'변종 코로나19'도 잡아낸다.. 다중 PCR 개발

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 신종 코로나바이러스감염증(코로나19)의 변종까지 잡아낼 수 있는 진단법을 개발했다. 현재 진단법은 3~4개의 유전자를 식별해 감염 여부를 진단하는데, 새로 개발한 진단법은 최대 20개 유전자까지 식별할 수 있다. 더욱 정확하게 감염 여부를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 신종과 변종의 구분도 가능하게 된 것이다. 우리나라 방역 시스템의 격을 한 단계 높일 수 있는 진단법이라는 평가가 나온다.

바이러스, 한 번에 정확하게 잡아낸다

최근 국제 학술지인 '바이오센서 및 바이오일레트로닉스'에 소개된 김상경 한국과학기술연구원 분자인식연구센터 박사 연구팀의 입자 기반의 진단기술(qPCR)은 고위험 바이러스의 감염 여부를 진단하는 PCR의 성능을 한 단계 높인 진단법이다.

새로운 진단기술의 핵심은 여러 군데 구멍이 있는 직경 500마이크로미터(㎛) 크기의 미세입자다. 연구팀은 이 입자 안에 각기 다른 유전자를 판명할 수 있는 시약을 넣을 수 있게 개발했다. 시약이 각기 다른 바이러스 단백질에 독립적으로 반응할 수 있도록 하고, 이를 통해 바이러스의 존재 여부를 식별할 수 있도록 한 것이다.

연구팀은 이 방식을 통해 한 번에 최대 20종의 바이러스 유전자를 식별할 수 있다고 밝혔다. 연구팀은 인플루엔자(독감) 바이러스에 6종의 유전자를 이 방식을 통해 분석했다. 또 20종 이상 인플루엔자 유전자를 한 번에 검출하는 칩도 개발한 바 있다.

기존 코로나19와 같은 고위험 바이러스를 진단하는 방법은 RNA를 DNA로 만드는 과정인 역전사와 실시간 PCR(RT qPCR, 역전사 실시간 중합효소 연쇄반응)을 동시에 진행하는 방식으로 진행한다. 이를 통해 식별할 수 있는 바이러스의 유전자는 3~4개 정도다.

새로운 진단 기술을 활용하면 향후 변동 코로나19의 진단도 가능하다. 김상경 박사는 "새로운 진단법은 여러 유전자를 한 번에 확인할 수 있다는 점에서 진단의 정확도와 신속도가 올라간다는 장점이 있다"라고 밝혔다. 그는 이어 "기존 진단법이 코로나19의 감염 여부를 확인하는 정도의 기술이라고 본다면, qPCR은 여러 유전자의 존재 여부를 확인해 신종과 변종을 구별할 수 있는 수준의 고급 기술"이라고 설명했다.

암까지 진단 가능

19일 서울 종로구 정부서울청사 본관 구내식당 방문자 가운데 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확진자가 발생해 식당 운영이 중단됐다. 구내식당으로 향하는 계단에 코로나19 관련 출입금지 안내문이 설치돼 있다. /문호남 기자 munonam@

또한 연구진은 새로운 진단법을 통해 기존 RT qPCR로는 검출이 불가했던 마이크로 RNA(miRNA)도 분석할 수 있다고 밝혔다. miRNA는 생물의 유전자 발현을 제어하는 역할을 하는 작은 RNA를 말한다. miRNA는 세포의 상태를 표현하는 지표로서 암이나 대사성 질환의 표지자이기도 하다. miRNA는 화학적으로 RNA와 같은 성질을 갖고 있지만 그 길이가 짧아 RT qPCR 분석은 불가했다.

연구팀은 miRNA에 특화된 고리 형태의 프라이머를 미세입자 안에 넣어 DNA로 역전사한 뒤, 입자 내에서 PCR 반응이 이뤄지도록 했다. miRNA도 일반 RNA처럼 한 번에 여러 종을 분석할 수 있게 된 것이다. 연구팀은 진단시간이 한 시간 이내로 줄었으며 한 번에 5종의 miRNA까지 검출하는데 성공했다고 밝혔다.

김 박사는 "입자 기반의 진단기술(qPCR) 방식이 여러 개의 유전자 정보를 통해 진단의 정확성과 효율을 높이는데 돌파구가 될 수 있음을 보여준 연구"라며 "특히 RNA 분석에 기술적 우위를 점하는데 기여할 것"이라고 예상했다. 이어 "여러 개의 유전자 마커로 단일질환의 진단 정확성을 높이는 것뿐만 아니라, 증상이 유사한 여러 감염병이 유행할 때 감염원을 정확히 감별하는 데에도 효율적으로 적용될 수 있다"고 밝혔다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr