KR20200118262A - Method for Raman Spectroscopy Based Protein Quantification, System and Method for Raman Spectroscopy Based Bio-Marker Quantification - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원은 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법, 바이오 마커 정량화 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to a Raman spectroscopy signal-based protein quantification method, a biomarker quantification system and method.
빛이 분자에 조사되는 상황에서 분자 내에서는 결합기의 진동모드(vibrational mode)의 특성을 나타낼 수 있는 비탄성 산란(inelastic scattering)이 일어나는데 이를 라만 산란광(Raman scattering)이라고 한다. 분자의 진동모드는 분자 내 결합기들의 특성에 따라 나타나므로 분자에서 나타나는 라만 산란광 신호는 분자의 지문 정보로 사용될 수 있다. 하지만 라만 산란의 빈도는 100만개의 광자 중 1개 꼴로 나타날 정도로 신호 감도가 매우 낮은 단점이 있다.In a situation where light is irradiated to the molecule, inelastic scattering occurs within the molecule, which can indicate the characteristics of the vibrational mode of the coupler, which is called Raman scattering. Since the vibration mode of a molecule appears according to the characteristics of the coupling groups in the molecule, the Raman scattered light signal that appears in the molecule can be used as fingerprint information of the molecule. However, the frequency of Raman scattering has a disadvantage that the signal sensitivity is very low enough to appear as 1 out of 1 million photons.
표면 증강 라만 분광법(SERS; Surface Enhanced Raman Spectroscopy)은 일반적인 라만 분광법의 약한 신호세기 문제를 해결한 방법으로, 플라즈모닉 나노구조체 사이의 나노갭에서 나타나는 강한 전자기장을 기반으로 분자의 라만 신호를 약 107-108배 이상 증폭할 수 있다. 기술적으로 이 방법은 펨토(Femto) 몰 농도 수준의 분자에서 단일 분자 수준의 검출까지도 가능하다고 소개되고 있다.Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) is a method that solves the weak signal strength problem of general Raman spectroscopy, and based on the strong electromagnetic field appearing in the nanogap between plasmonic nanostructures, the Raman signal of the molecule is approximately 10 7 -10 Can amplify more than 8 times. Technically, this method has been introduced to be capable of detecting even a single molecule level from a molecule at a femto molar concentration level.
한편, 단백질은 다양한 생물학적 기전의 매개체이자 생화학적인 생산물로서, 단백질 기반 질병 바이오마커의 경우, 마커의 유무보다 양이 중요하므로 단백질 정량화를 위한 기술이 중요하다. 일반적으로 마커는 1 ng/ml 이하 수준으로 존재하므로 이를 검출할 수 있어야 한다.On the other hand, proteins are mediators of various biological mechanisms and biochemical products, and in the case of protein-based disease biomarkers, since the amount is more important than the presence or absence of the marker, a technology for protein quantification is important. In general, the marker is present at a level of 1 ng/ml or less, so it must be detectable.
단백질 정량화를 위해 사용되는 대표적인 기술은 효소결합면역침강분석법 (ELISA; enzyme-linked immunosorbent assay)이다. ELISA는 in vitro의 항원-항체반응을 이용한 미량 분석기술로서, 이에 의하면 기판에 고정된 단백질에 효소가 접합된 항체를 면역학적으로 부착하고 이 효소와 반응하여 색깔을 나타내는 기질을 처리하여 단백질을 정량화할 수 있다.A representative technique used for protein quantification is enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). ELISA is a microanalysis technology using in vitro antigen-antibody reaction. According to this, an antibody conjugated with an enzyme is attached immunologically to a protein immobilized on a substrate, and the protein is quantified by treating a colored substrate by reacting with this enzyme. can do.
