[스마트경제=복현명 기자] 나성수 고려대학교 기계공학과 교수, 박진성 성균관대학교 바이오메카트로닉스학과 교수 공동연구팀이 국내 최초 유전자 가위 기술을 핵산 증폭 기술에 결합해 변이 암 DNA를 검출하는 기술을 개발하는 데 성공했다.
이번 연구는 한국연구재단(선도연구사업) 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 바이오센서 분야 상위 3% 학술지인 Biosensors and Bioelectronics (Impact factor: 12.545)에 2023년 1월 10일 온라인 게재됐다.
나성수 고려대 교수 공동 연구팀은 기존의 등온 핵산 증폭 기술인 하이퍼브렌치형 회전환 증폭 (HRCA: hyperbranched rolling circle amplification)기술에 CRISPR Cas12a 유전자 가위를 결합해 단일 염기 변이 DNA를 전기화학 센서로 검출하는 기술을 개발한 것이다.
연구팀은 암의 조기 진단과 암 치료 후 변이, 재발 모니터링을 위해 암 환자 혈액 속에 존재하는 순환 종양 DNA(circulating tumor DNA)를 고민감도, 고선택성으로 검출하는 센서 개발 연구를 진행했다.
기존의 암 검사법인 NGS(Next Generation sequencing) 기술은 분석 비용이 많이 들고 검사 시간이 오래 걸려 빠른 암 검사가 어렵다.
특히 변이가 발생한 암은 주로 단일염기변이(single point mutation or single nucleotide polymorphism)가 발생하는데 이런 단일 염기 변이는 일반 유전자 검사법인 PCR(polymerase chain reaction)으로는 구별하기 어려워 NGS와 같은 고성능 장비로만 분석할 수 있다.
공동연구팀은 기존의 DNA 증폭 후 유전자 가위를 이용하는 방식에서 벗어나 국내 최초 하이퍼브렌치형 회전환 증폭 (HRCA)기술과 유전자 가위를 결합해 단일 염기 변이를 구별하는 DNA 증폭 기법을 개발했다.
단일 염기 변이만 최종적으로 구별돼 증폭된 수많은 DNA 가닥은 전기화학센서 표면의 probe DNA와 결합해 저항이 증가한다. 공동연구팀은 암 변이 DNA를 10 aM(atto molar, 10-18) 농도로 검출하는 데 성공했으며 단일 염기 변이는 0.01%의 비율에서도 검출할 수 있음을 보여줬다.
나성수 고려대 기계공학과 교수는 “이 연구를 통해 DNA를 이용한 암 진단의 일반화를 앞당기고 앞으로 일반 병원이나 보건소에서도 활용되길 기대한다”라고 말했다.
복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr
