향후 신ˑ변종 감염병 진단 등 다양한 바이러스 진단 분야 응용 기대
코로나19 확진자 수가 더블링 현상이 지속되며 정부도 코로나19 재유행을 사실상 공식화한 가운데, 국내 연구진이 현장에서 신속 정확한 코로나19 감염 여부를 진단할 수 있는 기술 개발에 성공했다.
한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)은 바이오나노연구센터 강태준 박사 연구팀이 표적 유전자만 신속 정확하게 검출해 현장에서 스마트폰 앱을 통해 코로나19 감염 여부를 손쉽게 진단할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 밝혔다.
이는 향후 신.변종 감염병 진단 등 다양한 바이러스 진단 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
감염병이 유행하면 주요한 대응 전략 중 하나가 신속 정확한 진단으로 감염확산을 늦추는 것이다.
현재 감염병 진단에는 PCR(polymerase chain reaction, 중합효소 연쇄 반응) 검사가 표준으로 활용되고 있지만 많은 시간과 장비, 전문 인력 등이 필요해 현장 진단기술로 활용하기에는 한계가 있다.
또한 신속성과 편리성을 갖춘 항원․항체 반응 진단 기법이 현장에서 널리 이용되고 있지만, 정확성이 높지 않은 단점이 있다.
연구팀은 등온 핵산 증폭 기술인 LAMP(Loop-mediated isothermal amplification, 고리 매개 등온 증폭법)와 크리스퍼(CRISPR, Clustered regularly interspaced short palindromic repeats) 유전자 가위 기술을 결합해 별도의 유전자 추출이나 증폭 없이도 표적 유전자를 신속 정확하게 검출할 수 있는 바이오센서를 개발했다.
이 바이오센서를 기반으로 3D 프린팅 기술을 활용한 소형 디바이스를 제작해, 현장에서 1시간 이내에 신속하고 정확하게 감염 여부를 확인할 수 있다.
이와 함께 머신러닝 기반의 스마트폰 앱을 통해 채취된 검체의 비색 반응을 분석함으로써 바이러스의 농도를 빠르고 쉽게 정량화하여 분석할 수 있다. 이는 미량의 바이러스도 검출할 수 있어 무증상 환자나 초기의 경증 환자도 진단이 가능하다.
개발된 센서는 실제 코로나19 감염자를 대상으로 한 테스트에서 100%의 민감도와 특이도를 나타냈다.
연구책임자인 강태준 박사는 “바이오센서 기술과 유전자 가위 기술 그리고 AI 기술이 융합해 코로나 바이러스를 현장에서 신속하게 검출할 수 있는 휴대용 진단 기기를 개발한 것에 의미가 있다”며 “향후 제품화를 통해 다양한 신ˑ변종 감염병 진단에 활용할 계획”이라고 말했다.
이번 연구는 바이오센서 분야의 세계적인 저널인 ACS nano(IF 18.027)에 지난달 23일자 온라인 판에 게재됐다.