그러나, ELISA는 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다. 단백질 자체의 신호가 아닌 효소-기질 반응에 의해 나타나는 외인적인 신호를 검출하므로 위양성 신호가 발생할 수 있고, 효소-기질 반응에 영향을 끼칠 수 있는 경우 응용이 어렵다. 또한, 보통 pg/ml 단위의 적은 농도 범위의 검출을 위해서는 sandwich 형 ELISA를 사용하는데, 이때 포획용 항체, 1차 항체, 효소가 접합된 항체가 필요하므로, 많은 종류의 시약이 필요하며, 이로 인해 각 항체를 단계별로 처리하고 세척하는 과정이 번거롭다는 단점이 있다.However, ELISA has the following problems. Since it detects an exogenous signal generated by an enzyme-substrate reaction rather than a signal of the protein itself, a false-positive signal may occur, and application is difficult if it may affect the enzyme-substrate reaction. In addition, a sandwich-type ELISA is usually used for detection of a small concentration range of pg/ml. At this time, since a capture antibody, a primary antibody, and an antibody conjugated with an enzyme are required, many kinds of reagents are required. There is a disadvantage in that it is cumbersome to process and wash each antibody step by step.
SERS의 경우 기존의 단백질 정량화 기법인 ELISA의 단점을 해결할 수 있다. 즉, SERS 기법은 단백질의 내재적인 신호를 직접적으로 검출하기 때문에 위양성 신호 여부를 확인할 수 있고, 화학적으로 안정적인 물질을 이용한다. 또한, 면역학적인 결합을 이용한다 해도 단백질의 선택적인 결합을 위한 포획용 항체만을 필요로 하며, 과정이 매우 단순하다는 장점이 있다. In the case of SERS, the shortcomings of ELISA, a conventional protein quantification technique, can be solved. That is, since the SERS technique directly detects the intrinsic signal of the protein, it is possible to check whether a false positive signal is present, and use a chemically stable material. In addition, even if immunological binding is used, only a capture antibody is required for selective binding of proteins, and the process is very simple.
그러나, SERS 기법 역시 단백질 정량화의 측면에서는 다음과 같은 한계점을 내포하고 있다. However, the SERS technique also has the following limitations in terms of protein quantification.
우선, 단백질에서 도출되는 라만 신호는 아미노산 서열, α-helix 및
또한, 단백질의 레퍼런스 신호를 검출했다고 하더라도 SERS 프로브와 단백질의 상호작용에 의해서 각각의 신호 대역에서의 세기는 이질성을 가질 수 있기 때문에 농도에 따른 변화가 일정하지 않은 문제가 있다. 따라서 단백질에서 도출되는 다양한 신호 대역 중 유의미한 변화를 보이는 신호를 선택해야 하는 번거로운 작업이 선행되어야 한다.In addition, even if the reference signal of the protein is detected, the intensity in each signal band may have heterogeneity due to the interaction between the SERS probe and the protein, so there is a problem that the change according to the concentration is not constant. Therefore, the cumbersome task of selecting a signal showing a significant change among various signal bands derived from a protein must be preceded.
따라서, 당해 기술분야에서는 라만 분광학 신호를 기반으로 보다 간편하고 정확하게 단백질을 정량화하기 위한 방안이 요구되고 있다. Therefore, in the art, there is a need for a method for more simply and accurately quantifying proteins based on Raman spectroscopy signals.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention provides a method for quantifying a protein based on a Raman spectroscopy signal.
상기 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법은, 항체 라만신호를 검출하는 단계; 항원-항체 복합체 라만신호를 검출하는 단계; 상기 항체 라만신호 및 상기 항원-항체 복합체 라만신호간 유사도를 산출하는 단계; 및 산출된 유사도에 따라 단백질 레벨을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.The Raman spectroscopy signal-based protein quantification method includes: detecting an antibody Raman signal; Detecting the Raman signal of the antigen-antibody complex; Calculating a similarity between the antibody Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal; And outputting the protein level according to the calculated similarity.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the solution to the above-described problem does not enumerate all the features of the present invention. Various features of the present invention and advantages and effects thereof may be understood in more detail with reference to the following specific embodiments.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단백질에서 도출되는 라만 신호 전체를 종합적으로 판단하여 단백질을 정량화하므로, 특정 신호의 세기를 기반으로 단백질을 정량화하는 기존의 SERS 기반의 단백질 정량화 기술의 단점을 해결할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the protein is quantified by comprehensively determining the entire Raman signal derived from the protein, it is possible to solve the shortcomings of the conventional SERS-based protein quantification technology that quantifies the protein based on the strength of a specific signal. have.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 결합 링커(항체, 압타머, single stranded DNA 등)의 신호를 blank 신호로 이용하여 물질을 정량화하므로, 단백질뿐만 아니라 DNA, RNA, 소포체, 바이러스 등 다양한 바이오 마커에 본 발명이 적용될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the material is quantified by using the signal of the binding linker (antibody, aptamer, single stranded DNA, etc.) as a blank signal, not only proteins, but also various biotechnology such as DNA, RNA, endoplasmic reticulum, and viruses. The present invention can be applied to the marker.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 검출한 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호 간 유사도를 산출하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 산출된 유클리디안 거리와 단백질 농도의 상관관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 정량화 결과를 종래 기술인 ELISA에 의한 단백질 정량화 결과와 비교한 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법을 다른 단백질에 적용한 경우의 결과를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 시스템의 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 SERS 기판을 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a flowchart of a method for quantifying a protein based on a Raman spectroscopy signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an antibody Raman signal and an antigen-antibody complex Raman signal detected according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a step of calculating the similarity between an antibody Raman signal and an antigen-antibody complex Raman signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the correlation between the Euclidean distance and protein concentration calculated according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a result of comparing a protein quantification result according to an embodiment of the present invention with a protein quantification result by ELISA, which is a prior art.
