KIST 뇌과학연구팀, 마이크로 입자 '핵산' 증폭 기술 개발

 

아주경제 신희강 기자 = 한국과학기술연구원(KIST) 연구팀이 마이크로 입자다발로 수십 종의 유전자를
동시에 진단하는 원천기술을 개발했다. 이를 통해 메르스와 지카바이러스 등 신변종 감염병을 조기에 정밀·진단할 수 있다는 가능성도 높아지고 있다.

29일 KIST 뇌과학연구소 바이오마이크로시스템 연구단 김상경 박사팀은 표지(Marker)를 가진 마이크로 입자에서 핵산을 고효율로 증폭하는 기술을 개발했다.

표적 유전자만을 증폭하는 프라이머(특정 DNA단편)을 다량 함유한 다공성 마이크로입자에서, 실시간으로 증폭과정의 형광신호를 측정해 그 유전자의 유무와 양을 측정하는 기술이다. 몇 가지 유전자를 동시에 분석하고자 할 경우 해당되는 입자를 골라서 시료와 섞게되면, 각 입자별 해당되는 표적 유전자가 패턴으로 표지된다.

핵산증폭용 마이크로입자는 다공성 하이드로젤로 구성돼 있으며 광가교반응을 통해 인식패턴과 프라이머를 포함한 형태로 제작된다. 입자의 크기는 100~500 마이크로미터 정도의 범위에서 조절가능하며 입자식별을 위하여 다양한 패턴을 넣을 수 있다. 현재는 패턴인식으로 10만 종류 이상의 입자 식별이 가능한 코드를 적용해 한꺼번에 분석하는 유전자 표적의 수는 거의 제한이 없다.

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김상경 박사팀은 질환의 표지자로 주목받는 miRNA(마이크로알엔에이) 10종을 1.5 mm 폭의 용기에서 동시에 검출했다. 각각의 miRNA를 선택적으로 증폭하는 입자를 1개씩 모은 10개의 입자다발과 극미량의 생체시료를 섞고 그 속에 포함된 10종의 miRNA 양을 분석한 것이다.

miRNA는 생체조절물질로서 폭넓게 연구되는 대상으로, 특히 세포간의 신호를 전달하는 세포외 소포체에 풍부하게 포함돼 있다. 이번에 개발된 핵산분석기술을 이용할 경우 수십 종의 miRNA의 양적인 변화를 동시에 측정, 질환을 보다 정밀하게 진단할 수 있다.

김상경 박사는 "감염균의 정확한 유전형과 약물 내성 등을 단 1회 분석만으로 파악이 가능하며, 같은 비용으로 환자에게 더 유리한 의료서비스를 제공하는 차별화된 진단기술로 발전될 수 있다"면서 "특히 메르스나 지카바이러스 등 신변종 감염병 바이러스와 같이 시급하고 정밀한 진단이 필요한 경우 유용한 기술로 활용될 것"이라고 내다봤다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 개방형 연구사업, 미래원천 연구사업, 보건복지부 미래융합 의료기기 개발사업을 통해 수행됐다. 연구결과는 세계적 권위를 자랑하는 네이쳐(Nature)의 자매지로 융합기술분야 국제 저명 학술지인 'Scientific Reports'에 3월 온라인판에 게재되었다.

또한 해당 연구결과는 국내특허(출원번호, 1020130128696) 및 해외 PCT (출원번호. PCT/KR2016/001493) 출원돼 등록과정에 있다.