KR102429576B1 - 전도성 태그를 이용한 dna 염기서열을 식별하는 방법 및 장치 - Google Patents

전도성 태그를 이용한 dna 염기서열을 식별하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법은 상기 염기 서열 분석 장치의 전기적 신호를 측정하기 위한 센서 상에 상기 표적 DNA를 제공하는 단계; 상기 센서에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여, 미리 설정된 타입의 적어도 하나의 전도성 태그를 획득하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 전도성 태그가 획득된 후, 상기 센서로부터 측정된 전기적 신호에 기초하여 상기 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

전도성 태그를 이용한 DNA 염기서열을 식별하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DNA SEQUENCING USING CONDUCTIVE TAG}
본 개시는 DNA 시퀀싱 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
DNA 발견 이후, 인간 게놈(human genome)을 시퀀싱하기 위한 많은 기술들이 연구되어 왔다. DNA 시퀀싱은 DNA의 뉴클레오티드 내 염기 서열을 분석하는 기술로써, 이러한 DNA 시퀀싱 정보는 유전학적으로 질병을 진단하고 치료하는데 사용될 수 있다. 그러나, 일반적으로 DNA 시퀀싱 기술은, 검사대상 시료가 많아서 DNA 시퀀싱을 위한 효율 및 정확성에 한계가 있었고, 따라서 시퀀싱을 하는데 필요한 비용 및 시간을 감소시키기 위한 다양한 기술들이 활발하게 연구되고 있다.
또한, DNA 시퀀싱 기술이 발달함에 따라 시퀀싱의 품질 및 정확도의 측면에서 기술 개선뿐만 아니라, 보다 더 현장 진단에 적합한 DNA 시퀀싱 기술들이 개발되고 있다. DNA 시퀀싱을 위해서는 검사 대상 DNA에 결합될 수 있는 표지 수단이 필요하다. 일반적인 DNA 시퀀싱 기술을 위한 표지수단들은, 형광 보고자(fluorescence reporter)를 갖는 광학적 수단들을 주로 이용하지만, 이러한 방법들은 광학적 수단들을 검출하기 위한 규모가 큰 장치들이 필요하거나, 한정된 장소에서 진행될 수 밖에 없어 많은 비용이 요구되는 한계가 있었다. 즉, DNA 시퀀싱 기술의 비용 및 규모의 한계를 극복하기 위해, 보다 효과적으로 DNA 시퀀싱을 분석할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허 제2019-0020133호
일 실시 예에 따르면, 염기 서열 식별 장치가 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 염기 서열 식별 장치가 제공될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 의하면, 변형 뉴클레오티드를 포함하는 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따라, 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법은 상기 염기 서열 분석 장치의 전기적 신호를 측정하기 위한 센서 상에 상기 표적 DNA를 제공하는 단계; 상기 센서에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여, 미리 설정된 타입의 적어도 하나의 전도성 태그를 주입하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 전도성 태그가 주입된 후, 상기 센서로부터 측정된 전기적 신호에 기초하여 상기 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 또 다른 실시 예에 따라, 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 장치는 상기 전도성 태그가 이동하는 적어도 하나의 채널이 형성되는 제1 기판; 상기 제1 기판의 적어도 일부에 형성되어 상기 표적 DNA를 제공하고, 상기 적어도 하나의 채널에 주입된 전도성 태그의 타입에 따라 서로 다른 전기적 신호를 측정하는 센서; 및 상기 센서로부터 측정된 전기적 신호에 기초하여 상기 표적 DNA 의 염기 서열을 식별하는 프로세서; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 또 다른 실시 예에 따라, 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법에 있어서, 상기 염기 서열 분석 장치의 전기적 신호를 측정하기 위한 센서 상에 상기 표적 DNA를 제공하는 단계; 상기 센서에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여, 미리 설정된 타입의 적어도 하나의 전도성 태그를 주입하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 전도성 태그가 주입된 후, 상기 센서로부터 측정된 전기적 신호에 기초하여 상기 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 단계; 를 포함하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 효과적으로 식별할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 서로 다른 양상을 나타내는 전기적 신호를 측정함으로써, 표적 DNA의 염기 서열을 신속하게 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 이용하는 전도성 태그의 구조 및 상기 구조의 전도성 태그가 표적 DNA에 결합되는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 사용하는 전도성 태그 내 서로 다른 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 이용하는 전도성 태그의 타입을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따라 제1 변형부를 포함하는 전도성 태그와 제1 변형부를 포함하지 않는 전도성 태그를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따라, 염기 서열 식별 장치가 제1 변형부를 포함하지 않는 전도성 태그를 이용하여, 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 일 실시 예에 따라, 염기 서열 식별 장치가 제1 변형부를 포함하는 전도성 태그를 이용하여, 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 일 실시 예에 따라 전도성 태그의 DNA 중합 효소에 대한 기질로써의 반응성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 또 다른 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치의 블록도이다.
도 12는 또 다른 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치의 블록도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 태그 주입부(112), 적어도 하나의 채널(114), 센서(116), 광원부(118) 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 그러나, 도시된 구성 요소가 모두 필수구성요소인 것은 아니고, 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 염기 서열 식별 장치(1000)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 염기 서열 식별 장치(1000)는 구현될 수도 있다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 표적 DNA에 상보적으로 결합될 수 있는 뉴클레오티드 및 상기 뉴클레오티드의 염기 타입 별로 서로 다른 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 포함하는 전도성 태그를 이용하여, 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다. 본 개시에 따른 전도성 태그의 타입은 전도성 태그에 포함된 뉴클레오티드의 염기 타입에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 전도성 태그는 나노 복합체 및 변형 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 태그는 링커가 일단에 연결되고, 상기 미리 설정된 타입에 따라 서로 다른 전도성을 나타내는 나노 복합체 및 기 설정된 타입의 염기, 상기 표적 DNA 외 다른 뉴클레오티드의 결합을 방지하기 위해 선택적으로 형성되는 제1 변형부 및 상기 링커에 연결되기 위한 제2 변형부를 포함하는 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 상기 링커는 자외선(UV)광에 의해 제거 가능한 광분해성 링커 또는 환원 반응에 의해 제거 가능한 화학적(Chemical) 링커를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 나노 복합체는 서로 다른 전도성을 나타내는 금속 입자를 포함하는 전도성 나노 입자, 상기 전도성 나노 입자의 표면에 연결되는 리간드 및 상기 리간드와 경쟁적으로 상기 전도성 나노 입자의 표면에 결합되는 상기 링커(linker)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 상기 리간드는 티올화된 리간드를 포함할 수 있고, 마찬가지로, 전도성 나노 입자의 표면에 경쟁적으로 결합 가능한 링커 역시 티올화 될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, 나노 복합체는 적어도 하나의 링커, 전도성 나노 입자 및 전도성 나노 입자의 표면에 결합되는 리간드들을 포함할 수 있다. 그러나, 또 다른 실시 예에 의하면, 나노 복합체는 하나의 링커, 전도성 나노 입자 및 전도성 나노 입자의 표면에 결합되는 리간드들을 포함할 수도 있다. 상술한 전도성 태그에 포함되는 변형 뉴클레오티드는 다른 뉴클레오티드의 결합을 방지하기 위한 제1 변형부를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 변형 뉴클레오티드는 나노 복합체의 링커와 연결되기 위한 제2 변형부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 본 개시에 따른 뉴클레오티드는 dATP, dCTP, dGTP, dTTP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 기판 상 형성된 태그 주입부(112)로부터 미리 설정된 타입의 전도성 태그들(102, 104, 106, 108)을 획득하고, 획득된 전도성 태그들을 각각의 태그 주입부와 연결된 적어도 하나의 채널(114)을 통하여 센서(116) 상으로 이동시킬 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서(116)상으로 이동된 전도성 태그로 인하여 발생하는 전기적 신호의 변화를 측정함으로써, 센서상에 위치한 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다.
