RT-PCR, Real time PCR, RT-qPCR, qRT-PCR 차이 및 원리 총정리

최근 코로나 바이러스가 대유행 하면서, 진단키트에 대한 관심이 높아 지고 있다. 국내의 경우 씨젠, 솔젠트 등 분자 진단 방식으로 진단 키트를 제작 하는 회사들이 대표적이며 이러한 키트의 작용 원리에 대한 글에서 RT 가 들어간 다양한 종류의 PCR이 언급되고 있다. 헷갈리는 RT-PCR, Real time PCR, RT-qPCR, qRT-PCR이 각각 어떤 것을 뜻하는지 알아보겠다.

PCR : polymerase chain reaction

여러종류의 PCR을 이해하기 위해서는 먼저 피씨알의 정의를 이해해야 한다.PCR은 polymerase chain reaction의 약자로, 프라이머(primer) 라고 불리는 작은 합성 DNA와 DNA를 합성하는 DNA polymerase를 이용하여 특정 유전자의 양을 증폭하는 실험을 말한다. 프라이머의 서열을 원하는 유전자와 결합하게 설정하면, 그 부분의 유전자를 증폭할 수 있다. 반응 1 cycle 당 2배의 유전자 증폭이 이루어 진다. (아래 그림 참고) 이 실험은 생명과학에서, 유전자 변형 생물체 제작에 광범위 하게 쓰이며, 특정 유전자의 존재 유무를 확인할 때도 쓰인다. 후자의 방법이 코로나 바이러스 진단키트에 쓰이는 것이다.

RT-PCR은 Reverse transcriptase PCR의 약자이다. 번역하면 역전사 PCR이다. 이를 이해하기 위해 DNA와 RNA 의 차이를 알아야 한다. DNA는 생명체가 가지고 있는 고유의 유전정보로서, 이중 나선 구조의 유전자 서열 가닥이다. DNA 자체는 한 정보당 한 가닥만 존재하며, 이 정보가 발현이 얼마나 하느냐가 상황에 따라 달라지는 것이다. DNA에서 1차로 발현된 산물이 RNA이다. 따라서 유전자 발현의 정도를 알아보기 위해서는 DNA가 아닌 RNA의 발현양을 확인해야 한다. RNA는 단일 가닥의 유전자 서열 가닥으로, 그 자체는 PCR 반응으로 양을 늘릴 수 없는 구조를 가지고 있다. 그렇기에 RNA를 증폭하기 위해서는 먼저 RNA를 DNA로 만들어 주어야 한다. 아 과정을 Reverse transcrptase PCR, 즉 역전사 PCR이라고 부른다. 역전사를 통해 만들어진 DNA는 원래의 RNA와 상보적인 서열을 가지기 때문에, cDNA (complementary DNA) 라고 부른다. 이렇게 합성된 cDNA가 다음에 소개할 Real-time PCR의 template DNA로 쓰인다.

Real-time PCR : 실시간 PCR / RT-qPCR, qRT-PCR : quantitative real time PCR

Real-time PCR은 문자 그대로 실시간 PCR을 말한다. 고전적인 PCR은 반응중 실시간으로 유전자의 증폭양을 확인 할 수 없다. 수동적으로 cycle의 수를 다르게 한 여러가지 반응을 시키고, 반응이 끝나면 전기영동을 통해 확인 하는 방식만이 가능했었다. 이를 실시간 확인이 가능하게 변화한 포인트는 형광 dye의 사용이다. 대표적으로 SYBER Green 형광 물질은 새로 생성되는 이중가닥 사이에 끼어서 결합되는 특징을 가지고 있다. 이는 DNA의 양과 형광 물질 신호의 세기가 비례함을 의미 한다. 따라서 형광 파장의 흡광도를 확인하는 장치가 있다면 실시간으로 DNA의 양을 확인할 수 있게 된 것이다. 따라서 이러한 실험을 Real time PCR이라고 부른다. 또한 cycle vs dye signal의 규칙을 수식화 하여 함수화 하면 DNA양을 정량할 수 있게 되었고, 이를 반영한 PCR을 RT-qPCR 또는 qRT-PCR이라고 부른다.