POHANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Supersensitive Molecular Layer Laboratory HOME POSTECH DEPARTMENTPOSTECH
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제목 : Quantitative Analysis of Sub-Attomolar DNA using Single Molecule Force Spectroscopy
(단 분자 힘 분광법을 이용한 아토 몰 농도 미만의 DNA 정량 분석)
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연구자 : 이윤희
 원자 힘 현미경의 단일 분자 간 상호작용력 측정 방법을 이용하여 DNA biomarker를 높은 민감도로 정량 할 수 있는 bioassay 플랫폼을 개발 하였다. Fluid force microscopy 를 이용하여 target DNA를 캡춰 할 수 있는 probe DNA를 2.0 µm 직경 미만의 작은 spot 으로 프린트 하는데 성공하였다. 이렇게 작은 크기의 spot은 나노 미터 수준의 분해능으로 영역 전체를 스캔하는 것을 가능하게 만들었다. Probe DNA spot 위에 고정 된 target DNA는 AFM 탐침 끝에 도입한 DNA 올리고머와의 특이적인 결합 힘을 통해 인지 할 수 있다. Target DNA의 동력학적 거동 범위 (hydrodynamic radius)를 고려하여 나노미터 수준으로 spot 전체의 결합-힘 지도를 얻은 결과 target DNA의 클러스터 이미지를 얻을 수 있다. 이러한 방법으로 만성 골수성백혈병의 biomarker인 BCR-ABL gene을 target으로 선정하여 분석을 수행한 결과 1개의 표적 DNA 가 있는 sample도 높은 재현성을 보이며 정량이 가능함을 확인하였다.

그림 1. AFM을 이용하여 단일 나노입자를 tip끝에 도입하는 방법 및 TEM 이미지

그림 1. 2.0 µm 직경 미만의 probe DNA spot 에 혼성화 한 10 개 미만의 target DNA를 AFM 힘 지도화 방법을 통해 분석하는 방법. (Y. Lee et al., J. Am. Chem. Soc. [Online early access]. DOI: 10.1021/jacs.6b02791. Published Online: May 13, 2016.)

 해당 방법은 기존 의료 진단 분야에서 가장 높은 민감도를 보이는 실시간 정량 중합 효소 연쇄반응 (RT-qPCR)과 견줄 만한 분석 법이며, 특히 유전자의 증폭이나 형광 표지 없이 직접적으로 biomarker를 정량할 수 있다는 것이 큰 장점이다. 앞으로 해당 기술은 유전자 증폭이 어려운 구조의 biomarker의 분석뿐만 아니라 증폭 오류에 큰 영향을 받는 극미량의 biomarker 정량에 있어 유용하게 사용 될 수 있을 것으로 기대 한다.