성균관대학교(총장 신동렬)는 화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수 연구팀이 등온 조건에서의 암 핵산 바이오 마커의 검출 효율을 혁신적으로 개선한 접근방식 및 시스템을 개발하였다고 밝혔다. 바이오 마커의 검출 과정을 화학 반응 역학적 관점에서 고찰한 이번 연구는 핵산 바이오 마커의 검출 한계를 근본적으로 대폭 개선하였을 뿐만 아니라 탐침과 타겟의 상호 반응을 수반하는 모든 시스템에의 적용 가능성을 제시하였다. 

연구팀은 핵산 나노공학기술에 기반을 둔 다수의 탐침을 집약하는 핵산 나노 구조체를 디자인 및 합성하여 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction: PCR) 기반 기술에 대적하는 기존의 등온 가닥 치환 반응 기반 기술의 핵산 바이오 마커 검출 효율을 최대 약 300배 개선하였다. 연구팀은 등온 가닥 치환 기술의 장점을 포괄하며 검출 한계 또한 대폭 개선한 탐침 집약 접근방식-일명, 탐침 집약 등온 가닥 치환(Probe-localized Isothermal Strand Replacement: iPSR)을 개발하였다. 이는 핵산 바이오 마커 등온 검출 기술의 새로운 방향을 제시할 뿐만 아니라, 화학 반응 역학 관점의 접근방식에 따른 다방면에서 보편적 활용도 가능하다.

본 연구에서는 기존 틀에서 벗어나 저농도에서 급감하는 탐침과 타겟 분자 간의 반응에 필요한 유효 충돌 빈도를 근본적으로 개선하는 접근방식을 채택하였다. 탐침과 타겟의 반응을 하나의 화학 반응으로 가정하고, 분자 간의 충돌 빈도를 개선하는 반응 역학의 근본적 관점은 바이오 마커의 검출 효율을 대폭 개선하였을 뿐만 아니라 분자 간의 충돌을 수반하는 모든 화학 반응에서의 보편적인 적용 가능성을 시사한다.
 

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