Korean Chemical Engineering Research

The Korean Institute of Chemical Engineers (한국화학공학회)
권호 표지

Effect of Antibody Immobilization Method to Magnetic Micro Beads on its Immunobinding Characteristics

자성 미세입자에의 항체 고정화 방법이 면역결합반응에 미치는 영향

  • Choi, Hyo Jin (Celltrion Quality Control Group) ;
  • Hwang, Sang Youn (Bioprocessing Research Laboratory, Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Jang, Dae Ho (Bioprocessing Research Laboratory, Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Cho, Hyung Min (Bioprocessing Research Laboratory, Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Kang, Jung Hye (Bioprocessing Research Laboratory, Department of Chemical Engineering, Hanyang University) ;
  • Seong, Gi Hun (Department of Applied Chemistry, Hanyang University) ;
  • Choo, Jae Bum (Department of Applied Chemistry, Hanyang University) ;
  • Lee, Eun Kyu (Bioprocessing Research Laboratory, Department of Chemical Engineering, Hanyang University)
  • 최효진 ;
  • 황상연 (한양대학교 화학공학과 생물공정연구실) ;
  • 장대호 (한양대학교 화학공학과 생물공정연구실) ;
  • 조형민 (한양대학교 화학공학과 생물공정연구실) ;
  • 강정혜 (한양대학교 화학공학과 생물공정연구실) ;
  • 성기훈 (한양대학교 응용화학과) ;
  • 주재범 (한양대학교 응용화학과) ;
  • 이은규 (한양대학교 화학공학과 생물공정연구실)
  • Received : 2005.12.05
  • Accepted : 2006.02.03
  • Published : 2006.02.28
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Abstract

Recent technical advances in the biorecognition engineering and the microparticle fabrication may enable us to develop the single step purification using magnetic particle, because of its simplicity, efficacy, ease of automation, and process economics. In this study, we used commercial magnetic particles from Seradyn, Inc. (Indianapolis, USA). It was ca. 2.8 micron in diameter, consisted of polystyrene core and magnetite coating, and its surface had carboxyl groups. The model, capture protein was IgG and anti-IgG was used as the ligand molecule. We studied the different surfaces ('nude', ester-activated, and anti-IgG coated) for their biorecognition of IgG. At a high pH condition, we could reduce non-specific binding. Also anti-IgG immobilized magnetic particle could capture IgG more selectively. We attempted 'oriented immobilization' of anti-IgG, in which the polysaccharides moiety near the C-terminus was selectively oxidized and linked to the hydrazine-coated MP, to improve the efficacy of biorecognitive binding. Using this method, the IgG capturing ability was improved by ca. 2 fold. From the binary mixture of the IgG-insulin, IgG could be more selectively captured. In summary, the oriented immobilization of oxidized anti-IgG proved to be as effective as the streptavidin-biotin system and yet simpler and cost-effective. This immobilization method can find its applications in protein biochips and biotargeting.

자력을 이용한 분리기술의 장점을 이용하여 여러 가지 불순물들이 섞여 있는 현탁 용액으로부터 자성입자를 이용하여 목적 단백질만을 얻어낼 수 있는 기술의 가능성에 대하여 알아보고자 하였다. 자성입자를 이용하는 경우에는 (1) 자성입자 표면에 리간드 고정화, (2) ligand(리간드)와 목적 물질과의 특이적 결합, (3) 자력을 이용한 자성입자의 분리, (4) 목적 물질의 탈착 그리고 (5) 자성입자의 재사용 순서로 진행되어 여러 단계의 공정을 단순화시킬 수 있다. 이러한 자성입자를 이용한 방법은 효율성, 단순성, 까다롭지 않은 조건, 자동화의 용이성, 비용의 저렴함으로 인해 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 표면이 카르복실기로 처리된 자성입자에 IgG 항체를 고정화시킨 후 IgG를 목적 단백질로 하여 이를 분리해내고자 하였다. 이를 위하여 자성입자 표면에 다른 물질과의 비특이적 결합이 일어나지 않을 조건에 대하여 확인해 보았으며, IgG 항체를 배향성 고정화시켜 자성입자가 목적 단백질과 보다 효과적으로 결합하여 목적 단백질인 IgG만을 선택적으로 분리해 낼 수 있는지에 대하여 알아보았다. 높은 pH를 사용할 경우 비특이적 흡착을 줄일 수 있었으며, IgG 항체 고정화된 자성입자를 사용할 경우 목적 단백질인 IgG와 선택적으로 반응함을 알 수 있었다. IgG 항체의 고정화에서 Fc지역 C-terminus에 인접해 있는 탄수화물 부분을 이용하여 배향성을 준 경우, IgG 항체 내의 아민기와 고정화시키는 비배향성 고정화 방법보다 항원과의 결합능력이 약 2배 높았다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : 차세대 바이오의약 생산을 위한 생물인식공학 기술개발

Supported by : 교육인적자원부, 산업자원부, 노동부

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