수인성 전염병인 콜레라(제1종 법정 전염병)를 탄수화물칩으로 검출하는 새로운 기술 개발 성공
기존의 DNA칩이나 단백질칩보다 검출정확도 향상, 탄수화물칩의 실용화 가능성 열어

국토해양부(장관 : 권도엽)는 국내 연구진이 대표적인 여름철 전염병인 콜레라(제1종 법정 전염병)의 독소를 검출할 수 있는 탄수화물칩(carbohydrate chip)을 개발했다고 발표하였다.

포스텍(총장 : 김용민) 화학공학과/해양대학원 차형준 교수 연구팀이 주도한 이번 연구는 국토해양부의 ‘해양생명공학기술개발사업’의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 분석화학 분야 최고 권위 학술지인 ‘어날리티컬 케미스트리(Analytical chemistry)’ 온라인 속보에 발표(7.17)되었다. 이번 연구결과는 특허 출원되어 지식재산권이 확보되었다.

콜레라는 수인성 전염병*으로 차 교수팀은 콜레라의 원인인 콜레라 독소가 인간 세포 표면에 있는 탄수화물과 상호작용을 통해서 세포를 감염시킨다는 점에 착안하여, 탄수화물을 칩 표면에 안정적으로 고정화 하는 기술을 개발하여 콜레라의 감염 작용을 분석하고 검출하는데 성공했다.

* 수인성 전염병이란 물(해수․담수 총칭)에 의하여 감염되거나 오염된 물에 조제된 식품에 의해 발생되는 전염병을 총칭

차 교수팀은 ‘07년 탄수화물의 표면 고정화 기술을 개발하고, ’10년 이 방법을 기반으로 탄수화물칩 제작 가능성을 제시하였으며, 재연성과 안정성 문제를 극복하기 위한 연구 끝에 효율성이 크게 향상된 기능성 탄수화물칩 개발에 성공하였다.

기존 탄수화물 표면 고정화 기술은 재연성과 안정성이 떨어진다는 문제점들을 가지고 있었지만, 차 교수팀에서 개발한 기능성 탄수화물칩은 재연성 및 안정성이 뛰어나고, 실제 감염작용을 검출해내는 원리를 활용하기 때문에 유사 염기서열 또는 유사 구조로 인해 오류가 발생할 가능성이 존재하는 DNA칩이나 단백질칩보다 정확도가 향상될 전망이다.

또한, 매우 낮은 농도*의 콜레라 독소까지 검출할 수 있으며, 향후 탄수화물칩을 센서 플랫폼으로 활용할 수 있을 것이라는 가능성을 확인하였다.

* 약 20피코몰(1picomole = 10-12mole)
* 몰(mole) : 화학에서 사용하는 물질의 양을 나타내는 단위. 물질의 분자량과 같은 양의 질량(g) 또는 기체상태인 물질이 특정조건에서 분자량이 차지하는 부피와 같을 때 1mol로 정의한다.

특히 이번 연구는 DNA칩이나 단백질칩에 비해 칩 표면에 생체분자 고정이 매우 어려워 초기단계에 머물러 있던 탄수화물칩의 실용화 가능성을 열게 되었다는 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.