[Deep Dive][HLB파나진]②진단 혁신의 심장, 독보적 PNA 기술의 모든 것

[프레스나인] HLB파나진의 독보적인 경쟁력은 세계 최고 수준으로 평가받는 PNA (펩타이드 핵산) 소재 기술에서 비롯된다. DNA와 유사한 구조를 가지면서도 더욱 강력한 결합력과 뛰어난 안정성을 자랑하는 PNA는 기존 분자진단 기술이 가진 여러 한계를 뛰어넘어 암, 감염병 등 다양한 질병 진단의 정확성과 민감도를 극대화하는 핵심 동력으로 작용하고 있다.

◆PNA 기술의 과학적 원리, 무엇이 다른가?

PNA는 DNA의 당-인산 골격(sugar-phosphate backbone) 대신 중성의 폴리아미드 골격(polyamide backbone)을 가진 인공 핵산 유사체이다. 이 구조적 특징이 PNA 기술의 핵심이다. DNA/RNA의 골격은 음전하를 띠어 서로 밀어내는 정전기적 반발력이 존재하지만, PNA는 전기적으로 중성이기 때문에 이러한 반발력이 없다. 그 결과, PNA는 표적이 되는 DNA나 RNA 염기서열에 매우 강력하고 특이적으로 결합할 수 있다. 쉽게 말해 높은 결합력(High binding affinity), 높은 특이성 (High binding specificity), 높은 안정성(High stability) 등 3가지 특성을 지닌다. 

이런 고유의 특성은 진단 성능의 우수성으로 직결된다. 먼저 PNA 프로브는 기존 DNA 프로브에 비해 표적 DNA 염기서열에 더 강하게 결합하는 특성이 있고, 짧은 염기서열 길이로도 충분한 결합력을 확보할 수 있다. 강한 결합력을 지닌 PNA 프로브는 중합효소연쇄반응(PCR)과 같은 핵산 증폭 반응을 선택적으로 억제(blocking)할 수 있는데, 이를 이용하면 PCR을 더욱 정교하게 구현하여 질병 진단에 활용하는 것이 가능하다.

특이성 측면에서 볼 때, PNA 프로브는 기존 DNA 프로브에 비해 표적 DNA 가닥 내의 단일 염기서열 차이(base mismatch)를 훨씬 더 민감하게 구분해낼 수 있다. 염기 하나만 달라도 결합 안정성이 크게 저하되어 명확한 신호 차이를 보이기 때문에, 정상 유전자와 돌연변이 유전자를 정확하게 구별해낸다.

특히, PNA의 높은 특이성은 진단 과정에서 발생할 수 있는 위양성(false positive) 혹은 위음성(false negative)의 위험을 크게 낮추는 데도 기여한다. 미량의 돌연변이 유전자를 검출해야 하는 암 관련 진단(동반진단, 조기진단, 예후예측진단)이나 그 외 치료 후 미세잔존질환(MRD) 모니터링과 같은 상황에서 이러한 장점은 더욱 두드러진다.

높은 안정성도 중요한 포인트다. PNA는 생체 내 효소(DNase, Proteinase 등)에 의한 분해에 강한 저항성을 보여 검체 내에서 매우 안정적이다. 이는 검체 처리나 보관 과정에서 발생할 수 있는 변성을 최소화하여 진단 결과의 신뢰도를 높이는 중요한 요인이다.

HLB파나진은 자체 발명한 Bts 모노머(monomer) 기술로 PNA의 고품질 대량 합성 기반을 마련했다. 더 나아가 PNA는 다양한 커스터마이징을 통해 여러 변형체가 만들어지는 유연성도 가지는데, 이러한 2차 변형을 이용하면 특정 진단에 최적화된 프로브를 손쉽게 제작할 수 있다. 지난 20년 이상 축적된 PNA 커스터마이징 노하우는 PNA 대량 합성 기술과 더불어 HLB파나진이 가진 핵심 자산이다.

◆PNA 플랫폼 기술 총집합, 원하는 대로 조립해 제공...경쟁력 'UP' 

HLB파나진은 독보적인 PNA 기술을 활용해 PNAClamp, AssiProbe, PANA RealTyper 등 다양한 분자진단 플랫폼을 성공적으로 구축했다.

PNAClamp는 돌연변이가 없는 정상 DNA (Wild-type)의 PCR 증폭을 선택적으로 억제함으로써 돌연변이 DNA (Mutant) 증폭이 더 우세해지도록 만드는 기술이다. 이를 통해 혈액이나 조직 샘플 내에 극미량으로 존재하는 돌연변이 유전자를 매우 높은 민감도로 검출할 수 있다. 이 기술은 암 관련 진단 제품군(PNAClamp, PANAMutyper, OncoTector 시리즈)에 공통적으로 적용되며, 폐암, 대장암 등 주요 암종에서 EGFR, KRAS, BRAF 등 다양한 유전자 변이를 빠르고 정확하게 검출해낸다.

AssiProbe 기술의 경우 PCR 증폭 개시를 위한 primer 결합을 PNA 프로브가 선택적으로 돕는다. 미세한 염기서열 차이까지도 구별하여 표적 DNA만 증폭해낼 수 있다. PNAClamp 기술과 결합하면 민감도 성능이 한 단계 더 높아지며, 주로 최신 OncoTector 제품군에 적용된다.

PANA RealTyper는 PNA 프로브가 표적 DNA와 결합한 후 해리될 때 나타나는 고유한 녹는점(melting temperature, Tm) 차이를 이용하여 서로 다른 표적 DNA를 구별해낸다. 이를 통해 한 번의 검사로 여러 종류의 병원체나 유전자형을 동시에 식별하는 다중 검출(multiplexing)이 가능하다. 대표적으로 PANA RealTyper HPV 제품은 인유두종 바이러스(HPV) 32종을 한 번에 검출하여 자궁경부암 예방 및 관리에 기여한다.

HLB파나진은 위 기술들을 포함한 다수의 ‘요소기술’들을 개발해 'Target-driven Technology Assembly System'이라는 독자적인 R&D 플랫폼을 구축했다. 이는 다양한 목적과 상황을 고려한 표적 염기서열 검출 기술들을 미리 확보하고, 여러 유형의 유전자 변이, 새로운 진단 표적, 시장 요구 등에 따라 이 기술들을 마치 '레고 블록'처럼 최적으로 조합하는 개념이다. 이러한 전략은 진단 제품의 개발 기간 및 비용을 획기적으로 단축하고, 감염병 팬데믹이나 신종 암 바이오마커 발견과 같이 신속한 개발이 요구되는 상황에서 강력한 경쟁 우위를 제공한다.

HLB파나진 관계자는 "PNA 기술은 단순한 소재의 혁신을 넘어, 정밀 진단의 새로운 가능성을 여는 핵심 플랫폼"이라며 "이 강력하고 유연한 기술적 기반 위에서 회사는 더욱 정교하고 신뢰도 높은 진단 솔루션을 지속적으로 선보이며 개인 맞춤형 의료 시대를 앞당길 것"이라고 말했다.