PCR 대비 진단속도 4배 ‘↑’…신개념 디지털 진단 플랫폼 나와

생명연, 플라즈모닉 기술 활용...감염병 등 정밀 진단
4배 빠르고 10배 민감도 높아...극미량 유전자 검출 가능

생명연이 개발한 플라즈모닉 광열 디지털 PCR 진단 기술 개념도. 생명연 제공

국내 연구진이 빛을 열로 바꾸는 광열기술을 활용해 기존 PCR(중합효소연쇄반응) 기술에 보다 빠르고, 높은 민감도로 감염병 등을 진단할 수 있는 기술을 내놨다. 앞으로 신변종 감염병을 비롯해 암, 식중독균 검사 등 다양한 분야에서 초고속 유전자 진단 플랫폼으로 활용할 수 있을 전망이다.

한국생명공학연구원은 고경철 박사 연구팀과 권오석 성균관대학교 교수 연구팀이 함께 빛을 활용한 빠른 온도 조절을 통해 유전자를 증폭시켜 기존 PCR보다 4배 빠른 속도와 10배 높은 민감도를 구현한 ‘플라즈모닉 광열 기반 디지털 PCR 기술’을 개발했다고 4일 밝혔다.

의료 현장에서 쓰이는 리얼타임 PCR은 가열과 냉각에 많은 시간이 소요되고, 장비가 커 비용 부담이 크다. 또한 현장에서 바로 사용하기 쉽지 않아 조기 진단과 신속한 치료를 해야 하는 감염병이나 치주 질환, 암 등에 대응하는 데 한계가 있다.

연구팀은 빛을 열로 바꾸는 금속 소재(플라즈모닉 소재)와 열 안정성 및 열 전달 효율을 높이는 인터페이싱 화합물(OPE)을 금 나노필름에 발라 빛에너지를 열에너지로 빠르게 바꾸고, 열 전달속도를 향상시켜 유전자 증폭에 활용했다.

이 기술을 활용해 치주질환의 주요 원인균인 충치균, 치주염 유발균 등 4종의 세균 유전자를 대상으로 검증한 결과, 14분 만에 유전자 증폭을 마쳤고 이후 9분 내 유전자 존재 여부까지 확인할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

감지 민감도는 극미량의 유전자만으로 검출이 가능할 정도의 수준으로 정밀했다. 이 기술은 에스엔비테크에 이전돼 상용화 예정이다.

공동 연구책임자인 고경철 생명연 국가전임상시험지원센터장은 “감염병뿐 아니라 암, 식중독 등 다양한 질환의 진단에 활용될 수 있는 플랫폼 기술”이라며 “앞으로 디지털 전임상 플랫폼의 신약개발 예측률 향상에도 기여할 것”이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 ‘ACS 나노(7월호)’ 온라인에 실렸다.

권오석(왼쪽) 성균관대 교수, 고경철생명연 박사 생명연 제공

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr