DNA microarray를 이용한 새로운 이력 추적용 바이오-바코드 시스템 개발

Abstract

최근 삶의 질 향상으로 인해 소비자들의 안전한 먹거리에 대한 중요성이 부각되고 있다. 이에 따라 국․ 내외적으로 농축수산물의 이력추적제가 점진적으로 구축되고 있다. 현재 국내에서는 소고기, 농산물 및 수산물 이력추적제가 시행되고 있으며. 바코드 시스템을 도입하기로 하였다. 그러나 이러한 바코드는 일반 복사기로 쉽게 복사하여 위조할 수 있는 단점을 갖고 있으며, 위조기술은 나날이 발달하여 그 문제가 심각하다. 이렇듯 일반 상품뿐 아니라 이력추적제에 도입되는 바코드는 위조가 쉽기 때문에, 소비자에게 안전한 거리를 확실하게 제공할 수 없는 문제점이 있다. 바코드 시스템에 도입하고 있는 농축수산물은 일반적인 공장에서 생산되는 제품보다 더 복잡한 과정을 거쳐서 소비자에게 판매되기 때문에, 유통 단계에서의 위조나 타 지역 및 타 브랜드 제품 등으로 둔갑할 수 있는 가능성이 많다. 따라서 바코드 위조 방지는 바코드 시스템에서 해결하여야 할 매우 중요한 문제점으로 인식되고 있다. 현재 위,변조의 문제점을 갖고 있는 암호코드인 바코드 시스템에 생명과학을 연계하여 문제점을 보완하려는 움직임을 보이고 있는 추세이다. 일례로 염기서열을 암호코드로 사용하는 방법에 대한 연구가 진행 중이다. 위 기술은 핵산 분자를 이루고 있는 염기 서열의 유전 정보라는 암호를 해독하게 해 준다. 염기 서열은 그 배열 순서에 따라 의미를 부여할 수 있으므로, 이를 암호코드로 사용하는 것이다. 그러나 핵산 분자를 암호화하고 이를 해독하기 위해서는 유전자를 증폭하고 그 증폭 산물의 서열을 확인해야 하는 공정이 추가되는 번거로움이 있다. 이에 본 연구에서는 이력추적에서 암호코드로 사용되는 바코드 시스템의 위조문제를 보완하기 위하여, 또한 핵산 분자의 암호화를 통한 암호코드 공정에 대한 불편함을 최소화하기 위해 연구를 수행한 결과, 암호화된 핵산 분자 및 바이오칩을 이용하여 암호를 해독하고 바코드 위조 여부를 확인할 수 있는 새로운 바이오-바코드 시스템을 개발하기에 이르렀다. 본 연구의 목표는 바이오칩과 지역 암호화 시스템을 통해 가시적으로 이력추적이 가능하다는 것을 확인하는 것이다. 본 연구에서는 암호화용 핵산분자(target)가 되는 oligonucleotide의 농도를 변화시켜가면서 oligonucleotide microarray에서 probe와의 반응성을 확인하여 최적화된 반응 조건을 찾았다. 암호화용 유전자라 함은 세 종류의 서로 다른 oligonucleotide를 혼합하여 용지(Double A paper – A4 와 Filter paper - Whatman) 에 처리한 것을 말한다. 본 연구에서는 용지에 암호화용 유전자를 처리한 후, 추출하는 과정을 최적화 하였다. 또한 형광 검출을 확인하기 위해 최적화된 oligonucleotide에 streptavidin-cy3의 농도를 변화시켜가며 최적의 형광 조건을 찾았다. 암호화용 핵산분자를 바이오칩에 적용하기 위한 조건실험으로 상품의 유통과정에서 발생할 수 있는 상황을 고려하여 반응시간과 온도에 따른 실험을 수행하여 최적화를 하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 지역(생산이력)을 표시하는 지표로 사용되는 바코드를 바이오칩상에 적용하여 해석하기 위해 새로운 지역 암호화 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 언급하고 있는 지역암호화 개념은 이력추적용으로 암호화용 유전자를 바이오-바코드 시스템에 적용하기 위하여 도입하였다. 지역암호화는 대한민국의 행정구역을 나누는 우편번호를 참고하여 바이오칩에 적절하게 적용할 수 있도록 변형하였다. 본 연구에서 개발한 지역 암호화 시스템을, 제작된 칩에서의 적용성 여부를 확인하기 위해 최적화된 조건에서 지역 암호화 시스템을 적용하였을 경우, 암호화용 유전자가 문제 없이 검출 가능하며 가시적으로 확인을 할 수 있음을 검증하였다.