국내 연구진이 기존 기술 대비 5배 이상 더 많은 단백질 바이오마커를 동시에 탐지할 수 있는 멀티 마커 동시 탐지 기술 개발에 성공했다.

KAIST 신소재공학과 장재범·전기및전자공학과 윤영규 교수 연구팀은 기존 기술 대비 5배 이상 더 많은 수의 단백질 마커를 동시에 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 

바이오마커란 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등의 생체 분자로써 이를 통해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있어 암을 비롯해 뇌졸중, 치매 등 각종 난치병을 정밀하게 진단하는 표지자로 각광받고 있다.
 
최근 환자별로 암 조직 내부에 발현되는 단백질 마커가 서로 다르다는 사실이 밝혀지고 있으며, 이러한 차이에 따라서 암의 예후 및 항암제 반응성 등이 결정된다는 연구 결과가 발표되고 있다. 

이에 따라 암 조직에서 여러 단백질 마커를 동시에 탐지하는 기술이 반드시 요구된다. 

이에 장 교수 연구팀이 개발한 이 기술은 특수한 시약이나 고가의 장비가 필요하지 않아 암의 정확한 진단 및 항암제 개발, 새로운 단백질 마커 발굴 등에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

그동안 정밀 암 연구는 암 환자 조직 내부의 유전자를 분석하는 유전체 연구를 중심으로 진행돼왔다. 

하지만 유전자 분석으로는 실제로 이 유전자로부터 단백질 마커가 얼마나 많이 발현되는지 혹은 어떤 공간적 분포로 발현되는지는 알 수 없다는 한계가 있다. 

이에 최근 연구는 유전체 및 단백체를 동시에 분석하는 방향으로 나아가고 있다. 

이처럼 암 조직 내부에서 여러 단백질 마커를 동시에 탐지하는 기술은 새로운 암 서브 타입의 발굴, 각 서브 타입을 표적으로 하는 신약 개발, 적합한 항암제 추천 등을 위해 필수적으로 요구된다.

그동안 암 조직 내부에서 여러 단백질 마커를 동시에 탐지하기 위해 질량 분석 이미지 처리법 혹은 형광염색법이 사용돼 왔다. 

질량 분석 이미지 처리법은 하나의 조직에서 다수의 단백질 마커를 동시에 탐지할 수 있다는 장점이 있으나 고가의 특수 장비가 필요하고 분석 과정에서 조직이 파괴되며, 전체 과정이 오래 걸린다는 단점이 있다. 

형광염색법은 이와 같은 단점은 없으나 한 번에 3개의 단백질 마커만 관찰할 수 있다는 단점이 있다. 

연구팀은 이러한 형광염색법의 한계를 해결하기 위해 한 번에 15개 이상, 최대 20개까지의 단백질 마커를 동시에 탐지할 수 있는 기술인 피카소(PICASSO) 기술을 개발했다. 

이를 위해 연구팀은 발광 스펙트럼이 유사한 형광 분자들을 동시에 사용하고, 이러한 형광 분자들의 신호를 정확하게 분리할 수 있는 기술을 개발했다. 

이 기술을 이용해 하나의 조직에서 15개의 단백질 마커를 탐지하는 과정을 세 번 반복해 총 45개의 단백질 마커를 탐지하는 데 성공했다. 

장 교수 연구팀이 개발한 피카소(PICASSO)기술은 기존 멀티 마커 동시 탐지 기술 중 가장 낮은 비용으로, 가장 많은 수의 단백질 마커를, 가장 빠르게 탐지할 수 있는 기술로 향후 암 진단 및 제약 등에 활용될 가능성이 매우 크다. 

연구팀은 이 기술 개발 과정에서 4건의 국내 특허, 3건의 미국 특허, 2건의 EPO(유럽 특허) 및 PCT(국제 특허)를 출원해 이번 기술의 지적 재산권을 확보했다고 밝혔다. 

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
J-em@jeonmae.co.kr

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