신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)과 같은 RNA 바이러스뿐만 아니라 DNA, 마이크로 RNA(miRNA) 등 유전자 20종을 동시에 진단할 수 있는 검사법을 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터 김상경 박사팀은 ‘실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)’ 검사 한 번으로 20종까지 검출하는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

지금까지 qRT-PCR로 5종 이상의 유전자를 다중분석 하는 것은 기술적으로 한계가 있었다. 기존에는 3~4종의 유전자 신호를 각각 다른 형광색으로 구분했다. 하지만 형광색끼리 중첩되는 현상 때문에 한꺼번에 5개 이상의 유전자를 분석하기 어려웠다.

이에 KIST 연구진은 역전사와 PCR을 모두 수행할 수 있는 직경 500㎛의 다공성 미세입자를 개발하고 각 입자에 식별할 수 있는 패턴을 넣었다.

연구진은 인플루엔자 등 유전자 6종을 동시에 분석했고 20종을 한 번에 검출하는 칩도 개발했다.

이어 단백질 생산을 조절하는 새로운 유전 물질인 miRNA 분석에 최적화된 미세입자를 개발했다. miRNA는 화학적으로 RNA와 같은 성질을 가지지만 그 길이가 매우 짧아서 기존 방식으로 qRT-PCR을 설계할 수 없다는 게 연구진의 설명이다.

KIST 정승원 박사는 miRNA에 특화된 고리 형태의 프라이머를 입자 내에 고정해 역전사한 후 그 입자에 PCR 반응까지 완료하는 형태를 고안했다. 이를 통해 복잡한 miRNA 분석 단계를 줄이고 소요 시간을 1시간 이내로 단축했다. DNA로부터 RNA가 만들어지는 과정을 전사라고 하며 역으로 RNA에서 상보적인 DNA가 만들어지는 과정을 역전사라고 한다.

연구책임자인 김상경 박사는 “이번 연구는 입자 기반의 진단기술(qPCR) 방식이 여러 개의 유전자 정보를 통해 진단의 정확성과 효율을 높이는 돌파구가 될 수 있음을 보여줬다”며 “여러 개의 유전자 마커로 단일질환의 진단 정확성을 높이는 것뿐만 아니라 증상이 유사한 여러 감염병이 유행할 때 감염원을 정확히 감별하는 데에도 효율적으로 적용될 수 있다”고 강조했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업과 국가과학기술연구회(NST) 창의형융합연구사업으로 수행됐다. 연구결과를 담은 논문 ‘In-particle stem-loop RT-qPCR for specific and multiplex microRNA profiling’은 분석과학 분야 국제학술지인 Biosensors & Bioelectronics(IF 9.518) 최신호에 게재됐다.