[한국기술뉴스] 인천대학교 생명공학부 이원종교수 연구팀은 신속한 분비물 검출로 질병을 진단하고 예측하는 고흡습성 수지 기반 분비물 농축법을 개발했다. 개발된 기술은 인천대학교 산학협력단을 통해 2020년 03월 20일 특허를 출원(출원번호 제1020200034326호)했다. 특허 명칭은 '고흡습성 수지를 이용한 세포 또는 이의 분비물의 분리 및 농축방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

혈액과 소변, 침 등을 통한 난치병과 전염병 등의 진단 기술을 액체 생검 기술이라고 합니다. 이는 우리 인간의 생체 유체에 존재하는 세포와 세포의 분비물 중 질병과 관련된 바이오마커를 검출하는 기술을 의미합니다. 가장 대표적인 세포 분비물 중, 엑소좀은 세포밖소포체의 일종으로 세포가 만들어 분비하는 50에서 150 nm 사이의 작은 나노입자입니다. 엑소좀은 질병과 관련된 RNA와 단백질 등 다양한 바이오마커를 보유하고 있어 액체 생검 기술을 통해 이들을 동시 다중 검출하는 것이 중요합니다. 하지만 엑소좀의 세포보다 작은 입자로 분리와 농축 등이 매우 어렵다는 문제가 있습니다.

따라서 세포와 엑소좀을 포함한 각종 분비물을 손쉽고 효율적으로 분리 또는 농축할 수 있다면, 암과 신경퇴행성질환, 면역질환 등의 난치병과 전염병 등을 조기 진단하고 이에 대한 치료를 할 수 있습니다.

인천대학교 이원종 교수 연구팀은 기저귀 등에서 널리 사용되는 소재인 고흡수성 수지에서 그 답을 찾았습니다. 즉, 고흡수성 수지가 물은 흡수하고 엑소좀과 같은 나노 입자들은 흡수하지 않는 원리를 고안하여 엑소좀 농축 기술을 개발하였습니다.

이를 활용하여 엑소좀과 같은 세포 분비물을 효과적으로 분리하고 농축하여 엑소좀의 바이오마커인 RNA와 단백질을 동시 검출할 수 있는 방법을 발명했습니다.

엑소좀 등을 포함하는 생물학적 시료에 엑소좀 RNA 검출 프로브와 단백질 검출 항체를 넣어 반응 시킵니다. 질병 유래 엑소좀에는 이들 프로브와 항체가 결합되어 신호를 줍니다. 하지만, 엑소좀과 결합되지 않은 프로브와 항체가 여전히 남아 있어 신호를 구분할 수 없기 때문에 제거해 줄 필요가 있습니다.

이때 고흡수성 수지를 첨가합니다. 고흡수성 수지는 시료에서 물을 포함한 수 나노미터 크기의 분자들은 흡수하지만 이보다 큰 엑소좀은 흡수하지 못하는 성질이 있습니다. 따라서 50에서 150 나노미터 크기의 엑소좀은 고흡수성 수지에 흡수되지 않은 채로 시료 내에서 빠르게 분리 및 농축됩니다.

그 결과 물은 물론 엑소좀과 결합되지 않은 수 나노미터 크기의 프로브와 항체는 고흡수성 수지로 흡수되어 제거되며, 결과적으로 시료 중에는 농축된 엑소좀만 남게 되어 질병 검출 신호를 얻을 수 있습니다.

이 신개념 농축법 개발을 통해 작은 크기로 인해 다루기 까다로운 세포 또는 이의 분비물인 엑소좀은 물론 비슷한 크기의 바이러스를 빠르고 효율적으로 농축시킬 수 있으며 이를 통해 액체 생검 등의 진단법 개발에 적용할 수 있습니다.

또한 엑소좀을 이용한 의약품, 화장품, 기능성 식품 소재의 대량 생산 공정에도 적용이 가능하기 때문에, 새로운 농축 기술로서 널리 활용될 것으로 기대됩니다.