(동아사이언스=윤신영기자) 2018년 11월 02일 08:58
옥스퍼드 나노포어는 비교적 최근 등장한 기술이지만 작년 지카 바이러스에 감염된 모기 게놈을 해독하는 등 활용을 늘리고 있다.
30억 쌍에 이르는 게놈을 한 번에 읽는 것은 불가능하다. 이 때문에 다양한 게놈 해독 기술이 게놈을 잘게 잘라 읽은 뒤 정보를 합치는 방법을 사용하는데, 이 때 읽는 DNA 한 조각의 염기서열 수는 100~200개에 불과했다. 그런데 최근 영국 연구팀이 그보다 1만 배 이상인 한 번에 230만 쌍의 염기서열을 읽는 데 성공했다. 이는 기존 기록을 두 배 가량 능가한 기록이다.
BBC에 따르면, 매트 루스 영국 노팅엄대 생명과학과 교수는 3세대 염기서열해독기술인 ‘나노포어’를 이용해 게놈을 끊지 않고 한 번에 읽어 총 230만 개를 읽는 데 성공했다. 기존 기록은 루스 교수 자신이 올해 초 세운 120만 쌍과, 마틴 스미스 호주 킹혼임상게노믹스센터 교수팀이 세운 100만 쌍이었다.
연구팀이 염기를 길게 읽을 수 있던 것은 제3세대 염기서열해독기술로 꼽히는 ‘나노포어(사진)’ 덕분이었다. 미생물의 막에 존재하는 단백질 중에서 나노미터 크기의 구멍을 지닌 단백질을 이용해 DNA를 읽는 기술이다. 이 단백질에 DNA 가닥을 넣으면 구멍 내부의 분자가 DNA의 각 염기를 만나 제각각 다른 전기 신호를 발생시킨다. 나노포어는 이 전기신호를 읽어들여 염기서열을 해독한다.
나노포어 기술의 장점은 소형화가 가능하다는 사실과, 한 번에 긴 DNA를 읽을 수 있다는 점이다. 2005년 영국 옥스퍼드대 연구팀이 창업한 옥스퍼드 나노포어 테크놀로지는 손바닥 안에 들어갈 정도로 작은 초소형 해독기 ‘미니온’까지 내놓은 상태다. 아직 정확도가 기존 NGS보다 떨어진다는 약점이 있지만, 휴대가 가능해 현장에서 게놈을 해독해야 할 경우 유용하다. 정확도도 여러 번 해독해 높일 수 있다는 반론도 있다.
루스 교수팀은 올해 1월 29일 나노포어로 긴 염기서열을 읽는 기술을 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 발표하기도 했다. 당시 연구팀은 나노포어 미니온을 이용해 88만 쌍 규모의 염기서열 해독기술을 소개하며 “소프트웨어와 컴퓨터 성능을 최적화해 긴 서열을 읽는 데 성공했다”고 밝혔다.