▲ Toehold 매게 DNA 치환 기술을 이용한 단일 염기서열 변이 검출(출처: 한국연구재단)

국내 연구진이 광학기술을 이용, 더 빠르고 민감한 단일염기 변이 검출기술을 설계함에 따라 유전병 환자의 비용 부담 저하와 치료를 위한 골든 타임을 지킬 수 있게 되는 등 여러 긍정적인 효과를 기대할 수 있게 되었다.

한국연구재단(이사장 이광복, 이하 연구재단)은 한국과학기술연구원 이효진 박사, 고려대학교 최정규 교수 등 공동연구팀이 유전자 변이에 의한 단일염기 차이를 빠르게 읽을 수 있는 광학센서 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

유전자 변이를 찾기 위한 기존의 방법은 핵산검출방식인 중합효소연쇄반응을 사용해왔다. 이를 위해서는 △각 염기서열을 일일이 분석 △유전자를 증폭시키는 PCR 과정이 요구되는 등 정교하며 상당한 시간이 소요되는 방법이 요구되어 왔으며, PCR 과정 후에도 긴 유전자 가닥 중 한 개의 염기 차이를 구분하는 데 한계가 있는 등 시간과 비용의 부담이 컸다.

하지만 이번에 개발된 광학기술을 사용하면 단일 염기 차이를 기존 대비 최소 3배 가량 빠르게 포착할 수 있다고 연구팀은 밝혔다.

이번 기술은 토홀드 매개 DNA 치환반응을 기반으로 나노입자 기술을 통한 신호 증폭과 하이드로젤 마이크로 입자를 통한 형광신호 생성 방법을 통해 빠르고 정확한 SNP 검출 방법이 가능하다는 것이 특징이다.

연구재단은 개발된 기술을 이용하여 급속한 전염속도를 가진 코로나 등의 바이러스를 현장검지할 수 있는 바이오 센서를 개발하는 것이 목표라고 밝혔다.

이효진 한국과학기술연구원 박사는, “단일염기서열의 차이를 선택적으로 인식하도록 디자인된 DNA가 도입된 금 나노입자와 자성입자를 통해 시료 내 특정 염기서령릉 1차적으로 인식하며, 이후 선택적으로 분리된 금나노입자에 부착되어 있었던 유전자를 떼어 내어 하이드로젤 형광입자에 흘려보내면 꺼져있던 형광신호가 표적 해당 위치에 맞게 선택적으로 되살아나도록 했다”고 원리를 밝혔다.

한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노 및 소재기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구는 나노바이오분야 국제학술지 ‘스몰(Small)’에 12월 19일 온라인으로 게재되었다.