코로나19 30분내 검사…韓 연구진, 세계 첫 초고속 PCR검사법 개발

한국재료연구원, 3차원 광증폭 나노 소재 활용해 현장형 신속 유전자 검출 기술 개발

다종유전자 진단 어레이 센서 및 신속 등온 PCR기술 소개도

[아시아경제 김봉수 기자] 현장에서 30분 안에 코로나19 바이러스 등 호흡기 감염 질환 병원체를 검출할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

한국재료연구원(KIMS)은 나노바이오융합연구실 박성규ㆍ정호상 박사 연구팀이 3차원 광증폭 어레이 센서와 등온 유전자증폭검사(PCR)기술을 융합시켜 급성 호흡기 감염병을 일으키는 8종의 유전자(박테리아 4종, 바이러스 4종)를 30분 이내에 진단할 수 있는 현장형 유전자 PCR기술을 세계 최초로 개발했다고 6일 밝혔다.

현재 사용 중인 코로나19 바이러스 진단 기술은 현장 분석이 불가능해 시료 채취 후 확진까지 약 4시간 이상이 소요돼 감염자의 조기격리가 어렵다는 단점이 있다. 연구팀은 이러한 문제점을 해결하기 위해 세계 최초로 분자의 광신호를 수백 배 이상 증폭시킬 수 있는 3차원 금 나노기판 상에 등온 PCR기술을 융합시켰다. 섭씨 37도의 항온 유지만으로 30분 이내에 호흡기 감염 병원체의 유전자를 검출하는 데 성공했다.

또 연구팀은 하나의 칩만으로 4종의 박테리아와 4종의 바이러스, 총 8종의 유전자를 동시에 분석할 수 있는 3차원 어레이 센서도 함께 개발했다. 구체적으로 폐렴구균(Streptococcus pneumoniae), 인플루엔자균(Haemophilus influenzae), 클라미디아 폐렴균(Chlamydia pneumoniae), 마이코플라즈마 폐렴균(Mycoplasma pneumoniae), 코로나바이러스 229E, OC42, NL63(Coronavirus 229E, OC43, NL63), 사람 메타뉴모바이러스 감염증(Human metapneumovirus) 등을 검출할 수 있다.

연구팀이 개발한 검사 방법은 감염자의 비인두 스왑(Nasopharynx Swabㆍ비인두용 면봉)으로 채취한 임상 샘플에 대해서도 유효성이 확인됐다. 앞으로 코로나19 감염자에 대한 대규모 임상 시험을 통해 의료 기기의 신뢰성을 확인하고 식품의약품안전처의 인ㆍ허가를 진행할 예정이다. 재료연의 '3차원 광증폭 나노 소재 기술'은 이미 한국과 미국 및 중국에 특허 등록이 된 상태다. '현장형 신속 유전자 검출기술'은 삼성서울병원과 공동으로 국내 특허를 출원했다.

박성규 재료연 책임연구원은 "10여종 이상의 호흡기 감염 병원체의 초고감도 유전자 진단이 가능한 핵심 나노소재를 개발해 현장에서 30분 이내에 이를 판별할 수 있는 의료기기를 개발할 수 있게 됐다."며 "삼성서울병원 및 국내 진단기기 업체와의 활발한 융합연구를 통해 현장형 분자진단기기를 조기 상용화할 것"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스'(Biosensors and Bioelectronics)에 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr