[충청뉴스 이성현 기자] 충남대학교는 응용화학공학과 이창수 교수 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST)과 국제 스포츠 경기에서 차세대 도핑 수단으로 우려되는 유전자 도핑을 현장에서 신속하게 진단할 수 있는 미세유체 기반 유전자 도핑 진단 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
이번 연구 성과는 국제 저명 학술지 ‘Advanced Science’ 표지 논문으로 출간됐다. 연구는 충남대 한지훈 석사과정생이 제1저자로 참여했다.
기존의 유전자 도핑 검출법은 PCR(중합효소연쇄반응) 증폭 과정이 필수적으로 요구돼 복잡한 장비와 숙련된 기술 인력이 필요하고 오염 가능성 또한 높다는 한계가 있다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 삼투압(osmosis) 원리를 활용한 이중 에멀젼(double emulsion) 미세액적 기술을 새롭게 제안했다.
연구팀의 기술은 머리카락 굵기보다 작은 미세 물방울 내부에 시료를 가둔 뒤, 외부 용액의 농도 차이를 이용해 물방울의 부피를 능동적으로 감소시키면서 내부 유전자 신호를 최대 약 25배까지 농축하는 방식이다.
이 과정에서 CRISPR 기반 형광 리포터 신호가 자연스럽게 강화돼 DNA 증폭 반응 없이도 인간 EPO 유전자 도핑을 초고감도로 검출할 수 있음을 입증했다.
이번 기술은 반응 시작 후 30분 이내에 도핑 여부 판단이 가능하며, 혈청 시료에서도 별도의 전처리 과정 없이 직접 분석이 가능함을 실험적으로 확인했다. 기존 qPCR 기반 검사법과 비교해 분석 시간은 2배 이상 단축, 민감도는 약 25배 향상된 성능을 보였다.
또, 전자식 증폭 장치나 복잡한 화학 반응 증폭이 필요 없어 현장형 도핑 검사(Point-of-Care Testing)에 적합한 높은 실용성을 갖춘 것이 특징이다. 이중 에멀젼 구조는 외부 간섭으로부터 반응을 보호해 생체 시료에서도 높은 신호대잡음비와 재현성을 안정적으로 유지한다.
이창수 교수는 “이번 연구는 기존 기술로는 탐지가 어려웠던 유전자 도핑을 빠르고 정확하게 검출할 수 있는 새로운 플랫폼을 제시했으며 World Anti-Doping Agency 공인을 받은 세계 최고 수준의 도핑 분석 기관인 한국과학기술연구원 도핑컨트롤센터와 협업을 통해 올림픽을 비롯한 국내외 주요 스포츠 대회에서 실제 도핑 검사 기술로 활용할 계획”이라고 설명했다.
