난·불임 치료하는 새로운 방법 제시됐다

국내 연구팀, 단일세포의 실시간 염색체 운동성 분석 원천기술 확보

▲단일세포에서 실시간 염색체 운동성 분석 기술 개념도.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 유전자 재조합 이상으로 발생하는 유전질환인 난·불임의 진단과 치료에 새로운 길이 열렸다. 국내 연구팀이 단일세포의 실시간 염색체 운동성 분석을 이용해 난·불임 치료를 할 수 있는 새로운 융합분석 원천기술을 확보했다. 염색체 운동성이란 세포 분열 단계의 변화에 따른 염색체의 형상과 배열의 변화와 같은 운동 특성을 일컫는다.

2014년 보건복지부의 발표를 보면 최근 8년 동안 '난임·불임' 인구는 20만 명 시대에 들어가고 있다. 2014년 남성 불임은 최근 7년 동안 66.9%의 증가세를 보이고 있다. 난·불임은 생식세포 분열단계의 유전자 재조합 과정에서 발생한 문제점으로 세포의 사멸과 변이에 의해 일어난다. 어렵게 수정이 되더라도 발달단계에서 유산이 되는 경우가 대부분이다. 유전자 재조합이란 부계의 염색체와 모계의 염색체가 교환해 새로운 유전자를 갖는 한 쌍의 상동염색체를 형성하는 것을 뜻한다.

난·불임과 염색체 이상 질환들을 극복하기 위해서는 반드시 유전자 재조합 과정에서 염색체 운동성에 영향을 미치는 원인을 규명하는 연구가 필요하다. 분화된 개개의 생식세포는 서로 다른 생물학적 활성을 갖기 때문에 단일세포 수준에서 세포를 분석할 수 있는 기술이 절대적으로 필요하다. 기존의 분석 방법은 기술적 한계로 단일세포 수준의 분석에 어려움이 따랐다.

이번 연구는 생식세포 분열과정 중 유전자 재조합 과정에서 단일 염색체 운동성을 단일세포 수준으로 장시간 분석할 수 있는 기술을 확립한 연구이다. 이 기술은 미세유체, 반도체, 광학과 분자생물학 기술을 융합한 새로운 분석기술로 유전자 재조합 과정에서의 염색체 이상과 이의 운동성을 미세환경 내에서 분석할 수 있다.

100만분의5m 크기의 세포를 관찰하기 위해 반도체 공학기술을 사용해 미세유체칩을 제조·사용했고 관찰이 필요한 염색체의 운동성을 정확하게 확인하기 위해 형광표지법을 활용했다. 광분석 기술을 통해 형광의 변화(염색체 운동성)를 실시간으로 자동 분석했다.

이런 방법을 통해 기존의 기술로 해결하지 못했던 단일 세포내의 유전자 수선과 재조합 기전에 대해 단일세포 수준에서 단일 염색체의 운동성을 장기간 추적 모니터링이 가능해졌다. 정교한 염색체의 운동성에 대한 통계적 다양성(stochastic variability) 분석을 수행할 수 있었다.

생식세포분열과정에서의 염색체 구조안정화와 염색체 교차 기전 규명으로 유전자 재조합 단계에서의 발생된 유전질환, 불임, 암의 진단과 치료에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

이번 연구는 이창수 충남대 교수팀이 수행했다. 연구 논문은 학술지 랩온어칩(Lab on a chip) 4월 21일자에 표지논문(논문명 : Monitoring of Chromosome Dynamics of Single Yeast Cell in a Microfluidic Platform with Aperture Cell Traps)으로 실렸다.

이창수 교수는 "이번 연구는 미세유체 기술 등 다양한 기술을 융합해 단일세포 수준에서 생식세포 분열 단계의 염색체의 운동성에 대한 정량분석을 수행한 기술"이라며 "염색체 이상으로 생기는 유전질환, 난·불임의 진단과 치료에 큰 기여를 할 것"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr