암 치료·분석 더 정밀하게…DNA 조각 초정밀 분석 기술 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 바이오물질측정그룹 및 유기측정그룹, 미국 라이트 주립대 의과대학 연구팀이 공동으로 세포의 DNA 복구 과정에서 발생하는 극미량 손상 DNA 조각을 초고감도로 검출하고 정량화하는 분석 플랫폼을 개발했다고 14일 밝혔다.

이번 기술은 손상된 DNA 조각을 개수 단위로 산출할 수 있을 만큼 정밀도가 높아 기존 분석법 대비 최대 22배 더 많은 조각을 검출할 수 있다. 개인별 DNA 복구능력 비교와 항암제·발암물질 반응 평가 연구의 토대가 될 것으로 기대된다.

인체 DNA는 자외선, 화학물질, 흡연, 체내 대사 활동 등으로 인해 매일 손상된다. 손상이 제때 복구되지 않고 돌연변이로 축적되면 노화나 암 같은 질환의 원인이 될 수 있다.

이에 대응해 세포는 이상 부위를 정교하게 잘라내고 새로운 DNA로 교체하는 '뉴클레오타이드 절제 복구(NER)' 시스템을 가동한다. 이때 잘려 나오는 미세한 DNA 조각의 양과 시간적 변화를 측정하면 세포의 복구 속도와 효율을 정확히 파악할 수 있다. 질병 원인 규명과 치료 반응 예측 연구의 지표로 활용 가능하다.

그동안 극미량의 DNA 손상 조각을 정확히 정량화하는 데 기술적 한계가 있었다. 기존에는 절단된 DNA 조각의 끝부분에 표지 물질을 붙여 검출되는 표지의 양을 통해 전체 조각 수를 추정하는 분석 방식을 사용했다.

그러나 시간이 흐르면서 세포 내부에서 DNA 조각 끝부분이 자연 분해될 경우 표지 물질이 정상적으로 붙지 않아 실제 존재하는 손상 조각임에도 분석에서 누락될 수 있었다.

표준연 연구진은 경쟁적 면역분석법을 도입해 문제를 해결했다. 시료 내 분석 대상 물질과 기준 물질이 한정된 항체 결합 부위를 차지하기 위해 경쟁하는 원리를 이용한 방식이다. 기준 물질의 검출 신호가 낮을수록 측정 대상의 농도가 높음을 알 수 있다.

이를 통해 단순히 DNA 복구 정도를 '많다, 적다' 수준으로 상대 비교한 기존 방식을 넘어, 세포 내에서 발생하는 DNA 조각의 개수까지 파악할 수 있는 세계 최고 수준의 정밀도를 확보했다. 이를 통해 DNA 복구 속도와 세포별 반응 차이를 객관적으로 분석할 수 있는 정밀 의료 연구 기반을 마련했다.

표준연은 2015년 DNA 복구 과정에서 발생하는 극미량 손상 조각을 세계 최초로 검출한 이후 10여년간 관련 연구를 고도화해 왔다. 이번 연구에서는 분석 설계를 새롭게 해 기존 방식의 근본적 한계를 극복했다.

최준혁 표준연 책임연구원은 "DNA 복구 속도와 효율을 정량화하면 개인별 암 발생 위험을 조기에 진단하고 암세포의 항암제 저항성을 객관적으로 파악할 수 있다"며 "향후 실제 사람의 조직을 활용한 후속 검증을 통해 개인 맞춤형 항암 치료 등에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 핵산 연구(Nucleic Acids Research)에 게재됐다.

jongseo12@news1.kr