항체 마이크로 어레이

항체 마이크로 어레이(항체 어레이라고도 함)는 단백질 마이크로 어레이의 특정한 형태다.이 기술에서는 포획된 항체의 집합체가 발견되어 유리, 플라스틱, 멤브레인, 실리콘 칩 등 단단한 표면에 고정되며 항체와 표적항원의 상호작용이 검출된다.항체 마이크로레이는 혈청, 혈장, 세포 또는 조직 라이스를 포함한 다양한 바이오플루이드에서 단백질 발현을 검출하는 데 종종 사용된다.항체 배열은 기초 연구와 의료 및 진단 애플리케이션 모두에 사용될 수 있다.^[1][2][3][4]null

배경

항체 마이크로레이의 개념과 방법론은 1983년 Tse Wen Chang이 펜실베이니아주 말번 센토코르에서 일하던 당시 과학 간행물과^[5] 일련의 특허에 의해 처음 소개되었다.^[6][7][8]장 교수는 항체 매트릭스(antibody matrix)라는 용어를 만들어 작은 유리나 플라스틱 표면에 미세한 항체 점들이 배열된 '배열'에 대해 논의했다.그는 항체 점의 10×10(총 100)과 20×20(총 400) 그리드를 1×1cm 표면에 배치할 수 있음을 증명했다.그는 또 항체가 대부분 항체에 최적인 10μg/mL 농도로 코팅되면 1mg의 항체가 0.25mm 직경의 200만 점을 만들 수 있다고 추정했다.장 교수의 발명은 CD 항원, HLA 앨로티피 항원, 바이러스, 박테리아 등 미립자 항원, 수용성 항원 등 특정 표면 항원을 가진 세포의 검출과 정량화를 위한 항체 마이크로레이의 고용에 초점을 맞췄다.논문과 특허에 기술된 흡수성 점을 배치하기 위한 "샘플 적용, 다중 결정", 검사 구성 및 역학의 원리는 일반적으로 다른 종류의 미세 광선에 적용 가능해야 한다.Tse Wen Chang과 Nancy T.장씨는 1986년 텍사스주 휴스턴에 타녹스사를 설립하고 있었는데, 그들은 새로운 스타트업을 건설하기 위한 기술 기반으로서 센토코어로부터 항체 매트릭스 특허권을 구입했다.그들의 첫 번째 개발 제품은 "면역소독제 세포측정법"^[9]이라고 불리는 검사였는데, 이것은 HIV 감염자의 혈액에서 면역 상태, 즉 CD3⁺, CD4⁺, CD8⁺ T세포의 농도와 비율을 감시하기 위해 사용될 수 있었다.null

단백질 마이크로어레이 기반의 리간드 결합 어세이 이론적 배경은 1980년대 후반 로저 에킨스와 동료들에 의해 더욱 발전되었다.^[10][11][12]이 모델에 따르면 항체 마이크로레이는 분석 물질 패널의 동시 선별을 허용할 뿐만 아니라 기존의 선별 방법보다 더 민감하고 신속할 것이다.대규모 단백질 세트 검사에 대한 관심은 DNA 미세조영과 인간 게놈 프로젝트에 의한 유전체학의 성과의 결과일 뿐이다.null

첫 번째 배열 접근법은 생화학적 및 면역생물학적 검사를 소형화하려고 시도했으며, 보통 96웰 마이크로티터 판에서 수행된다.96웰 판 기반 항체 배열은 투과 능력이 높지만, 각 우물 표면적이 작을수록 항체 점의 수가 제한되어 검출된 분석물질의 수가 제한된다.이후 유리 슬라이드 및 니트로셀룰로오스 막과 같은 다른 고체 지지대를 사용해 더 큰 항체 패널을 수용할 수 있는 배열을 개발했다.^[13]니트로셀룰로오스 멤브레인 기반 배열은 유연하고 다루기 쉬우며 단백질 결합 능력이 증가했지만 높은 처리량이나 자동 처리에는 덜 적응한다.화학적으로 유도된 유리 슬라이드를 통해 미립자 이하의 항체 점들을 인쇄할 수 있어 스폿 밀도를 희생하지 않고 배열 표면적을 줄일 수 있다.이것은 차례로 소비되는 샘플의 양을 줄인다.유리 슬라이드 기반 배열은 매끄럽고 단단한 구조 때문에 고투과 액체 처리 시스템에도 쉽게 장착할 수 있다.null

대부분의 항체 어레이 시스템은 비경쟁적 면역 검출 방법 2가지 중 1가지, 즉 단일 항티바디(레이블 기반) 검출과 2-항티바디(샌드위치 기반) 검출 방법을 채택하고 있다.분석물질 검출에 2개의 구별되는 항체(포획항체와 리포터항체 각각 고유한 상피에 결합)의 결합이 필요한 후자의 방법은 라벨 기반 면역검출(포획항체가 1개만 사용되며 화학적으로 검출이 달성되는 경우)에 비해 더 큰 특수성과 낮은 배경신호를 혼동한다.시작 샘플의 모든 단백질에 라벨을 붙인다.샌드위치 기반 항체 배열은 보통 배열 형식 중 가장 높은 특수성과 민감도(ng – pg 수준)를 얻는다. 그 재현성은 또한 정량적 분석을 수행할 수 있다.^[14][15]패널의 다른 모든 항체와 호환되는 일치항체 쌍을 개발하기 어렵기 때문에 작은 배열은 샌드위치 접근법을 사용하는 경우가 많다.반대로, 고밀도 배열을 단일 항체 라벨 기반 접근법을 사용하여 더 낮은 비용으로 개발하기가 더 쉽다.이 방법론에서, 한 세트의 특정 항체가 사용되며, 표본의 모든 단백질은 형광 염료 또는 합금으로 직접 라벨을 표시한다.null

항체 기반 배열 시스템의 초기 사용에는 IgGs 및 특정 하위 분류 검출,^[16][17] 항원 분석,^[18] 재조합항체 선별,^[19][20] 효모 단백질 키나제 연구,^[21] 자가면역항체 분석,^[22] 단백질-단백질 상호작용 검사가 포함되었다.^[23][24][25]항체 배열 기술을 이용해 생리학적 샘플에서 다수의 사이토카인을 동시에 검출하는 첫 번째 접근법은 2001년 뤄판황과 동료들에 의한 것이었다.^[26]그들의 접근법은 하이본드 ECL 막을 사용하여 세포 배양 조건 매체와 환자의 세라에서 24개의 사이토카인의 작은 패널을 검출하고 생리학적 수준에서 사이토카인 표현을 프로파일링할 수 있었다.황 사장은 이 기술을 이용해 평면 항체 어레이를 최초로 상용화에 성공한 레이바이오텍(RayBiotech, Inc.)이라는 신사업을 시작했다.null

지난 10년 동안, 표면 화학의 최적화와 화학적 표지를 위한 전용 프로토콜에 의해 방법의 민감도가 개선되었다.^[27]현재 항체 배열의 민감도는 ELISA에^[28][29] 필적하며 항체 배열은 조직 검체, 혈장 또는 혈청 검체 및 기타 많은 검체 유형에 대한 프로파일링 실험에 정기적으로 사용된다.항체 배열 기반 프로파일링 연구의 주요 초점 중 하나는 특히 암에 대한 바이오마커 발견이다.^{[30][31][32][33][34]}암 관련 연구의 경우, 2010년에 서로 다른 810개의 암 관련 항체로 구성된 항체 배열의 개발 및 적용이 보고되었다.^[35]또한 2010년에는 507개의 사이토카인, 케모카인, 아디포킨, 성장인자, 혈관유발인자, 프로테아제, 수용성 수용체, 수용성 접착분자, 기타 단백질로 구성된 항체배열을 이용하여 난소암 환자와 건강한 개인들의 혈청을 검사하여 정상 an의 단백질 발현에 상당한 차이를 발견하였다.d ^[36]암 샘플최근에는 항체 배열이 교모종과 연관되어 있고 진단 전 몇 년 동안 위험을 줄일 수 있는 특정 알레르기 관련 혈청 단백질을 결정하는 데 도움을 주었다.^[37]항체배열을 이용한 단백질 프로파일링도 암 연구 이외의 분야, 특히 알츠하이머병과 같은 신경학적 질병에서 성공적인 것으로 입증되었다.알츠하이머 환자를 구분할 수 있는 바이오마커 판넬을 규명하려는 연구도 다수 있었고, 이 과정에서 항체배열을 이용한 연구도 많았다.제거와 동료들은 알츠하이머에 영향을 미치는 생물학적 경로와 네트워크를 발견하기 위해 600개에 가까운 순환기 단백질을 측정했고 알츠하이머 환자의 인지능력과 함께 그러한 개별 단백질과 네트워크 수준의 긍정적이고 부정적인 관계를 탐구했다.^[38]현재 가장 큰 상업용 샌드위치 기반 항체 배열은 1000개의 다른 단백질을 검출한다.^[39]또한 1030개 단백질의 단백질 풍부과 단백질 인산화 또는 유비쿼터스비닐화 상태를 병렬로 분석하는 항체 마이크로어레이 기반 단백질 프로파일링 서비스도 이용할 수 있다.^[40]null

항체 배열은 많은 샘플 유형에서 단백질 발현을 검출하는 데 종종 사용되지만, 다양한 준비가 있는 유형에서도 사용된다.지앙과 동료들은 혈청과 건조된 혈액 반점이라는 두 가지 다른 혈액 준비에서 배열 단백질 표현 사이의 상관관계를 잘 묘사했다.^[41]이러한 서로 다른 혈액 샘플 준비는 샌드위치 기반, 정량적, 라벨 기반 등 3가지 항체 배열 플랫폼을 사용하여 분석되었으며 단백질 발현에 있어 강한 상관관계가 발견되어 특히 비병원화된 공공 h에서 혈액을 획득하는 보다 편리하고 안전하며 저렴한 수단인 건조 혈흔이 발견되었음을 시사했다.etalth 영역은 바이오마커 발견, 단백질 프로파일링, 질병 선별, 진단 및 치료를 위한 항체 배열 분석으로 효과적으로 사용될 수 있다.null

적용들

다양한 의료 진단 영역에서 항체 마이크로 어레이를 사용하는 것이 연구자들의 관심을 끌었다.디지털 바이오 어세이(digital bioassay)는 그러한 연구 영역의 한 예다.이 기술에서 유리/폴리머 칩에 있는 일련의 전자렌지를 자석 구슬로 씨딩하고(형광 태그가 붙은 항체로 코팅) 표적 항원을 받은 다음 형광체 검사 우물을 세어 현미경으로 특징짓는다.그러한 전자레벨 어레이를 위한 비용 효율적인 제작 플랫폼(Oste 폴리머 사용)이 최근에 입증되었고 바이오 어세이 모델 시스템이 성공적으로 특성화되었다.^[42]게다가, 티올-엔 "합성 종이" 마이크로필러 비계에 대한 면역측정 결과 우수한 형광신호를 생성하는 것으로 나타났다.^[43]null

참고 항목

• 엘리사
• 단백질 마이크로어레이
• 디엔에이 마이크로 어레이
• 티슈 마이크로어레이
• 화학복합 마이크로어레이
• 마이크로 어레이 각인 및 표면 에너지 패터닝

참조