국내 연구진이 사람의 모든 유전자 30억 쌍을 1시간 안에 해독할 수 있는 새로운 DNA 염기서열 분석법을 내놔 국제적 주목을 받고 있다.

김광수 포스텍 교수(화학)<사진> 연구팀은 인간 게놈 전체를 수 시간 또는 수 분 내 해독할 수 있는 방법을 최근 ‘네이처 나노테크놀로지’ 온라인판에 발표했다. 이번 연구 결과는 최소 몇 주가 걸리는 기존 방식을 크게 앞당긴 것이다. 난치병과 희소병 치료에 필수적인 내용으로 선진국들이 경쟁적으로 연구하는 분야라 더욱 이목을 끈다.

김 교수팀은 그래핀 나노리본과 DNA 염기와의 상호작용에 의한 전자전도도를 측정하는 방법을 제시했다. 그래핀 나노리본은 2차원 구조 탄소동소체인 그래핀이 폭이 가느다란 밴드 모양으로 이루어진 것을 말하며, 혁신적 차세대 전기소자 재료로 꼽힌다. DNA 염기는 유전자를 구성하는 물질이다.

연구팀은 DNA가 나노 구멍을 통과할 때 각 염기들이 그래핀 나노리본 표면에 수 마이크로초 내에 순차적으로 붙었다 떨어지는 현상에 주목했다. 이 현상이 그래핀 전도도에 변화를 줘 4종의 염기가 확실히 구분되는 점에 착안, 시간대별 전자전도도 변화를 데이터 정보로 처리하는 방법을 사용했다. 이를 이용하면 기존 방법보다 훨씬 빠르고 정확하게 염기서열 분석이 가능하다.

특히 이 방법은 별도의 DNA 증폭(amplification)이나 광학적 표식(optical labeling) 과정 등이 불필요해 DNA 염기 분석에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있다. 비용 절감 효과도 예상된다.

김 교수는 “이번 연구는 기술 발전에 따라 인간 게놈을 수 분 내에 해독할 수도 있는 획기적인 기술이다. 초고속 저비용 DNA 염기서열 분석이 가능해진다”며 “차세대 개인맞춤형 의료 활용은 물론, 유전 정보에 따른 인간의 다양한 생명 정보를 분석하는 데도 큰 역할을 할 것이다. 인류의 미래에 새로운 변화를 가져다줄 포스트게놈시대를 앞당길 것”이라고 설명했다.

한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단의 국가과학자 및 글로벌연구실 사업의 일환으로 지원됐으며, 김 교수는 국가과학자 자격으로 연구를 수행해 성과를 거뒀다.