DNA를 육안으로 쉽고 빠르게 진단할 수 있는 발색 진단 기술이 개발됐다.

교육과학기술부(장관 이주호)는 한국과학기술원(KAIST) 박현규 교수팀이 자성 나노입자가 과산화효소 활성을 나타낸다는 이론을 활용하여 표적 DNA를 육안으로 쉽게 검출하는 발색 유전자 진단 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원으로 수행됐다.

유전자 진단이란 미생물의 검출을 포함한 DNA를 이용한 진단 모두를 일컫는다. 인간염색체의 DNA나 mRNA, 단백질, 특정 대사물 등이 검사 대상이 될 수 있으며 유전 질환의 예측, 보인자 동정, 암이나 유전자 질환에서 나타나는 돌연변이를 진단하거나 미생물에 의한 감염 여부를 진단하기 위해 이용되는 등 그 활용 범위가 매우 넓다.

그만큼 유전자 진단 시장이 전 세계적으로 크게 형성돼 있다는 뜻이기도 하다. OECD health data를 보면, OECD 국가 평균 1인당 의료비 지출액이 1990년에 비해 2008년에 3배 가량 증가한 것으로 나타났다. 의료비 부담이 점점 커지면서 동시에 질환의 조기발견이 중요해짐으로써 진단시장에 대한 관심도 높아지고 있다.

자성 나노입자로 간편하게 DNA 진단

이번 연구는 자성 나노입자가 과산화효소 활성을 나타낸다는 최근 이론을 응용한 것으로, DNA가 자성 나노입자의 과산화효소 활성을 현저히 저해한다는 사실에 기반을 두고 있다.

박 교수팀은 과산화효소 활성이 쉽게 발색 반응으로 확인이 가능하다는 것을 이용하여 기존의 유전자 진단 기술인 금 나노입자 기반 유전자 진단 기술검사체에 비해 진단기술을 획기적으로 간편화시켰다고 밝혔다.


금 나노입자 기반 유전자 진단 기술은 금 나노입자 표면에 DNA 분자를 결합하는 과정이나 색 전이 유도를 위해 염을 첨가하는 과정 등의 추가 처리가 필요한 반면 자성 나노입자를 이용할 경우 추가 처리가 필요 없이 발색 반응 유무를 통해 유전자를 진단할 수 있기 때문에 비용 절감 효과와 함께 획기적으로 절차를 간편화시킨 원천기술로 기대하고 있다.

연구팀은 성병을 유발하는 병원균(클라미디아 트라코마티스)에 감염된 샘플을 대상으로 이 기술을 적용하여 원인균 감염 여부를 색 전이현상을 통해 육안으로 정확히 식별해냄으로써 임상 유용성을 훌륭하게 검증했다.

박 교수는 이번 연구에 대해 “자성나노입자의 원리를 이용한 이 신기술은 다양한 병원균 감염을 신속히 진단하기 위한 새로운 원천기술로서, 각종 생체물질과 화학물질을 검출하는 기술로 확대되어 다각적으로 활용될 것으로 전망한다”고 말했다.

전 세계적으로 진단 시장이 확대되는 시점에서 이 기술은 저렴한 비용으로 신속하게 유전자 진단을 할 수 있는 신기술로서 앞으로의 진단 시장에서 경쟁력 있는 기술로 관심이 집중되고 있다.

이번 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 독일의 ‘스몰(Small)’지 6월호 표지 논문으로 선정됐다.