사람의 모든 유전자 30억쌍을 수분 내에 해독할 수 있는 혁신적인 DNA 염기서열 분석법이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
포스텍 김광수 교수(화학과)와 민승규·조연주 박사과정, 김우연 박사(KAIST 교수)는 그래핀 나노리본과 DNA 염기와의 상호작용에 의한 2차원적 전자전도도를 측정하는 초고속 DNA 해독법을 개발했다고 7일 밝혔다.
DNA 해독 분야는 지난 2003년 인간게놈프로젝트가 성공적으로 완료되면서 선진국을 중심으로 막대한 연구비를 투입해 경쟁적으로 연구하는 분야로, 난치병이나 희소병 치료에 필수적이다.
이 연구결과는 최근 나노기술분야 세계 최고 권위지인 네이처 나노테크놀로지 온라인판을 통해 발표됐다.
김광수 교수팀의 이번 연구성과는 최소 몇 주가 걸리는 기존 방식과는 달리 컴퓨터 모의실험결과 인간 게놈 전체를 수 분에서 수 시간 이내에 해독할 수 있어 DNA 정보분석 연구에 획기적인 변화를 몰고 올 전망이다.
연구팀은 DNA가 나노채널을 통과할 때 각 염기들이 그래핀 나노리본 표면에 수 마이크로초 내에 순차적으로 붙었다 떨어지는 현상이 그래핀의 전도도에 변화를 줘 4종의 염기가 확실히 구분될 수 있다는 사실에 착안했다.
각 시간대별 전자전도도 변화를 새로운 개념의 2차원 데이터 정보처리방법을 사용함으로써, 기존 방법보다 훨씬 빠르고 정확하게 염기서열 분석이 가능하다는 것을 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 슈퍼컴퓨터를 통해 입증했다.
이 방법은 별도의 DNA 증폭이나 광학적 표식 과정이 필요하지 않아 분석에 소요되는 시간을 줄이는 것은 물론, 상당한 비용절감을 가져올 것으로 예상된다. 특히 이번 연구성과는 그래핀 나노리본을 이용한 분자 전자공학, 유전자 염기서열분석, 2차원 전자전도도 정보해석 기술 등 NT와 BT, IT 세 분야의 융합을 통해 이뤄져 향후 융합연구의 모범적인 모델로 자리매김할 전망이다.
김광수 교수는 “초고속 저비용의 DNA 염기서열 분석법의 현실화는 최근 화제가 되고 있는 개인맞춤형 의료에 활용될 수 있다”며 “특히 유전정보에 따른 인간의 성격, 본능, 재능 등 다양한 생명 정보를 분석할 수 있어 인류의 미래에 새로운 변화를 가져다 줄 포스트 게놈시대를 앞당길 것”이라고 설명했다.
한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 국가과학자 및 글로벌연구실 사업 아래 수행됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.co.kr
