암 조기 진단과 치료 방향 결정에 활용할 수 있는 표적 마이크로RNA의 다중 검출 기술이 개발됐다.

마이크로RNA는 염기서열 18~25개로 이뤄진 짧은 RNA로, 유전자 발현을 조절해 세포 성장과 분화 등을 제어하는데 비정상적인 마이크로RNA 발현은 암을 포함한 다양한 질병과 밀접하게 연관돼 있어 질병을 진단하는 차세대 바이오마커로 주목받고 있다.

한국과학기술원 생명화학공학과 박현규 교수, 신소재공학과 정연식 교수 공동 연구팀(KAIST 신소재공학과 남태원 박사, 생명화학공학과 박연경 박사)은 암 관련 마이크로RNA를 다중 검출할 수 있는 다색양자점(퀀텀닷) 어레이를 개발했다고 20일 밝혔다.

마이크로RNA를 검출하는 가장 일반적인 방법은 '역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)'이지만 정량 정확도가 떨어지고 다중 분석이 제한된다. 다중 핵산 분석에 특화된 '마이크로 어레이 기술'도 역전사 단계를 수반해 민감도와 특이도에 한계가 있다.

이에 연구팀은 트랜스퍼 프린팅 기법을 활용해 초고해상도의 다색 양자점 어레이(PQDA)를 제작해 마이크로RNA를 분석하는 기술로 발전시켰다. 연구팀은 이 기술을 활용해 표적 마이크로RNA를 높은 민감도와 특이도로 다중 검출하는 데 성공했다.

PQDA는 DNA프로브/양자점 복합체가 고정된 고분자 패턴으로, 이중가닥 특이적 뉴클레아제(DSN) 효소에 의해서 표적 마이크로RNA에 특이적인 양자점을 방출하도록 설계됐다.

연구팀은 방출된 양자점들의 형광 신호 앙상블을 기반으로 유방암에 관련된 세 종류의 마이크로RNA를 펨토(10-15) 몰 수준으로 검출했다. 또 혈청과 유방암세포로부터 마이크로RNA를 검출해 임상 활용도도 입증했다.

연구팀은 “마이크로RNA는 혈액, 타액 및 소변과 같은 체액에도 존재하기 때문에 액체생검(Liquid biopsy)을 위한 핵심 바이오마커로 작용할 수 있다”며 “이번 기술은 암의 조기 진단, 치료 방향 결정, 치료 효과 모니터링 등을 위한 액체생검 기술로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 전했다.

이번 연구결과는 미국화학회가 발행하는 국제학술지 ‘ACS Nano’에 게재됐다.