[쿠키과학] ‘온도만 바꿔 원하는 DNA 만든다’… KAIST, 세계 최초 합성기술 개발

KAIST가 시약 없이 온도만 바꿔 원하는 DNA를 만드는 기술이 선보였다.

이 기술은 DNA가 온도에 따라 스스로 결합하고 떨어지는 성질을 이용해 복잡한 화학 공정 없이 DNA를 합성할 수 있어 고가 장비가 필요한 기존 합성 방식을 바꿀 수 있는 원천기술로 평가된다.

KAIST 공학생물학대학원 최영재 교수팀은 ㈜에이티지라이프텍, 이화여대 연구팀과 공동으로 세계 최초 ‘온도 기반 DNA 합성 기술’을 개발했다.

연구팀은 화학 반응 대신 온도 변화만으로 DNA 조각을 원하는 순서대로 연결하는 데 성공했다.

유전자 치료제와 백신, 분자진단, 합성생물학 등 바이오 산업 전반에서 원하는 DNA를 인공적으로 만드는 기술이 필수다.

현재 화학 시약을 반복적으로 투입하고 세척하는 방식이 표준으로 쓰인다.

때문에 수억 원에 이르는 합성 장비와 복잡한 유체 제어 장치, 전력이 필요하고 현장 활용에도 한계가 있다.

연구팀은 이 문제를 DNA의 기본 성질에서 해결했다.

DNA는 염기서열이 서로 맞으면 두 가닥이 결합하고, 온도가 높아지면 다시 분리된다.

연구팀은 이 원리를 이용해 각각 다른 녹는점을 갖는 DNA 조각을 설계했다.

이후 온도를 일정한 순서로 높이거나 낮추면 특정 DNA만 선택적으로 결합하거나 떨어져 나가면서 원하는 염기서열을 단계적으로 완성했다.

이 방식은 기존처럼 화학약품을 계속 바꾸거나 세척할 필요가 없다.

연구팀은 이 기술을 이용해 외부 전원 없이도 DNA를 합성하는 ‘DNA 온도 블랙박스’도 구현했다.

특수 소재가 온도를 일정한 순서로 자동 변화시키도록 설계해 전기장치 없이도 DNA 합성이 가능했다.

이는 향후 전력 공급이 어려운 현장이나 우주, 재난지역 등에서도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

특히 이번 기술은 DNA 합성 장비를 소형화하고 비용을 크게 낮출 가능성도 제시했다.

기존 대형 자동합성장비 대신 단순한 온도 제어만으로 DNA를 만들 수 있어 연구실뿐 아니라 현장 진단기기나 휴대형 바이오 시스템에도 적용할 수 있다.

아울러 유전자 치료제와 mRNA 백신, 합성생물학, 분자진단 등 다양한 바이오 분야의 DNA 제작 플랫폼으로 활용될 수 있을 전망이다.

최 교수는 “이번 연구는 온도만으로 DNA를 합성하는 새로운 원리를 제시한 것"이라며 ”복잡한 화학 공정을 단순화해 누구나 쉽게 DNA를 생산할 수 있는 기술로 발전시키겠다"고 말했다.

이재형 기자 jh@kukinews.com