센서(116)는 적어도 하나의 기판(128), 상기 기판상에 소정의 간격으로 형성되는 소스 전극(124), 드레인 전극(126) 및 게이트 전극(128)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 센서(116)는 드레인 전극의 드레인 전류를 측정할 수 있는 FET 센서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 센서(116)내 적어도 하나의 소스 전극 및 드레인 전극이 연결되는 기판상의 감지막 상단에는 표적 DNA 및 상기 표적 DNA에 상보적으로 결합될 수 있는 DNA 프라이머가 제공될 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 표적 DNA 및 상기 표적 DNA에 상보적으로 결합되는 DNA 프라이머가 제공되는 센서상으로 전도성 태그들을 이동시키고, 이동된 전도성 태그들이 센서상에 위치하는 표적 DNA에 결합되도록 할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 적어도 하나의 UV 광원을 포함하는 광원부(118)를 포함할 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 전기적 신호를 측정(예컨대 Sequencing)한 후, 광원부로부터 발생되는 UV 광원을 이용하여 광분해성 링커를 절단함으로써 나노 복합체를 제거할 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 UV 광을 이용하여 광분해성 링커를 절단한 후, 다시 전도성 태그들을 태그 주입부(112)로부터 획득하고, 획득된 전도성 태그들이 표적 DNA에 결합(Synthesis)되도록 함으로써, Sequencing-by-Synthesis 방법으로 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 이용하는 전도성 태그의 구조 및 상기 구조의 전도성 태그가 표적 DNA에 결합되는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 전도성 태그를 생성하는 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 또 다른 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 전도성 태그를 생성하는 장치와 연결되어, 전도성 태그를 생성하는 장치로부터 획득한 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수도 있다. 이하에서는 편의상, 염기 서열 식별 장치(1000)가 전도성 태그를 생성하는 장치로부터, 전도성 태그를 획득하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
예를 들어, 전도성 태그를 생성하는 장치(미도시)로부터 획득되는 전도성 태그(206)는 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체(202) 및 뉴클레오티드 내 적어도 일부분이 변형되는 변형 뉴클레오티드(204)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 전도성 태그(206)는 나노 복합체(202)내의 링커(linker)를 통하여 변형 뉴클레오티드(204) 및 나노 복합체(202)를 연결시킬 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 전도성 태그(206)는 소정의 채널을 통하여 비오틴(224)이 레이블링된(labled) DNA 프라이머(222)가 상보적으로 연결된 표적 DNA(212)로 이동할 수 있다. 전도성 태그(206)는 DNA 프라이머(222)일단에서 DNA 중합 효소를 이용하여 표적 DNA(214)에 결합될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 사용하는 전도성 태그 내 서로 다른 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치가 이용하는 전도성 태그는, 적어도 하나의 금속 입자를 포함하는 나노 입자를 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 전도성을 나타내는 나노 입자들 및 링커(linker)들을 연결함으로써 나노 복합체가 생성될 수 있고, 상기 생성된 나노 복합체는 링커를 통해 변형 뉴클레오티드와 연결됨으로써 전도성 태그가 생성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 나노 입자들은, 미리 설정된 비율로 하나 이상의 금속 입자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 나노 입자들은, 미리 설정된 비율로 제1 금속 입자 및 제2 금속 입자를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제1 금속 입자 및 제2 금속 입자의 전도성은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 입자(322)가 금(Au)이고, 제2 금속 입자(324)가 주석(Sn)인 경우, 제1 금속 입자의 전도성은 제2 금속 입자보다 크게 마련될 수 있다. 또한, 전도성 나노 입자 내 제1 금속 입자의 비율이 높을수록, 전도성 태그의 전도성은 증가될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)가 이용하는 전도성 태그 내 전도성 나노 입자들은, 다량의 나노 액적들로부터 생성될 수 있다. 예를 들어, 전도성 태그를 생성하는 장치는 다량의 나노 액적들을 생성하는 장치로부터 나노 액적들을 획득하고, 획득된 나노 액적 내 하나 이상의 전구체를 환원시킴으로써 전도성 나노 입자들을 획득할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 전도성 태그를 생성하는 장치는 전도성 나노 입자를 생성하는 장치(310)로부터 전도성 나노 입자를 획득할 수 있다. 예를 들어, 전도성 나노 입자를 생성하는 장치(310)는 하나 이상의 전구체를 포함하는 제1 유체를, 상기 제1 유체와 다른 연속상(continuous phase)의 제2 유체 내로 주입함으로써, 복수의 나노 크기의 액적들을 생성하고, 생성된 액적들에 포함된 하나 이상의 액적들 내 전구체들을 환원시킴으로써 나노 입자들을 생성할 수 있다.
그러나, 또 다른 실시 예에 의하면, 전도성 태그를 생성하는 장치는 전도성 나노 입자를 생성하는 장치를 포함할 수 있고, 전도성 태그를 생성하는 장치 내에서 직접 전도성 나노 입자들을 생성할 수도 있다. 일 실시 예에 의하면, 전도성 나노 입자를 생성하는 장치(310)는, 제1 하우징(330) 및 제2 하우징(340) 내 적어도 일부 영역 사이에서, 제1 유체가 상기 제1 유체 내로 주입됨으로써 분상상의 액적들을 형성하도록 하기 위한 하나 이상의 주입 홀(injection hole)을 포함하는 기판을 통하여, 다량의 나노 액적들(droplets)을 생성할 수 있고, 생성된 나노 액적들을 UV 광원(342)으로부터 발생된 UV 광에 의해 노출시키거나 기타 환원반응을 유도함으로써, 복수의 전도성 나노 입자들을 생성할 수 있다.
