커피방울 착안해 감염병 진단···비싼 장비 없이 간단하게 한다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 감염성 병원균을 현장에서 눈으로 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 기술을 개발했다. 의료시설에 접근하기 어려운 환경에서 기존 분자진단 장비의 대안으로 활용할 수 있을 것으로 기대를 모은다.

한국과학기술원(KAIST)은 정현정 생명과학과 교수 연구팀이 ‘커피링 등온 유전자 검출법’을 개발했다고 16일 밝혔다.

커피링 등온 유전자 검출법의 모식도와 항생제 내성 병원균 분석 결과.<자료=한국과학기술원>

‘커피링 효과’는 사물 표면에 떨어진 커피 방울이 증발하면서 특징적인 반지(ring) 모양이 생기는 효과다. 연구팀은 이 효과에 아이디어를 얻어 상온에서 육안으로 병원균 유전자를 선택적으로 감별하고, 고감도로 검출 가능한 기술을 개발했다.

RT-PCR (실시간 중합효소 연쇄반응)에 기반한 분자진단 방법은 고감도를 달성하면서 분석시간을 6시간 내외로 단축할 수 있다. 다만 열순환 장치나 실시간 형광검출 모듈을 포함해 비싼 장비가 필요해 전문 검사 기관이나 대형병원에서만 수행할 수 있다. 이와 달리 연구팀은 저가의 간단한 기술을 만든 것이다.

연구팀이 개발한 ‘커피링 등온 유전자 검출법’은 병원균 감염의 빠른 판별을 위해 시료를 표면에 떨어뜨려 커피링 패턴을 유도하고, 눈으로 관찰해 병원균의 내성 종류를 선택적으로 정확하게 검출 가능하고, 스마트폰 등을 이용한 모바일 진단하도록 했다.

이 기술은 신속하고 높은 선택성과 민감도를 지니고 있어 유전자상 2개 염기의 차이를 구별하며 분석 장비 없이 30분 이내에 항생제 내성 유전자 검출과 함께 혈청 등 복잡한 시료에서도 검출 가능하다.

연구팀은 또 자동판독을 위한 진단키트로 활용하기 위해 미세입자에 의해 나타나는 공간 패턴의 이미지를 판독할 수 있는 알고리즘을 정립했고, 이를 통해 커피링 형성에 따른 감염 여부를 판별했다.

정현정 교수는 “연구팀이 개발한 ‘커피링 등온 유전자 검출법’은 진료소나 클리닉에서 병상 분석을 위해 적용할 수 있을 것”이라며 “현재 코로나바이러스감염증-19를 진단하는데 적용하기 위한 연구를 진행중”이라고 말했다.

연구 결과는 바이오센서 분야 국제학술지 ‘바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)’ 에 지난 6일자로 게재됐다.