KR100436832B1 - 미토콘드리아 유전자 정보를 이용한 개인인식표지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미토콘드리아 유전자 정보를 이용한 개인인식표지(標識)에 관한 것으로, 특히 기존의 바코드리더, 스캐너, 마그네틱리더 등을 통해 즉각적이고 간단하게 개인인식기능을 수행할 수 있으며, 필요시 유전자분석을 통해 소지자의 본인여부를 검증할 수 있는, 유전자 정보를 이용한 개인인식표지(標識)에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서는, 미토콘드리아 DNA의 HVR(Hyper Variable Region)Ⅰ 또는 Ⅱ를 분석하여 얻은 DNA 염기서열에, 각 염기마다 서로 다르게 정해진 한 자리 이상의 숫자를 대응시켜 표시한 개인인식표지 및 상기 숫자를 바코드로 표시한 개인인식표지가 제공된다. 본 발명의 개인인식표지는, 다양한 물품(예를 들어, ID카드, 액세서리, 지갑 등)에 적용되어 기업체, 연구소, 정보기관 등 보안이 필요한 곳에서 즉각적이고 간단하게 개인인식기능을 수행할 수 있으며, 특히 별도의 기록없이도 신속하게 패스워드를 복원할 필요가 있는 곳에서 효과적으로 활용될 수 있다.

Description

미토콘드리아 유전자 정보를 이용한 개인인식표지 {MARKS FOR IDENTIFICATION USING MITOCHONDRIA GENE INFORMATION}

본 발명은 미토콘드리아 유전자 정보를 이용한 개인인식표지(標識)에 관한 것으로, 특히 기존의 바코드리더, 스캐너, 마그네틱리더 등을 통해 즉각적이고 간단하게 개인인식기능을 수행할 수 있으며, 필요시 유전자분석을 통해 소지자의 본인여부를 검증할 수 있는, 유전자 정보를 이용한 개인인식표지(標識)에 관한 것이다.

개인인식기술

개인의 신분, 특이정보 또는 보안 등의 이유로 사용되는 종래의 개인인식 기술은 패스워드 등을 바코드(Barcode) 형태, 마그네틱스트립(Magnetic stripe), 미니 시디롬(mini CD-ROM) 등에 저장하여 사용해 왔다. 일반적으로 이러한 개인인식 기술에서는 인위적으로 설정한 수나 문자의 조합 또는 일정한 법칙에 따라 부여된 수나 문자의 조합을 사용하여 왔으나, 패스워드를 인위적으로 구성·복원하기 때문에 사용되는 문자나 숫자의 수가 제한적이었다. 또한, 긴 패스워드를 만들어 마그네틱스트립이나 시디 등에 저장해 놓아도, 별도로 기록해 두지 않는 한 분실이나 파손시에는 같은 패스워드를 기억하거나 복원해 내기가 어려웠다.

개인인식 유전자

인간의 게놈은 30억개의 DNA 염기쌍으로 이루어져 있고, 이중 어떤 형질을 나타내는 유전자는 10만개 정도이다. 그리고 전체 유전자 중 20∼30%는 전사 (transcription)되지 않고 전체 게놈속에서 아무 의미없이 계속적으로 반복되는데, 학자들은 이러한 현상을 인류가 생겨난 이후에 감염되었던 바이러스의 DNA 등이 인간 게놈에 동화된 흔적이라고 한다. 이렇게 복제되지 않고 일정수의 염기가 계속적으로 반복되는 것을 반복서열 DNA (Repetitive sequence DNA)라고 하며, 이는 각 개체마다 다르다. 반복서열 DNA에서 계속적으로 반복되는 염기단위의 수는 개인마다 차이가 큰데, 이중에서도 특히 변이가 심한 염기순서를 VNTRs(Variable Number of Tandem Repeat, 가변성 연쇄반복)라 한다.

VNTRs는 개인마다 고유한 다양성을 나타내는데 특정 DNA 부위를 인식하는 제한효소로 처리하면 여러 개의 DNA 조각으로 절단되어 각기 다른 크기의 절단 DNA 조각들을 얻게 된다. 이러한 DNA의 길이다형성을 RFLPs(Restriction Fragment Length Polymorphism, 제한효소길이절편다형성)라 하며, 이를 전기영동한 후 서던블롯(Souther Blotting) 방법으로 분석하여 X-레이 필름에 감광시키면 바코드 형태의 밴드가 나타나게 되는데 이를 유전자 지문법(DNA finger printing)이라 한다 (도 1 참조). 유전자 지문법의 밴드는, 형태는 바코드와 비슷하나 같은 샘플이라 하더라도 전기영동의 조건이나 검사자에 따라 밴드(띠)의 굵기나 농도가 달라지고, 기존의 바코드 기준을 따르는 것이 아니므로 현재 상용되는 바코드 생성기나 바코드 리더에 적용시킬 수 없다.