이하에서는 편의상, 전도성 태그에 포함된 전도성 나노 입자가 제1 금속 입자 및 제2 금속 입자를 포함하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 예를 들어, 제1 금속 입자는 금(322)이고, 제2 금속 입자는 주석(324)일 수 있다. 전도성 태그 내 전도성 나노 입자는 나노 입자 내에 포함된 제1 금속 입자 및 제2 금속 입자의 비율에 따라 4가지 타입의 서로 다른 전도성을 나타내는 나노 입자들(312, 314, 316, 318)로 구분될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 타입의 전도성을 나타내는 나노 입자로 분류될 수도 있다.
도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)는 서로 다른 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자들을, 소정의 염기 서열에 상보적으로 결합될 수 있는 뉴클레오티드와 연결함으로써, 전도성의 차이에 따라 표적 DNA의 염기 서열을 효과적으로 시퀀싱(Sequencing)할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 이용하는 전도성 태그의 타입을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)가 이용하는 전도성 태그는 뉴클레오티드의 염기 타입 별로 서로 다른 전도성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전도성 태그는 변형 뉴클레오티드 및 상기 변형 뉴클레오티드의 염기 타입 별로 서로 다른 전도성을 나타내는 나노 복합체를 연결함으로써 생성될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 나노 복합체는 도 1에서 상술한 바와 같이, 링커, 전도성 나노 입자 및 리간드를 포함할 수 있고, 전도성 나노 입자의 전도성에 따라 서로 다른 전도성을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)가 이용하는 전도성 태그는 dATP(디옥시 아데노신 삼인산)에 제1 레벨의 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제1 타입의 전도성 태그(402), dCTP(디옥시사이티딘삼인산)에 제2 레벨의 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제2 타입의 전도성 태그(404), dGTP(디옥시 구아노신 삼인산)에 제3 레벨의 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제3 타입의 전도성 태그 (406) 및 dCTP(디옥시 티미딘 삼인산)에 제4 레벨의 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제4 타입의 전도성 태그(408)를 포함할 수 있다.
그러나, 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 염기 서열 식별 장치(1000)가 이용하는 전도성 태그는 전도성 태그 내 dNTP의 염기 종류에 따라 서로 다른 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체를, 광분해성 링커를 통해 서로 연결함으로써, 생성될 수 있음은 물론이다. 또한, 일 실시 예에 의하면, 제1 타입의 전도성 태그(402), 제2 타입의 전도성 태그(404), 제3 타입의 전도성 태그(406) 및 제4 타입의 전도성 태그(408)내 각각의 뉴클레오티드는 다른 뉴클레오 티드의 결합을 방지하기 위한 제1 변형부를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제1 변형부는 각각의 전도성 태그 내 뉴클레오티드의 3'-OH를 3'-O-N3로 변환함으로써 생성될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
S510에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 염기 서열 분석 장치의 전기적 신호를 측정하기 위한 센서 상에 표적 DNA를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서 상에 표적 DNA 및 상기 표적 DNA에 상보적으로 결합되는 DNA 프라이머를 함께 제공할 수도 있다.
S520에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여 미리 설정된 타입의 적어도 하나의 전도성 태그를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 태그 주입부를 통하여 적어도 하나의 전도성 태그를 획득하고, 상기 태그 주입부는 적어도 하나의 채널과 연결됨으로써, 전도성 태그들을 센서상으로 이동시킬 수 있다.
S530에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 적어도 하나의 전도성 태그가 주입된 후, 센서로부터 측정된 전기적 신호에 기초하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)가 획득한 전도성 태그들은 적어도 하나의 채널을 통하여 표적 DNA가 제공되는 센서상으로 이동할 수 있고, 센서상에서 표적 DNA에 상보적으로 결합된 DNA 프라이머의 일단에서 DNA 중합효소를 이용하여 표적 DNA에 상보적으로 연결될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치가 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법은 염기 서열 식별 장치가 사용하는 전도성 태그 내 뉴클레오티드의 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)가 이용하는 전도성 태그는 다른 뉴클레오티드의 결합을 방지하기 위한 제1 변형부를 선택적으로 포함할 수 있고, 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 제1 변형부를 포함하는지 여부에 따라 염기 서열 식별 장치가 염기 서열을 식별하는 방법은 달라질 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따라 제1 변형부를 포함하는 전도성 태그와 제1 변형부를 포함하지 않는 전도성 태그를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 염기 서열 식별 장치(1000)가 표적 DNA의 염기 서열을 식별하기 위해 이용하는, 서로 다른 구조의 전도성 태그가 도시된다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 제1 변형부가 형성된 뉴클레오티드를 포함하는 전도성 태그(604) 또는 제1 변형부가 형성되지 않은 뉴클레오티드를 포함하는 전도성 태그(602)를 이용하여 서로 다른 방식으로 표적 DNA의 시퀀싱 동작을 수행할 수 있다. S602에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 전도성 태그 내 뉴클레오티드의 3'-탄소원자에 3' 차단(Blocking) 모이어티를 형성함으로써 뉴클레오티드 내 제1 변형부를 형성할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 염기 서열 식별 장치(1000)가 전도성 태그 내 뉴클레오티드의 3' 탄소 원자에 3' 차단(Blocking) 모이어티를 형성하는 동작은, 뉴클레오티드의 3'-탄소원자에 연결된 3'-OH를 3'-O-CH2-N3 또는 3'-O-CH2-CH-CH2로 변환하는 동작에 대응될 수 있다. 즉, 염기 서열 식별 장치(1000)는 전도성 태그에 대한 블로킹 처리를 통하여, 표적 DNA외 다른 뉴클레오티드의 결합을 방지할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, S604에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 제1 변형부가 형성된 변형 뉴클레오티드 내 3' 차단 모이어티를 다시 3'-OH로 변환함으로써 제1 변형부를 제거할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 블로킹된 뉴클레오티드 내 3' 차단 모이어티를 대체하여 다시 3'-OH를 연결함으로써 다시 다른 뉴클레오티드가 현재 표적 DNA에 결합된 전도성 태그 내 뉴클레오티드에 결합되도록 할 수 있다. 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)가 제1 변형부를 제거하는 동작은, 블로킹된 뉴클레오티드의 디블로킹(Deblocking) 동작에 대응될 수 있다.
도 6에 도시되지 않았지만, 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)가 이용하는 전도성 태그 내 뉴클레오티드는 제1 변형부외에, 제2 변형부를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)가 이용하는 전도성 태그는 뉴클레오티드의 염기에 아미노기(NH2)가 추가된 제2 변형부를 통하여, 뉴클레오티드 및 나노 복합체가 연결되는 구조로 마련될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따라, 염기 서열 식별 장치가 제1 변형부를 포함하지 않는 전도성 태그를 이용하여, 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치는, 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 블로킹되었는지 여부에 따라 서로 다른 방법으로 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다. 도 7을 참조하여, 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 제1 변형부를 포함하지 않는 경우, 즉, 뉴클레오티드 내 오탄당의 3번 탄소 위치에 3' 차단 모이어티가 형성되지 않고, 하이드록시기가 연결된 경우를 가정하여 염기 서열 식별 방법을 설명하기로 한다.
