“면봉으로 뇌 쑤시는 줄”…코로나검사 쉽고 빨라지는 기술 나왔다

한국생명공학연구원 강태준 박사팀
유전자증폭없는 차세대진단기술 개발
1000배 적은 초미세 바이러스도 검출
복잡하고 오래걸리는 추출도 필요없어
코로나 변이 등 기존 PCR 결과와 일치

지난 2022년 김해 지역의 한 보건소에서 5세 아동이 PCR 검사 후 코피를 흘려 마스크가 젖었다는 사진. 사진은 기사와 무관. [김해 지역 온라인 커뮤니티]

코로나19 팬데믹 당시 우리는 콧속을 깊숙이 찌르는 고통을 참아가며 검사를 받고 결과가 나올 때까지 마음을 졸여야 했다. 채취한 검체에서 바이러스 유전자를 수없이 복사해 양을 늘리는 ‘증폭’ 과정이 필요했기 때문이다. 최근 국내 연구진이 이런 번거로운 증폭 과정 없이 유전자 가위 기술을 이용해 극미량의 바이러스도 즉석에서 찾아내는 획기적인 기술을 개발했다.

한국생명공학연구원(생명연) 바이오나노연구센터 강태준 박사 연구팀은 별도의 유전자 증폭 과정 없이 바이러스 RNA(리보핵산)를 직접 검출할 수 있는 차세대 크리스퍼(CRISPR) 진단 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

기존에 감염병 진단 표준으로 쓰이는 ‘유전자 증폭(PCR)’ 검사는 정확도는 높지만 전문 장비와 숙련된 인력이 필요하고 검사 시간이 오래 걸린다는 단점이 있었다. 검체 내 바이러스 양이 적으면 기계가 인식할 수 있을 때까지 유전자를 복사해 양을 늘려야만 하기 때문이다.

연구팀은 유전자 가위의 일종인 ‘Cas12a2’ 효소에 주목했다. 유전자 가위는 특정 유전자 부위를 찾아가 가위처럼 자르는 기술인데 연구팀은 이 효소가 바이러스를 인식할 때 주변 분자들을 무차별적으로 자르는 성질을 이용해 신호를 증폭시키는 방법을 고안했다.

연구팀은 이 기술로 코로나19 바이러스를 얼마나 정확하게 찾아낼 수 있는지 확인하기 위해 바이러스 유전체를 분석해 바이러스를 인식하는 11가지 도구(crRNA)를 만들었다.

여러 조합을 시험한 결과, 서로 다른 네 가지를 함께 사용할 때 가장 뛰어난 성능을 보였다. 하나만 사용할 때보다 네 가지를 동시에 쓰면 바이러스를 찾는 정확도와 민감도가 크게 높아진 것이다.

[사진=픽사베이]

그 결과 기존보다 최대 1000배 더 적은 양의 바이러스도 검출할 수 있었으며, 1 fM(펨토몰, 1천조 분의 1몰 수준의 극미량) 수준까지 탐지가 가능했다.

실제 환자를 대상으로 한 검증에서도 완벽한 성능을 보였다. 병원에서 확보한 환자 검체 245건과 블라인드 테스트 시료 40건을 분석한 결과 기존 PCR 검사 결과와 100% 일치하는 정확도(민감도·특이도 100%)를 기록했다.

특히 알파, 델타, 오미크론 등 26종의 코로나19 변이 바이러스를 정확히 구별해 냈으며, 독감이나 메르스 같은 다른 호흡기 바이러스에는 반응하지 않아 오진 가능성을 차단했다.

사용 편의성도 크게 높였다. 복잡한 RNA 추출 과정 없이 검체에 열만 가하면 바로 검사할 수 있어 공항, 학교, 군부대 등 현장에서 즉각적인 활용이 가능하다.

연구책임자인 강태준 박사는 “유전자 증폭 없이도 바이러스 RNA를 정확하게 찾아낼 수 있다는 점에서 의미가 크다”며 “앞으로 독감이나 항생제 내성균 등 다양한 감염병 진단으로 기술을 확장해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 저널 ‘뉴클레익 애시드 리서치(Nucleic Acids Research)’ 11월 24일 자 온라인판에 게재됐다.