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[한국해양과학기술원] 인간의 유전체 분석에 응용될 수 있는 롱 PCR이 가능한 DNA 중합효소 및 이의 유전자들

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

분야 : 보건~의료 개발상태 4 9

롱 PCR이 가능한 DNA 중합효소 및 이의 유전자들

보유기관 및 연구자 : 한국해양과학기술원 해양생명공학연구센터 이정현

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: · 본 기술은 써모코커스 속(Thermococcussp.) NA1으로부터 유래하고 특정 부위에 돌연변이화를 유발시킨 DNA중합효소, 이의 아미노산 서열, 돌연변이 DNA 중합효소를 암호화하는 유전자 및 이를 이용한 중합효소 제조방법에 관한 기술임

· 본 기술의 DNA 중합효소는 상보적인 주형 DNA 가닥과 프라이머를 이용하여 뉴클레오타이드를 자라는 3'하이드록시 그룹에 연속적으로 첨가함으로써 데옥시뉴클레오타이드 트리포스페이트로부터 5' -> 3'방향으로 DNA 를 합성하는 효소이며. 주형 가닥이 왓슨-크릭 염기쌍에 의해 첨가되어지는 뉴클레오타이드의 순서를 결정함

기술의 필요성: · 열 안정적인 호열성 DNA 중합효소와 이를 이용한 중합효소 연쇄반응 (PCR)은 단백질 및 유전자 연구에서 중요하게 기여하고 있고, 현재 생물학의 응용 분야에서 널리 사용되고 있음

· PCR에서 높은 충실도를 가지는 고호열성 세균 균주들로부터 B 패밀리 DNA 중합효소가 분리되어 널리 사용되었지만, 높은 충실도의 중합효소는 DNA 신장 능력(elongation ability)에 있어 낮음에 따라, 많은 개선이 요구됨

기술적 유용성: · 써모코커스속 (Thermococcussp.) 균주로부터 분리된 DNA 중합효소를 돌연변이화시켜 롱(long) PCR 중합반응에 적당한 DNA 중합효소들을 선발하였고, 이들이 인간유전체 연구 등에서의 긴(long) 사슬의 DNA 증폭 반응에 유용함을 확인함

· 고-신장 능력 및 고-충실도 및 돌연변이 DNA 중합효소는 기존의 야생형이나 돌연변이형에 비해 긴(long) 사슬의 DNA에 대한 PCR에 있어서 월등한 성능을 나타냄으로써 인간의 유전체 분석 등 긴 사슬의 증폭이 필요한 다양한 분야에 널리 응용될 수 있음

· 진단(바이오마커 탐색/검증, 생체지표 계량화), 신약개발(바이오마커 탐색/검증, in silico drug discovery, 빅데이터), 정밀의료(역학조사, 임상 유전학, 빅데이터), 학술연구(유전학, 후성 유전학, 분자생물학), 농업수산(육종)에 적용이 가능함

기술의 특징: · 서열번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 DNA 중합효소

· 상보적인 주형 DNA 가닥과 프라이머를 이용하여 뉴클레오타이드를 자라는 3'하이드록시 그룹에 연속적으로 첨가함으로써 데옥시뉴클레오타이드 트리포스페이트로부터 5' -> 3'방향으로 DNA 를 합성하는 효소

· 서열번호 2의 아미노산 서열을 암호화하는 DNA 중합효소 유전자

· 유전의 퇴화(degeneration)에 의하여 다양한 형태의 서열을 가질 수 있음

[본 기술의 재조합 플라스미드 벡터의 개열지도]

기술의 우수성: · 써모코커스 속 (Thermococcussp.) 균주로부터 유래하고 야생형 TNA1_pol DNA 중합효소를 돌연변이화 하여 긴(long) PCR 중합반응에 유용한 DNA 중합효소 및 돌연변이 DNA 중합효소를 암호화하는 유전자

· 기존의 야생형이나 돌연변이형에 비해 긴(long) 사슬의 DNA에 대한 PCR에 있어서 월등한 성능을 나타내는 돌연변이 DNA 중합효소

· 중합효소가 긴(long) 사슬의 인간 유전체의 증폭에 효과적임

[야생형 중합효소, 돌연변이형 중합효소 및 본 발명의 돌연변이 DNA 중합효소의 인간 게놈 DNA에 대한 PCR 증폭 비교 결과]

경쟁동향: · 유전체 분석에 소요되는 비용 저감을 위한 기술개발 노력 지속

· 단순한 유전체 데이터에 임상 및 의료 정보를 더한 다차원적인 데이터 생산 및 이를 토대로한 차 가공으로 데이터의 질 향상

· 유전체 정보만으로는 활용에 한계가 있고 특정 인구를 대상으로 인구학적 특성 임상의학적 특성을 포함하여 데이터 분석 시 활용도를 제고할 수 있는 방향으로 전환 중에 있음

· 유전체 정보를 확보하는 방식이 표준화되고 비용이 저감됨에 따라 추가적인 가치 생산이 정보, 분석과 해석으로 전이

시장 동향 및 전망: · 유전체 분석 시장 : 2020년까지 약 200억 달러에 달할 것으로 예상

· 세계의 유전체 분석 시장은 유전체 분석 비용의 하락과 개인 유전체 분석 수요 증가로 인해 빠르게 성장해왔으며 이러한 추세가 향후에도 지속될 전망

· 국내에서도 DTC , 서비스가 제한적으로나마 허용됐고 향후 적용 범위가 확장될 것으로 전망

· 세계시장 : 11.0% CAGR('13~'15) / 국내시장 : 11.0% CAGR('13~'15)