“30분 안에 코로나 판독” KIST, 바이오센서 개발

26일 오전 서울 송파구보건소 선별진료소에서 시민들이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 검사를 받기 위해 대기하고 있다. [연합뉴스]

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 변이 종류와 관계없이 코로나 감염 여부를 빠르게 확인할 수 있는 진단 플랫폼을 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터 연구팀은 변이와 관계없이 코로나바이러스를 현장에서 30분 이내에 유전자 증폭(PCR) 검사 수준의 감도로 검출할 수 있는 바이오센서 플랫폼을 개발했다고 26일 밝혔다. 이 연구팀에는 이관희 책임연구원과 김호준 선임연구원, 박성욱 박사후연구원이 속해 있다.

현재 유전자 기반의 PCR 진단은 검사 결과가 나올 때까지 최소 수 시간이 필요하다. 변이종을 판단할 때 진단능력이 떨어진다는 문제점도 갖고 있다. PCR 검사는 특정 유전자 서열이 존재해야만 진단이 가능하기 때문이다.

연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 우리 몸에 존재하는 코로나바이러스의 감염 수용체인 ACE2에 주목했다. 변이 바이러스라도 인체에 침투하기 위해서는 ACE2와 결합하게 된다. 연구팀은 ACE2를 적용한 고감도 바이오센서로 바이러스를 검출하는 방법을 고안했다.

KIST 연구팀이 코로나바이러스의 감염 통로 수용체인 ACE2를 활용한 초고감도 반도체 바이오센서 플랫폼 개발을 통해 PCR 수준의 감도로 코로나바이러스를 검출하는데 성공했다. [사진 KIST]

연구팀이 개발한 반도체 센서는 센서 바닥(센싱막)에 사람 세포에 존재하는 ACE2 단백질을 붙인 구조다. 여기에 검체를 플라스틱 통에 담은 다음 전선으로 반도체 센서와 연결하면 코로나19 감염 여부를 판단할 수 있다. 전선을 연결했을 때 ACE2가 붙은 센싱막에 검체에 포함된 코로나19 바이러스가 반응하면 양성으로 판단하는 구조다.

연구팀은 센서의 작동 여부를 시험하기 위해 인공 바이러스 기술을 활용했다. 코로나바이러스와 물리적 특성이 같은 인조 바이러스를 조립해 실험에 사용했다. 인공 바이러스 개념은 연구팀이 개발한 개념이라고 한다. 이 바이러스는 유전 물질이 없기 때문에 감염력이 없어 센서를 최적화하는데 활용됐다. 연구팀은 이 작업 이후 실제 바이러스와 변이 검출에도 성공했다.

다만 상용화까지는 비용과 시일이 걸릴 것으로 보인다. 검체를 담고 반도체 센서와 연결하는 플라스틱 통은 단가가 매우 낮아 1회 검사당 약 500원~1000원 수준으로 가능하지만, 이를 판독하는 기계는 굉장히 고가이기 때문이다. 현재 판독 기계는 KIST에 1대가 있고, 기계 가격은 수천만원대라고 한다.

왼쪽부터 이관희 KIST 책임연구원, 김호준 선임연구원, 박성욱 박사후연구원

김호준 선임연구원은 “합성 바이러스의 경우 감염력이 없기 때문에 다른 바이러스의 진단 플랫폼 연구에도 활용이 가능하다는 장점이 있다”며 “이를 활용한 고감도 정밀 검출 플랫폼을 최적화하는 연구를 지속할 예정”이라고 설명했다.

이관희 책임연구원은 “이른 시일 내에 센서 표준화와 규격화를 거쳐 상용화할 예정”이라며 “감염병 예방 시스템 및 사회 안전망 구축에 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이수정 기자 lee.sujeong1@joongang.co.kr