충북대학교는 이 학교 생화학과 장수익(사진) 교수팀과  영국 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London) 강동구 박사, 스위스취리히연방공과대학(ETH Zurich)의 앤드류 제이 드멜로(Andrew J. deMello) 교수 연구팀이 공동으로 액적기반 미세유체시스템(Droplet-based Microfluidic System)과 형광 편광 분석 시스템(Fluorescence Polarization Detection System)을 통합해 생체분자간 상호작용을 적은 비용에 초고속으로 분석 가능한 새로운 ‘생체분자 상호작용 검출시스템 및 분석기술’을 세계 최초 개발했다고 27일 밝혔다.

이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실사업의 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 지난 17일 어넬리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)지에 논문으로 발표돼 전 세계의 이목이 집중되고 있다.

연구팀은 두 개의 단백질이 서로 결합하면 형광에너지가 한 쪽의 단백질에서 다른 단백질로 전이되는 형광공명에너지전달(FRET : Fluorescence Resoncne Energy Transfer) 방법을 활용, 생체분자 상호작용검출시스템을 개발하고 연구 결과를 2009년 캠바이오캠(ChemBioChem) 저널 표지 논문으로 발표한 바 있다.

형광공명에너지전달은 공여자(donor)와 수여자(acceptor) 각각을 형광 공명에너지 전이를 유발할 수 있는 형광물질로 표지해야 하기 때문에 비싼 형광물질을 반드시 두 가지 이상 사용해야 하고 형광공명에너지 전이의 효율을 위한 형광염료 선정 구성이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 연구에서는 이전 연구에서 한 단계 나아가 ‘피코리터(Pico-liter)’ 수준의 액적 내에서 한 개의 형광표지 단백질과 다른 단백질과의 상호작용을 형광편광 분석법을 통해 분석했다는 점에 의의가 있다.

이 연구를 통해 개발한 시스템은 액적기반 미세유체시스템을 이용해 세포와 유사한 환경을 만들어, 세포 내에서 실제 일어나는 생체분자 간 상호작용을 분석할 수 있는 기술을 제공하며 특정 생체분자에 결합할 수 있는 다양한 생체분자를 빠른 시간 내에 분석함으로써 연구시간을 단축할 수 있다.

형광편광 측정법을 이용하므로 기존 시스템에서 요구됐던 세척 단계를 필요로 하지 않기 때문에 분석 시간 및 비용을 절약할 수 있다. 또 기존 형광 편광 분석시스템은 수직·수평면의 형광 세기를 각각 측정해야 하는 단점을 가졌으나, 본 연구에서 개발한 시스템은 수직·수평면의 형광 편광 세기를 동시에 측정·분석할 수 있다는 장점이 있다.

이 기술은 장수익 교수와 최재원 학생이 발명자가 돼 충북대 산학협력단을 출원인으로 지난해 4월 이미 국내 특허 출원됐으며 지난 19일 특허협력조약(PCT: Patent Cooperation Treaty) 출원을 했다.

충북대 관계자는 “이번 연구를 통해 개발된 ‘생체분자 상호작용 검출시스템 및 분석 기술’ 특허로 기술료 수입을 기대할 수 있으며 향후 초고속 신약 스크리닝에 적용, 빠른 시간 내에 신약 개발도 가능할 것으로 본다”고 기대했다.