유전자 증폭없이 채취한 샘플을 2시간만에 확인 지난 9월부터 이 방법을 코로나19에 적용해 연구 나노바이오 분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 12월 19일 온라인 발표
이효진 한국과학기술연구원(KIST) 박사, 최정규 고려대 교수 등 공동연구팀이 유전자 변이에 의한 단일염기 차이를 빠르게 읽을 수 있는 광학센서 기술을 개발했다.
연구팀은 단일염기 차이를 중합효소연쇄반응(PCR) 방식에 비해 3배 가량 빠르게 포착하는데 성공했다.
핵산은 생물학적 기능을 하는 단백질을 코딩하는 물질로 단일 염기 서열의 변이만으로도 약물에 대한 신체 반응성을 조절하거나, 생명에 치명적인 질병을 유발할 수 있다. 질병의 원인분석이나 효과적인 치료를 위해 단일 핵산 염기 다형현상(SNP)을 빠르고 정확하게 찾아내기 위해 많은 노력들이 이루어졌다.
기존에는 염기 하나의 변이를 찾기 위해 염기서열을 하나하나 분석하거나 유전자를 증폭하는 PCR 과정이 이용됐다. 하지만 PCR은 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 증폭 후에도 긴 유전자 가닥 중 한 개의 염기 차이를 구분하는데 한계가 있었다.
연구팀은 더 빠르고 더 민감한 단일염기 변이 검출기술을 설계했다. 핵심은 금나노입자와 자성입자를 이용한 선택적 단일염기 인식과 서열치환 나노기술, 위치 특이적 하이드로겔 형광신호 발생을 이용한 광학기술로 시간을 단축하면서 민감도는 높였다. 표적서열과 결합할 수 있는 금나노입자와 자성입자를 이용해 자석으로 원하는 표적서열만 추출하는 방식으로 증폭과정을 대신했다. 네 종류의 염기마다 하이드로겔 내 서로 다른 위치에서 형광신호를 생성하게 함으로써 염기서열을 읽지 않고도 광학현미경으로 염기 차이를 쉽게 확인할 수 있도록 했다. 
이효진 박사는 "단일염기서열의 차이를 선택적으로 인식하도록 디자인된 DNA가 도입된 금 나노입자와 자성입자를 통해 시료 내 특정 염기서열을 1차적으로 인식한다"며 "선택적으로 분리된 금나노입자에 부착돼 있었던 유전자를 떼어 내 하이드로젤 형광입자에 흘려보내면 꺼져있던 형광신호가 표적 해당 위치에 맞게 선택적으로 되살아나도록 했다"고 원리를 설명했다.
연구팀은 이 방법이 감염병 검진, 각종 질병 진단 등 다양한 유전체 분석에 확장할 수 있는 실마리가 될 것으로 기대하고 있다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노 및 소재기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 나노바이오 분야 국제학술지 '스몰'에 지난 19일 온라인으로 실렸다.
한편 한국연구재단(NRF)은 전 학문분야를 아우르는 국가 기초연구지원시스템의 효율화 및 선진화를 목적으로 설립된 연구관리전문기관이다. 한국과학재단(1977년 설립), 한국학술진흥재단(1981년 설립), 국제과학기술협력재단(2004년 설립)이 하나로 통합되어 2009년 6월 26일에 새롭게 출범했다. 대전광역시 유성구 가정로 201에 본원을 두고 있고, 서울특별시 서초구 헌릉로 25 서울청사를 두고 있다.
뉴스웍스 2021.12.23일자 뉴스 발췌 | 