“혈액·소변 존재 마이크로RNA” 암 조기진단에 쓰인다

입력 2022-07-20 13:00:53

KAIST, 표적 마이크로RNA 다중 검출기술 개발

마이크로RNA 다중 검출을 위한 다색 양자점 어레이(PQDA) 모식도. [KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 박현규 교수, 신소재공학과 정연식 교수 공동 연구팀이 암 관련 마이크로RNA를 다중 검출할 수 있는 ‘다색 양자점(퀀텀닷) 어레이(이하 PQDA)’를 개발했다고 20일 밝혔다.

마이크로RNA는 18~25개의 염기서열로 이뤄진 짧은 RNA로, 유전자 발현을 조절함으로써 세포 성장 및 분화와 같은 다양한 세포활동을 제어한다. 마이크로RNA의 비정상적인 발현은 암을 포함한 다양한 질병과 밀접하게 연관돼 있어, 여러 가지 질병을 진단하는 차세대 바이오마커로 크게 주목받고 있다.

마이크로RNA를 검출하는 가장 일반적인 기존 방법은 ‘역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)’이다. 하지만 이 기술은 역전사 반응을 수반하기에 정량의 정확도가 떨어지고 다중 분석이 제한된다. 다중 핵산 분석에 특화돼 개발된 마이크로 어레이 기술 또한 여전히 역전사 단계를 수반하고 있으며 민감도와 특이도에 있어 한계가 있다.

연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해서 트랜스퍼 프린팅기법을 활용해 초고해상도의 PQDA를 제작했고 이를 마이크로RNA를 분석하는 기술로 발전시켰다. 그 결과, 연구팀은 표적 마이크로RNA를 높은 민감도와 특이도로 다중 검출하는 데에 성공했다.

PQDA는 표적 마이크로RNA에 상보적인 DNA프로브·양자점 복합체가 고정된 고분자 패턴으로, ‘이중 가닥 특이적 뉴클레아제(이하 DSN)’ 효소에 의해 표적 마이크로RNA에 특이적인 양자점을 방출하게 설계됐다. 연구팀은 방출된 양자점들의 형광 신호 앙상블을 기반으로 유방암에 관련된 세 종류의 마이크로RNA를 펨토(10-15) 몰 수준으로 검출하는 데에 성공했다. 또한 혈청과 유방암 세포로부터 마이크로RNA를 검출함으로써 기술의 임상활용도를 입증했다.

PQDA는 각각 독립적인 정량화가 가능한 DNA프로브·양자점 모듈로 이뤄져 있다는 점에서 다중 분석에 적합하다. 특히 PQDA 기반 검출은 역전사 단계 없이 원 상태의 마이크로RNA에서 수행하기 때문에 정확한 정량 분석이 가능하고, DSN 효소를 활용해 별도의 증폭 절차 없이 높은 감도를 달성했다. 또한 DSN 효소의 우수한 표적 식별 능력을 이용해 매우 높은 특이도로 표적 마이크로RNA를 검출할 수 있었다.

연구팀 관계자는 “마이크로RNA는 혈액·타액 및 소변과 같은 체액에도 존재하기에 액체생검을 위한 핵심 바이오마커로 작용할 수 있다”며 “따라서 이번 기술은 암의 조기 진단, 치료 방향 결정, 치료 효과 모니터링 등을 위한 액체생검기술로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구결과는 미국화학회가 발행하는 국제학술지 ‘ACS 나노’ 6월 15일 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com