We herein developed a simple and label-free method to determine the creatine kinase (CK) activity by employing the personal glucose meter (PGM) as a detection component. This method relies on the target-induced cascade enzymatic reaction (CER) promoted by the combined activities of CK and hexokinase (HK). In principle, the designed CER starts with the CK-catalyzed phosphorylation of adenosine 5’-diphosphate (ADP) into adenosine 5’-triphosphate (ATP) which can serve as a phosphate source for the subsequent HK reaction promoting the phosphorylation of the glucose molecule. In addition, the ADP produced by the HK reaction induces another cycle of CER, leading to the amplified decrease of the glucose level in the reaction solution which can be simply measured by using the PGM. With this unique principle, we successfully determined the CK activity down to 0.00294 U/mL with high specificity against different types of kinase activities. Importantly, the practical applicability of the strategy was successfully verified by reliably analyzing the CK activity included in human blood.
본 연구에서는 자가혈당측정기를 사용하여 간편하게 크레아틴 키나아제 활성을 분석하는 기술을 개발하였다. 본 기술은 크레아틴 키나아제 및 헥소키나아제의 활성에 의해 구동되는 효소 연쇄 반응을 기반으로 한다. 구체적으로, 크레아틴 키나아제의 활성에 의해 용액 내의 ADP가 ATP로 전환되며, 이렇게 생성된 ATP는 헥소키나아제 활성에 의한 포도당 인산화 반응의 재료로서 사용된다. 또한, 상기 헥소키나아제 반응에서 생성된 ADP는 추가적인 효소 연쇄 반응을 유도하게 되며, 결과적으로, 용액 내의 포도당 농도가 큰 폭으로 감소하게 된다. 최종적으로, 분석 용액 내에 존재하는 포도당 농도를 자가혈당측정기를 이용하여 측정함으로써, 간편한 크레아틴 키나아제 활성 분석 기술을 구현하였다. 본 기술을 활용하여, 크레아틴 키나아제의 활성을 0.00294 U/mL의 검출 한계로 측정하였으며, 다른 종류의 키나아제 활성을 높은 선택도로 구분할 수 있음을 확인하였다. 또한, 혈액 내에 존재하는 크레아틴 키나아제의 활성을 분석함으로써, 본 기술의 높은 실용성을 성공적으로 증명하였다.
