압타머 합성 플랫폼

핵산 앱타머 소개

핵산 앱타머는 앱타머, 복합체, 화학 항체 등으로도 불리며, 리간드 지수적 농축 시스템 진화(SELEX) 기법을 이용한 시험관 내 SELEX 스크리닝을 통해 얻어집니다. 이는 표적 분자에 특이적이고 효율적으로 결합하는 단일 가닥 DNA(ssDNA) 또는 RNA(리보핵산)이며, 일반적으로 20~80개의 염기로 구성됩니다.

시험관 내 스크리닝을 통해 얻은 핵산 앱타머는 구조적으로 안정적이고 합성이 간단하며 변형이 용이하여, 합성 및 응용 측면에서 일반적으로 사용되는 생물학적 유래 항체보다 우수합니다. 또한, 핵산 앱타머는 다양한 결합력을 통해 표적에 특이적으로 결합할 수 있으며, 일반적으로 수소 결합, 정전기력, 소수성 상호작용 등을 통해 다양한 형태(예: 헤어핀, 오목-볼록, 유사 나선형 등)의 소분자와 상호작용합니다. 표적에 따라 핵산 앱타머는 DNA 앱타머, RNA 앱타머, 단백질 앱타머, 세포막 앱타머 등으로 분류됩니다.

알파 라이프텍의 압타머 합성 플랫폼은 주로 SELEX 압타머 라이브러리 합성 서비스와 압타머(DNA, RNA 또는 XNA) 개발 서비스, 그리고 후속 압타머 선별, 압타머 최적화 및 압타머 식별 분석 서비스를 포함합니다.

압타머 합성의 기술적 과정

기본 원리 및 기술 공정

핵산 앱타머 합성 기술의 과정은 다음과 같습니다. 먼저 단일 가닥 올리고뉴클레오티드 라이브러리를 시험관 내에서 화학적으로 합성하고, 이를 표적 물질과 혼합합니다. 그러면 표적 물질과 핵산의 복합체가 형성됩니다. 표적 물질에 결합하지 않는 핵산은 세척하여 제거하고, 표적 물질에 결합하는 핵산 분자만 분리합니다. 분리된 핵산 분자는 주형으로 사용하여 다음 단계의 스크리닝을 위한 PCR 증폭을 수행합니다. 이러한 반복적인 SELEX 스크리닝 및 증폭 과정을 통해 표적 물질에 결합하지 않거나 결합 친화도가 낮거나 중간 정도인 DNA 또는 RNA 분자는 제거되고, 표적 물질에 대한 높은 친화도를 가진 DNA 또는 RNA인 앱타머가 방대한 무작위 라이브러리에서 분리됩니다. SELEX 과정을 거듭할수록 앱타머의 순도가 향상되어 최종적으로 라이브러리의 상당 부분을 차지하게 됩니다.

기술 프로세스 핵심 사항

핵산 앱타머의 SELEX 스크리닝 과정은 화학적으로 합성된 무작위 올리고뉴클레오티드 라이브러리의 구축으로 시작됩니다. 무작위 올리고뉴클레오티드 라이브러리는 대용량 라이브러리를 제공하며, 높은 다양성이 중요한 장점입니다. 이론적으로, 올리고뉴클레오티드의 무작위 서열이 n개의 염기로 구성된다면 라이브러리 용량은 4n이 됩니다. 인공적으로 변형된 라이브러리를 고려하면 무작위 서열의 다양성이 더욱 증가합니다. 현재 SELEX 실험에서 일반적으로 사용되는 올리고뉴클레오티드의 무작위 서열 길이는 보통 30개 염기이며, 라이브러리 용량은 최대 10¹⁸개에 달할 수 있습니다. 라이브러리 용량은 고친화성 리간드의 SELEX 스크리닝에 매우 중요합니다. 그러나 합성 라이브러리의 농도는 일정하기 때문에, 무작위 서열이 너무 길면 라이브러리 내 각 올리고뉴클레오티드의 존재량이 감소하여 특정 앱타머를 SELEX 스크리닝할 확률이 낮아집니다. 일반적으로, 첫 번째 SELEX 스크리닝 단계에서는 10¹³~10¹⁵개의 라이브러리 용량이 실제적인 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

그림 1. SELEX 기술 프로세스

핵산 앱타머의 장점

장점	세부
직접	전통적인 동물 실험 과정을 피하고 시험관 내 라이브러리에서 직접 선택하는 방식; 비면역원성, 저면역원성 또는 독성을 나타내는 표적 분자의 압타머를 선별하는 셀렉시션.
폭넓은 응용 분야	표적 분자는 유기 염료, 아미노산, 단백질, 항생제, 펩타이드, 비타민, 의약품은 물론 세포, 병원균, 바이러스, 조직 등도 될 수 있습니다.
강한 친화력	압타머는 표적 분자의 시험관 내 스크리닝에 있어 높은 특이성과 친화성을 나타낸다.
안정	압타머는 크기가 작고, 얻기 쉬우며, 합성이 재현성이 높고, 화학적 합성과 변형을 통해 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 화학적으로 안정하고 보관 수명이 길며 상온에서 운송이 가능합니다.

// 핵산 앱타머 응용 //

01/

임상 의학: 표적 종양 치료, 암 진단 기술

글래드트러스트의 신용 보고서는 최대 규모의 온라인 기업 신용 정보 데이터베이스인 크레딧비전을 기반으로 성공적으로 구축되었습니다.
데이터베이스는 20만 개 이상의 데이터 소스 정보를 시의적절하게 수집하고 동적으로 업데이트합니다. 정보 업데이트 및 관리 프로세스를 통해 정보의 정확성을 보장합니다.

02/

분석 시험 분야: 유기 오염 물질 검출, 저분자 약물 검출, 식품 매개 병원균 검출

이 분야에서는 핵산 압타머 합성 기술을 콜로이드 금 면역크로마토그래피와 함께 활용할 것이다. 먼저 콜로이드 금을 제조하고 품질을 확인한 후, 핵산 압타머와 결합시켜 특성을 분석하고 결합 패드에 분사한다. 그런 다음 검출 대상인 다클론 항체를 검출선으로, 핵산 압타머의 상보적 서열을 품질 관리선으로 사용하여 테스트 스트립을 제작하고, 음성 및 양성 실험 결과를 바탕으로 목표 물질의 존재 여부를 분석한다.

03/

생물학 분야: 바이오센서 개발

핵산 압타머 센서는 압타머를 인식 요소로 사용하여 표적 물질을 인식하고, 인식 결과를 측정 가능한 신호로 변환합니다. 신호 변환은 전기화학적, 광학적, 온도, 압전, 자기적, 미세 기계적 방식 또는 이러한 기술들의 조합을 통해 이루어질 수 있습니다. 기존의 검출 방법과 비교했을 때, 핵산 압타머 기반 센서는 일반적으로 조작이 간편하고, 특이성, 반응성, 감도가 우수하여 실제 시료에 적용하기 용이하며, 개발 전망이 밝습니다.