자가진단키트만큼 빠르고 RT-PCR만큼 정확한 진단기술

코로나19 자가진단키트만큼이나 사용이 간편하고 진단시간도 빠르지만 정확도는 훨씬 높은 진단기술이 개발돼 주목받고 있다.

카이스트 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀은 빛의 파장보다 짧은 금속나노구조인 ‘나노 플라즈모닉 구조’를 이용해 병원균을 빠르게 정량분석이 가능한 초고속 실시간 중합효소연쇄반응(PCR) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다.

코로나19처럼 전염성이 높은 신·변종 감염병은 백신이나 치료제가 없기 때문에 빠르고 정확하게 감염자를 찾아 확산을 막고 치료해야 한다. 바이러스 내부 유전물질인 RNA를 DNA로 복사한 뒤 증폭시켜 해당 바이러스가 있는지를 검출하는 ‘역전사 중합효소연쇄반응’(RT-PCR)은 대표적인 코로나19 진단법이다. RT-PCR은 높은 민감도와 정확도를 가진 진단법이지만 결과를 얻는데 걸리는 시간이 길고 고가의 대형장비를 이용해야하기 때문에 실시간 현장대응이 어렵다는 한계가 있다.

이 때문에 얼마 전부터 코로나19 자가진단키트가 쓰이고 있지만 사용이 편하고 현장에서 즉시 검사결과를 알 수 있다는 장점이 있는 반면 민감도가 현저하게 떨어진다.연구팀은 가시광선 모든 영역의 빛을 흡수할 수 있는 나노 플라즈모닉 기판 위에 진공 설계된 미세유세칩을 결합시킨 ‘실시간 나노 플라즈모닉 PCR’을 개발했다. 이 PCR칩은 가로, 세로, 높이가 각각 14, 26, 4㎜로 매우 작은 크기이며 백색 LED를 비추면 최대 200도까지 빠르게 열을 발생시킬 수 있다.

실시간 나노플라즈모닉 PCR에 검체 한 방울만 넣으면 유전자를 3분 이내에 신속하게 증폭시켜 진단결과를 5분 내에 도출해낸다. 실제로 코로나19 실험용 DNA를 사용해 검증한 결과 해당 바이러스를 5분 이내에 91% 이상 증폭시켜 정확하게 검출하는데 성공했다.

정기훈 교수는 “이번 기술은 기존 실시간 PCR기술의 검출시간보다 20분의 1로 줄여 현장에서 사용가능한 초고속 분자진단법”라며 “현장에서 높은 정확도로 빠르게 진단할 수 있게 됨으로써 바이러스 확산 방지에 기여할 수 있을 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr