국내연구진, 바이오마커 가장 저렴하고 많이 동시 검출한다

기사내용 요약
KAIST '피카소(PICASSO)' 기술 개발…1번에 15개 이상 단백질 마커 동시 탐지
기존 형광염색법 한계 극복…국제 학술지 연구결과 게재

[대전=뉴시스] 피카소(PICASSO) 기술 실험 모식도. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 신소재공학과 장재범·전기및전자공학과 윤영규 교수 연구팀이 기존 기술 보다 5배나 많은 단백질 바이오마커를 동시에 탐지할 수 있는 고성능 탐지기술 개발을 했다고 23일 밝혔다.

바이오마커는 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등의 생체 분자로 이를 통해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있어 각종 난치병을 진단하는 표지자로 활용된다.

최근 환자별로 암 조직 내부에 발현되는 단백질 마커가 서로 다르다는 사실이 밝혀지면서 암 조직에서 여러 단백질 마커를 동시에 탐지하는 기술의 필요성이 매우 커졌다.

그동안 암 조직 내부에서 여러 단백질 마커를 동시에 탐지하기 위해 질량분석이미지처리법 혹은 형광염색법이 사용돼 왔다.

기존 질량분석이미지처리법은 하나의 조직에서 다수의 단백질 마커를 동시에 탐지할 수 있지만 고가의 장비가 필요하고 분석과정에서 조직이 파괴되며 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

또 형광염색법은 질량 분석 이미지처리법의 단점은 없지만 한 번에 3개의 단백질 마커만 관찰할 수 있다는 한계가 있다.

장 교수 연구팀은 이런 형광염색법의 한계를 해결키 위해 한번에 15개 이상, 최대 20개까지의 단백질 마커를 동시에 탐지할 수 있는 기술인 '피카소(PICASSO)' 기술을 개발했다.

연구팀은 이 기술이 다양한 생체분자들의 이미지를 형형색색으로 얻어낼 수 있어 일반인들에게 친숙한 화가 피카소의 이름을 따 'PICASSO(Process of ultra-multiplexed Imaging of biomoleCules viA the unmixing of the Signals of Spectrally Overlapping fluorophores)'로 정했다고 설명했다.

이를 위해 연구팀은 발광 스펙트럼이 유사한 형광 분자들을 동시에 사용하고 이런 형광 분자들의 신호를 정확하게 분리할 수 있는 기술을 개발했다.

연구팀은 이 기술을 이용해 하나의 조직에서 15개의 단백질 마커를 탐지하는 과정을 세 번 반복해 총 45개의 단백질 마커를 탐지하는 데 성공했다.

'피카소' 기술은 기존 멀티 마커 동시 탐지기술 중 가장 낮은 비용으로, 가장 많은 수의 단백질 마커를 가장 빠르게 탐지할 수 있는 기술이다. 이로 향후 암 진단·제약 등에 유용하게 활용될 수 있다.

연구팀은 기술 개발과정에서 4건의 국내 특허, 3건의 미국 특허, 2건의 EPO(유럽 특허) 및 PCT(국제 특허)를 출원했다.

KAIST 신소재공학과 서준영·심연보·김지원 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature communications)' 5월 13권에 출판됐다.(논문명 : PICASSO allows ultra-multiplexed fluorescence imaging of spatially overlapping proteins without reference spectra measurements).

서준영 연구원은 "피카소 기술을 통해 그동안 관찰하기 어려웠던 조직 내 수많은 단백질 마커의 발현 정도 및 분포 관찰에 성공했다"며 "특수한 시약이나 고가의 장비없이 형광현미경만을 사용, 접근성이 매우 높은 기술로 새 생명현상 규명, 암 바이오마커 발굴, 정밀진단·치료제 개발 등에 활발히 사용될 것"이라고 말했다.

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