-- 충남대 이창수 교수 연구팀, 염색체 운동성 장시간 융합분석 기술 개발

난임·불임은 최근 심각한 문제가 되고 있다.

2014년 보건복지부 발표에 따르면 최근 8년 간 난임·불임 인구는 20만명에 접어들었다. 2014년 남성 불임은 최근 7년 동안 66.9%의 증가세를 보이고 있다.

문제는 임신이 되었지만 유산이 되는 부부도 적지 않다.

유산은 의학적으로 ’다행한 불행’이라고도 한다. 이유인즉 인체가 착상이 된 배아가 세포분열 실패했거나, 심각한 기형이거나, 염색체 이상이 있는 등 잉태된 태아에 문제가 있었을 때 자연도태를 시키는 시스템이 바로 유산이기 때문이다.

그렇다면 왜 문제가 있는 수정란이 착상이 될까?

여자는 나이에 따라 30% 혹은 90%가 비정상적인 염색체를 갖고 있다. 부와 모에게 유전병이 있거나 염색체 이상이 없는 정상 부모라도 수정란에 문제가 생길 수 있다. 

이러한 가운데 충남대 화공학과 연구팀이 단일세포의 실시간 염색체 운동성 분석을 이용해 난임·불임의 진단과 치료를 할 수 있는 새로운 융합분석 원천기술을 확보했다.

난임·불임은 생식세포 분열단계의 유전자 재조합 과정(아버지와 어머니쪽에서 각기 받은 염색체가 서로 교환해 새로운 유전자를 갖는 염색체를 만드는 것)에서 발생하는 문제라는 것을 감안했을 때 중요한 결과가 아닐 수 없다.

연구팀은 "세포의 사멸과 변이를 이해해야 하며 어렵게 수정이 되더라도 발달단계에서 유산이 돼버리기도 한다. 난임·불임 및 염색체 이상 질환들을 극복하려면 반드시 유전자 재조합 과정에서 염색체 운동성에 영향을 미치는 원인을 규명해야 한다"고 밝혔다.

분화된 개개의 생식세포는 서로 다른 생물학적 활성을 갖는다. 단일세포 수준에서 세포를 분석할 수 있는 기술이 반드시 필요한 이유다.

기존 분석방법은 기술적 한계로 인해 단일세포 수준의 분석이 어려웠다.

충남대 화공학과 이창수 교수 연구팀은 생식세포 분열과정 중 유전자 재조합 과정에서 단일 염색체 운동성을 단일세포 수준으로 장시간 분석할 수 있는 기술을 확보했다.

100만분의 5m 크기의 세포를 관찰하기 위해 수백만 분의 1m 수준의 미세구조를 만들 수 있는 반도체 공학기술을 사용한 미세유체칩을 제조·사용했다.

관찰이 필요한 염색체의 운동성을 정확히 확인하기 위해 형광표지법(필요한 염색체만 빛이 나도록 만드는 것)도 사용하고 광분석 기술을 통해 형광의 변화를 실시간으로 자동 분석하는데 성공했다.

연구팀은 미래창조과학부 기초연구사업 지원으로 연구를 수행했으며 연구성과는 세계적인 학술지 ‘랩온어칩(Lab on a chip)’ 21일자 표지논문으로 게재됐다.

이창수 교수는 “미세유체 기술 등 다양한 기술을 융합해 단일세포 수준에서 생식세포 분열 단계의 염색체 운동성에 대한 정량분석을 수행한 기술”이라며 “염색체 이상으로 인한 유전질환, 난임·불임의 진단 및 치료에 큰 기여를 할 것”이라고 연구의의를 밝혔다. ■