For the last decade, the in vitro diagnostic (IVD) market has steadily increased and is expected to grow at a fast-er rate in the near future. The most accurate technique among IVD techniques is molecular diagnosis to amplify and detect genes (DNA or RNA) directly related to disease and the most widely used IVD technology is personal glucose meter (PGM) that has been regarded as one of the most successful technology with high portability, low cost, simple operation, and reliable quantification. However, PCR-based molecular diagnostic technology is still limited for a wide-spread use because of the demand for thermal cycling system to amplify genes. In addition, utility of a PGM also is limited only for measuring glucose level. In this dissertation, an isothermal DNA amplifi-cation method that does not require a bulky and expensive thermal cycling system was devised by using the nicking enzyme. By employing this technology, uracil DNA glycosylase assay method was also developed. Fur-thermore, a cascade enzymatic reaction based on hexokinase and pyruvate kinase was developed to detect var-ious biomolecules utilizing PGM in a simple manner. The technologies described in this dissertation including the nicking enzyme-assisted isothermal DNA amplification method and kinase-based cascade enzymatic reaction system are expected to be able to cause social or economic big ripple effects in the field of future IVD.
지난 10여 년간 체외 진단 시장은 꾸준히 성장해오고 있고 향후 더 빠른 속도로 성장할 것으로 예측되고 있다. 체와 진단 기술 중 가장 정확한 기술은 질병과 직접적으로 연관이 있는 유전자를 증폭하여 검출하는 분자 진단이고, 가장 널리 사용되고 있는 기술은 근처 어디 약국에서나 쉽게 구매할 수 있는 자가 혈당 측정기이다. 하지만 분자 진단 기술은 고가의 온도조절장치가 필요하여 현장에서 누구나 쉽게 사용하지 못하는 점에서, 자가 혈당 측정기는 간편하고 널리 보급되어 있지만 검출 물질에 혈당에 국한되어 있다는 점에서 한계를 갖고 있다. 본 연구에서는, 절단 효소를 이용하여 온도조절 장치가 필요없이 등온 조건에서 유전자를 증폭하여 검출 하는 기술과 이 기술을 응용하여 염기수리효소중 하나인 우라실 DNA글리코실화효소를 검출하는 기술을 개발하였다. 또한, 인산화효소를 기반의 단계적 효소 연쇄 반응을 고안하여 누구나 쉽게 자가 혈당 측정기로 다양한 생체 물질을 검출 할 수 있는 기술을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 등온 유전자 증폭을 이용한 분자진단 기술과 단계적 효소 연쇄 반응을 이용한 자가혈당측정기술은 향후 체외 진단 분야에서 사회적/경제적 큰 파급효과를 일으킬 수 있는 핵심 기술일 것이라 기대된다.
