5분만에 바이러스 검출.. 국내 연구진, '초고속 PCR 검사' 개발

▲카이스트 연구진이 개발한 '초고속 실시간 PCR 검사'의 모식도/사진=카이스트 제공

국내 연구진이 '나노 플라즈모닉 구조'를 통해 5분만에 바이러스를 검출할 수 있는 초고속 실시간 중합효소연쇄반응(PCR) 기술을 개발했다.

현재 코로나19 진단에도 사용되는 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR)은 가장 표준화된 코로나19 진단법으로, 바이러스 내부의 유전물질인 RNA를 상보적 DNA로 역전사한 후 타겟 DNA를 증폭해 형광 프로브로 검출하는 방법이다. 그러나 이는 검출 시간이 약 1시간으로 길고 고가의 대형장비를 갖춘 장소로 검체를 운송한 후 진단하는 등 실시간 현장 대응의 한계가 존재했다.

이에 카이스트 바이오및뇌공학과 정기훈 교수·강병훈 박사과정 연구팀은 '실시간 나노 플라즈모닉 PCR'을 개발했다. 이는 백색 발광다이오드(LED)의 높은 광 흡수율을 갖는 나노 플라즈모닉 기판에 진공 설계된 미세 유체칩을 결합해 소량의 검체를 신속하게 증폭하고 정량적으로 분석하는 기법이다. 검증 결과, 5분 이내에 타겟 바이러스를 91%의 중폭 효율로 정량적 검출하는 데 성공했다.

정기훈 교수는 "실질적으로 현장에서 사용 가능한 초고속 분자진단법을 개발했다"며 "이번에 개발한 실시간 나노 플라즈모닉 PCR 기술은 현장에서 분자진단을 위한 차세대 유전자 증폭 플랫폼을 제공할 것이며 바이러스 확산 방지에 기여할 수 있을 것으로 예상한다"고 말했다.

이번 연구는 국제학술지 '에이씨에스 나노(ACS Nano)'에 최근 게재됐으며, 카이스트 코로나19대응 과학기술뉴딜사업단과 한국연구재단 개인연구지원사업, 바이오기술개발사업으로 수행됐다.