■ 10분 안에 진단 가능한 PCR 진단 기술 개발

■ 10분 안에 진단 가능한 PCR 진단 기술 개발

 

● 랩온어칩(Lap-on-a-chip) 기술로 10분 이내에 진단 가능

 

한국과학기술원(KAIST)은 바이오. 뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 금속 나노 구조 기판을 이용하여 바이러스를 실시간으로 진단할 수 있는 유전자 분석 방법인 '중합효소 연쇄 반응'(PCR) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 검출 시간은 5분 이내로, 1시간가량 걸리는 기존 RT-PCR 방식에 비해 매우 빠르고 증폭 효율도 높다. RNA에서 상보적 DNA를 합성하는 단계를 거치더라도, 10분 안에 진단이 가능하다고 연구팀은 설명했다.

 

현재 표준화된 코로나19 바이러스 진단 방법으로 '역전사 중합효소 연쇄 반응'(RT-PCR) 기술이 쓰이고 있다. 바이러스 내부 유전 물질인 리보핵산(RNA)을 상보적 DNA로 역전사한 뒤, 표적 DNA를 증폭시켜 형광물질로 검출하는 방식으로 이뤄진다. 정확도는 높지만, 바이러스 검출을 위하여 온도를 올렸다 내리는 과정에 시간이 오래 걸리고, 대형 장비를 갖춘 병원 등에 검체를 운송한 뒤, 진단해야 해서 실시간 현장 대응이 어려웠다.

 

최근 개발된 코로나19 자가 검사 키트는 15-20분 내 진단이 가능하지만, 항원-항체 결합 원리를 이용한 항원 검사 방식이어서 민감도가 떨어진다는 단점이 있다. 연구팀은 나노 플라즈모닉 구조 (빛의 파장 보다 작은 크기의 금속 나노 구조)의 기판을 이용해 소량의 검체를 신속하게 증폭하는 방법으로 바이러스를 단시간 내에 검출하는 데 성공했다.

 

가시광선 영역에서 높은 광 흡수율을 갖는 나노 플라즈모닉 기판에 백색 발광 다이오드(LED)를 쪼여 기판의 온도를 유전자 증폭에 필요한 60도에서 98도까지 자유자재로 변화시키는 데 성공했다. 진공 유체 칩을 결합, 유전자 증폭 과정 동안 발생하는 미세 기포를 제거함으로써 효율을 높였다. 연구팀은 이 기술을 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2) 플라스미드 DNA(양성 검체로 사용되는 운반체 DNA)에 적용하여 표적 DNA를 91%의 증폭 효율로 검출해내는 데 성공했다. 고가의 대형 장비 없이 초소형 분자기기를 이용해 유전자를 검출할 수 있는 '랩온어칩'(Lap-on-a-chip·칩 위의 실험실) 기술로, 다중 이용 시설이나 병원 등 방역 현장에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.