6 is a diagram showing a result of applying a protein quantification method based on a Raman spectroscopy signal according to an embodiment of the present invention to another protein.
7 is a block diagram of a Raman spectroscopy signal-based protein quantification system according to another embodiment of the present invention.
8 is a diagram schematically showing an SERS substrate according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to be'connected' to another part, it is not only'directly connected', but also'indirectly connected' with another element in the middle. Include. In addition, "including" a certain component means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법의 흐름도이다.1 is a flowchart of a method for quantifying a protein based on a Raman spectroscopy signal according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법은, 항체 라만신호를 검출하는 단계(S110), 항원-항체 복합체 라만신호를 검출하는 단계(S120), 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호간 유사도를 산출하는 단계(S130) 및 산출된 유사도에 따라 단백질 레벨을 출력하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. Referring to Figure 1, the Raman spectroscopy signal-based protein quantification method according to an embodiment of the present invention, detecting an antibody Raman signal (S110), detecting an antigen-antibody complex Raman signal (S120), antibody It may include calculating the similarity between the Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal (S130) and outputting a protein level according to the calculated similarity (S140).
우선, 항체 라만신호를 검출하는 단계(S110) 및 항원-항체 복합체 라만신호를 검출하는 단계(S120)에서는 각각 항체 샘플과, 항원-항체 복합체 샘플에 대해 SERS 신호를 검출할 수 있다. 여기서, 항체 라만신호를 검출하는 단계(S110)에서 검출된 SERS 신호는 블랭크(blank) 신호로 이용될 수 있다. 또한, 항원-항체 복합체 라만신호를 검출하는 단계(S120)에서 사용되는 항원-항체 복합체 샘플의 경우, 사전에 농도 구배별 표준 곡선(standard curve)을 작성하기 위해 단계적으로 희석된 단백질 항원 용액을 처리하여 SERS 신호를 획득할 수 있다.First, in the step of detecting the antibody Raman signal (S110) and the step of detecting the antigen-antibody complex Raman signal (S120), the SERS signal may be detected for the antibody sample and the antigen-antibody complex sample, respectively. Here, the SERS signal detected in the step of detecting the antibody Raman signal (S110) may be used as a blank signal. In addition, in the case of the antigen-antibody complex sample used in the step of detecting the antigen-antibody complex Raman signal (S120), a stepwise diluted protein antigen solution is treated to prepare a standard curve for each concentration gradient in advance. Thus, the SERS signal can be obtained.
일 실시예에 따르면, S110 및 S120 단계에서 SERS 신호 검출은 금 또는 은과 같은 금속 나노입자나 나노구조체로 이루어진 SERS 기판을 이용하여 수행될 수 있으며, S110 단계에서는 항체만 SERS 기판에 부착된 샘플에 대해서, 그리고 S120 단계에서는 항원-항체 복합체가 SERS 기판에 부착된 샘플에 대해서 SERS 신호를 검출할 수 있다.According to an embodiment, detection of the SERS signal in steps S110 and S120 may be performed using a SERS substrate made of metal nanoparticles or nanostructures such as gold or silver, and in step S110, only the antibody is applied to the sample attached to the SERS substrate. On the other hand, and in step S120, the SERS signal can be detected for the sample in which the antigen-antibody complex is attached to the SERS substrate.
