[메디게이트뉴스 이지원 기자] 한국연구재단은 최낙원 박사(한국과학기술연구원)·최정규 교수(고려대학교) 공동연구팀이 하이드로젤을 기반으로 여러 종류의 유전자를 동시에 증폭함으로써 알츠하이머와 같은 질환을 손쉽게 검출할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

하이드로젤은 보통 수분 함량이 90%인 친수성 고분자로서 뛰어난 생체친화성 때문에 인공 장기와 약물 전달 캐리어 등으로 사용된다. 연구팀은 이러한 특성을 가진 하이드로젤 안에서 실시간 핵산 증폭(qPCR) 반응이 진행됨으로써 복잡한 프라이머 디자인 없이도 여러 종류의 마이크로RNA를 특이적으로 검출해내는데 성공했다. 

실시간 핵산 증폭(qPCR)은 극소량의 유전물질을 증폭시켜 질환과 관련된 유전자의 유무를 판단하는 방법으로, 암이나 알츠하이머와 같은 유전질환의 진단과 예후 모니터링에 사용되고 있다. 그러나 기존의 용액 기반 실시간 핵산 증폭(qPCR)은 단일 샘플로부터 3개에서 4개의 유전자만 동시에 검출할 수 있도록 제한되고, 프라이머(타겟 유전자를 증폭하는데 꼭 필요한 개시제)를 정교하게 디자인하더라도 비특이적 증폭이 일어날 수 있는 한계가 있었다.

그래서 연구팀은 실시간 핵산증폭(qPCR) 기기에 상용화된 플라스틱 칩 안에 여러 개의 하이드로젤 기둥을 자외선을 수차례 쪼여서 고정시키는 방법을 선택했다. 이 때 하이드로젤 안에는 특정 마이크로RNA를 증폭하기 위한 프라이머를 고정시켜 뒀다. 최대 27개 까지 하이드로젤 기둥의 수만큼 유전자를 동시에 검출할 수 있어 기존에 비해 동시 다중 검출의 효율성이 대폭 강화됐다. 또한, 하이드로젤 기둥끼리 물리적으로 떨어져 있으므로 프라이머 간의 상호 간섭을 통제할 수 있었고, 기존 실시간 핵산증폭(qPCR)의 난제였던 비특이적 증폭이 거의 나타나지 않았다.
 
최낙원 박사는 "이 연구는 하이드로젤을 이용해 여러 유전자를 동시에 정밀하게 검출해내는 최적의 기술을 개발한 것"이라며, "알츠하이머뿐만 아니라 다양한 유전질환의 진단에 적용될 수 있을 것으로 기대한다"고 연구의 의의를 밝혔다.
 
이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구), 뇌과학원천기술개발사업, 과학기술정보통신부-산업통상자원부 나노융합2020사업, 산업통상자원부 바이오산업핵심기술개발사업, 한국과학기술연구원 기관고유사업의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)에 지난 달 19일 게재됐다.