코로나19 변종 감염여부 신속 진단한다

생명연, 스마트폰 기반 코로나19 변종 신속 현장 진단기술 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 코로나19 확진자 수가 1주 단위로 2배 증가하는 더블링 현상이 지속되며 정부도 코로나19 재유행을 사실상 공식화했다. 국내 연구팀이 현장에서 신속 정확한 코로나19 변종 감염 여부를 진단할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

미량의 바이러스가 검출돼 식별이 어려울 때는 기계 학습된 스마트폰 앱을 통해 감염여부를 확인할 수 있다.

한국생명공학연구원(원장 김장성)은 바이오나노연구센터 강태준 박사 연구팀이 표적 유전자만 신속 정확하게 검출해 현장에서 스마트폰 앱을 통해 코로나19 감염 여부를 손쉽게 진단할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 20일 발표했다.

생명연 연구팀이 스마트폰 기반 코로나19 변종 신속 현장 진단기술을 개발했다. [사진=생명연]

감염병이 유행하면 주요한 대응 전략 중 하나가 신속 정확한 진단으로 감염확산을 늦춰야 한다는 데 있다.

현재 감염병 진단에는 PCR(polymerase chain reaction, 중합효소 연쇄 반응) 검사가 표준으로 활용되고 있다. 많은 시간과 장비, 전문 인력 등이 필요하여 현장 진단기술로 활용하기에는 한계가 있다.

신속성과 편리성을 갖춘 항원․항체 반응 진단 기법이 현장에서 널리 이용되고 있는데 정확성이 높지 않은 단점이 있다.

감염병 이슈의 대두와 함께 바이러스 농도를 빠르게 정량 분석할 수 있는 현장 진단기술(POCT, point-of-care testing)로서의 바이오센서에 대한 필요성이 대두되고 있다.

별도의 온도 조절 장치가 있어야 하는 PCR 기술의 보완책으로 등온 핵산 증폭 기술(INAAT, Isothermal Nucleic Acid Amplification Technology)이 주목받고 있다. 차세대 분자 진단 기술로 유전자 가위 기반의 다양한 진단기술들이 속속 개발되고 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.

개발한 센서를 기반으로 3D 프린팅 기술을 활용한 소형 디바이스를 제작해 현장에서 1시간 이내에 신속하고 정확하게 감염 여부를 확인할 수 있도록 했다.

함께 개발한 머신러닝 기반의 스마트폰 앱을 통하면 눈으로 식별이 불가능한 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, AI 기술이 융합해 코로나 바이러스를 현장에서 신속하면서도 민감하게 검출할 수 있는 휴대용 진단 기기를 개발한 것에 의미가 있다”라며 “앞으로 제품화를 통해 다양한 신·변종 감염병 진단에 활용할 계획”이라고 말했다.

이번 연구 (논문명 : Smartphone-Based SARS-CoV-2 and Variants Detection System using Colorimetric DNAzyme Reaction Triggered by Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) with Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)는 바이오센서 분야의 국제 저널 ‘ACS nano’ 6월 23일자 온라인 판에 실렸다.

/세종=정종오 기자(ikokid@inews24.com)

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