차세대 마이크로어레이 분석기술, 한 개 칩으로 동시분석

[산업일보]
대량의 데이터 분석을 효과적으로 수행하기 위해 수백개 이상의 매우 작은 물질들이 고체 표면에 집적화 한 마이크로어레이 기술은 한 번의 테스트로 방대한 양의 결과를 효과적으로 얻을 수 있는 기술로, 약물 스크리닝, DNA 분석, 면역 검사 등 다양한 화학, 생물학 관련 정성/정량 분석에 활용되고 있다.

그러나, 주로 2차원 평면상에 다양한 종류의 물질(단백질, DNA, 세포 등)을 점 형태의 어레이로 구성하는 기존의 방식은 단순히 각 어레이 내 물질과 샘플간의 일대일 반응만을 관찰할 수 있으며 또한 어레이 내 상호오염 가능성으로 인해 결과의 신뢰성이 떨어지며 이에 제한적인 정보만을 얻을 수 있다는 한계점이 존재한다. 때문에, 병원에서는 의심이 가는 질병에 한해서는 정밀한 해당 질병 분석기술을 추가적으로 진행 하고 있다. 따라서 다양한 분석 정보를 제공하며 정밀한 질병 진단 성능을 가지는 차세대 마이크로어레이 기술이 필요하다.

과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 포항공과대학교 김준원 교수 연구팀이 마이크로 입자를 제어해 화학 및 바이오 물질 반응 분석 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 ‘미세유체기반 차세대 마이크로어레이 플랫폼’ 원천기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

기존에는 질병진단 등 화학 및 바이오물질의 복합반응을 1개의 분석 칩으로 분석할 때, 각각의 반응을 완전히 분리하지 못해 반응물질끼리 오염될 수 있어 여러 가지 반응을 동시에 정확하게 분석하기 어려웠으나, 김준원 교수 연구팀이 물과 기름이 섞이지 않는 원리를 이용해 분석 칩 속에 미세 막 구조물이 포함된 수많은 독립공간(30개/mm2)을 만들고, 각 공간에 다양한 마이크로 입자를 원하는 개수와 순서로 배치해, 입자간 상호 오염 없이 여러 가지 반응을 동시에 정확하게 분석하는 기술을 개발했다.

이 분석기술은 기존방법보다 시약 소모량을 수십에서 수백분의 1로 줄이고, 반응시간도 수배 이상 단축해, 바이러스 검출이나 질병진단 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

김준원 교수는 “여러 물질 간의 복합반응과 분석을 하나의 칩에서 쉽고 간단하게 진행할 수 있는 원천기술을 확보해, 향후 고병원성 질병진단이나 신약개발 및 복제약(바이오시밀러) 분야에 필요한 항원-항체 반응 및 세포독성 테스트 등의 분석시간과 고가의 반응시약 사용량을 획기적으로 줄일 수 있게 됐다”고 연구의 의의를 설명했다.

김 교수는 후속연구를 통해, 배열 가능한 마이크로 입자의 개수를 늘리고 입자의 기능을 다양화해, 기존 기술로 수행할 수 없었던 더욱 복잡한 다중 분석 기술을 구현해 나갈 계획이다.