초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 산화그래핀을 활용하여 저비용, 고효율의 신속 정확한 돌연변이 유전자(융합유전자, 점 돌연변이, 스플라이싱 변종) 진단 기술 개발을 목표로 함. 산화그래핀의 핵산과의 상호작용에 있어서 이중가닥 핵산보다 단일가닥 핵산과 더 강하게 결합하는 특징과 가까이 존재하는 형광을 소광시키는 산화그래핀의 성질을 이용하여, 1) 돌연변이 융합유전자 검출, 2) 점 돌연변이 유전자 검출, 3) 마이크로 RNA의 정량 검출의 3가지 세부목표를 모두 달성하였고, 임상에 적용할 수 있음을 확인함.

□ 연구 목표대비

□ 연구개요
본 연구는 산화그래핀을 활용하여 저비용, 고효율의 신속 정확한 돌연변이 유전자(융합유전자, 점 돌연변이, 스플라이싱 변종) 진단 기술 개발을 목표로 함. 산화그래핀의 핵산과의 상호작용에 있어서 이중가닥 핵산보다 단일가닥 핵산과 더 강하게 결합하는 특징과 가까이 존재하는 형광을 소광시키는 산화그래핀의 성질을 이용하여, 1) 돌연변이 융합유전자 검출, 2) 점 돌연변이 유전자 검출, 3) 마이크로 RNA의 정량 검출의 3가지 세부목표를 모두 달성하였고, 임상에 적용할 수 있음을 확인함.

□ 연구 목표대비 연구결과
가. 산화그래핀을 이용한 백혈병 유발 돌연변이 융합유전자 진단 기술 개발
① Bcr-Abl 융합유전자 특이적 형광프로브 DNA의 Taq polymerase에 의한 분해와 산화그래핀과의 결합약화 확인
② 돌연변이 융합유전자 유무에 따른 산화그래핀에 의한 형광 차이와 민감도 및 특이도 확인 (백만 개 세포 중 약 2.4개 돌연변이 세포 검출)
③ 산화그래핀과 다중 형광프로브를 이용한 Bcr-Abl 융합유전자의 스플라이싱 변종(splicing variant) 분별 검출 확인
④ 환자유래 sample 23건의 Bcr-Abl 융합유전자 검출 정확도 100% 달성
나. 산화그래핀 또는 DNA 4중 나선 구조 및 thioflavin T를 이용한 약제 내성 점 돌연변이 (SNP) 유전자 진단 기술 개발
① EGFR T790M 또는 백혈병 T315I 점 돌연변이 유무에 따른 padlock probe의 선택적 DNA 접합 확인
② 산화그래핀과 형광 프로브 PNA를 이용한 표적 점 돌연변이 형광 검출 확인
③ DNA 4중 나선 구조를 생성하는 회전환 증폭과 thioflavin T를 이용한 점 돌연변이 검출 확인 (점 돌연변이 유전자 검출 특이도 0.13% 달성) 및 임상적용(12건)
다. 산화그래핀을 이용한 마이크로 RNA (miRNA) 정량 검출
① 표적 miRNA에 따른 padlock probe의 선택적 ligation 및 RCA (Rolling circle amplification) 확인
② RCA 산물과 형광 프로브 PNA 결합에 따른 miRNA 다중 형광 검출 확인
③ 인공혈장에 spike 한 miRNA 농도별 검출 확인 (검출한계 0.4 pM 달성)

□ 연구개발결과의 중요성
• 저렴한 산화그래핀을 유전자 진단목적으로 개발에 도입함으로써, 이미 개발되어 있는 다른 방법들 보다 더 저비용, 고효율의 신속 정확한 돌연변이 유전자진단 기술로 발전 가능
• 항암제 내성 유전자 돌연변이를 쉽고 빠르게 검출할 수 있는 진단 시스템으로 개발 가능하여, 항암제 내성 세포의 존재여부, 치료효과 등에 대한 정보를 얻을 수 있음.
• 현재 백혈병 진단으로 많이 사용되고 있는 진단시약은 외국 회사로부터 수입하므로, 국내 진단시약을 개발하여 국내 진단시장이 넓어질 경우 외화유출을 막으며 진단단가를 낮출 수 있음.
• 환자의 혈액에서 miRNA를 생물학적 지표 (biomarker)로 하여 질병과 관련된 특정 miRNA를 검출함으로써 경제적으로 효율적이고 간편하게 질병을 진단할 수 있음. 폐암에 관련하여 중요한 miRNA들의 정량 검출이 가능한 키트로 개발하여 실제 질병의 진단 및 예후에 활용함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• (1) 산화그래핀 (Graphene oxide): 단일가닥핵산을 흡착시키며 형광을 소광하는 탄소기반 신소재 ... 3
• (2) 산화그래핀과 형광핵산을 이용한 유전자 진단 Ⅰ: 백혈병 유발 돌연변이 융합유전자 진단 ... 4
• (3) 산화그래핀을 이용한 유전자 진단 II : 치료제 내성 유발 점 돌연변이 유전자 검출 ... 7
• (4) 산화그래핀을 이용한 유전자 진단 Ⅲ : 혈액에서의 miRNA 검출을 통한 암 진단 ... 9
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 10
• (1) 산화그래핀을 이용한 유전자 진단 I : 백혈병 유발 돌연변이 융합유전자 검출 ... 10
• (2) 산화그래핀을 이용한 유전자 진단 II : 점 돌연변이 융합유전자 검출 ... 15
• (3) 산화그래핀을 이용한 유전자 진단 III : miRNA 검출 ... 19
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 24
• (1) 산화그래핀을 이용한 돌연변이 유전자 진단 원천기술 개발 ... 24
• (2) Multiplex 시스템과 다른 질병 유전자 진단으로의 적용 가능성 ... 25
• (3) 폐암과 점 돌연변이 진단 현황 및 문제점 ... 25
• (4) 산화그래핀을 이용한 miRNA을 검출하는 신기술 개발 ... 26
• 4. 참고문헌 ... 26
• 5. 연구성과 ... 27
• 대표적 연구실적 ... 29
• 끝페이지 ... 42