백과

수천~수만 개의 미세 반응 용기에 나누어 담은 핵산 가닥을 각 용기에서 복제하여 절대 정량화할 수 있는 제3세대 PCR(polymerase chain reaction) 기술.

핵산의 중합 효소 연쇄 반응(PCR : polymerase chain reaction)은 미국 캐리 멀리스(Kary Mullis)가 1983년에 개발한 기술로 친자 확인, 과학적 범죄 수사, 감염병 진단 등 유전자 검사에 주로 사용되었다. PCR은 DNA, RNA와 같은 핵산 가닥을 비말이나 혈액 등 시료로부터 검출하는 기술로 열에 견디는 힘이 강한 중합 효소를 이용하여 핵산의 특정 부분을 단시간에 복제 ・ 증폭할 수 있다.

PCR은 크게 3세대로 구분한다.

제1세대 PCR은 전기영동(electrophoresis)을 통해 증폭된 핵산 가닥을 분석하였기 때문에 유전자를 정성적으로만 분석할 수 있고 정량적으로 분석하기 어려웠다. 이를 극복하기 위해 형광 신호를 이용해 핵산 증폭량을 실시간으로 측정한 농도 표준 곡선을 이용하여 상대적인 정량 분석이 가능한 제2세대 실시간 PCR(rtPCR : real-time PCR)이 개발되었다. 그러나 제2세대 PCR은 여전히 표준 곡선과 PCR 효율에 따라 결괏값의 편차가 커서 절대량을 분석하지 못하였다.

이에 비하여 제3세대 디지털 PCR(digital PCR)은 아주 적은 부피의 물방울이나 다른 미세 반응 용기에 핵산 시료를 나누어 담고 나누어진 수천~수만 개의 미세 반응 용기에서 각각 유전자를 복제함으로써 절대 정량 분석이 가능하다. 나누어진 미세 반응 용기는 반응 효율을 높혀 제2세대 실시간 PCR보다 1000배 가량 고감도로 핵산의 양을 검출할 수 있다.

제3세대 PCR이 ‘디지털 PCR’인 것은 절대 정량으로 측정하여 정확한 수치로 유전자의 양을 알 수 있기 때문이다.

디지털 PCR은 코로나 바이러스와 같은 바이러스 정량 검출, 변이종 바이러스의 구분, 암 유전자 및 변이 유전자 검출, 유전자 변형 농작물 검사(GMO : Genetically Modified Organism), 유전자 서열 분석 등에 활용할 수 있다.

한편 PCR은 코로나19(COVID-19) 이후 코로나 바이러스 감염 여부를 판별하는 데 사용되면서 널리 알려졌다. 참고로 코로나 바이러스 검사에 사용된 것은 제2세대 실시간 PCR이다. 디지털 PCR은 대량으로 보급하기에 적합한 자동화된 분석시스템 개발이 미흡하여 활용되지 않았다.