In these days, all of mankind is interested in medical treatment and diagnosis of disease in early stage. Especially, early stage diagnosis is important for prevention of pandemic in developing countries. There have been many efforts for early stage diagnosis, however, most of detection system is not efficient enough for point of care diagnosis. Most of protein based diagnostic systems are utilizing expensive anti-bodies as capturing protein and the detection instruments are not portable. In this study, portable and cost-effective diagnostic system based on non-immunoglobulin protein scaffold was developed. Non-immunoglobulin protein scaffold was developed as alternative protein of traditional antibodies. Protein scaffolds have several beneficial things compared to antibodies; i) smaller size, ii) higher productivity in bacterial hosts, iii) higher thermal and chemical stability. Among those protein scaffolds, kringle domain was engineered to have binding affinity to H1 and N1 antigens of H1N1 influenza virus based on fluores-cence activated cell sorting (FACS) screening method. Due to the high stability of kringle domain, it has high possibility to be applied to the fabrication of diagnostic platform. And new protein immobilization platform was established for the generation of cost-effective and portable diagnostic system. Through the protein immobilization platform, kringle domain could be immobilized on cost-effective substrates such as chromatography paper. Finally, highly sensitive and efficient diagnostic platform using kringle domain as affinity protein was developed. The fusion protein of GFP and kringle domain was displayed on the metal nanoparticle and it showed highly improved sensitivity in new immunodiagnostic platform. This new diagnostic platform using protein scaffold will extensively contribute to early stage detection of disease.
현대사회에서 인류는 질병의 진단에 대해 상당한 관심을 가지고 있다. 특히 질병의 이른 발견 및 진단은 개발도상국가에서의 질병 대유행을 방지하는데 굉장히 중요하다. 지금까지 질병의 조기진단을 위해 많은 시도가 있었지만 면역 반응을 기반으로 한 진단 시스템은 대부분 값비싼 항체를 활용하였으며 검출 장비 역시 휴대성이 떨어진다는 단점이 있다. 이 연구에서는 비항체 단백질 골격을 이용하여 기존 진단 시스템이 가진 단점이 보완된 시스템을 개발하였다. 단백질 골격은 기존의 항체를 대체하기 위해 개발된 단백질인데, 작은 크기를 가지고, 생산성이 월등하며 높은 화학적, 열적 안정성을 지니고 있다. 우선 단백질 골격들 중 크링글 도메인을 인플루엔자 바이러스에 대해 특이적 결합 능력을 가지도록 유세포 분리기를 이용하여 개량하였는데, 이는 높은 안정성을 가지기 때문에 진단 시스템을 개발하는데에 유용하게 사용될 수 있다. 그리고 효율적인 진단 시스템 구축을 위해 새로운 단백질 고정화 시스템을 개발하여 크링글 도메인을 가격 효율이 높은 종이 기판 위에 고정화 할 수 있었다. 이후, 크링글 도메인을 이용한 고감도 면역 진단 플랫폼을 제작하였다. 그를 위해 크링글 도메인을 금속 나노파티클에 디스플레이 하였고, 이를 이용한 새로운 진단 플랫폼이 우수한 진단 성능을 보임을 확인하였다.
