나노채널 기술로 유전자 정밀 분석

내 체질과 질병에 딱 맞는 약을 찾을 수 있는 '맞춤 의료' 시대가 다가오고 있다. 국내 연구진이 환자별로 적합한 감기약을 찾는 것은 물론 암 환자에게 투여하는 새로운 항암제의 효과를 투여 전 미리 파악할 수 있고 의료사고의 3%가 사망하는 혈액응고방지제 관련 사고도 막을 수 있는 유전자 정밀분석 기술을 개발했기 때문이다. 포스텍 화학과 김원종 교수, 화학공학과 김진곤 교수팀은 블록공중합체로 만든 초고밀도 나노채널로 복잡한 물리화학적 방법 없이 간단하게 단일염기다형유전자(SNPㆍSingle Nucleotide Polymorphism)를 고감도로 검출하는 데 성공했다고 2일 밝혔다. SNP는 인간 유전체에서 1,000개의 염기마다 한 개꼴로 나타나는 유전자로 머리색이나 피부색ㆍ질병 등 개인적 유전적 차이를 발생시킨다. 연구팀이 개발한 이 나노채널은 머리카락 굵기의 1만분의1 수준인 15nm에 불과해 기존의 DNA칩보다 두 배 이상 많은 핵산을 고정했고 이러한 나노채널이 핵산을 초고밀도로 배열시켜 검출 정확도를 대폭 향상시킨 것이 특징이다. 기존에 사용된 DNA칩은 한정된 칩 표면에 제한된 수의 핵산을 고정하고 정지상의 용액을 사용해 분석시간이 길고 온도 등 환경에 민감하다는 단점이 있었다. 특히 분석을 위해서는 비싼 가격의 효소를 이용해야 하기 때문에 경제성이 떨어져 상용화에 큰 걸림돌로 작용했다. 연구팀은 이 나노채널 속으로 DNA 용액을 연속적으로 투입해 DNA 간 혼성화반응(hybridization)을 활성화시켜 검출도를 더욱 높였다. 아울러 탐침(probe)을 이중사슬로 새롭게 고안해 유전자 변이 유무는 물론 변이의 위치까지 정확하게 검출하는 데 성공했다. 이중사슬로 이루어진 탐침을 고밀도 나노채널에 부착시켜 고감도 SNP 검출에 성공한 것은 처음이다. 이번 연구는 특히 인간의 유전적 차이인 SNP를 정확하게 분석할 수 있어 환자 개인에게 맞는 약물 및 치료방법을 찾아내는 맞춤의학에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 개인의 유전적 특이성 때문에 90% 이상의 약물이 30~50%의 사람들에게만 작용한다는 점을 고려할 때 이번 연구성과는 부작용이나 의료사고를 줄이는 데 큰 도움이 될 것으로 전망된다. 김진곤 교수는 "이번에 개발된 SNP 검출 시스템은 분석 후 붙어 있는 유전자를 제거해 재활용까지 할 수 있는 장점을 갖췄다"면서 "이 연구성과는 유전자 변이 외에도 다양한 바이오 분자의 검출 및 정제에 응용돼 생명과학 전 분야에 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 최근 나노 분야의 세계적 권위지인 '나노레터스(Nano Letters)' 온라인판을 통해 발표됐다.