항균제 처방까지 3일?...‘초고속 패혈증 검사법’ 열쇠 풀렸다

박완범 서울대병원 감염내과 교수·퀀타매트릭스 공동 연구

항균제 감수성 검사 시간을 크게 단축해주는 기술이 개발됐다. [사진=게티이미지뱅크]

국내 연구진이 초고속 패혈증 항균제 검사법을 개발하는데 성공했다. 패혈증 치료를 위해선 최적의 항균제 선택이 중요한데, 기존에 2~3일이 걸리던 검사시간을 반나절 만에 끝낼 수 있어 패혈증 치료에 혁신을 가져올 것이란 기대감까지 나온다.

박완범 서울대병원 감염내과·김택수 진단검사의학과·김인호 혈액종양내과 교수와 권성훈 서울대 전기공학부 교수는 임상 미생물 진단기업 퀀타매트릭스와의 공동연구를 통해 개발한 '초고속 항균제 감수성 검사(uRAST)' 기술이 기존 방법 대비 검사 시간을 평균 48시간 단축했다는 임상시험 결과를 25일 발표했다.

패혈증은 병원균의 감염으로 인해 전신에 염증 반응을 나타내는 질환이다. 매시간 사망률이 약 9%씩 빠르게 증가해 10명 중 2~5명은 사망에 이른다. 치료를 위해선 최적의 항균제를 찾아 신속하게 처방 받아야 한다. 이를 위해선 오랜 시간이 걸리는 항균제 감수성 검사를 받아야 한다는 문제점이 있었다.

항균제 감수성 검사를 위해선 먼저 36~48시간의 '사전 배양(혈액 배양+순수 배양)'을 통해 충분한 수의 병원균을 확보해야 한다. 다음으로 24~36시간의 '병원균 동정 및 항균제 감수성 검사'를 통해 병원균의 종류를 파악하고 효과적인 항균제를 찾는다. 특히 초기 혈액 배양은 병원균의 성장 속도에 따라 최소 1일부터 최대 7일까지도 소요될 수 있어서, 이 단계를 단축하는 것이 패혈증 예후 개선을 위한 중요한 도전과제였다.

초고속 항균제 감수성 검사(uRAST) 진행 순서 [사진=서울대병원]

연구팀이 개발한 uRAST는 혈액 배양 단계를 생략한 대신, 합성나노입자를 투여해 혈액 속에서 병원균을 직접 분리하는 세계 최초의 '초고속 항균제 감수성 검사' 기술이다. 이 입자는 선천 면역물질로 코팅돼 병원균의 공통된 분자구조를 인식하고 광범위한 종류의 병원균에 달라붙는다. 자석을 이용해 이 입자만 걸러내면 60분 이내로 혈액 속 병원균의 대부분을 확인할 수 있다.

이후 6시간의 신속 배양을 진행하면 감수성 검사에 필요한 충분한 양의 병원균 확보가 가능하다. 기존에 최소 36시간이 걸렸던 사전 배양 시간을 7시간으로 단축하고 후속 검사를 진행할 수 있게된 셈이다.

추가적으로 연구팀은 배양 이후 실시하는 병원균 동정 및 항균제 감수성 검사 과정에서 퀀타매트릭스의 신속 병원균 동정(QmapID·미생물의 종을 판별해 어떤 특성이 있고 어디에 속하는지 알아내는 것)과 신속 항균제 감수성 검사(dRAST)를 도입해 최소 24시간이 걸렸던 기존 검사 소요시간을 6시간까지 단축했다.

패혈증 감염 의심 환자 190명을 대상으로 임상시험을 실시한 결과, uRAST는 10mL의 혈액만으로 모든 검사를 13시간 이내에 완료했다. 이는 현재까지 전 세계에서 입증된 가장 빠른 속도의 항균제 감수성 검사 기술이라고 연구팀은 설명했다.

이외에도 기존 검사방법과 비교했을 때, uRAST는 병원균 동정 단계에서 100% 일치하는 수준으로 균 식별이 가능했다. 더욱이 감수성 검사에서도 적절한 병원균을 찾을 확률이 94.9%로 높아 신속성과 정확도 모두 입증했다.

박완범 교수는 "항균제 감수성 검사에 소요되는 시간이 길어 최적 항균제를 적기에 투여받지 못해 안타깝게도 사망하는 환자들이 종종 발생한다"며 "초고속 항균제 감수성 검사가 가능한 uRAST는 환자의 생존율을 높이고, 나아가 패혈증 치료의 혁신을 가져오는 데 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 저명한 과학기술 국제학술지 《네이처(Nature)》에 최근 게재됐다. 논문명은 '초고속 항균제 감수성 시험기를 이용한 혈액배양(Blood culture-free ultra-rapid antimicrobial susceptibility testing)'이다. 원문 링크: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07725-1

임종언 기자 (eoni@kormedi.com)