건국대 박기수 교수팀, 1시간 내 병원체 검출하는 새로운 진단 기술 개발
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3시간전
서울--(뉴스와이어)--건국대학교 공과대학 박기수 교수(생물공학과) 연구팀이 다양한 병원체를 1시간 이내에 고감도로 검출할 수 있는 ‘split T7 switch’ 기반의 신규 진단 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
해당 기술은 기존의 Toehold switch 기반 무세포 단백질 합성(Cell-Free Protein Synthesis; CFPS) 시스템의 한계를 극복했다. 기존의 시스템은 표적 핵산이 없는 경우에도 번역 누출이 발생해 부적절한 배경 잡음 신호가 발생할 수 있으며 민감도 성능이 떨어진다.
반면 신규 진단 기술은 37도 등온 조건에서 작동하며, 표적 핵산이 존재할 때만 리포터 단백질의 생산을 위한 전사와 번역이 시작되도록 설계해 기존 진단 시스템 대비 약 3000배 개선된 높은 민감도와 특이도로 표적 핵산을 검출할 수 있다. 특히 리포터 단백질의 형광 및 발색 신호를 모두 사용할 수 있어 다양한 진단 환경에서 유연하게 적용이 가능하다.
또한 기존 시스템과 비교해 노동 집약적인 최적화 과정을 획기적으로 단축시켰다. 고강도 스크리닝 및 RNA 생성 과정 없이 표적 핵산의 인식 부위만 교체해 다양한 표적 핵산의 검출에 유연하게 적용이 가능하며, 복잡한 검출 프로브 제작 과정은 분할 단백질의 ‘self-complementation’ 방식을 활용해 단순화시키고, 전체 수율도 높였다.
이러한 기술적 혁신은 분자 진단 기술의 실질적 사용 가능성을 대폭 향상시키고, 비용 효율성을 높여 대량 생산을 용이하게 하는 등 다양한 현장 진단 환경에서 신속하고 정확한 표적 핵산의 검출을 가능하게 한다.
이번 연구에서 제안하는 Split T7 switch 기반의 시스템은 인유두종 바이러스와 코로나바이러스를 포함한 다양한 병원체를 1시간 이내에 신속하고 정확하게 검출할 수 있어, 실제 현장 진단에서 유용하게 활용될 뿐만 아니라 다양한 병원체 및 질병 바이오마커를 효과적으로 모니터링하기 위한 핵심 플랫폼으로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 바이오센서 분야 세계적 학술지인 ‘Biosensors and Bioelectronics (IF=12.6, JCR 상위 1.7%)’에 게재 승인을 받았으며, 과학기술정보통신부(NRF-2020R1C1C1012275)와 식품의약안전처(21163MFDS501)의 지원을 받아 수행됐다.
※ 논문 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566324005220
웹사이트: http://www.konkuk.ac.kr