RFLP 방법에는 인간의 게놈 DNA상에 존재하는 다수의 VNTR을 측정하는 다좌위탐침(Multi-locus-probe)을 사용하는 방법이 있는데, 이는 매우 높은 식별력이 있는 반면 방법이 복잡하여 2∼3 주 이상의 시간과 숙련된 기술을 필요로 하고 게놈 DNA가 분해되지 않은 신선하고 많은 양의 샘플을 요구한다는 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위해 게놈 DNA상의 한 부위만을 측정하는 단좌위탐침(Single locus probe)이 개발되었다. 단좌위탐침은 적은 샘플과 어느 정도 분해된 샘플에서도 분석이 가능하고, 하나의 유전좌위만을 측정하기 때문에 결과가 부친과 모친으로부터 유래된 두 밴드의 형태로 나타나게 되는데 이를 DNA 타이핑(DNA typing)이라 부르고 있다.

최근에는 기존의 VNTRs 보다 훨씬 크기가 작으면서도 연쇄적으로 반복되는 STR(Short Tandem Repeats, 짧은연쇄반복) 유전좌위들이 발견되었다.

개인인식을 위해 사용되는 상염색체나 Y-염색체의 STR 유전자는 30억쌍의 유전자 염기배열 중 일정하게 반복되는 염기서열 단위를 말하며, 대개는 400∼500개 정도의 짧은 단위로 반복되기 때문에 짧은염기반복(short tandem of repeats: STR)유전좌위라고 하며 사람마다 반복되는 횟수가 틀려 이를 분석하면 개인간의 식별이 가능하다.

보통 상염색체의 STR 유전좌위는 3군데씩을 하나의 탐침군(Triple Primer)으로 묶어 사용하는데 일반적으로 가장 많이 사용하는 것은 1) CTT(CSF1PO + TPOX + THO1), 2) FFT(F13A01 + FES/FPS + VWA), 3) silver군(D16S539 + D7S820 + D13S317) 등이 있다.

또한, 극소량의 DNA도 분석 가능한 양으로 증폭시킬 수 있는 중합효소연쇄반응법(PCR)이 개발되어, 최근에는 PCR을 이용한 STR 유전좌위를 분석하는 방법을 많이 사용하고 있다. 이러한 방법을 사용하면 오래된 조직표본이나 혈흔, 타액, 정액흔적, 유골 등 어느 정도 분해된 샘플이나 극소량의 샘플로도 유전자 분석이 가능하고, 몇 시간이면 분석이 가능할 정도로 시간이 단축된다.

미토콘드리아DNA(mtDNA)

미토콘드리아DNA를 이용한 유전자감식은 러시아의 마지막황제 로마노프(Romanov) 왕가의 니콜라스 2세와 그 가족의 유골을 분석하는데 사용되면서 많은 사람들에게 알려졌다. 정자는 수정될 때 세포질을 벗고 핵만 난자 내로 들어가므로 모든 사람의 미토콘드리아DNA는 난자 세포질 내에 있던 것이 유전된다.즉, 미토콘드리아DNA는 어머니로부터 유전되며, 같은 어머니의 자식들은 같은 미토콘드리아DNA를 갖게 된다. 미토콘드리아DNA는 원형의 이중나선구조로 16.6kb(kb=kilobase=1000염기)의 길이로 되어 있으며, 이중 약 1.7kb의 D-loop라고 부르는 조절부위를 가지고 있는데, 이곳에는 두개의 과변이 부위인 HVR(Hyper Variable Region)Ⅰ 및 Ⅱ가 약 1kb의 길이로 존재한다. HVRⅠ 및 Ⅱ의 염기변이는 다른 부위에 비하여 5∼10배 빠른속도로 변하기 때문에 이 지역은 개인식별 및 혈통을 조사하기 위한 유전자감식에 매우 유용하다. 미토콘드리아DNA에 있어 1kb정도에 불과한 과변이지역에서 변이를 보이는 염기위치는 수십 곳에 이르는데 다른 유전자에 비하여 변이지역이 짧기 때문에 개인식별 및 혈통확인에 매우 효율적이다. 이 지역의 염기서열을 분석한(Sequencing) 후, 처음으로 미토콘드리아DNA를 분석 발표했던 염기서열을 표준 DNA로 하여 각 개인차이와 일치도를 확인할 수 있다.

현재 유전자지문법이나 DNA타이핑법은, 친자확인이나 범죄수사 등의 전문분야에서 친자나 동일인 여부 등을 확인하는 개인인식기술로 활용되고 있다. 그러나, 이러한 개인인식 기술은 개인 고유의 염기서열로 혈연관계 및 동일인 여부를 확인하는 훌륭한 생물학적 방법이나 지금까지 특정 분야에서 전문적으로만 이용되어 왔을 뿐 일상생활에서 요구되는 즉각적이고 간단한 개인인식에는 활용되지 못하고 있었다.