S710에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 염기 서열 분석 장치의 전기적 신호를 측정하기 위한 센서 상에 표적 DNA를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 센서상 표적 DNA에는 표적 DNA의 적어도 일부에 상보적으로 결합되는 DNA 프라이머가 더 제공될 수 있다. S720에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여 제1 변형부가 형성되지 않는 제1 타입의 전도성 태그들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제1 변형부가 형성되지 않는 전도성 태그는 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 3번 탄소 원자에 하이드록시기 (예컨대 -OH기)가 연결된 뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면 염기 서열 식별 장치(1000)는 일단이 센서에 연결되고, 타단이 적어도 하나의 태그 주입부에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여 제1 타입의 전도성 태그들을 이동시킬 수 있다.
S730에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 적어도 하나의 전도성 태그가 주입된 후, 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 태그 주입부로부터 적어도 하나의 전도성 태그가 획득된 후, 적어도 하나의 전도성 태그가 태그 주입부를 통과한 소정의 시간 경과 후, 센서로부터 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별할 수도 있다.
보다 상세하게는, 제1 타입의 전도성 태그의 뉴클레오티드가 표적 DNA에 상보적인 염기를 포함하는 경우, 제1 타입의 전도성 태그의 뉴클레오티드는 표적 DNA에 상보적으로 결합될 수 있다. 따라서, 표적 DNA의 염기에 상보적인 염기를 포함하는 제1 타입의 전도성 태그가 센서상 표적 DNA에 결합되고, 표적 DNA에 결합된 제1 타입의 전도성 태그로 인하여, 센서상 제1 레벨의 전도성에 따른 전기적 신호가 측정될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제1 타입의 전도성 태그들은, 제1 변형부를 포함하지 않으므로, 센서상 표적 DNA에 상보적으로 결합된 전도성 태그의 뉴클레오티드에 다른 제1 타입의 전도성 태그 내 뉴클레오티드들이 결합될 수도 있다. 이러한 경우, 염기 서열 식별 장치(1000)가 센서로부터 획득하는 전기적 신호의 세기는 커질 수 있다.
S740에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되는 경우, 제1 타입의 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 염기에 상보적인 염기를 표적 DNA의 염기로 식별할 수 있다. S750에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 표적 DNA의 염기가 식별되면, UV 광을 조사하거나, 환원 반응을 유도함으로써 표적 DNA에 결합된 전도성 태그 내 링크를 절단할 수 있다.
보다 상세하게는, 염기 서열 식별 장치(1000)내 광원부로부터 발생된 UV 광에 의해, 광분해성 링커가 절단되거나, 환원 반응에 의해 화학적 링커가 절단되면, 센서상 표적 DNA에는 제1 타입의 전도성 태그 내 제1 변형부를 포함하지 않는 뉴클레오티드 또는 상기 표적 DNA에 상보적으로 결합된 제1 변형부를 포함하지 않는 뉴클레오티드에 결합된 다른 제1 타입의 전도성 태그 내 뉴클레오티드들이 결합된 상태일 수 있다.
S760에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 S720단계에서 획득된 제1 타입의 전도성 태그들의 링커가 절단되면, S720단계에서 획득된 제1 타입의 전도성 태그들과 다른 제1 타입의 전도성 태그들을 다시 획득할 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 S760단계에서 획득된 제1 타입의 전도성 태그들을 이용하여 도 7에 도시된 S730이후의 단계들을 다시 수행할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 S760단계를 수행하기에 앞서, S750단계에서 링커 절단 후, 센서상에, 표적 DNA에 결합되지 않고 남아 있는 제1 타입의 전도성 태그들을 제거하는 동작을 더 수행할 수도 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 소정의 세척 용액을 이용하여 표적 DNA에 결합되지 않고 남아 있는 제1 타입의 전도성 태그들을 세척하는 동작을 미리 수행할 수도 있다.
S770에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되지 않는 경우, 제1 타입의 전도성 태그들을 제거할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되지 않는 경우, 제1 타입의 전도성 태그들을 제거하는 동작은, 소정의 세척 용액을 이용하여 상기 제1 변형부가 형성되지 않는 제1 타입의 전도성 태그를 세척하는 동작에 대응될 수 있다. 예를 들어, 센서로부터 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되지 않는 경우, 제1 타입의 전도성 태그 내 뉴클레오티드의 염기는 현재 표적 DNA의 염기에 상보적이지 않는 것으로 결정될 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, S770 단계는 생략될 수도 있다. S770 단계가 생략되는 경우, 염기 서열 식별 장치(1000)는 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되지 않는 경우, 제1 타입과 다른 제2 타입의 전도성 태그들을 적어도 하나의 채널을 통하여 다시 획득할 수 있다.
S780에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 제1 타입의 전도성 태그들이 센서상으로부터 제거되면, 제1 타입과 다른 제2 타입의 전도성 태그들을 적어도 하나의 채널을 통하여 다시 획득할 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 제2 타입의 전도성 태그를 획득한 후, 소정의 시간 경과 후, 센서로부터 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별할 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 제2 타입의 전도성 태그로 인하여 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되는지 여부에 따라, 도 7에 도시된 S740 내지 760 또는 S770 내지 S780의 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.
상술한 바에 따라, 염기 서열 식별 장치(1000)가 제1 변형부를 포함하지 않는 전도성 태그를 이용하는 경우, 염기 서열 식별 장치(1000)는 하나의 타입의 전도성 태그들을 획득하고, 획득된 전도성 태그로 인하여 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별함으로써, 현재 센서상 표적 DNA에 상보적인 염기가 단일 타입의 전도성 태그 내 포함되었는지 여부를 식별할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따라, 염기 서열 식별 장치가 제1 변형부를 포함하는 전도성 태그를 이용하여, 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치는, 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 블로킹되었는지 여부에 따라 서로 다른 방법으로 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다. 도 8을 참조하여, 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 제1 변형부를 포함하는 경우, 즉, 뉴클레오티드 내 오탄당의 3번 탄소의 위치에 3' 차단 모이어티(예컨대, 3'-O-CH2-N3 또는 3'-O-CH2-CH-CH2가 연결되는 경우를 가정하여, 염기 서열 식별 장치에 의해 수행되는 염기 서열 식별 방법을 설명하기로 한다.
S810에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 염기 서열 분석 장치의 전기적 신호를 측정하기 위한 센서 상에 표적 DNA를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 센서상 표적 DNA에는 표적 DNA의 적어도 일부에 상보적으로 결합되는 DNA 프라이머가 더 제공될 수 있다. S820에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여 제1 변형부가 형성되는 서로 다른 타입의 전도성 태그들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 도 4에 도시된 제1 타입의 전도성 태그(402), 제2 타입의 전도성 태그(404), 제3 타입의 전도성 태그(406) 및 제4 타입의 전도성 태그(408)들을 획득할 수 있다.
S830에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 염기 서열 식별 장치 내 센서로부터 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 제1 변형부가 형성되는 서로 다른 타입의 전도성 태그들을 획득한 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 후, 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별할 수도 있다. 일 실시 예에 의하면, S830에서 전기적 신호가 측정되지 않는 경우, 염기 서열 식별 장치(1000)는 서로 다른 타입의 전도성 태그를 다시 획득할 수도 있다.
S840에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 측정된 전기적 신호의 세기를 식별할 수 있다. S850에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 식별된 전기적 신호의 세기에 기초하여 전도성 태그가 연결된 표적 DNA의 염기를 식별할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 FET 센서상 드레인 전극에서 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류의 크기를 식별할 수 있다.
예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)가 블로킹 처리된(예컨대 제1 변형부가 형성된) dATP(디옥시 아데노신 삼인산)에, 제1 레벨의 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제1 타입의 전도성 태그(402), 블로킹 처리된 dCTP(디옥시사이티딘삼인산)에, 제2 레벨의 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제2 타입의 전도성 태그(404), 블로킹 처리된 dGTP(디옥시 구아노신 삼인산)에, 제3 레벨의 전도성을 나타내는 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제3 타입의 전도성 태그 (406) 및 블로킹 처리된 dCTP(디옥시 티미딘 삼인산)에, 제4 레벨의 전도성 나노 입자를 포함하는 나노 복합체가 연결되는 제4 타입의 전도성 태그(408)를 획득한 경우를 가정하기로 한다. 일 실시 예에 의하면 제1 레벨의 전도성으로부터 제4 레벨의 전도성으로 갈수록 전도성이 더 커질 수 있다.
현재, 센서상 표적 DNA의 뉴클레오티드가 아데닌(A)을 염기로 포함하는 경우, 서로 다른 타입의 전도성 태그들 중, 표적 DNA의 염기에 상보적인 염기인 티민(T)을 염기로 포함하는 제3 타입의 전도성 태그가 표적 DNA상에 결합될 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 제3 타입의 전도성 태그가 표적 DNA상에 결합되는 경우, 제3 레벨의 전도성에 대응되는 제3 레벨의 드레인 전류를 측정할 수 있다. 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)는 제3 레벨의 드레인 전류가 측정되는 경우, 현재 표적 DNA에 제3 타입의 전도성 태그가 결합된 것으로 결정하고, 제3 타입의 전도성 태그 내 염기 티민에 상보적인 아데닌을 현재 표적 DNA의 염기로 식별할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 센서상 표적 DNA의 뉴클레오티드가 사이토신(C)을 염기로 포함하는 경우, 서로 다른 타입의 전도성 태그들 중, 표적 DNA의 염기에 상보적인 염기인 구아닌(G)을 염기로 포함하는 제4 타입의 전도성 태그가 표적 DNA상에 결합될 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 제4 타입의 전도성 태그가 표적 DNA상에 결합되는 경우, 제4 레벨의 전도성에 대응되는 제4 레벨의 드레인 전류를 측정할 수 있다. 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)는 제4 레벨의 드레인 전류가 측정되는 경우, 현재 표적 DNA에 제4 타입의 전도성 태그가 결합된 것으로 결정하고, 제4 타입의 전도성 태그 내 염기인 구아닌에 상보적인 사이토신을 현재 표적 DNA의 염기로 식별할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제1 레벨의 드레인 전류는 제4 레의 드레인 전류보다 크기가 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전도성 태그 내 뉴클레오티드의 염기 서열에 대응되는 나노 입자의 전도성에 따라 염기 서열 식별 장치가 측정하는 전류의 크기는 달라질 수 있다. 즉, 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)는 전도성 태그 내 염기 별로 서로 다른 전도성을 나타내는 나노 입자를 통하여, 드레인 상에서 서로 다른 크기의 드레인 전류를 측정할 수 있다.
S860에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 표적 DNA의 염기가 식별되면, UV 광을 조사하거나 환원 반응을 유도함으로써, 링크를 절단할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 소정의 크기에 따른 드레인 전류가 센서로부터 측정되면, 광원부를 제어함으로써, 소정의 전도성 태그가 결합된 표적 DNA에 UV 광을 조사할 수 있다. 표적 DNA에 결합된 전도성 태그 내 광분해성 링크가 UV 광에 의해 절단될 경우, 표적 DNA에는, 표적 DNA에 상보적인 변형 뉴클레오티드가 연결될 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면 환원 반응에 의해 제거 가능한 화학적 링커를 사용하는 경우, 염기 서열 식별 장치(1000)는 소정의 크기에 따른 드레인 전류가 센서로부터 측정되면, 환원 반응을 유도함으로써, 표적 DNA에 결합된 전도성 태그 내 화학적 링커가 절단되도록 할 수 있다. 표적 DNA상에는 표적 DNA에 상보적인 변형 뉴클레오티드가 연결될 수 있다. 특히, 도 7의 S750 단계에서와 달리, 도 8의 S860단계에서 표적 DNA에는, 제1 변형부를 포함하는 변형 뉴클레오티드가 결합되어 있으므로, 다른 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 결합되지 않을 수 있다.
S870에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 표적 DNA에 연결된 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 제1 변형부를 제거할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)가 표적 DNA에 연결된 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 제1 변형부를 제거하는 과정은 뉴클레오티드를 디블로킹하는 동작에 대응될 수 있다. 도 7의 경우, 이미 표적 DNA에 결합된 전도성 태그 내 뉴클레오티드는 3'-OH기를 포함하고 있기 때문에 다른 뉴클레오티드의 결합이 가능하므로, 염기 서열 식별 장치(1000)가 디블로킹 과정을 별도로 수행할 필요가 없지만, 도 8의 경우, 표적 DNA에 결합된 전도성 태그 내 뉴클레오티드의 3번 탄소에는 3'-O-N3 또는 3'-O-CH2-N3가 결합된 상태이므로, 뉴클레오티드 중합이 계속 일어나기 위해서는 3'-OH를 다시 생성하기 위한 디블로킹 처리가 필요하다.
S880에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서상, 표적 DNA 결합된 전도성 태그를 제외한 나머지 물질들을 세척하기 위해, 세척 과정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 적어도 하나의 채널을 통하여 세척 용액을 획득하고, 획득된 세척 용액을 FET 센서상 흐르도록 함으로써, 표적 DNA에 결합된 전도성 태그를 제외한 나머지 물질들을 세척할 수 있다.
