기존보다 4배 빠르고 10배 민감…초고속 PCR 기술 국내서 개발

생명연 “감염병, 암까지 확장 기대”

고경철 한국생명공학연구원(생명연) 국가전임상시험지원센터장(우측)과 권오석 성균관대 교수(좌측) 공동 연구진은 초고속, 고정밀로 유전자 정보를 분석할 수 있는 신개념 진단 플랫폼인 ‘플라즈모닉 광열 기반 디지털 중합효소 연쇄 반응(PCR)’ 기술을 개발했다./생명연

고경철 한국생명공학연구원(생명연) 국가전임상시험지원센터장과 권오석 성균관대 교수 공동 연구진은 초고속, 고정밀로 유전자 정보를 분석할 수 있는 신개념 진단 플랫폼인 ‘플라즈모닉 광열 기반 디지털 중합효소 연쇄 반응(PCR)’ 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

현재 의료 현장에서 사용되는 실시간 PCR은 가열과 냉각 과정에서 시간이 많이 소요되고 장비가 크며, 비용 부담도 크다. 또 현장에서 바로 사용하기 어려워 조기 진단과 신속한 치료가 핵심인 감염병이나 치주 질환, 암 등에 빠르게 대응하는 데 한계를 보여왔다.

연구진은 이러한 한계를 극복하기 위해 빛을 열로 바꾸는 금속 소재(플라즈모닉 소재)를 활용했다. 특히 금 나노필름 위에 OPE (oligo(phenylene-ethynylene))라는 화합물을 덮어, 빛 에너지를 열로 빠르게 바꾸고 열전달 속도와 효율을 극대화해 유전자 증폭 과정의 정확성과 안정성을 높였다.

이 기술을 활용해 치주질환의 주요 원인균인 충치균(Streptococcus mutans), 치주염 유발균(Porphyromonas gingivalis) 등 4종의 세균 유전자를 대상으로 검증 실험을 진행했다. 그 결과, 14분 만에 유전자 증폭을 완료했고, 이후 9분 이내에 고해상도 형광 스캔을 통해 유전자 존재 여부까지 확인할 수 있었다. 극미량의 유전자만으로도 검출할 수 있어 기존 PCR 방식에 비해 약 4배 빠르고, 약 10배 더 민감했다.

고경철 센터장은 “감염병뿐만 아니라 암, 식중독 등 다양한 질환의 진단에 활용될 수 있는 플랫폼 기술로, 고품질 빅데이터 생산과 이를 활용한 컴퓨터 시뮬레이션 기반의 디지털전임상 플랫폼의 신약 개발 예측률 향상에 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘미국화학회 나노(ACS Nano)’ 온라인판에 지난달 24일 게재됐다. 기술은 에스엔비테크(SNBTech)에 기술 이전돼 사업화될 예정이다.

참고 자료

ACS Nano(2025), DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.5c04674

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