care diagnostic testing according to claim 6, wherein the multiple molecular diagnostic device performs an isothermal amplification reaction of a nucleic acid sample. 제 7 항에 있어서, 등온증폭반응은 역전사 고리-매개 등온증폭(Reverse transcriptional Loop-mediated Isothermal Amplicifation; RT-LAMP) 반응인, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The biochip for rapid point-of-care testing according to claim 7, wherein the isothermal amplification reaction is a Reverse transcriptional Loop-mediated Isothermal Amplicifation (RT-LAMP) reaction. 제 1 항에 있어서, 호흡기 감염병은 코로나바이러스, 인플루엔자바이러스, RSV(respiratory syncytial virus), 아데노바이러스, 엔테로바이러스, PIV(parainfluenza virus), MPV(metapneumovirus), 보카바이러스 및 라이노바이러스로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 바이러스성 감염병을 포함하는 것을 특징으로 하는, 신속 현장진단검사용 바이오칩.The method of claim 1, wherein the respiratory infectious disease is selected from the group consisting of coronavirus, influenza virus, respiratory syncytial virus (RSV), adenovirus, enterovirus, parainfluenza virus (PIV), metapneumovirus (MPV), boca virus, and rhinovirus. A biochip for rapid point-of-care diagnostic testing, characterized in that it contains one or more types of viral infectious diseases. 제 9 항에 있어서, 바이러스성 감염병은 SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)를 포함하는 코로나바이러스인 신속 현장진단검사용 바이오칩.The biochip for rapid point-of-care diagnostic testing according to claim 9, wherein the viral infectious disease is a coronavirus, including SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2). 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 신속 현장진단검사용 바이오칩;
상기 바이오칩을 통과한 핵산 시료에 대한 등온증폭반응 장치; 및
상기 등온증폭반응 후 증폭 산물에서 발생하는 신호를 검출하는 검출계;
를 포함하는, 호흡기 감염병 다중 분자진단용 장비.
A biochip for rapid point-of-care testing according to any one of claims 1 to 10;
An isothermal amplification reaction device for nucleic acid samples that have passed through the biochip; and
A detection system that detects a signal generated from the amplification product after the isothermal amplification reaction;
Including, equipment for multiple molecular diagnosis of respiratory infectious diseases.
제 11 항에 있어서, 등온증폭반응은 역전사 고리-매개 등온증폭(RT-LAMP) 반응인 다중 분자진단용 장비.The device for multiple molecular diagnosis according to claim 11, wherein the isothermal amplification reaction is a reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) reaction. 제 12 항의 장비를 이용한 호흡기 감염병의 다중 분자진단 방법.Multiple molecular diagnosis method for respiratory infectious diseases using the equipment of Article 12. 환자로부터 분리된 생물학적 시료를 용해 버퍼로 전처리하는 단계;
상기 용해 버퍼로 전처리된 시료를 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 신속 현장진단검사용 바이오칩의 주입구에 주입하는 단계;
상기 바이오칩의 다중 분자진단 반응 챔버로 배출된 핵산 시료에 대해, 호흡기 감염병의 표적 RNA에 대한 프라이머 세트, 역전사 효소 및 핵산 중합효소를 첨가하여 역전사 고리-매개 등온증폭(RT-LAMP) 반응으로 표적 서열을 증폭하는 단계; 및
상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계
를 포함하는 호흡기 감염병의 다중 분자진단 방법.
Pretreating a biological sample isolated from a patient with a lysis buffer;
Injecting the sample pretreated with the dissolution buffer into the inlet of the biochip for rapid point-of-care diagnostic testing according to any one of claims 1 to 10;
To the nucleic acid sample discharged into the multi-molecular diagnostic reaction chamber of the biochip, a primer set for target RNA of respiratory infectious diseases, reverse transcriptase, and nucleic acid polymerase are added to target sequence through reverse transcription ring-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) reaction. amplifying; and
Detecting the product of the amplification step
Multiple molecular diagnosis method for respiratory infectious diseases including.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 신속 현장진단검사용 바이오칩을 포함하는, 호흡기 감염병의 다중 분자진단용 키트.A kit for multiple molecular diagnosis of respiratory infectious diseases, comprising the biochip for rapid point-of-care testing according to any one of claims 1 to 10.
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