최소 2시간 걸리던 코로나 검사, 17분만에 감염여부 진단한다

중앙일보

입력 2020.12.03 21:18

업데이트 2020.12.03 22:23

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 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 감염 여부를 17분 내에 정확히 진단해내는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

기초과학연구원 나노의학연구단
나노물질 이용 현장서 정확한 진단
기존 RT-PCR 검사는 최소 2시간
"이르면 내년 말 상용화 가능해"

기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단 천진우 단장 연구팀은 미국 하버드대 의과대학 이학호 교수 연구팀과 공동으로 나노물질을 이용해 코로나19 바이러스를 17분 내에 정확히 검출하는 현장진단 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이 기술이 상용화될 경우 공항이나 항만 등에서 입출입국자 검역에 활용할 수 있어, 코로나19 방역에 크게 기여할 수 있을것으로 전망된다.

현재 국내외에 두루 사용되는 코로나19 표준검사방법은 ‘실시간 유전자 증폭방법(RT-PCR)’이다. 이는 정확도는 높지만 바이러스 검출에서 진단까지 최소 2시간 이상 걸린다. 증상자의 검체를 장비가 갖춰진 병원이나 연구소 등으로 운송, 진단해야하기 때문에 과정이 복잡하고 비용도 많이 든다. 따라서 입출국장과 같은 곳에서 실시간 현장 대응용으로 사용하기 어렵다. 항체 진단키트도 수십분 내에 검사결과를 알 수 있지만, 바이러스 감염자의 항체가 형성되는 1~2주 전까지는 감염 여부를 알 수 없는 단점이 있다. 이 때문에 식품의약품안전처는 지금까지 코로나19 표준검사방법으로 RT-PCR만 사용하고 있다.

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연구진은 기존 RT-PCR 진단법의 한계를 극복하기 위해 플라스모닉 물질과 자성 물질을 결합한 ‘마그네토 플라스모닉 나노입자’(MPNㆍMagneto Plasmonic Nano particle)를 개발했다. 이를 PCR에 적용해 고속 유전자 증폭과 검출을 할 수 있는 현장 진단형 코로나19 진단 장비인 ‘나노PCR’을 개발했다. MPN은 특정 파장의 빛에 감응해 빛을 열에너지로 바꾸는 ‘플라스모닉 효과’를 띔과 동시에 샘플 분리를 가능하게 하는 자기력을 가지고 있다. 때문에 유전물질의 증폭과 검출을 동시에 해내면서 소량의 DNA로도 정확한 검출을 할 수 있다. 나노기술로 신속성과 정확성, 두 마리 토끼를 잡은 셈이다. 연구진이 개발한 나노PCR은 작고 가벼워(15x15x18.5㎝, 3㎏) 현장에서 손쉽게 사용할 수 있다.

연구진은 나노PCR로 실제 코로나19를 진단하는 환자검체시험을 진행했다. 그 결과 환자 1명 샘플분석을 약 17분 만에 마쳤으며, 총 150명의 감염 여부를 정확히 판정했다. 현재 사용 중인 RT-PCR 수준의 정확도(99%)를 갖추면서도 진단시간은 획기적으로 단축한 것이다.

천진우 단장은 “PCR 구동 방법을 개량하고 소형화하여 코로나19를 현장에서 손쉽고 신속하게 진단하는 PCR 기술을 개발했다”며 “코로나19 뿐 아니라 향후 다양한 바이러스 전염성 질병진단에 유용한 플랫폼으로 활용될 것으로 기대한다”고 전했다.

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이번 연구는 실험실 수준의 연구 성과로서, 진단기기 상용화 및 실제 현장 배치를 위해서는 후속 개발연구가 필요하다. 이재현 연구위원은 “현재 나노PCR의 검사 처리량은 기존 RT-PCR의 4분의 1수준”이라며 “후속 연구를 통해 동일 시간에 검사할 수 있는 처리량을 늘리고, 나노입자도 대량생산할 수 있는 기술도 개발해야 한다”고 말했다. 이 연구위원은 “내년 중반쯤 업그레이드된 버전의 나노PCR이 나올 수 있을 것”이라며 “아주 긍정적으로 보자면 내년 말쯤이면 상용화가 가능할 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’에 3일 게재됐다.

최준호 과학ㆍ미래 전문기자 joonho@joongang.co.kr

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