예를 들어, 상술한 SERS 기판(100)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 바이오 리셉터(120)가 부착된 기판(110)과, 바이오 리셉터(120)에 의해 포획된 표적 물질(130)(예를 들어, 항체, 항원-항체 복합체)과, 표적 물질(130)을 캡핑하는 금속 나노입자(140)와, 금속 나노입자(140)에 부착된 라만 염료(미도시)를 포함하며, 표적 물질(130)은 바이오 리셉터(120) 및 금속 나노입자(140) 사이에 샌드위치 되어 포획 구조체가 형성된 것일 수 있으며, 기판(110)의 표면 중에서 바이오 리셉터(120)가 부착되지 않은 부분에 블로킹 분자(121)를 더 포함하는 구조를 가질 수 있으나, 반드시 이로 한정되는 것은 아니다.For example, the above-described
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 검출한 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호를 도시하는 도면으로, blank 신호로 이용되는 항체(Antibody) 라만신호와, 단백질 농도별(0.157ng/ml 내지 2.5ng/ml) 항원-항체 복합체 라만신호를 도시한다.2 is a diagram showing an antibody Raman signal and an antigen-antibody complex Raman signal detected according to an embodiment of the present invention, an antibody (Antibody) Raman signal used as a blank signal, and protein concentration (0.157 ng/ml) To 2.5 ng/ml) antigen-antibody complex Raman signal.
항체가 도입된 SERS 기판에 단백질이 부착됨에 따라 SERS 기판에서는 blank 신호와 단백질 신호가 함께 검출된다. 이에, 본 발명의 실시예에 따르면, 항체 라만신호를 검출하여 blank 신호로 이용하고, blank 신호와 항원-항체 복합체 신호 사이의 유사도를 산출함으로써 단백질을 정량화하는 방법을 제안한다.As the protein is attached to the SERS substrate into which the antibody has been introduced, the blank signal and the protein signal are detected together on the SERS substrate. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, a method of quantifying a protein by detecting an antibody Raman signal and using it as a blank signal, and calculating the similarity between the blank signal and the antigen-antibody complex signal is proposed.
항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호간 유사도를 산출하는 단계(S130)에서는 항체 라만신호와 항원-항체 복합체 라만신호 간의 차이를 정량화하기 위해 예를 들어 유클리디안 거리를 산출할 수 있다. 이 경우, 산출된 유클리디안 거리가 멀수록 양 신호의 유사도는 감소하며, 이는 항원-항체 복합체 라만신호에 항체의 신호가 아닌 다른 신호가 추가되었음을 의미한다. 다시 말해, 단백질 항원이 항체에 결합됨에 따라 항체의 신호에 더하여 항원의 신호가 추가적으로 검출되는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 유클리디안 거리를 사용하여 단백질 레벨을 정량화할 수 있다.In the step of calculating the similarity between the antibody Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal (S130), a Euclidean distance may be calculated to quantify the difference between the antibody Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal. In this case, as the calculated Euclidean distance increases, the similarity of both signals decreases, which means that a signal other than the antibody signal is added to the Raman signal of the antigen-antibody complex. In other words, as the protein antigen is bound to the antibody, it means that the antigen signal is additionally detected in addition to the antibody signal. Thus, according to an embodiment of the present invention, protein levels can be quantified using the Euclidean distance.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호 간 유사도를 산출하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a step of calculating the similarity between an antibody Raman signal and an antigen-antibody complex Raman signal according to an embodiment of the present invention.
유클리디안 거리는 2차원 공간에서 두 점 사이의 거리를 구하는 공식에 따라 산출될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, n개의 라만 시프트(Raman shift)에 대해 각각의 강도(intensity)를 가지는 SERS 데이터에서는 n차원의 점끼리의 거리를 산출하는 식으로 표현될 수 있다.The Euclidean distance can be calculated according to the formula for obtaining the distance between two points in a two-dimensional space. According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, in SERS data having each intensity for n Raman shifts, the distance between n-dimensional points is calculated. Can be.
