스마트폰 현미경을 이용한 단일 DNA 분자의 확대

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-26

일반적으로 이용하는 스마트폰(smartphone)과 400달러짜리 현미경을 이용해 일련의 연구자들이 단일 DNA 분자의 길이를 측정하는데 성공했다(ACS Nano 2014, DOI: 10.1021/nn505821y). 캘리포니아대 로스엔젤러스 캠퍼스(University of California, Los Angeles, UCLA)의 Aydogan Ozcan과 동료 연구자들은 3개의 AAA 건전지에 의해 구동되는 190g 가량의 모바일 현미경을 만들어내는데 성공했다. 샘플에서 DNA 가닥의 길이를 조사하는 것은 게놈(genome)의 일부가 제거되거나 중복으로 존재하는 것과 같은 카피 넘버(copy number) 관련 질환의 유전적인 특징을 평가하는데 중요하다. 개발도상국에 있는 많은 연구자들이 자신들의 모바일 폰을 가지고 있기 때문에, Ozcan은 그 장치가 한정된 자원을 바탕으로 진단 테스트를 수행하는데 유용하게 이용될 수 있을 것이라고 생각하고 있다. 우선 실시한 개념 증명 실험에서, 연구자들은 형광 다이(fluorescent dye)로 라벨링된 DNA를 수 마이크로리터 수준에서 분석했다. 두 개의 커버슬립(coverslip) 사이에서 분석 용액을 짜내어 DNA 분자를 일직선 상에서 분석할 수 있었다. 형광현미경 결합장치는 시각 내에서 수백 개의 가닥들에 빛을 가하기 위해 소형의 블루 레이저 다이오드(diode)를 포함하고 있다. 이 상태에서 스마트폰을 이용해 연속적인 사진을 찍고 이를 먼 거리에 있는 서버로 보내게 되면 이곳에서 DNA 가닥의 길이를 계산하는 프로그램을 수행하게 된다. 연구자들은 5,000에서 48,000개의 염기서열을 지니고 있는 다양한 길이의 DNA를 대상으로 본 기기를 테스트해 보았다. 그 결과 10,000개 혹은 그 이상의 염기 서열에 대해 이 모바일 현미경은 성공적으로 1,000개 내의 정확도로 그 길이를 측정할 수 있었으며 이러한 결과는 현재 수천 달러의 비용을 소모하며 진행되고 있는 일반적인 측정 방법의 결과와 유사했다. Ozcan의 연구팀은 이미 물 속에 있는 이온성 수은(ionic mercury)의 농도나 단일 바이러스 입자의 이미지 등을 측정할 수 있는 유사한 스마트폰 시스템을 개발한 바 있으며 현재는 형광 현미경을 이용해 임상 진단용으로 이용될 수 있는 기기를 개발 중에 있다. 이에 대해 Ozcan은 "말라리아가 우선 대상"이라고 말했다. 약물에 저항성을 지니는 말라리아 해충은 일반적으로 자신들의 게놈 상에 반복적인 부분들을 포함하고 있고 이러한 특징들로 인해 DNA의 길이가 달라져 이 기기를 통해 길이를 비교함으로써 진단하는 것이 가능하다. 그림1: 일반적인 스마트폰에 결합되어 있는 형광현미경 그림2: 간단한 스마트폰 결합 현미경과 이를 이용한 DNA의 길이 측정 C1.jpg C11.jpg http://cen.acs.org/articles/92/web/2014/12/Smartphone-Microscope-Sizes-Single-DNA.html