단백질체학 기반 다중단백질 분석 플랫폼의 최근 기술 개발 동향
2020-09-29
org.kosen.entty.User@b7142db
이상후(sprout30)
Proteomics는 전체 proteome 또는 유기체, 조직, 세포 또는 생물 유기체의 모든 단백질의 조합 또는 그 하위 분획들을 연구하고 분석하는 강력한 학문 분야로서, 발현된 단백질들과 그 조절에 대한 다양한 생물학적 정보를 제공한다. 현재까지 proteomics을 이용한 연구는 주로 암, 약물 및 약물 표적 발견 그리고 진단용 단백질 생체 지표 발굴 연구에 집중되어 왔다. 특히, proteomics은 수 십 년에 걸쳐 단백질 분리？정제 기술, chromatography-mass spectrometry (MS), immunoassay 및 bioinformatics 등과 같은 기술적 및 분석기기의 발전으로 인하여 더욱 진보되어오고 있다.
혈액속에 존재하는 단백질은 개인의 표현형 및 건강 상태에 대한 즉각적인 측정지표이다. 특히, 죽은 세포와 주위 조직에서 분비된 단백질들은 질병에 대한 조기 진단, 예후, 치료 및 예방의학적 관점에서 중요한 정보를 제공하고 있다. 현재까지 밝혀진 바로는, 인체 혈액 내 존재하는 단백질은 약 30,000여개로 이를 암호화하는 유전자는 약 19,000 여 개로 알려져 있다. 이러한 단백질 중에 최대 2,200개의 단백질이 건강 또는 질병의 생물학적 과정을 조율하기 위해 의도적인 분비를 통해 혈액속으로 들어가게 된다. 이러한 대표적인 단백질로는 hormones, cytokines, chemokines, adipokines 그리고 growth factor 등이 있다. 다른 단백질들은 세포 손상이나 사멸로 인해 유출되어 혈장내로 들어간다. 분비 및 유출된 단백질들은 건강 상태 및 질병 위험성에 대한 다양한 정보를 제공한다. 따라서 유효한 단백질 생체 지표들을 확인하고 정량하는 것이 상당한 기술적 과제가 되고 있다. 실제로 단백질을 측정하기 위해서는 매우 높은 정확도, 민감도, 특이도 및 유효 정량 구간 설정이 필요하다. 원래, 다중 단백질을 분석하기 위한 시도는 2D gel electrophoresis를 사용하여 시작되었지만, 현재는 거의 대부분 mass spectrometry (MS)와 antibody-based technologies (ABT)를 주로 사용하고 있다. MS는 고유의 분석적 장점을 가지고 있으면서 지난 10년여 동안에 현저한 기술적 진보를 이루었다. 임상 단백질체학에서 MS가 상당한 장점을 가지고 있지만, 민감도, 특이도, 재현성, 분석 처리량 및 비용 등을 포함한 많은 해결해야 될 사항들이 있다. 특히, 현대 임상 단백질체학에서 사용되고 있는 MS의 민감도가 nM 수준인데 sub pM ~ pM 사이의 극미량까지도 검출할 필요가 있기 때문에 MS의 기술적 부분에서의 해결 사항이기도 하다.
이 보고서에서는, 인체 건강 상태 및 질병 위험성과 관련된 혈중 다중 단백질을 분석하기 위한 플랫폼의 개발 동향에 대해서 살펴보고자 한다.
혈액속에 존재하는 단백질은 개인의 표현형 및 건강 상태에 대한 즉각적인 측정지표이다. 특히, 죽은 세포와 주위 조직에서 분비된 단백질들은 질병에 대한 조기 진단, 예후, 치료 및 예방의학적 관점에서 중요한 정보를 제공하고 있다. 현재까지 밝혀진 바로는, 인체 혈액 내 존재하는 단백질은 약 30,000여개로 이를 암호화하는 유전자는 약 19,000 여 개로 알려져 있다. 이러한 단백질 중에 최대 2,200개의 단백질이 건강 또는 질병의 생물학적 과정을 조율하기 위해 의도적인 분비를 통해 혈액속으로 들어가게 된다. 이러한 대표적인 단백질로는 hormones, cytokines, chemokines, adipokines 그리고 growth factor 등이 있다. 다른 단백질들은 세포 손상이나 사멸로 인해 유출되어 혈장내로 들어간다. 분비 및 유출된 단백질들은 건강 상태 및 질병 위험성에 대한 다양한 정보를 제공한다. 따라서 유효한 단백질 생체 지표들을 확인하고 정량하는 것이 상당한 기술적 과제가 되고 있다. 실제로 단백질을 측정하기 위해서는 매우 높은 정확도, 민감도, 특이도 및 유효 정량 구간 설정이 필요하다. 원래, 다중 단백질을 분석하기 위한 시도는 2D gel electrophoresis를 사용하여 시작되었지만, 현재는 거의 대부분 mass spectrometry (MS)와 antibody-based technologies (ABT)를 주로 사용하고 있다. MS는 고유의 분석적 장점을 가지고 있으면서 지난 10년여 동안에 현저한 기술적 진보를 이루었다. 임상 단백질체학에서 MS가 상당한 장점을 가지고 있지만, 민감도, 특이도, 재현성, 분석 처리량 및 비용 등을 포함한 많은 해결해야 될 사항들이 있다. 특히, 현대 임상 단백질체학에서 사용되고 있는 MS의 민감도가 nM 수준인데 sub pM ~ pM 사이의 극미량까지도 검출할 필요가 있기 때문에 MS의 기술적 부분에서의 해결 사항이기도 하다.
이 보고서에서는, 인체 건강 상태 및 질병 위험성과 관련된 혈중 다중 단백질을 분석하기 위한 플랫폼의 개발 동향에 대해서 살펴보고자 한다.