중합효소연쇄반응(PCR)보다 빠르게 DNA 미세 변이를 잡아내는 기술이 개발돼 주목된다. 상용화 될 경우 코로나 검사에 응용될 것이라는 기대감도 커지고 있다.

22일 한국연구재단은 이효진 한국과학기술원 박사와 최정규 고려대학교 교수 등 공동연구팀이 유전자 변이에 의한 단일염기 차이를 빠르게 읽을 수 있는 광학센서 기술을 개발했다고 밝혔다.

우리 세포 하나에 존재하는 이중나선 형태의 30억 개의 염기쌍은 여러 요인에 의해 염기가 변형될 수 있다. 어떤 위치에서는 염기 하나의 변이가 약물 과민성이나 질환으로 이어지기도 한다. 이번 기술 개발은 PCR을 이용한 증폭과정 없이도 단일염기 차이를 빠르게 포착할 수 있는 기술이 소개된 것으로 의미가 있다.

연구팀은 실제 혈액응고 지연 약물에 대한 반응성 차이 원인으로 알려진 단일염기 차이를 기존 방식 대비 최소 3배가량 빠르게 포착하는데 성공했다고 전했다.

기존에는 염기 하나의 변이를 찾기 위해 염기서열을 하나하나 분석하거나 유전자를 증폭하는 PCR과정이 이용됐다. 시간이 상당 소요되고 증폭 후에도 긴 유전자 가닥 중 한 개의 염기 차이를 구분하는 데는 한계가 있었다.

연구팀은 까다로운 효소 증폭 기술에 기반한 염기서열 해독이 아닌 더 빠르고 민감한 단일염기 변이 검출 기술을 설계했다. 핵심은 금나노입자와 자성입자를 이용한 선택적 단일염기 인식과 서열치환 나노기술, 위치 특이적 하이드로겔 형광신호 발생을 이용한 광학기술이다. 시간을 단축하면서 민감도는 높인 것.

먼저 표적서열과 결합할 수 있는 금나노입자와 자성입자를 이용한 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 인식토록 디자인된 DNA가 도입된 금 나노입자와 자성입자를 통해 시료 내 특정 염기서열을 1차적으로 인식하고 이후 선택적으로 분리된 금나노입자에 부착돼 있던 유전자를 떼 하이드로겔 형광입자에 흘려보내면 꺼져 있던 형광신호가 표적 해당 위치에 맞게 선택적으로 되살아나도록 했다"고 말했다.

연구팀은 이 기술이 감염병 검진이나 각종 질병 진단 등 다양한 유전체 분석에 확장할 수 있는 실마리가 될 것으로 기대하고 있다.