“금 나노입자 이용, 암세포 유전자 2분 만에 검출”

한국연구재단, 심상준 고려대 교수 연구팀
'바이오 융합 금 나노입자 기반 바이오센서' 개발
극소량 시료로 유전적 질환 쉽고 빠르게 진단
환자 맞춤형 치료 위한 의료 현장에서 활용 기대

국내 연구진이 금 나노입자를 이용해 암세포 유전자를 단 2분 만에 초고속으로 진단하는 기술 개발에 성공했다.

한국연구재단은 심상준 고려대 교수 연구팀이 암세포 유전자의 변이를 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 바이오 융합 금 나노입자 기반의 바이오센서를 개발했다고 26일 밝혔다. 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 2월19일에 게재됐다.

최근 유방암의 조기 진단과 예방을 위해 유전자 검사에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 지난 2013년 미국 영화배우 안젤리나 졸리가 BRCA1 유전자의 돌연변이를 발견하고, 예방적 유방 절제술을 받으며 주목받기 시작했다.

BRCA1 유전자는 세포 내 DNA 손상을 복구하고 종양을 억제하는 역할을 하며, 돌연변이가 발생하면 유방암 발병률이 80%에 달한다. 정밀한 유전자 돌연변이 검출을 위해 많은 기술이 개발되고 있지만 아직은 검출 시간, 민감도 등 측면에서 한계가 있다.

연구팀은 금 나노입자의 빛에 대한 민감도를 이용해 유전자의 점 돌연변이를 감지하는 바이오센서를 개발했다. 단 2분 만에 분자 수준에서 돌연변이를 정밀하게 검출했다. 점돌연변이는 DNA를 구성하는 염기 중 하나가 변환돼 나타나는 돌연변이를 말한다.

유전자를 복구하기 위해 점 돌연변이 부분에 뮤트S(MutS) 단백질이 결합하는데 이 과정을 금 나노입자의 산란광 변화를 통해 감지했다. 금 나노입자의 민감도를 대폭 향상시키기 위해 일반적인 공·막대 모양이 아닌 두 입자가 연결된 듯한 ‘나노 브릿지’ 형태로 설계했다.

개발된 금 나노입자 바이오센서를 적용해 암 세포주에서 점 돌연변이의 유무 뿐만 아니라 어떤 변이가 발생했는지 진단하는 데도 성공했다. 점 돌연변이의 종류가 달라지면 뮤트S 단백질의 결합 속도에 영향을 받는 원리를 이용했다.

심상준 교수는 “단일 나노입자의 독특한 형태를 통해 빛에 대한 민감도를 대폭 향상시킨 광학 플랫폼 기술”이라며 “극소량의 시료만으로 다양한 유전적 질환을 쉽고 빠르게 실시간으로 진단할 수 있으므로 환자 맞춤형 치료를 위해 의료 현장에서 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.


【서울=뉴시스】