산출된 유사도에 따라 단백질 레벨을 출력하는 단계(S140)에서는 산출된 유사도를 기반으로 단백질 항원 농도별로 작성된 표준 곡선을 참조하여 단백질 레벨을 출력할 수 있다.In the step of outputting the protein level according to the calculated similarity (S140), the protein level may be output by referring to a standard curve created for each protein antigen concentration based on the calculated similarity.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 산출된 유클리디안 거리와 단백질 농도의 상관관계를 도시하는 도면이다.4 is a diagram showing the correlation between the Euclidean distance and protein concentration calculated according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 대략 100 pg/ml까지는 정량화가 가능함을 확인하였으며, 이는 상용화된 기술인 sandwich형 ELISA와 비슷한 수준의 검출능을 가지는 것으로 평가할 수 있다.Referring to FIG. 4, it was confirmed that quantification is possible up to about 100 pg/ml according to an embodiment of the present invention, which can be evaluated as having a detection ability similar to that of a commercially available sandwich type ELISA.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 정량화 결과를 종래 기술인 ELISA에 의한 단백질 정량화 결과와 비교한 결과를 도시하는 도면이다.5 is a diagram showing a result of comparing a protein quantification result according to an embodiment of the present invention with a protein quantification result by ELISA, which is a prior art.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단백질 정량화 방법의 신뢰도를 확인하기 위해 실제 세포 용해액에 존재하는 3가지 단백질(CD63, CD9, EGFR)을 대상으로 수행해 본 결과, ELISA에 의해 측정한 상대적인 단백질 레벨이 본 발명의 실시예에 따라 획득한 단백질 레벨과 일치함을 확인하였다. (결정계수 R2 = 100%)Referring to FIG. 5, in order to confirm the reliability of the protein quantification method according to an embodiment of the present invention, three proteins (CD63, CD9, EGFR) present in an actual cell lysate were tested and measured by ELISA. It was confirmed that one relative protein level was consistent with the protein level obtained according to the examples of the present invention. (Coefficient of determination R2 = 100%)
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법을 다른 단백질에 적용한 경우의 결과를 도시하는 도면이다.6 is a diagram showing a result of applying a protein quantification method based on a Raman spectroscopy signal according to an embodiment of the present invention to another protein.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단백질 정량화 방법을 기타 단백질(cytochrome c)을 대상으로 수행해 본 결과, 단백질 농도가 감소함에 따라 유클리디안 거리가 감소하는 양상을 보였으며, 높은 농도(대략 0.1 μg/ml 이상)에서는 유클리디안 거리가 포화되는 양상을 확인하였다.Referring to FIG. 6, as a result of performing the protein quantification method according to an embodiment of the present invention on other proteins (cytochrome c), the Euclidean distance decreased as the protein concentration decreased, and a high concentration In (approximately 0.1 μg/ml or more), it was confirmed that the Euclidean distance was saturated.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 시스템의 블록 구성도이다.7 is a block diagram of a Raman spectroscopy signal-based protein quantification system according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 시스템(1000)은 신호 입력부(1100), 유사도 산출부(1200) 및 단백질 레벨 출력부(1300)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7, a Raman spectroscopy signal-based
신호 입력부(1100)는 단백질 정량화를 위해 분석할 라만신호, 즉 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호를 입력받기 위한 것이다.The
유사도 산출부(1200)는 신호 입력부(1100)를 통해 입력받은 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호간의 유사도를 산출하기 위한 것으로, 예를 들어 유클리디안 거리를 산출하여 항체 라만신호와 항원-항체 복합체 라만신호 간의 차이를 정량화할 수 있다.The
단백질 레벨 출력부(1300)는 유사도 산출부(1200)에 의해 산출된 유사도를 기반으로 단백질 항원 농도별로 기 작성된 표준 곡선을 참조하여 단백질 레벨을 출력하기 위한 것이다.The protein
도 7에 도시된 단백질 정량화 시스템(1000)에 의한 구체적인 수행 방법은 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.A detailed method of performing by the
또한, 도 7에 도시된 단백질 정량화 시스템(1000)은 데이터 연산이 가능한 컴퓨팅 디바이스로 구현될 수 있다.In addition, the
더하여, 상술한 실시예에서는 본 발명을 통해 단백질을 정량화하는 예를 설명하였으나, 본 발명은 단백질뿐만 아니라 DNA, RNA, 소포체, 바이러스 등 다양한 바이오 마커에 적용될 수 있다.In addition, in the above-described examples, examples of quantifying proteins through the present invention have been described, but the present invention can be applied to various biomarkers such as DNA, RNA, endoplasmic reticulum, and viruses as well as proteins.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, that components according to the present invention can be substituted, modified, and changed within the scope of the technical spirit of the present invention.
