'바이오칩'이란 무엇인가요?

바이오칩은 1990년대 중반 개발된 최첨단 기술이다. 유리슬라이드와 실리콘을 담체로 사용하여 단위 면적당 많은 수의 생체물질을 고밀도로 배열함으로써 한 번의 검사로 여러 질병을 검출하거나 다수의 생체시료를 동시에 분석하는 목적을 달성합니다. 유전자 칩, DNA 칩 또는 마이크로어레이라고도 합니다. 이 개념은 컴퓨터 칩에서 유래되었으며 모양은 다소 유사합니다. 바이오칩의 종류는 유전자칩, 단백질칩, 랩온어칩, 세포칩, 조직칩 등 다양하다. 현재 바이오칩의 대표주자인 유전자칩과 칩연구소는 실험실에서 벗어나 산업화를 시작했다.

바이오칩의 본질은 생체 신호의 병렬 분석을 수행하는 것입니다. 마이크로 전자 공학의 병렬 처리 및 고밀도 통합 개념을 채택하여 마이크로 프로세서를 통해 수천 개의 마이크로 프로세서가 집적됩니다. 생명과 관련된 정보 분자는 생명과학과 의학의 다양한 생화학 반응 과정을 통합하여 유전자, 리간드, 항원 등 생리 활성 물질을 효율적이고 빠르게 검사하고 분석할 수 있습니다.

1980년대에는 전통적인 생물학 실험실에서 12개 이상의 DNA 단편을 수동으로 서열 분석하는 데 최소 하루가 걸렸습니다. 현재 수십만 달러의 비용이 드는 자동화된 DNA 서열 분석기는 하루에 거의 2,000개의 DNA 서열을 결정할 수 있습니다.

유전자칩은 가장 먼저 등장한 바이오칩이다.

유전자칩은 다수의 프로브 분자를 기판에 고정한 뒤 표지된 시료와 혼성화시키는 것을 말하며, 혼성화 신호의 세기를 감지해 시료 내 분자 수를 결정한다. 유전자 칩에는 샘플의 표적 유전자와 혼성화하는 프로브 역할을 하는 많은 뉴클레오티드 서열이 고정되어 있습니다. 프로브 바닥에는 프로브가 표적 유전자에 혼성화될 때만 빛을 방출하는 루시퍼라제가 있습니다. 스캐너는 프로브에서 방출된 신호를 분석할 수 있는 이미지 데이터로 변환합니다. 소프트웨어 분석 및 처리를 통해 샘플에서 검출된 타겟 유전자가 무엇인지 알 수 있습니다.

바이오칩의 응용은 빠르게 발전하고 있으며 생활과 생산의 모든 측면에서 점점 더 중요한 역할을 할 것입니다. 예: 칩 시퀀싱, 유전자 매핑, 유전자 발현 분석, 클론 선택, 유전자 돌연변이 검출, 유전 질환 및 종양 진단, 미생물 균주 식별 및 치료 메커니즘, 약물 연구, 농림업, 군의학 등

가까운 미래에는 전통적이고 복잡한 신체검사가 유전자칩으로 완전히 대체될 수도 있다. 수술 중 인체에서 혈액 한 방울을 채취해 엄지손가락 크기의 칩에 얹기만 하면 컴퓨터는 피험자의 유전병 여부와 기타 유전적 결함 가능성을 신속하고 자동으로 진단하고 예측할 수 있다. 향후 몇 년 동안 건강에 어떤 위협이 닥쳐 이를 방지하기 위한 대응 조치를 취할 수 있습니까?

칩 유전자 검사를 활성화하면 선천적 결함 발생률을 더욱 효과적으로 줄일 수 있습니다. 이 칩을 이용하면 가임기 남성과 여성, 생후 3개월 이상의 태아를 검출할 수 있어 검사 대상의 B형 간염 바이러스, C형 간염 바이러스, AIDS 여부를 정확하고 신속하게 검출할 수 있다.

1분만에 혈액채취, 2분만에 테스트, 3분만에 진단결과 확인! 신격화처럼 들립니다. 그러나 바이오칩을 사용하면 이러한 신화가 현실이 될 것입니다. 누구나 언제 어디서나 자신의 건강 상태를 자가 테스트할 수 있습니다. 테스트할 때 칩에 혈액을 떨어뜨리기만 하면, 칩에 있는 질병 유전자가 칩에 있는 해당 유전자와 화학적으로 반응해 특수 컴퓨터 스캐너로 스캔한 후 컴퓨터가 반응한 유전자를 신속하게 식별할 수 있습니다. 질병 유전자는 검사 대상자가 어떤 질병을 앓고 있는지 확인하기 위한 것입니다.

경제적 이익 측면에서 바이오칩의 가장 큰 응용 분야는 신약 개발이 아닐까. 현재 많은 제약회사들이 칩 개발에 참여하고 있습니다. 개인차가 있기 때문에 모든 환자에게 적합한 약물은 없다고 할 수 있습니다. 따라서 개개인의 고유한 유전자를 기반으로 한 특수약물, 즉 맞춤형 의약품을 개발하는 것은 약물치료의 질적 도약이 될 것이다.

이를 위해서는 투약 계획을 결정하기 위해 환자의 여러 유전자에 대한 신속한 분석이 필요하며, 유전자 칩 기술이 최선의 선택이 될 것입니다.

바이오칩 산업이 거대해짐에 따라 우리나라 과학자들도 독자적인 지적재산권을 가지고 바이오칩 개발에 적극적으로 나서 의료 바이오칩 연구와 공학기술의 일부 측면에서 국제적으로 앞선 수준에 이르렀다. . 2000년 10월, 칭화대학교 바이오칩 연구개발센터의 Cheng Jing 교수는 국제 바이오칩 기술 컨퍼런스에서 세계 최초의 1제곱센티미터 크기의 Duoli 바이오칩 플랫폼 시스템을 개발했다고 발표했습니다. 손톱 크기의 칩 위에 소형 실험실을 구축하는 데 사용할 수 있으며 기초 의학 연구, 질병 진단, 법의학 식별, 식품 위생 감독, 항공우주, 환경 보호 및 기타 분야의 분석 및 테스트에 사용할 수 있습니다. 위의 결과는 중국이 바이오칩 분야에서 뒤늦게 시작하여 실제로 물리적인 물체를 생산하는 능력에서는 미국, 유럽, 일본에 비해 훨씬 뒤떨어져 있지만 일부 아이디어와 개념에서는 국제적 선두에 도달했음을 보여줍니다.

아마도 가까운 미래에 바이오칩이 여러분과 저 주변에 있다는 것을 알게 될 것입니다!