S890에서, 염기 서열 식별 장치(1000)는 현재 표적 DNA에 연결된 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 제1 변형부를 제거함으로써 디블로킹 과정이 완료되면, 제1 변형부가 형성되는 서로 다른 타입의 전도성 태그들을 다시 획득할 수 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 현재 표적 DNA에 연결된 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 제1 변형부를 제거함으로써 디블로킹 과정이 완료되면, 다시, 제1 타입의 전도성 태그, 제2 타입의 전도성 태그, 제3 타입의 전도성 태그 및 제4 타입의 전도성 태그들을 포함하는 서로 다른 타입의 전도성 태그들을 다시 획득할 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 염기 서열 식별 장치(1000)가 제1 변형부를 포함하는 전도성 태그를 이용하는 경우, 염기 서열 식별 장치(1000)는 하나의 타입의 전도성 태그들이 아닌, 서로 다른 타입의 전도성 태그들을 획득하고(예컨대, 제1 타입의 전도성 태그, 제2 타입의 전도성 태그, 제3 타입의 전도성 태그 및 제4 타입의 전도성 태그), 획득된 서로 다른 타입의 전도성 태그들이 표적 DNA에 결합함에 따라 나타나는 전기적 신호의 세기를 측정함으로써, 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다. 즉, 염기 서열 식별 장치(1000)는 전도성 태그에 따른 전기적 신호를 측정함으로써 시퀀싱(Sequencing) 수행 후, 디블로킹을 동작을 수행하고, 디블로킹된 뉴클레오티드에 다른 전도성 태그를 합성(Synthesis)함으로써, Sequencing by Synthesis(SBS) 방법으로 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따라 전도성 태그의 DNA 중합 효소에 대한 기질(substrate)로써의 반응성을 설명하기 위한 도면이다.
본 개시에 따른 전도성 태그는 일반적인 뉴클레오티드가 아닌, 선택적으로 형성된 제1 변형부 및 제2 변형부가 마련되는 변형 뉴클레오티드 및 상기 변형 뉴클레오티드와 광분해성 링크를 통하여 연결되는 나노 복합체를 포함하기 때문에, DNA 시퀀싱 과정에 사용되기에 앞서, 전도성 태그의 DNA 중합 효소 또는 DNA 프라이머 중 적어도 하나에 대한 반응성 테스트에 제공될 수 있다.
예를 들어, S902에서, 소정의 튜브(tube) 내에는 표적 DNA 및 상기 표적 DNA에 상보적으로 결합될 수 있고, 비오틴으로 레이블된 DNA 프라이머가 제공될 수 있다. 전도성 태그의 중합 효소에 대한 기질로써의 반응성을 시험하기 위해, 표적 DNA의 염기 서열을 기지 값일 수 있다. 예를 들어, 튜브 내에는 염기 T(티민)을 포함하는 DNA 템플릿이 준비될 수 있다. S904에서, 소정의 전도성 태그는 표적 DNA의 염기 T(티민)에 상보적인 염기 A(아데노신)를 포함함으로써, 상기 표적 DNA에 상보적으로 연결될 수 있다.
S906에서, 전도성 태그가 표적 DNA에 상보적인 DNA 프라이머의 일단에서 결합되면, UV 광을 조사하거나, 환원 반응이 유도됨으로써 전도성 태그 내 광분해성 링크 또는 화학적 링커가 절단될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 광분해성 링커의 경우, 365nm 파장의 자외선 광이 조사됨으로써, 전도성 태그 내 절단될 수 있다. 전도성 태그 내 광분해성 링크가 절단되면, 표적 DNA에는 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 결합된 상태일 수 있다.
S908에서, 튜브 내에, 비오틴에 결합될 수 있는 비오틴 결합 단백질이 배열되는 마그네틱 비드를 제공함으로써, 상기 전도성 태그 내 뉴클레오티드가 결합되고, 비오틴으로 표지된 프라이머들이 마그네틱 비드 상 스트렙타비딘 단백질에 결합되도록 할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 비오틴 결합 단백질은 스트렙타비딘을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기타 비오틴 결합을 위한 단백질을 포함할 수 있다. 즉, 프라이머 및 뉴클레오티드 결합체는 프라이머에 결합된 비오틴을 이용하여, 스트렙타비딘 수용체가 형성된 스트렙타비딘 비드의 표면에 결합될 수 있다.
비오틴으로 표지된 프라이머들이 마그네틱 비드 상에 결합되면, 상기 튜브로부터 소정의 거리에 마그네틱을 위치시키고, 상기 튜브상에 소정의 열을 제공함으로써, 상기 마그네틱 비드에 결합된 프라이머들을 분리할 수 있다.
S910에서, 분리된 프라이머들에 질량 분석을 실행함으로써, 프라이머에 염기 A(아데노신)이 중합되었는지 여부를 식별할 수 있다. 예를 들어, 상기 튜브 상에서 마그네틱 비드로부터 분리된 프라이머들에 MALDI-TOF-MS 질량분석을 수행함으로써, 프라이머 또는 염기 A가 중합된 프라이머의 질량비를 식별할 수 있다. 상술한 과정을 통해, 본 개시에 따른 전도성 태그의 DNA 중합 효소에 대한 기질로써의 반응성을 결정할 수 있다.
도 10은 또 다른 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치가 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 스마트폰과 같은 휴대용 사용자 단말에 연결됨으로써, 염기 서열 식별 결과를 휴대용 단말로 전송할 수도 있다. 예를 들어, 염기 서열 식별 장치(1000)는 도 1 내지 9에 도시된 염기 서열 식별 방법에 따라, 전도성 태그를 이용하여 센서(1010)상의 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 적어도 하나의 디스플레이를 포함할 수 있고, 디스플레이를 통하여 염기 서열 식별 장치 화면(1020)을 출력할 수 있다. 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서로부터 측정된 전기적 신호의 세기 및 상기 전기적 신호의 세기에 따라 식별되는 표적 DNA의 염기 서열을 함께, 화면(1020)상에 출력할 수 있다.
그러나, 또 다른 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 센서상으로부터 측정된 전기적 신호의 세기 및 상기 전기적 신호의 세기에 기초하여 결정된 표적 DNA의 염기 서열 식별 결과에 대한 정보를 염기 서열 식별 장치와 연결되는 휴대용 사용자 단말로 전송할 수도 있다. 휴대용 사용자 단말은 염기 서열 식별 장치로부터 획득되는 전기적 신호의 세기 및 상기 전기적 신호의 세기에 기초하여 결정된 표적 DNA의 염기 서열 식별 결과에 대한 정보를 휴대용 사용자 단말 화면(1040)에 출력할 수 있다.
본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)는 비용이 비싼 유기형광 태그, 고가의 레이저 및 검출기 시스템과 달리, 전도성 태그로 인한 전기적 신호의 양상을 분석함으로써 간단하게 표적 DNA를 시퀀싱할 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 염기 서열 식별 장치(1000)는 소형화 및 고집적화가 가능하며, 차세대 염기 서열 분석 시스템 (NGS) 및 현장 진단(POC)에 이용될 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치의 블록도이다.
