Genitourinary infectious diseases are known to occur frequently and some of them have high possibility to pass into chronic diseases. However, current treatments are carried out without broad and exact screening of infected pathogens and antibiotic resistances, causing overdose of multiple antibiotics. For the efficient diagnosis and treatment, we developed a DNA chip for the simultaneous detection of multiple pathogens causing genitourinary infectious diseases.
In this study, we selected 14 pathogens which are abundantly found in Koreans, and known to cause major infections. Through full consideration of their sequences, we settled the condition for multiplex PCR, and the capture probe sequences. The amine modified capture probes were immobilized on the aldehyde glass surface by our novel method, using gold nanoparticles. By using this method, we could increase the immobilization efficiency, and at the same time, it was able to control the quality of the manufactured DNA chip by silver enhancement. The target samples were fluorescently labeled by using Cy3 labeled primers. Then, the PCR products were applied to the manufactured DNA chips at the optimized hybridization condition. As a result, we could get the correct signals of the single infection and the multiple infections simultaneously.
We could successfully develop the DNA chip for the diagnosis of genitourinary infections. The developed chip is suitable for the point-of-care testing due to its efficiency, convenience, and the eligible cost of money and time.
비뇨생식기 감염성 질환은 발생빈도가 높을 뿐 아니라 그 중 일부는 만성질환으로 발전할 가능성이 매우 높다. 하지만, 현 처치법에서는 원인균의 파악 및 항생제 내성에 대한 정보 없이 1차적으로 복합 항생제의 과량 투여가 보편적인 처치 방법으로 사용되고 있어 원인균 및 항생제 내성에 대한 정보를 기반으로 한 효율적인 항생제 처방으로의 변환이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 비뇨생식기 감염 원인균 검출용 DNA chip 을 개발하여 보다 효율적인 치료에 도움이 되고자 한다.
본 연구에서는 주 감염 원인균으로 알려진 14개의 원인균을 선정하여 이들의 DNA를 검출 함으로서 감염을 진단하는 DNA chip을 개발하였다. 먼저 선정된 14가지의 원인균의 전체 염기서열 중에서 원인균 특이적인 염기서열에 해당하는 capture probe를 결정하였다. 이때, 서로간의 염기서열이 중첩되지 않도록 검토 함으로서, 다중 감염의 경우도 문제 없이 한 칩 상에서 검출이 가능하도록 하였다. 또한, 이들의 전체 염기서열과 각각의 primer의 염기서열 검토 등을 통해 multiplex PCR 조건을 확립하였다. 본 연구에서 DNA 칩 제작은 본 연구실에서 독자적으로 개발한 금 나노 입자를 이용한 고정화 기법을 사용하였다. 이 방법을 사용 함으로서, DNA probe의 보다 효율적인 고정화가 가능하였으며, 또한, 금 나노 입자가 갖는 특성 중 하나인 silver enhancement 방법을 통하여 고정화의 확인 또한 용이하게 이루어 질 수 있었다. 본 실험에서는 Cy3 labeling된 reverse primer를 사용하여 환자 샘플로부터 target probe를 증폭하였다. 이어, 단일 감염뿐 아니라 다중 감염의 경우도 검출 할 수 있는 최적의 혼성화 조건을 확립하였다. 마지막으로 최적화 된 조건에서 14개의 단일 감염과, 통계자료 분석을 통하여 가장 빈번하게 발생하는 것으로 파악 된 다중 감염 패턴의 진단이 가능하다는 것을 확인하였다.
이렇게 개발된 DNA chip 검사법은 검사단가의 절감과 검사의 효율성, 편리성으로 인해 진단 현장에서의 실용화가 가능 할 것으로 보이며, DNA Chip을 사용한 질병 검사 시스템의 랜드 마크로 기능할 것이다.
