[취향저격 분자진단]분자 진단이 바로 히트다 히트! (김미연 기자)

분자 진단이 바로 히트다 히트!

 

진단은 의사가 환자의 병 상태를 판단하는 일을 말합니다. 좀 더 쉽게 진단을 알아보려면 우리 생활 속에 이미 존재하고 있는 간편 진단기기 들을 보면 됩니다. 하나의 예로서 임신 초기 여성들이 임신 여부를 확인하기 위해 사용하는 ‘자가 임신 진단기’입니다. 자가 임신 진단기는 소변을 통해 임신 여부를 판별하는 기구로 진단시약으로 분류됩니다. 자가 임신 진단기는 소변에 HCG(인간 융모성생식선 자극호르몬)라는 호르몬이 포함되어 있는지를 통해 임신 여부를 판단합니다. 임신을 하지 않은 여성은 체내 HCG의 농도가 매우 낮게 나타나고, 임신한 여성은 체내의 황체뿐만 아니라 태아의 태반 조직에서 HCG가 분비되어 임산부에게 유입되므로 HCG의 농도가 높게 검출됩니다. 그래서 임산부의 소변을 통해 HCG가 나오게 되면 자가 임신 진단기는 항원 항체 면역반응을 이용하여 HCG를 검출하는 방식으로 임신여부를 진단하게 됩니다. 이렇게 생활 속 가까이에서 여러 진단방법과 진단기들이 우리의 건강 상태와 감염 여부를 간편하게 확인 시켜줍니다.

출처 : http://koc.chunjae.co.kr/Dic/dicDetail.do?idx=29089

☞여기서 잠깐 : 항원이란 우리 몸 밖에서 유입되어진 외래 물질, 병원균을 말하며 항체는 그 항원을 약화시키기 위해 인체의 면역계에서 만든 방어물질입니다. 
 

http://m.media.daum.net/m/channel/view/life/20160705040408065

인간의 질병을 감지할 수 있는 진단으로는 체내진단과 체외진단, 두 가지가 있습니다. 체내진단은 어원 그대로 몸속을 들여다보고 질병의 원인과 증상을 파악하는 진단방법입니다. 대표적으로 X선과 CT촬영, MRI와 같은 이미징 테크닉이 있습니다. 체외진단은 소변, 혈액, 조직세포 등을 통해 질병의 원인을 분석하는 방법입니다. 좀 더 세분화시킨다면 체외진단은 면역화학적 진단, 자가 혈당 측정, 현장진단, 분자진단, 혈액진단, 임상 미생물학 진단, 지혈진단, 조직진단 등 총 8개 분야로 나눌 수 있습니다. 연평균 성장률과 시장점유율로 볼 때, 면역 화학적 진단, 현장진단, 자가 혈당 측정, 분자진단이 가장 많이 사용되는 분야입니다. 이런 진단방법들은 환자의 시료를 추출하여 체외에서 여러 정성 및 정량 기술을 적용한 후 질병 상태를 판단하는 방식을 주로 사용합니다. 체내진단은 아직까지도 상해를 입거나 몸에 이상이 있을 때 가장 보편적으로 검사하는 방법이지만, 체외진단 시장 역시 계속해서 빠르게 성장을 하고 있습니다. 

