5분만에 코로나 진단...초고속 PCR 검사 기술 나왔다

한국과학기술연구원

폴리머 입자 내 광열 효과를 이용한 PCR 온도순환 모식도. KIST 제공

국내 연구진이 빛을 받으면 열을 내는 소재를 이용해 유전자증폭검사(PCR)에 필요한 시간을 획기적으로 단축하는 기술을 개발했다. 

한국과학기술연구원(KIST)은 김상경 안전증강융합연구단 단장 연구팀이 광열 나노소재를 활용해 기존 PCR 검사 시간을 10배 단축해 5분 안에 수행하면서도 동등한 진단 성능을 가진 초고속 PCR 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

PCR 기술은 DNA 양을 증폭시켜 표적 핵산을 검출하는 분자 진단 기술이다. 특성상 60~95도에서 반복적인 온도 순환이 필요해 검사에 최소 1~2 시간이 소요되고 현장에서 바로 결과를 알 수 없다는 단점이 있다. 또 PCR에 사용되는 광열 나노소재는 빛을 쪼이는 즉시 높은 열을 빠르게 낸다. 온도를 빠르게 올리는 데 매우 효율적이나 안정성이 낮아 성능 유지가 어렵다는 문제가 있었다.

연구팀은 광열 나노소재의 불안정성을 극복하기 위해 광열 나노소재를 물리적으로 붙잡을 수 있는 고분자 복합체를 제작했다. 이를 PCR 구동장치에 적용해 열판이 없는 소형 PCR 구동장치 개발에 성공했다. 나아가 마이크로입자 여러 개를 한 번에 진단하는 다중진단 기술을 구현해 한번의 PCR로 여러 종류의 코로나 변이 바이러스를 구분했다.

김상경 단장은 “이번에 개발한 초고속 PCR 기술을 올해 내 소형화하여 장소에 구애받지 않고 활용가능한 장치로 개발할 계획”이라며 “정확한 진단이라는 PCR의 강점을 그대로 유지하면서 편의성, 현장성, 신속성을 높여 집에서도 활용할 수 있는 정밀 진단기기의 등장을 기대한다”고 말했다. 관련 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS나노’ 온라인판에 지난달 6일 게재됐다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]