KAIST 공동연구팀, 초고해상도 다색 양자점 어레이 제작 다중검출 성공
핵심 바이오마커 활용 조기진단‧치료방향 결정‧치료효과 모니터링 가능

마이크로RNA 다중 검출을 위한 다색 양자점 어레이 모식도. 출처: 카이스트
마이크로RNA 다중 검출을 위한 다색 양자점 어레이 모식도. 출처: 카이스트

카이스트 박현규 교수(생명화학공학과), 정연식 교수(신소재공학과)팀이 암 관련 마이크로RNA를 다중 검출할 수 있는 다색 양자점(퀀텀닷) 어레이를 개발했다.

이 다색 양자점 어레이(이하 PQDA)는 트랜스퍼 프린팅 기법을 활용해 초고해상도로 만들고, 이를 마이크로RNA를 분석하는 기술로 발전시켰다.

다색 양자점(퀀텀닷) 어레이는 표적 마이크로RNA에 상보적인 DNA프로브/양자점 복합체가 고정된 고분자 패턴이다. 또 이중가닥 특이적 뉴클레아제(이하 DSN) 효소로 표적 마이크로RNA에 특이적인 양자점을 방출하도록 설계됐다.

PQDA는 표적 마이크로RNA에 상보적인 DNA프로브/양자점 복합체가 고정된 고분자 패턴이다. 또 이중가닥 특이적 뉴클레아제(이하 DSN) 효소로 표적 마이크로RNA에 특이적인 양자점을 방출하도록 설계됐다. 

연구팀은 방출된 양자점들의 형광 신호 앙상블을 기반으로 유방암과 관련된 세 종류의 마이크로RNA를 펨토(10-15) 몰 수준으로 검출했다. 또 혈청과 유방암 세포로부터 마이크로RNA를 검출해 기술의 임상 활용도를 입증했다.

PQDA는 각각 독립적인 정량화가 가능한 DNA프로브-양자점 모듈로 이뤄져 있어 다중 분석에 적합하다. 

PQDA 기반 검출은 역전사 단계가 필요 없다. 덕분에 연구팀은 정량 분석이 정확하고, DSN 효소를 활용해 별도의 증폭 절차 없이 높은 감도를 달성했다. 

또 DSN 효소의 우수한 표적 식별 능력을 이용해 높은 특이도로 표적 마이크로RNA를 검출할 수 있었다.

이번 연구에 참여한 카이스트 박현규 교수, 정연식 교수, 남태원 박사, 박연경 박사(왼쪽부터). 출처: 카이스트
이번 연구에 참여한 카이스트 박현규 교수, 정연식 교수, 남태원 박사, 박연경 박사(왼쪽부터). 출처: 카이스트

연구팀은 "이번 기술은 암의 조기 진단, 치료 방향 결정, 치료 효과 모니터링에 사용하는 액체생검 기술로 널리 활용될 수 있을 것ˮ이라고 밝혔다.

해당 연구 결과는 ACS Nano에 게재됐다.

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