 인체는 단백질, 지방, DNA와 RNA 등으로 구성되어 있습니다. 그 중 유전정보를 담고 있는 상자, DNA와 RNA로 질병을 확인하는 것을 ‘분자진단’이라고 합니다. 분자진단은 체외진단의 대표적인 진단 기술로 유전자 정보가 들어 있는 DNA 혹은 RNA에서 일어나는 분자 수준의 변화를 영상, 수치를 통하여 검출해 진단하는 기법입니다. 한마디로 말해 DNA와 같은 유전자를 이용한 정확한 질환 진단 검사법입니다. 질병 감염 여부 등을 판단할 목적으로 혈액, 소변, 타액 등 인체에서 유래하는 검체로부터 분자생물학적 기술을 이용하여 감염 물질(균, 바이러스)의 유전 정보를 담고 있는 유전자(DNA나 RNA)를 검사하며 소변검사나 혈액검사보다 정확도가 높고 조직검사를 하지 않아도 된다는 장점을 갖고 있습니다. 게다가 분자진단을 통해 주요 질병을 조기에 진단할 수 있게 되었습니다.
 분자진단시장이 성장하기 전엔 ‘면역진단법’을 많이 써왔습니다. 면역진단법은 앞서 말했던 자가 임신 진단기와 비슷한 원리(항원·항체반응)로, 질병에 의해 생성되는 항체 등 간접인자를 검사하는 것입니다. 테스트 당 비용이 낮고 간편하여 시장 규모는 크지만, 응용되는 분야가 감염성 질환에만 국한되고 질병을 조기에 진단하는 것이 어려워 민감도가 떨어지는 기술입니다. 하지만 분자진단법은 면역 진단법과는 다르게 질병의 조기 진단이 가능할 뿐만 아니라 응용분야가 감염성 질환을 더불어 암 진단, 맞춤의학으로도 이용될 수 있으며 질병원인인 DNA나 RNA를 직접 검사할 수 있어 조기진단과 높은 민감도로 정확합니다. 분자진단시장은 주로 중합효소 연쇄반응(PCR)을 기반으로 하여 실행됩니다. PCR은 Polymerase Chain Reaction의 약자로서, 중합효소 연쇄반응이라 하며, 유전정보를 갖고 있는 DNA 또는 RNA의 특정영역을 시험관 내에 대량으로 증폭하는 획기적인 기술입니다. 원리가 극히 단순하고, 쉽게 응용할 수 있기 때문에 순수 분자생물학 분야 이외에도 의학, 이학, 농학, 식품과학, 환경과학, 고고학, 인류학에 이르는 분야까지도 그 활용범위가 넓습니다. 

출처 : http://www.yourgenome.org/facts/what-is-pcr-polymerase-chain-reaction

PCR 반응조건은 통상적으로 다음 세 가지 반응단계로 진행됩니다. DNA 변성 단계, Primer annealing 단계, 신장 단계입니다. PCR을 실행하기 위한 준비물들을 모두 준비한 다음, 다음과 같은 과정을 통해 특정 DNA나 RNA를 대량으로 증폭시킵니다.

출처 : http://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-3-genetics/35-genetic-modification-and/pcr.html

우선 DNA변성(Denaturation)단계에서는 두 가닥으로 꼬여있는 DNA를 94℃에서 15~30초간 처리하여 각각 한 가닥 DNA로 분리시킵니다. 이렇게 열처리에 의해 한 가닥으로 변성된 DNA와 설계한 primer를 공존 시킨 후 온도를 낮추면 2종류의 primer는 각각 상보적인 한 가닥 주형 DNA에 붙게 되는데 이 과정을 primer의 annealing 단계라 합니다. Annealing에 가장 적합한 온도와 시간은 primer의 염기배열과 그 길이에 따라 결정되지만 일반적으로 55℃에서 30초~1분간 annealing 합니다. 마지막으로 분리된 DNA에 달라붙은 primer가 DNA polymerase 효소의 증폭 활성을 이용해 primer가 신장됩니다. 이 과정을 Extension, 즉 신장반응이라고 합니다. 신장반응에 필요한 시간은 DNA의 농도, 증폭 단편의 길이 등에 따라 다르지만 일반적으로 Thermus aquaticus(Taq) polymerase를 사용할 경우 72℃에서 30초~10분간 처리합니다.
  PCR을 통해 원하는 DNA영역을 사이에 둔 2종류의 primer를 이용, tube내에서 연속적인 효소반응으로 증폭시킨다면 DNA polymerase에 의한 주형 특이적인 DNA 합성을 반복하게 되고 목적하는 DNA 단편을 최종적으로 수십만 배 증폭시킬 수 있습니다. 따라서 PCR을 이용하여 분자진단검사를 하게 되면, DNA와 RNA 등의 핵산을 분석해 질병을 찾아낼 때 극소량의 시료로도 빠르게 결과 도출을 할 수 있게 됩니다. 

출처 : https://www.abmgood.com/marketing/knowledge_base/polymerase_chain_reaction_introduction.php

 분자진단은 PCR등을 이용하여 기존의 일반적인 진단방법보다 민감도가 뛰어날 뿐 아니라 감염병, 유전병, 암 진단은 물론 질병의 특성과 관련한 여러 정보를 제공할 수 있습니다. 즉 분자진단은 민감도, 특이성, 정확도가 우수하여 완벽한 재현성을 가진 방법으로 정량적인 결과를 산출함으로써 예후진단과 치료효과 분석에 좋은 platform으로 활용될 것입니다.