나노기술 및 정책 정보

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 표적 DNA를 현장에서 신속, 간편하게 육안으로 진단할 수 있는 발색 진단 기술이 국내연구자의 주도로 개발되었다. 한국과학기술원(KAIST) 박현규 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업(도약연구)의 지원으로 수행되었다.
 박현규 교수 연구팀은 자성 나노입자가 과산화효소 활성을 나타낸다는 최근 이론을 활용하여, PCR(중합효소 연쇄반응)에 의해 증폭된 DNA를 육안으로 쉽게 검출하는 발색 유전자 진단 신기술을 개발하였다.
 이 기술은 진단하고자 하는 표적 DNA를 PCR 반응으로 증폭시키면, 증폭된 DNA가 자성 나노입자의 과산화효소 활성을 현저히 저해한다는 사실에 기반을 두고 있다. 즉, 표적 유전자가 없으면 자성 나노입자의 과산화효소 활성으로 특정한 발색 반응이 일어나 색 전이현상이 일어나지만, 표적 유전자가 있으면 PCR반응에 의해 증폭되어 자성 나노입자의 과산화효소 활성을 막아 색 전이현상이 나타나지 않는다. 이러한 발색 반응 유무는 육안으로도 쉽게 식별할 수 있어, 기존의 복잡한 유전자 진단기술을 획기적으로 간편화시킨 새로운 유전자 진단 기술로 평가된다.

 경제성과 실용성을 갖춘 유전자 진단 기술 분야의 혁신적 원천기술로서, 임상적으로도 유용하게 활용될 수 있다는 것이 특징이다. 박 교수팀의 기술은 기존의 금 나노입자 기반 유전자진단 기술과는 달리, 금 나노입자 표면에 DNA 분자를 결합하는 과정이나 색 전이 유도를 위해 염을 첨가하는 과정 등의 추가처리가 불필요하기 때문에 값싸고 편리한 유전자 진단 기술개발을 위한 새로운 원천기술로 기대하고 있다.

 연구팀은 성병을 유발하는 병원균(클라미디아 트라코마티스)에 감염된 샘플을 대상으로 이 기술을 적용하여 원인균 감염 여부를 색 전이현상을 통해 육안으로 정확히 식별해냄으로써 임상 유용성을 훌륭하게 검증하였다. 박현규 교수는“자성나노입자의 원리를 이용한 이 신기술은 다양한 병원균 감염을 신속히 진단하기 위한 새로운 원천기술로서, 각종 생체물질과 화학물질을 검출하는 기술로 확대되어 다각적으로 활용될 것으로 전망한다”고 연구의의를 밝혔다.
 한편, 이번 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 독일의‘스몰(Small)’지 6월호(6월 6일자)에 표지논문으로 게재되는 영예를 얻었다.
(논문명 : Label-Free Colorimetric Detection of Nucleic Acids Based on Target-Induced Shielding Against the Peroxidase-Mimicking Activity of Magnetic Nanoparticles)