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국내 연구진이 혈액 속 DNA(유전자) 조각을 분석해 암을 찾아내는 '액체 생검' 비용을 크게 낮출 수 있는 '재사용형 센서' 기술을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 김명수 교수 연구팀은 KAIST 신우정 교수팀, 연세대 강주훈 교수팀과 공동으로 이황화몰리브덴(MoS₂)과 고주파(RF) 신호를 활용한 고감도 액체 생검 센서를 개발했다고 12일 밝혔다.
액체 생검은 조직을 직접 떼어내지 않고 혈액이나 체액 속을 떠다니는 DNA 조각을 분석해 암을 진단하는 기술이다. 기존 방식은 센서가 대부분 일회용이거나 제작 비용이 높아 검사 비용 부담이 큰 한계가 있었다.
연구팀이 만든 센서는 특수 용액으로 세척하면 최대 5번까지 다시 사용할 수 있고, 제작 공정도 단순해 비용을 크게 줄일 수 있다. 이황화몰리브덴 잉크를 기판에 바른 뒤 회전시켜 말리는 방식만으로 제작이 가능하다는 설명이다.
진단 원리도 비교적 간단하다. 센서 위에 환자 체액을 떨어뜨리고 고주파 신호를 보내면, 표적 DNA가 붙을 때 나타나는 전기적 변화로 공진 주파수가 이동한다. 이 변화를 측정해 암 관련 DNA 존재 여부를 확인하는 방식이다.
특히 이번 센서는 기존 기술이 놓치기 쉬웠던 '단일 가닥 DNA'만을 선택적으로 검출한다. 단일 가닥 DNA는 말기 암이나 림프절 전이 환자에서 높은 농도로 발견되는 중요한 바이오마커다. 실험 결과, 암 진단 지표인 'AluSx1' DNA 조각을 매우 낮은 농도(154.67nM)에서도 정확히 검출하는 데 성공했다.
센서를 다시 사용할 수 있는 비결은 세척 용액에 들어 있는 '상보 염기'에 있다. 센서에 붙어 있던 단일 가닥 DNA가 세척액 속 짝을 만나 이중 나선을 이루면 자연스럽게 센서에서 떨어져 나가 추가 처리가 필요 없다.
이번 연구는 김명수 교수와 신우정 교수가 교신저자로 참여했고, UNIST 이승찬 연구원과 KAIST 최은호 연구원이 제1저자로 연구를 주도했다.
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연구팀은 "암 전이와 밀접한 단일 가닥 DNA를 저비용으로 검출할 수 있게 돼 향후 임상에서 조기 진단과 예후 관리 비용을 크게 낮출 수 있을 것"이라며 "병원뿐 아니라 가정에서도 활용 가능한 자가 진단 기기와 스마트 헬스케어 시스템으로 발전시키겠다"고 말했다.