1000: 단백질 정량화 시스템
1100: 신호 입력부
1200: 유사도 산출부
1300: 단백질 레벨 출력부1000: protein quantification system
1100: signal input
1200: similarity calculation unit
1300: protein level output
Claims (7)
항원-항체 복합체 라만신호를 검출하는 단계;
상기 항체 라만신호 및 상기 항원-항체 복합체 라만신호간 유사도를 산출하는 단계; 및
산출된 유사도에 따라 단백질 레벨을 출력하는 단계를 포함하는 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법.
Detecting the antibody Raman signal;
Detecting the Raman signal of the antigen-antibody complex;
Calculating a similarity between the antibody Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal; And
Raman spectroscopy signal-based protein quantification method comprising the step of outputting the protein level according to the calculated similarity.
상기 항체 라만신호를 검출하는 단계 및 상기 항원-항체 복합체 라만신호를 검출하는 단계는, 금속 나노입자를 포함하는 SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 기판을 이용하여 SERS 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법.
The method of claim 1,
The step of detecting the antibody Raman signal and the step of detecting the antigen-antibody complex Raman signal comprises detecting the SERS signal using a surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrate including metal nanoparticles. Signal-based protein quantification method.
상기 유사도를 산출하는 단계는, 상기 항체 라만신호와 상기 항원-항체 복합체 라만신호 간의 유클리디안 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법.
The method of claim 1,
In the calculating of the similarity, the Raman spectroscopy signal-based protein quantification method, characterized in that calculating a Euclidean distance between the antibody Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal.
항원의 농도별로 검출된 항원-항체 복합체 라만신호를 이용하여 농도 구배별 표준 곡선을 작성하는 단계를 더 포함하는 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법.
The method of claim 1,
Raman spectroscopy signal-based protein quantification method further comprising the step of creating a standard curve for each concentration gradient using the antigen-antibody complex Raman signal detected for each antigen concentration.
상기 단백질 레벨을 출력하는 단계는, 상기 산출된 유사도를 기반으로 상기 표준 곡선을 참조하여 단백질 레벨을 출력하는 것을 특징으로 하는 라만 분광학 신호 기반의 단백질 정량화 방법.
The method of claim 4,
The step of outputting the protein level comprises outputting the protein level by referring to the standard curve based on the calculated similarity.
항원-항체 복합체 라만신호를 검출하는 단계;
상기 항체 라만신호 및 상기 항원-항체 복합체 라만신호간 유사도를 산출하는 단계; 및
산출된 유사도에 따라 항원 레벨을 출력하는 단계를 포함하는 라만 분광학 신호 기반의 바이오 마커 정량화 방법.
Detecting the antibody Raman signal;
Detecting the Raman signal of the antigen-antibody complex;
Calculating a similarity between the antibody Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal; And
Raman spectroscopy signal-based biomarker quantification method comprising the step of outputting the antigen level according to the calculated similarity.
상기 항체 라만신호 및 항원-항체 복합체 라만신호간의 유사도를 산출하는 유사도 산출부; 및
상기 유사도 산출부에 의해 산출된 유사도를 기반으로 항원 농도별로 기 작성된 표준 곡선을 참조하여 항원 레벨을 출력하는 레벨 출력부를 포함하는 라만 분광학 신호 기반의 바이오 마커 정량화 시스템.A signal input unit for receiving an antibody Raman signal and an antigen-antibody complex Raman signal;
A similarity calculation unit for calculating a similarity between the antibody Raman signal and the antigen-antibody complex Raman signal; And
Raman spectroscopy signal-based biomarker quantification system comprising a level output unit for outputting an antigen level by referring to a standard curve previously prepared for each antigen concentration based on the similarity calculated by the similarity calculation unit.
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