미국의 경우 EPA에서 1998년부터 대상 화학물질에 대한 Screening Program을 실시해 2003년 1단계 결과를 정리해 14개 상품군내 78종의 화합물을 선정한 바 있다. 세계 생태 보전 기금 목록(WWF)은 67종의 화학물질, 일본 후생성은 143종의 물질을 잠재적인 내분비계 장애 물질로 등재하고 있다.

 

OECD는 1998년부터 EDTA(시험 및 평가 실무 그룹)을 구성해 조사를 실시중이다. 한편 한국의 경우 환경부에서 36종의 화학물질에 대해 오염실태조사, 위해성 평가 등의 연구를 1999년부터 시행해오고 있다.

이들 내분비장애물질은 아주 낮은 농도로 존재해도 중대한 영향을 미치게 되므로 극저농도(mg~μg/L) 단위의 측정이 필요하다. 그러나 이전 농도의 기기분석을 위해서 요구되는 시료의 전처리 과정은 고도의 정교성․복잡성 등이 요구되며 소요시간이 상당히 큰 문제를 가지고 있다. 정수처리장 및 오폐수 종말처리장에서 일반적 기존의 기기분석 혹은 화학분석 방식으로 감시가 불가능한 것은 아니나, 이런 분석은 해당 장애물질이 어떤 종류의 것인지에 대한 기본적인 사전 정보가 필요하다.

 

그리고 분석을 위한 GC나 HPLC의 컬럼과 분석 조건이, 전혀 다른 미상의 수많은 극저 농도의 장애물질에 대해 다를 수가 있으며, 정수처리수내 극저농도로 존재할 경우, 조기 경보 체제로서의 분석이 현실적으로 불가능할 수밖에 없다.

 

본 연구에서는 정수 및 지하수 취수 내 극저농도(mg~μg/L; biochip 상 ng/mm2)의 내분비 장애물질이 존재할 경우 상대적으로 신속할 뿐 아니라 생체에 대한 직접적이고 총체적인 DNA 손상 및 대응 효과의 파악이 가능한 재조합 E. coli를 적용하여, 조기 경보 체제가 가능한 내분비 장애물질의 감시용 초정밀 바이오센서를 개발하고자 하였다.

본 연구에서 채택된 재조합 E. coli는 DNA 손상이 일어나면 손상된 DNA나 복구 중간물질에 의해 recA 단백질이 활성화된다. 활성화된 recA 단백질은 lexA 억제제와 phage λ cI 생성물과 같은 다른 억제제를 분리시켜, uvrA, recA, sulA 등에 있어 여러 유전자의 전사억제가 초래된다. 이런 작용에 의해 DNA 손상은 전사작용 상 SOS 유전자를 유도하고 이들 유전자들이 DNA를 복구하는 것으로 알려져 있다. DNA 손상이 유도되는 Promoter에 Lactose Operon을 융합시킨 세균으로 쉽게 SOS 유도를 감시할 수 있다.

 

즉 DNA 손상이 일어날 경우 SOS::lacZ가 융합된 세균이 β-galactosidase를 생성시키게 된다. 본 연구에선 내분비 장애물질에 대응해 β-galactosidase를 배출하는 재조합 E. coli를 이용한다.