수인성 전염병인 콜레라를 탄수화물칩으로 검출하는 신기술 개발
기존의 DNA칩이나 단백질칩보다 검출정확도 향상…탄수화물칩 실용화 가능성 열어

국토해양부는 국내 연구진이 수인성 전염병인 콜레라의 독소를 검출할 수 있는 탄수화물칩(carbohydrate chip)을 개발했다고 지난 8월8일 발표했다.

포스텍(총장 김용민) 화학공학과·해양대학원 차형준 교수 연구팀이 주도한 이번 연구는 국토해양부 ‘해양생명공학기술개발사업’의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 분석화학 분야 최고 권위 학술지인 『어날리티컬 케미스트리(Analytical chemistry)』 온라인 속보에 지난 7월17일 발표됐고 특허 출원으로 지식재산권이 확보됐다.

차 교수팀은 콜레라의 원인인 콜레라 독소가 인간 세포 표면에 있는 탄수화물과 상호작용을 통해 세포를 감염시킨다는 점에 착안, 탄수화물을 칩 표면에 안정적으로 고정화하는 기술을 개발해 콜레라의 감염 작용을 분석하고 검출하는 데 성공했다. 지난 2007년 탄수화물의 표면 고정화 기술을 개발하고 2010년에는 이러한 방법을 기반으로 탄수화물칩 제작 가능성을 제시했으며, 재연성과 안정성 문제를 극복하기 위한 연구 끝에 효율성이 크게 향상된 기능성 탄수화물칩을 개발했다.

기존 탄수화물 표면 고정화 기술은 재연성과 안정성이 떨어진다는 문제점을 가지고 있었지만, 차 교수팀이 개발한 기능성 탄수화물칩은 재연성과 안정성이 뛰어나고, 실제 감염작용을 검출해내는 원리를 활용하기 때문에 유사 염기서열 또는 유사 구조로 인해 오류 발생 가능성이 존재하는 DNA칩이나 단백질칩보다 정확도가 향상될 전망이다. 또한, 매우 낮은 농도의 콜레라 독소까지 검출할 수 있으며 향후 탄수화물칩을 센서 플랫폼으로 활용할 수 있을 가능성도 확인되고 있다.

특히 이번 연구는 DNA칩이나 단백질칩에 비해 칩 표면에 생체분자 고정이 매우 어려워 초기단계에 머물러 있던 탄수화물칩의 실용화 가능성을 열게 됐다는 점에서 큰 의미가 있다.

차형준 교수는 “이번 연구는 탄수화물칩 기술을 콜레라 감염 작용의 분석 및 검출에 적용함으로써 향후 환경이나 질병진단 분석, 신약후보물질 탐색 등 응용 분야로의 실제적인 활용 가능성을 제시한 연구로, 해양·육상 환경, 식품 및 임상 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 연구의의를 밝혔다.

<이현서 기자>