GIST, 새우 집단 폐사 부르는 '흰반점병' 15분 만에 진단

항체 없이 PCR 수준 정확도…전기화학 바이오센서 개발

국내 연구진이 전 세계 새우 양식 산업에 매년 수십억 달러의 피해를 주는 치명적인 바이러스를 15분 만에 현장에서 진단할 수 있는 획기적인 기술을 개발했다.

광주과학기술원(GIST)은 양성 기계로봇공학과 교수 연구팀이 새우 흰반점 바이러스(WSSV)를 빠르고 정확하게 감지하는 '분자각인 고분자(MIP)' 기반 전기화학 바이오센서를 개발했다고 27일 밝혔다.

▲분자각인 고분자 기반 바이오센서를 이용한 흰반점 바이러스(WSSV) 검출 원리 모식도ⓒGIST

흰반점 바이러스는 새우 등 갑각류에 감염돼 '흰반점병'을 일으키는 치명적인 병원체다. 치사율이 10일 내 100%에 달할 수 있지만 아직 상용화된 백신이나 치료제가 없어 감염 개체를 신속히 찾아내 격리하는 것만이 유일한대응책이다.

기존의 표준 검사법인 유전자 증폭(PCR) 방식은 정확도가 높지만, 고가의 장비와 전문 인력이 필요하고 분석에 수 시간이 걸려 양식 현장에서 즉각 대응하기에는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 특정 분자만 정확하게 찾아내는 인공 고분자인 '분자각인 고분자(MIP)' 기술에 주목했다. 바이러스의 특정 단백질(VP28)과 꼭 맞는 '인식 자리'를 가진 고분자를 전극 표면에 코팅해 바이러스를 정밀하게 검출하는 새로운 센서를 개발한 것이다.

성능 평가 결과 이 센서는 15분 안에 분석을 마쳤으며, 1밀리리터(㎖)당 7나노그램(ng)이라는 극소량의 바이러스까지 검출해내는 높은 민감도를 보였다. 이는 표준 검사인 PCR과 유사한 수준의 정확도다.

또한 노로바이러스 등 다른 바이러스와 비교했을 때 흰반점 바이러스에만 약 4.5배 이상 강하게 반응하는 높은 선택성을 보여 오진의 가능성을 크게 낮췄다. 한 번 사용한 전극을 세 번 이상 재사용해도 성능 저하가 거의 없어 경제성까지 확보했다.

실제 감염된 새우 조직과 고염도의 양식장 물 시료에서도 안정적인 성능을 유지해 현장 적용 가능성도 입증했다.

▲왼쪽부터 GIST 기계로봇공학과 양성 교수, 윤영란 박사ⓒGIST

이번 연구는 저비용으로 대량생산이 가능하면서도 PCR의 정확도와 신속진단키트의 편리함을 모두 갖춘 차세대 진단 플랫폼을 구현했다는 점에서 의미가 크다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '센서스 앤 액츄에이터스 리포트(Sensors and Actuators Reports)' 최신호에 게재됐다.

양성 교수는 "이번 연구는 저비용 고효율 현장 진단 기술로 양식업 현장의 감염병을 조기에 예방할 길을 연 것"이라며 "향후 다양한 수산 바이러스는 물론, 식품 안전과 인체 감염병 진단 분야로 기술을 확장해 나갈 계획"이라고 밝혔다.

[김보현 기자(=광주)(kbh9100@naver.com)]