한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 유전자 가위로 불리는 크리스퍼(CRISPR-Cas9) 시스템에 의해서 구동되는 엑스파(EXPAR) 반응을 이용해 유전자 돌연변이를 검출하는 신기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

 

일반적으로 유전자 돌연변이를 검출하기 위해 중합효소연쇄반응(PCR)을 이용한다. 현재까지 개발된 유전자 돌연변이 검출기술들은 낮은 특이도, 낮은 검출 성능, 복잡한 검출 방법, 긴 검출 시간 등의 단점들을 지니고 있다.

 

연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해서, 크리스퍼 시스템을 활용해 검출 특이도를 높이고 EXPAR 등온 증폭 반응을 통해 검출 민감도를 크게 향상시켰다.

표적유전자 돌연변이를 고감도로(검출 한계 :437 aM/아토몰라·Attomolar) 30분 이내 검출하는 데 성공했다. 이는 기존 기술 대비 증폭효율 약 10만 배 증가, 검출 시간 약 50% 감소에 해당하는 수치다.

 

연구팀은 2개 Cas9/sgRNA 복합체로 구성된 크리스퍼 시스템으로 유전자 돌연변이 양 끝단을 절단했다.

절단된 짧은 이중나선 유전자 돌연변이가 EXPAR 반응을 구동시키고 EXPAR 반응 생성물을 통해 형광 신호가 발생하도록 설계함으로써 표적 유전자 돌연변이를 고감도로 정확하게 검출했다.

 

연구팀은 이 기술을 통해 염색체 DNA내 HER2와 EGFR 유전자 돌연변이를 성공적으로 검출할 수 있었다.

이러한 유전자 돌연변이는 유방암 및 폐암 발생에 관여할뿐만 아니라 특정 치료 약제에 대한 반응을 예측하기 위해 대표적으로 활용되는 중요한 바이오마커다.

 

박현규 교수는 "이번 기술은 다양한 질병을 조기 진단하고 환자 맞춤형 치료를 구현하는 데 활용될 수 있다"고 설명했다.

한편, 이번 연구 결과는 영국왕립화학회가 발행하는 국제학술지 '나노스케일 (Nanoscale)'에 2021년도 15호 표지(Back cover) 논문으로 지난달 14일 선정됐다.