본 발명에서는, 유전자 정보를 이용하여 기업체, 연구소, 정보기관 등 보안이 필요한 곳에서 즉각적이고 간단하게 개인인식 기능을 수행할 수 있는 보안용 패스워드, 즉 유전자 정보를 이용한 개인인식표지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 미토콘드리아DNA의 HVR(Hyper Variable Region)Ⅰ 또는 Ⅱ를 분석하여 얻은 DNA 염기서열에, 각 염기마다 서로 다르게 정해진 한 자리 이상의 숫자를 대응시켜 표시한 개인인식표지 및 상기 숫자를 바코드로 표시한 개인인식표지가 제공된다.

본 발명의 개인인식표지는 다양한 매체, 예를 들어, ID카드; 명함; 신용카드; 목걸이, 팔찌, 머리띠 등의 액세서리; 의류; 지갑, 가방, 필기구, 열쇠고리 등에 표시되어 사용될 수 있으며, 기존의 바코드리더나 스캐너, 마그네틱리더 등을 통해 즉각적이고 간단하게 개인인식기능을 수행할 수 있다.

도 1은 머리카락, 타액 등의 샘플로부터 DNA를 추출한 후 STR 유전좌위를 PCR로 증폭하여 전기영동한 STR 유전좌위의 분석결과이다.

도 2는 DNA의 염기서열을 분석하여 나타낸 것이다.

도 3 및 4는 본 발명의 개인인식표지가 적용된 ID카드이다.

도 5 및 6은 본 발명의 개인인식표지가 적용된 액세서리이다.

DNA의 염기서열정보를 이용한 개인인식표지

본 발명의 실시예에서는 미토콘드리아DNA의 염기서열정보를 개인인식표지로 이용한다. 이때 미토콘드리아DNA는 과변이 부위 (HVR: Hyper Variable Region)Ⅰ, Ⅱ 중 가장 변이가 잘 나타나는 20 여곳의 염기를 분석하여 이용한다. 도 2는 DNA의 염기서열을 분석하여 나타낸 것이다.

분석결과 얻어진 염기서열에, 각 염기마다 서로 다르게 정해진 한 자리 이상의 숫자를 대응시켜 표시함으로써 개인인식표지를 얻는다.

분석된 염기서열정보 자체도 식별력이 있다고 할 수 있으나, A,T,C,G의 알파벳을 길게 나열한 형태이므로 판독을 위한 별도의 프로그램이나 장치를 개발·운용하지 않고서는 간단하고 즉각적인 개인인식기능을 수행할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 염기서열 정보를 기존의 판독장치에 적용할 수 있도록 숫자 형태로 전환한다.

유전자의 염기서열정보를 숫자로 전환하는 방법은 기본적으로는 각 염기마다 한 자리 이상의 고유한 숫자, 즉 0,1,2,3,4,5,....9 등을 부여하는 것이다. 예를 들어, A는 6, C는 0, G는 8, T는 9와 같은 식으로. 이때 어떤 염기에 어떤 숫자를 부여할 지는 사용자가 임의로 정할 수 있고, 사람 마다 다른 수의 조합을 부여할 수 있다. 즉, 각 염기마다 한 자리의 숫자를 부여할 경우, 일정한 염기 순서(예를 들어, A,C,G,T 순서)에 따라 각 염기마다 0에서 9까지 열가지의 한자리 수를 부여할 수 있으므로, 10×10×10×10의 10,000가지 수의 조합이 가능해 진다. 좀 더 복잡한 패스워드를 만들기 위해서는 각 염기에 하나의 숫자가 아닌 2이상의 숫자로 구성된 일련의 숫자열을 부여한다. 예를 들어, A는 139, C는 048, G는 351, T는 260과 같은 식으로, 각 염기에 3 자리 숫자열을 부여할 경우 가능한 수의 조합이 훨씬 커지게 되므로 복제는 더욱 어려워지게 된다.

상기와 같이 DNA 염기서열정보에 각 염기마다 서로 다른 한 자리 이상의 숫자를 대응시켜 표시한 개인인식표지는, 숫자 그대로 보안용 패스워드로 사용되거나, 또는 숫자를 바코드로 표시하여 사용한다. 바코드 표시방법은 기존의 바코드 시스템을 활용할 수 있다. 즉, 기존의 바코드 시스템은 앞쪽 3자리가 국적표시이고, 그 다음에 제조업체 번호가 들어가는데, 마찬가지로 국적표시와 회사를 표시하고 다음에 숫자화된 유전정보를 입력한다.