도 12는 또 다른 실시 예에 따른 염기 서열 식별 장치의 블록도이다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 제1 기판(1110), 센서(1120) 및 프로세서(1130)를 포함할 수 있다. 그러나, 도시된 구성 요소가 모두 필수구성요소인 것은 아니고, 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 염기 서열 식별 장치(1000)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 염기 서열 식별 장치(1000)는 구현될 수도 있다.
일 실시 예에 의하면, 염기 서열 식별 장치(1000)는 사용자 입력 인터페이스(1100), 출력부(1200), 센싱부(1400), 프로세서(1300), 네트워크 인터페이스(1500), 제1 기판(1620), 광원부(1640), 외부 장치 커넥터(1660), 메모리(1700)를 더 포함할 수도 있다.
사용자 입력 인터페이스(1100)는 사용자가 염기 서열 식별 장치(1000)를 제어하기 위한 데이터를 입력하는 수단을 의미한다. 예를 들어, 사용자 입력부(1100)에는 키 패드(key pad), 터치 패드 등이 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에 의하면, 사용자 입력부(1100)는 염기 서열 식별 장치(1000)를 조작하기 위한 다양한 사용자 입력을 획득할 수 있다.
출력부(1200)는 디스플레이부(1210), 음향 출력부(1220) 및 진동 모터(1230)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 출력부(1200)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 또는 진동 신호를 출력할 수 있다.
디스플레이부(1210)는 염기 서열 식별 장치(1000)가 센서로부터 측정한 전기적 신호의 세기 및 상기 전기적 신호의 세기에 기초하여 결정되는 표적 DNA의 염기 서열 식별 결과에 대한 정보를 함께 출력할 수도 있다. 음향 출력부(1220)는 네트워크 인터페이스(1500)로부터 수신되거나 메모리(1700)에 저장된 오디오 데이터를 출력한다. 또한, 음향 출력부(1220)는 염기 서열 식별 장치(1000)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음, 알림음)과 관련된 음향 신호를 출력할 수도 있다. 진동 모터(1230)는 프로세서(1300)의 제어에 의해, 진동함으로써 진동 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(1300)는 염기 서열 식별 장치(1000)내 사용자 입력 인터페이스(1100), 출력부(1200), 센싱부(1400), 네트워크 인터페이스(1500), 광원부(1640), 외부 장치 커넥터(1660), 메모리(1700)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 프로세서(1300)는 센싱부로부터 측정된 전기적 신호의 세기에 기초하여, 표적 DNA의 염기 서열을 식별할 수 있다. 또한, 프로세서(1300)는 전도성 태그가 표적 DNA에 결합할 수 있도록 염기 서열 식별 장치 내 장치 구성들을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(1300)는 전기적 신호의 세기에 기초하여 결정된 표적 DNA의 염기 서열 식별 결과 또는 전기적 신호의 세기에 대한 정보가 디스플레이를 통하여 출력되도록, 디스플레이부를 제어할 수도 있다.
센싱부(1400)는, FET 센서, 기타 전기적 신호를 측정하기 위한 센서, 지자기 센서(Magnetic sensor)(1410), 가속도 센서(Acceleration sensor)(1420), 온/습도 센서(1430), 적외선 센서(1440), 자이로스코프 센서(1450), 위치 센서(예컨대, GPS)(1460), 기압 센서(1470), 근접 센서(1480), 모션 센서(미도시), 접촉 강도 센서(미도시), 촉감(tactile) 출력 생성기 및 RGB 센서(illuminance sensor)(1490) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 각 센서들의 기능은 그 명칭으로부터 당업자가 직관적으로 추론할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 일 실시 예에 의하면 센싱부(1400)내 전기적 신호를 측정하기 위한 센서는 제1 기판의 적어도 일부에 형성되어 상기 표적 DNA를 제공하고, 상기 적어도 하나의 채널에 주입되는 전도성 태그의 타입에 따라 서로 다른 전기적 신호를 측정할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 전기적 신호를 측정하기 위한 센서는 FET 센서일 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, FET 센서는 상기 제1 기판상 소정의 회로 패턴이 형성되는 제2 기판, 상기 제2 기판상에 서로 소정의 간격을 두고 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된 상기 제2 기판의 반대면에서 형성되는 게이트 전극, 상기 제2 기판 상에 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극이 서로 연결되도록 하는 감지막을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 감지막 상단의 적어도 일부에는 표적 DNA, 상기 전도성 태그가 상기 표적 DNA에 상보적으로 연결될 수 있도록, 상기 표적 DNA에 상보적인 DNA 프라이머가 제공될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, FET 센서상 소스 전극 및 드레인 전극은, 금(Au)으로 형성될 수 있다.
네트워크 인터페이스(1500)는 염기 서열 식별 장치(1000)가 다른 전자 장치(미도시), 외부의 휴대용 사용자 단말(미도시)과 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 다른 전자 장치(미도시)는 염기 서열 식별 장치와 같은 장치이거나, 기타 컴퓨팅 장치로써, 염기 서열 식별 장치가 결정한 염기 서열 식별 결과를 출력할 수 있는 장치일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스(1500)는, 무선 통신 인터페이스(1510), 유선 통신 인터페이스(1520), 이동 통신부(1530)를 포함할 수 있다.
무선 통신 인터페이스(1510)는 근거리 통신부(short-range wireless communication unit)(1510)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유선 통신 인터페이스(1520)는 USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS 232(recommended standard 232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이동 통신부(1530)는, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
제1 기판(1620)은 전도성 태그가 이용하는 적어도 하나의 채널이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(1620)은 상기 적어도 하나의 채널에 더하여, 상기 표적 DNA가 위치하는 센서를 고정하기 위한 센서 고정부 또는 센서 체결부를 더 포함할 수도 있다.
광원부(1640)는 전도성 태그 내 광분해성 링크를 절단하기 위한 자외선(UV)광을 발생시키는 적어도 하나의 광들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원부(1640)는 프로세서의 제어에 의해 전도성 태그가 표적 DNA에 결합되면, UV 광을 조사함으로써, 전도성 태그 내 광분해성 링커를 절단할 수 있다.
외부 장치 커넥터(1660)는 염기 서열 식별 장치(1000)가 측정한 전기적 신호의 세기 및 상기 전기적 신호의 세기에 따라 결정되는 표적 DNA의 염기 서열 식별 결과에 대한 정보등을 염기 서열 식별 장치와 연결되는 외부 장치로 송신하거나, 수신할 수 있다.
메모리(1700)는 프로세서(1300)의 처리 및 제어를 위한 명령들(Instructions)을 저장할 수 있고, 염기 서열 식별 장치(1000)로 입력되거나, 염기 서열 식별 장치와 통신 가능한 외부 디바이스로 입력되거나 출력되는 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1700)에 저장된 응용 프로그램을 위한 명령어는, 모바일 응용 프로그램, 하나 이상의 클라이언트 측 장치를 통해 실행 가능한 응용 프로그램을 위한 명령어들을 포함할 수 있다.
