박현규 교수 연구팀, RNA 바이러스 검출 등온 핵산 증폭기술

온도조절장치 필요한 기존 PCR검사 대체, 현장검사 활용 기대

이번 연구결과가 게재된 영국 왕립화학회가 발행하는 국제 학술지 ‘나노스케일’ 24호 표지. [KAIST 제공]
이번 연구결과가 게재된 영국 왕립화학회가 발행하는 국제 학술지 ‘나노스케일’ 24호 표지. [KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 20분 내 신속 진단할 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 RNA 바이러스의 표적 RNA를 초고감도로 검출하는 새로운 등온 핵산 증폭기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

현재 전 세계적으로 팬데믹을 일으키고 있는 코로나19 바이러스와 같은 RNA 바이러스를 검출하기 위한 표준 진단 방법은 역전사 중합효소 연쇄반응(PCR)이다. 하지만 표준 분자 진단 방법은 면역 진단 방법과 비교해 진단의 정확도는 매우 우수하지만 정교한 온도 조절장치가 필요하고 진단에 드는 시간이 길어 장비의 소형화에 제약이 있다. 또 전문 진단설비가 갖춰진 대형 병원 또는 전문 임상검사실에서만 제한적으로 사용된다는 단점이 있다.

연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 핵산의 절단 및 중합 연쇄반응 시스템에 의해 구동되는 초고감도의 신개념 등온 핵산 증폭기술을 개발했다. 이를 통해 별도의 온도 변환 과정 없이 동일 온도에서 표적 바이러스의 RNA를 초고감도로 20분 이내로 신속하게 검출하는 데 성공했다.

연구팀은 기존 등온 증폭기술에 절단효소 인식 염기서열이 수식된 프라이머를 도입함으로써 절단효소 및 DNA 중합효소 활성을 기반으로 T7 프로모터를 포함하는 이중 가닥 DNA를 지수함수적으로 증폭할 수 있었고, 최종적으로 표적 RNA를 기존 기술에 비해 100배 이상 향상된 민감도로 검출할 수 있었다.

RNA 바이러스 초고감도 검출기술 모식도. [KAIST 제공]
RNA 바이러스 초고감도 검출기술 모식도. [KAIST 제공]

연구팀은 이 기술을 통해 호흡기 세포 융합 바이러스(RSV)의 유전 RNA를 별도의 전처리 없이 매우 신속하고 고감도로 검출함으로써 기술의 실용성을 증명함과 동시에 현장 검사(POCT)기술로서의 높은 활용 가능성을 입증했다.

박 교수는 “신개념 등온 핵산 증폭기술은 현재 대유행하고 있는 코로나19 바이러스와 같은 RNA 바이러스들을 신속하게 조기 진단할 수 있는 분자 진단 시스템에 활용될 가능성이 매우 큰 기술”이라면서 “현재 코로나19의 임상 샘플테스트에서도 매우 좋은 결과를 얻었다”고 말했다.

KAIST 생명화학공학과 주용 박사과정, 김효용 박사가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 영국 왕립화학회가 발행하는 국제 학술지 ‘나노스케일’ 2021년 24호 표지논문으로 선정됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com