본 발명의 일실시예에서는 미토콘드리아DNA의 염기서열정보를 개인인식에 이용하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이밖에도 개인인식에 활용될 수 있는 유전자의 염기서열정보라면 같은 방법으로 이용될 수 있다. 단, 미토콘드리아DNA의 염기서열정보를 이용한 경우에는, 미토콘드리아DNA가 같은 모계에서는 같기 때문에 보안용 패스워드 보다는 신원확인 등을 위한 일반적인 개인표식으로 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 방법으로 만들어진 본 발명의 DNA 염기서열정보를 이용한 개인인식표지는 염기서열정보와 각 염기마다 부여된 숫자의 이중 패스워드로 형성되어, 제3자에 의한 복제나 도용이 거의 불가능한 반면, 사용자 입장에서는 머리카락이나 타액 등으로부터 유전자를 분석하여 염기서열로 이루어진 기본 패스워드를 얻고 여기에 숫자를 부여하는 2차 패스워드를 적용하여 언제든지 전체 패스워드를 복원할 수 있으므로, 아무리 길고 복잡한 패스워드라도 필요에 따라 복원과 재발급이 용이하다.

본 발명에 따른 개인인식표지의 활용

숫자 또는 바코드로 표시된 본 발명의 개인인식표지는, 마그네틱스트립, 미니 시디롬 등에 적용되어, 기존의 바코드리더, 스캐너, 마그네틱리더 등을 통해 즉각적이고도 간단하게 개인인식기능을 수행하게 된다.

본 발명의 개인인식표지는, 특히 극도의 보안을 요하는 곳에서 ID카드를 분실한 경우나 복제 의혹이 있는 경우에 즉시 머리카락, 타액 등으로 유전자를 분석하여 전체 패스워드를 복원·재발급하거나 소지자의 본인여부를 검증할 수 있다. 따라서, 본 발명의 개인인식표지는 보안이 요구되면서 필요시 소지자의 본인여부를 정확하게 확인할 필요가 있는 곳이나 또는 별도의 기록 없이 패스워드를 신속하게 복원·재발급할 필요가 있는 곳에서 효과적으로 활용될 수 있다.

본 발명의 개인인식표지는, 개인인식을 위하여 다양한 물품에 표시되어 사용될 수 있다. 예를 들어, ID카드, 명함, 신용카드 등의 개인카드; 목걸이, 팔찌, 머리띠 등의 신체 착용 액세서리; T-셔츠 등의 의류; 지갑, 다이어리, 가방, 필기구, 열쇠고리와 같은 휴대품 등에 사용될 수 있다. 도 3 및 4는 본 발명의 개인인식표지가 적용된 ID카드를 나타낸 것이고, 도 5 및 6은 본 발명의 개인인식표지가 적용된 액세서리를 나타낸 것이다.

상술한 구체적인 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 물론이다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 개인인식을 위한 유전자 정보로 미토콘드리아 DNA를 사용하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 앞으로 더 유용하고 간편한 유전좌위가 발견된다면 같은 원리에 의해 이용될 수 있다.

본 발명의 개인인식표지는 본인의 유전자 정보를 이용하므로 본인인식의 생물학적 증거를 갖게 되며, 유전자 정보를 숫자화함으로써 기존에 널리 사용되고 있는 바코드 시스템이나 마그네틱 시스템, CD 등의 매체에 적용할 수 있게 된다. 유전자 정보를 이용한 본 발명의 개인인식표지는 보안이 필요한 기업체, 연구소, 정보기관 등에서 즉각적이고 간단하게 개인인식 및 신분확인 기능을 수행할 수 있으며, 분실이나 도용 가능성이 있는 경우 유전자분석을 통해 소지자의 본인여부를 정확하게 확인할 수 있으므로, 특히 본 발명의 개인인식표지는 보안이 요구되면서도 소지자의 본인여부를 검증하기 위해 신속하게 패스워드를 복원할 필요가 있는 곳에서 효과적으로 활용될 수 있다.

Claims (5)

1. 미토콘드리아 DNA의 HVR(Hyper Variable Region)Ⅰ 또는 Ⅱ를 분석하여 얻은 염기서열에, 각 염기마다 서로 다르게 정해진 한 자리 이상의 숫자를 대응시켜 표시한 개인인식표지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 숫자를 바코드로 표시한 것을 특징으로 하는 개인인식표지.
3. 제 1 항 또는 제 2 항의 개인인식표지를 포함하는 신분확인용 물품.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 개인인식표지는 마그네틱스트립에 기록되어 표시되는 것을 특징으로 하는 물품.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 물품은, ID카드; 명함; 신용카드; 목걸이, 팔찌, 머리띠 등의 액세서리; 의류; 지갑, 다이어리, 가방, 필기구, 열쇠고리와 같은 휴대품 중 하나인 것을 특징으로 하는 신분확인용 물품.