메모리(1700)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
메모리(1700)에 저장된 프로그램들은 그 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 분류할 수 있는데, 예를 들어, UI 모듈, 터치 스크린 모듈, 알림 모듈 등으로 분류될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 더 많은 모듈을 포함할 수 도 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따른 메모리(1700)는 UI 모듈, 터치 스크린 모듈 및 알림 모듈외에, 외부 디바이스 운영 체제 시스템 모듈, 애플리케이션 모듈, 설정 모듈을 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
또한, 상기 일 실시 예에 다른 방법을 수행하도록 하는 프로그램이 저장된 기록매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 장치가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 염기 서열 식별 장치가 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 방법에 있어서,
    상기 염기 서열 식별 장치의 전기적 신호를 측정하기 위한 센서 상에 상기 표적 DNA를 제공하는 단계;
    상기 센서에 연결되는 적어도 하나의 채널을 통하여, 미리 설정된 타입의 적어도 하나의 전도성 태그를 획득하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 전도성 태그가 획득된 후, 상기 센서로부터 측정된 전기적 신호에 기초하여 상기 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 태그는
    서로 다른 전도성을 갖는 두개의 금속 입자 비율에 의하여 서로 다른 전도성을 나타내는 나노 복합체;
    상기 나노 복합체의 표면에 결합되고, UV 또는 환원 반응에 의하여 제거 가능한 링커;
    상기 링커와 연결되는 염기, 상기 표적 DNA 외 다른 뉴클레오티드의 결합을 방지하기 위해 선택적으로 형성되는 제1 변형부를 포함하는 뉴클레오티드를 포함하고,
    상기 링커는 상기 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 단계 이후에 절단되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은
    상기 전도성 태그가, 상기 센서 상에 제공된 표적 DNA에 상보적으로 연결될 수 있도록, 상기 표적 DNA에 상보적인 DNA 프라이머를 상기 표적 DNA에 연결하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 전도성 태그는 상기 DNA 프라이머의 일단에서 DNA 중합 효소를 이용하여 상기 표적 DNA에 연결되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 태그의 타입은 상기 뉴클레오티드 내 염기의 타입에 대응되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 획득된 적어도 하나의 전도성 태그가 상기 제1 변형부가 형성되지 않는, 제1 타입의 전도성 태그를 포함하는 경우, 상기 방법은
    상기 적어도 하나의 전도성 태그 획득 후, 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별하는 단계; 및
    상기 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되는 경우, 상기 획득된 제1 타입의 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 염기에 상보적인 염기를 상기 표적 DNA의 염기로 식별하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방법은
    상기 표적 DNA의 염기가 식별되면, UV 광을 조사하거나, 환원 반응을 유도함으로써 상기 링커를 절단하는 단계; 및
    상기 제1 타입과 다른 제1 타입의 전도성 태그들을 상기 적어도 하나의 채널을 통하여 다시 획득하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 방법은
    상기 기 설정된 임계치 이상의 전기적 신호가 측정되지 않는 경우, 소정의 세척 용액을 이용하여 상기 제1 변형부가 형성되지 않는 상기 제1 타입의 전도성 태그를 세척 후, 상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 전도성 태그를 상기 적어도 하나의 채널을 통하여 주입하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 획득된 적어도 하나의 전도성 태그가 상기 제1 변형부가 형성되는, 서로 다른 타입의 전도성 태그를 포함하는 경우, 상기 방법은
    상기 적어도 하나의 전도성 태그 획득 후, 전기적 신호가 측정되는지 여부를 식별하는 단계;
    상기 전기적 신호가 측정되는 경우, 측정된 전기적 신호의 세기를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 전기적 신호의 세기에 기초하여, 상기 전도성 태그가 연결된 표적 DNA의 염기를 식별하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 방법은
    상기 표적 DNA의 염기가 식별되면, UV 광을 조사하거나 환원 반응을 유도함으로써 상기 링커를 절단하는 단계;
    상기 표적 DNA에 연결된 전도성 태그의 뉴클레오티드 내 제1 변형부를 제거하는 단계;
    소정의 세척 용액을 이용하여 상기 센서상 표면을 세척하는 단계; 및
    상기 제1 변형부가 형성되는 서로 다른 타입의 전도성 태그를 다시 획득하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 변형부는 상기 뉴클레오티드의 3'-탄소원자에 3' 차단(Blocking) 모이어티를 형성함으로써 형성되고,
    상기 제2 변형부는 상기 뉴클레오티드의 염기에 아미노기(NH2)를 연결함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 변형부를 제거하는 단계는
    상기 뉴클레오티드의 3'-탄소원자에 연결된 3' 차단 모이어티를 제거하고, 상기 3'-탄소원자에 3'-OH기를 다시 연결하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  13. 전도성 태그를 이용하여 표적 DNA의 염기 서열을 식별하는 장치에 있어서,
    상기 전도성 태그가 이동하는 적어도 하나의 채널이 형성되는 제1 기판;
    상기 제1 기판의 적어도 일부에 형성되어 상기 표적 DNA를 제공하고, 상기 적어도 하나의 채널에 주입되는 전도성 태그의 타입에 따라 서로 다른 전기적 신호를 측정하는 센서; 및
    상기 센서로부터 측정된 전기적 신호에 기초하여 상기 표적 DNA 의 염기 서열을 식별하는 프로세서를 포함하고
    상기 전도성 태그는
    서로 다른 전도성을 갖는 두개의 금속 입자 비율에 의하여 서로 다른 전도성을 나타내는 나노 복합체;
    상기 나노 복합체의 표면에 결합되고, UV 또는 환원 반응에 의하여 제거 가능한 링커;
    상기 링커와 연결되는 염기, 상기 표적 DNA 외 다른 뉴클레오티드의 결합을 방지하기 위해 선택적으로 형성되는 제1 변형부를 포함하는 뉴클레오티드를 포함하고,
    상기 링커는 상기 표적 DNA의 염기 서열이 식별된 후 절단되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 센서는
    상기 제1 기판 상 소정의 회로 패턴이 형성되는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 서로 소정의 간격을 두고 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극;
    상기 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된 상기 제2 기판의 반대면에서 형성되는 게이트 전극; 및
    상기 제2 기판 상에 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극이 서로 연결되도록 하는 감지막; 을 포함하고,
    상기 감지막의 상단의 적어도 일부에 상기 표적 DNA, 상기 전도성 태그가 상기 표적 DNA에 상보적으로 연결될 수 있도록, 상기 표적 DNA에 상보적인 DNA 프라이머가 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 금(Au)으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제13항에 있어서,
    상기 전도성 태그의 타입은 상기 뉴클레오티드 내 염기의 타입에 대응되는 것을 특징으로 하는, 장치.
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