PCR 보다 빠르게 DNA 미세변이 잡아낸다!
PCR 보다 빠르게 DNA 미세변이 잡아낸다!
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.12.23 12:00
  • 조회수 3942
  • 댓글 1
이 기사를 공유합니다

우리 세포 하나에 이중나선 형태의 30억 개 염기쌍이 존재합니다. 여러 요인에 의해 염기가 변할 수 있는데요. 어떤 위치에서는 염기 하나의 변이가 약물 과민성이나 질환으로 이어지기도 한다. 이 가운데 중합효소연쇄반응(PCR)을 이용한 증폭과정 없이도 이같은 단일염기 차이를 빠르게 포착할 수 있는 기술이 소개됐습니다.

 

한국연구재단(이사장 이광복)은 한국과학기술연구원 이효진 박사, 고려대학교 최정규 교수 등 공동연구팀이 유전자 변이에 의한 단일염기 차이를 빠르게 읽을 수 있는 광학센서 기술을 개발했다고 밝혔는데요. 나아가 연구팀은 실제 혈액응고 지연 약물에 대한 반응성 차이의 원인으로 알려진 단일염기 차이를 기존 방식 대비 최소 3배가량 빠르게 포착하는데 성공했습니다. 

 

기존에는 염기 하나의 변이를 찾기 위해 염기서열을 하나하나 분석하거나 유전자를 증폭하는 PCR 과정이 이용되기에 시간이 상당히 소요됩니다. 또 증폭 후에도 긴 유전자 가닥 중 한 개의 염기 차이를 구분하는데 한계가 있었습니다.

 

이에 연구팀은 까다로운 효소 증폭 기술에 기반한 염기서열 해독 에서 탈피, 더 빠르고 더 민감한 단일염기 변이 검출기술을 설계했습니다. 핵심은 금나노입자와 자성입자를 이용한 선택적 단일염기 인식 및 서열치환 나노기술과 위치 특이적 하이드로겔 형광신호 발생을 이용한 광학기술로 시간을 단축하면서 민감도는 높인 것입니다. 

 

먼저 표적서열과 결합할 수 있는 금나노입자와 자성입자를 이용해 자석으로 원하는 표적서열만 추출하는 방식으로 증폭과정을 대신했습니다. 나아가 네 종류의 염기마다 하이드로겔 내 서로 다른 위치에서 형광신호를 생성하게 함으로써 염기서열을 읽지 않고도 광학현미경으로 염기 차이를 쉽게 확인할 수 있도록 했는데요. 

 

이효진 박사는 “단일염기서열의 차이를 선택적으로 인식하도록 디자인된 DNA가 도입된 금 나노입자와 자성입자를 통해 시료 내 특정 염기서열을 1차적으로 인식하며, 이후 선택적으로 분리된 금나노입자에 부착되어 있었던 유전자를 떼어 내어 하이드로젤 형광입자에 흘려보내면 꺼져있던 형광신호가 표적 해당 위치에 맞게 선택적으로 되살아나도록 했다.”고 원리를 설명했습니다. 

Toehold 매게 DNA 치환 기술을 이용한 단일 염기서열 변이 검출. 단일염기서열 변이를 선택적으로 인식하는 상보적 시퀀스가 도입된 금 나노입자와 자성입자를 사용하여 표적물질을 선택적으로 분리하고, 이후 금나노입자에 부착된 토홀드 시퀀스를 표면으로부터 떼어낸 후 형광이 소광 (quenching) 되어 있는 하이드로젤 마이크로 입자에 흘려보내면 Toehold 매개 DNA 치환반응이 일어나면서 형광소광물질이 떨어져 나가 선택적으로 광학 신호를 방출하게 됨. 그림설명 및 그림제공 : 한국과학기술연구원, 이효진 선임연구원
Toehold 매게 DNA 치환 기술을 이용한 단일 염기서열 변이 검출. 단일염기서열 변이를 선택적으로 인식하는 상보적 시퀀스가 도입된 금 나노입자와 자성입자를 사용하여 표적물질을 선택적으로 분리하고, 이후 금나노입자에 부착된 토홀드 시퀀스를 표면으로부터 떼어낸 후 형광이 소광 (quenching) 되어 있는 하이드로젤 마이크로 입자에 흘려보내면 Toehold 매개 DNA 치환반응이 일어나면서 형광소광물질이 떨어져 나가 선택적으로 광학 신호를 방출하게 됨. 그림설명 및 그림제공 : 한국과학기술연구원, 이효진 선임연구원

연구팀은 이 방법이 감염병 검진, 각종 질병 진단 등 다양한 유전체 분석에 확장할 수 있는 실마리가 될 것으로 기대하고 있습니다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노 및 소재기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 나노바이오 분야 국제학술지‘스몰(Small)’에 12월 19일 온라인 게재됐습니다.

논문명 : Multiplex SNP genotyping using SWITCH : Sequence-specific nano particle With Interpretative Toehold-mediated sequence deCoding in Hydrogel

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 1
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
검사싫어 2022-01-10 09:27:16
코에 면 봉 넣는 것은 동일한가요?

  • 충청남도 보령시 큰오랏3길
  • 법인명 : 이웃집과학자 주식회사
  • 제호 : 이웃집과학자
  • 청소년보호책임자 : 정병진
  • 등록번호 : 보령 바 00002
  • 등록일 : 2016-02-12
  • 발행일 : 2016-02-12
  • 발행인 : 김정환
  • 편집인 : 정병진
  • 이웃집과학자 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2016-2022 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트