코로나19 바이러스 검사, 현장에서 5분만에 끝낸다

카이스트 정기훈 교수팀, 나노 플라즈모닉 구조 통해 초고속 실시간 PCR 기술 개발

[아시아경제 김봉수 기자] 기존 1시간 걸리고 고가의 대형 장비를 갖춰야 가능한 코로나19 바이러스 검사를 간단한 장비로 현장에서 5분안에 끝낼 수 있는 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)는 정기훈 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 나노 플라즈모닉 구조를 통해 빠른 열 순환 및 실시간 정량 분석이 가능한 초고속 실시간 중합효소연쇄반응(PCR) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

나노 플라즈모닉 구조(Nanostructures for Plasmonic)란 빛의 파장보다 작은 크기의 금속나노구조이며, 빛이 표면에 조사될 때 금속 표면과 유전체의 경계에서 빛과 전자가 상호작용을 한다. 주로 바이오 물질의 검출이나 분자진단에 많이 응용된다.

이 기술은 코로나19와 같은 바이러스의 검출 시간을 대폭 줄일 수 있다는 게 KAIST의 설명이다. 현재 역전사 중합효소연쇄반응(RT-PCR)으로 코로나19를 진단하는데, 바이러스 내부의 유전물질인 RNA를 상보적 DNA로 역전사한 후 타겟 DNA를 증폭해 형광 프로브로 검출하는 방법이다. 문제는 기존 방법의 경우 높은 민감도와 정확도에도 불구하고 검출 시간이 길고 고가의 대형장비를 갖춘 장소로 검체를 운송한 후 진단하는 등 실시간 현장 대응의 한계가 존재한다.

연구팀이 개발한 '실시간 나노 플라즈모닉 PCR'은 백색 발광다이오드(LED)의 높은 광 흡수율을 갖는 나노 플라즈모닉 기판에 진공 설계된 미세 유체칩을 결합해 소량의 검체를 신속하게 증폭하고 정량적으로 분석해 바이러스를 단시간 내에 정확하게 검출할 수 있다. 이러한 특징을 이용해 공공장소 등 환자 발생 장소에서 곧바로 사용해 병원성 바이러스의 확산 및 해외 유입을 차단할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 SARS-CoV-2 플라스미드 DNA를 사용해 해당 기술을 검증했고, 40싸이클(95도-60도)을 5분 이내에 수행해 타겟 바이러스를 91%의 증폭 효율과 함께 정량적으로 검출했다.

정기훈 교수는 "실질적으로 현장에서 사용 가능한 초고속 분자진단법을 개발했다"며 "실시간 나노 플라즈모닉 PCR 기술은 현장에서 분자 진단을 위한 차세대 유전자 증폭 플랫폼을 제공하고 바이러스 확산 방지에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '에이씨에스 나노 (ACS Nano)'에 지난달 19일자로 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr