연구내용.  Nanobiotechnology
1. A highly sensitive and selective diagnostic assay based on virus nanoparticles
2. 단백질 나노입자를 이용한 초고감도의 Probe 센서의 개발
3. 초고감도 감염질환 진단 나노바이오센서의 개발
4. 단백질 나노입자 기반 재조합 단백질 발현 시스템 구축 chaperone binding motif 분석
: A highly sensitive and selective diagnostic assay based on virus nanoparticles

본 나노바이오 진단기술은 2차원 평면형 프로브-표적 간 반응을 이용하는 기존의 검지방법 (ELISA)에 비해 민감도(low sensitivity)및 특이도 (non-specificity)를 획기적으로 증가시키는 기술이다. 즉, 유전공학적으로 재설계된 바이러스 나노입자를 이용하여 항체 프로브의 배향성 문제를 근원적으로 해결함과 동시에 부피대 표면적 비율이 매우 높은 Ni나노헤어(nanohair)와 같은 3차원 입체형 나노구조물 기판을 활용함으로써 기존 진단방법의 단점을 효과적으로 극복한 매우 획기적인 조기진단 방법이다. 특히, Ni 나노헤어 구조를 부착한 기판은 반복적으로 재사용(reusable)이 가능하고, 바이러스 단백질 나노입자의 경우는 미생물을 이용하여 대량생산이 용이하다는 특징이 있어 경제성이 높다는 장점이 있다.
Park JS, Cho MK, Lee EJ, Ahn KY, Lee KE, Jung JH, Cho Y, Han SS, Kim YK, Lee J* (2009) A highly sensitive and selective diagnostic assay based on virus nanoparticles.Nature Nanotechnology. 2009 Apr;4(4):259-64. Epub 2009 Mar 8 (IF 14.917)
본 연구팀은 재설계된 바이러스 단백질 나노입자를 Ni 나노헤어 구조[양극산화 알루미늄 나노틀 안에 니켈(Ni) 나노선을 노출시킨 구조] 와 나노기공을 갖는 고분자 (PVDF)멤브레인에 물리화학적으로 결합시킴으로써 항체 프로브를 나노표면에 방향성 있게 배열함과 동시에 3차원적 부피 대 표면적 비율 증가로 항체 집적도를 극대화 시킬 수 있었다. 다음으로 시료와 1차 항체, 양자점이 연결된 2차 항체를 차례로 반응시키면 질병마커 검지 시 양자점이 연결된 2차 항체의 발광(Photoluminescense)을 이용하여 질병마커를 검지할 수 있는 3차원 기반의 질환진단 플랫폼 기술을 구현하였다. 이러한 플랫폼은 복잡한 공정 없이 수월하게 구현될 수 있기 때문에 생산성 및 생산비용 측면에서 큰 장점을 지닌다.
: 단백질 나노입자를 이용한 인슐린 의존형 제1형 당뇨병 진단 시스템

인슐린 의존형 제1형 당뇨병의 조기진단마커(anti-GAD 자가 항체)를 인지할 수 있는 GAD512-585 항원을 hFTN-H의 표면에 발현, 분포시킴으로써 면역반응을 확인하였음. Q-dot 기반 또는 PCR 기반 진단 시스템 모두 aM 수준의 극저농도의 항체 검출에 성공하였으며, 이는 현재까지 항체검출의 표준기법으로 보고된 ELISA 기법의 진단 감도인 nM-pM 수준을 1000 배 이상 훨씬 상회하는 진단감도임. 특히 Q-dot 기반 기법은 실제 제1형 당뇨병 환자의 serum을 대상으로 해서 진단의 감도 및 정확성을 증명하였음.
Lee SH, Lee H, Park JS, Choi H, Han KY, Seo HS, Ahn KY, Han SS, Cho Y, Lee KH, Lee J* (2007) A novel approach to ultrasensitive diagnosis using supramolecular protein nanoparticles. FASEB J, 21(7):1324-34 (IF 6.791)
: 인슐린 의존형 제1형 당뇨병 진단 시스템.
: 단백질 나노입자 기반 재조합 단백질 발현 시스템 구축 chaperone binding motif 분석

단백질 나노입자 human ferritin heavy chain을 기반으로 재조합 단백질 발현 시스템을 구축하였으며, 단백질 3차 구조 형성에 중요한 요소인 chaperone 결합과 관련된 sequence motif를 분석함으로써 향후 다양한 단백질 발현 및 folding 관련 연구에 많은 영향을 줄 것이라 예상됨.
Ahn JY, Choi H, Kim YH, Han KY, Park JS, Han SS, Lee J*, 2005, Heterologous gene expression using self-assembled supra-molecules with high affinity for HSP70 chaperone, Nucleic Acids Research, 33(12):3751-3762 (IF 4.448)
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