하버드대, 실리콘 칩 기반 친환경 DNA 합성 기술 개발

하버드 공과대학 연구진이 실리콘 칩을 활용해 DNA를 합성하는 새로운 방식을 선보였습니다. 이 칩은 전기와 물 기반의 효소를 사용하여 여러 개의 DNA 서열을 동시에 제작합니다.

기존 DNA 합성 방식은 주로 포스포아미다이트 화학(phosphoramidite chemistry, 인산화물 화학)을 사용했습니다. 이 방법은 대량 생산이 가능하지만, 유해한 유기 용매를 다량으로 사용해야 한다는 환경적 단점이 있습니다.

연구팀이 개발한 효소 기반 합성법은 물을 사용하므로 훨씬 친환경적입니다. 이는 생명체가 자연적으로 DNA를 만드는 방식과 유사합니다. 이 방식은 향후 소형화된 합성 장치를 개발하는 데 유리합니다.

이번에 개발된 칩은 총 64개의 서로 다른 DNA 서열을 동시에 합성했습니다. 각 서열은 39개의 뉴클레오타이드(nucleotide, 핵산의 기본 단위) 길이로 제작되어 기술적 진보를 입증했습니다.

칩 표면에는 64개의 합성 지점이 있습니다. 각 지점은 동심원 형태의 전극으로 구성됩니다. 연구진은 특정 위치에 전류를 흘려 산성도를 조절하며 DNA가 성장할 수 있는 화학적 환경을 정밀하게 제어합니다.

이 기술은 원래 신경세포의 전기적 활동을 기록하기 위해 설계된 칩에서 시작되었습니다. 연구진은 신경세포를 자극하던 전류 제어 기술을 분자 수준의 화학 반응 제어로 전환하여 DNA 합성에 성공했습니다.

연구팀은 이 기술을 활용해 169바이트의 텍스트 데이터를 DNA에 저장하는 실험도 수행했습니다. DNA 데이터 저장 장치는 미래의 대용량 저장 매체로 주목받고 있으며, 이번 연구는 그 가능성을 한층 높였습니다.

다만 기술의 상용화를 위해서는 추가적인 화학적 연구가 필요합니다. 현재 산성도 조절 과정에서 발생하는 중간 분자가 인접한 지점으로 확산되는 현상이 있습니다. 이를 해결할 새로운 탈보호(deprotection, 보호기 제거) 화학 기술이 요구됩니다.

이 기사는 일반적인 건강 정보를 제공하며, 의학적 조언을 대체하지 않습니다. 구체적인 건강 문제는 의료 전문가와 상담하십시오.

본 연구는 하버드 공과대학의 연구 성과를 바탕으로 작성되었습니다.