- ETRI, 디지털 PCR 보급 촉진할 물방울 형광 리더기 개발

- 광유체 집적모듈 개발, 장비·부품 국산화로 생산비용 50%↓

ETRI 연구진이 개발한 물방울 형광 측정모듈.[ETRI 제공]
ETRI 연구진이 개발한 물방울 형광 측정모듈.[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 극소량의 바이러스도 정확하게 잡아내는 디지털 유전자증폭(PCR) 검사 장비 부품 국산화에 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 디지털 PCR 검사 장비에 사용되는 물방울 형광 리더기 핵심 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

이 기술은 디지털 PCR 분자 진단기기의 기존 부품을 대체할 수 있어 곧바로 상용화가 가능하다.

연구진은 광섬유를 활용해 렌즈, 광학필터와 같은 고가의 광학부품을 대체, 부품 가격을 절반 수준으로 대폭 절감했다. 측정·검출 단계에서의 신호품질을 개선해 PCR 검사의 정확도도 높였다.

일반적인 PCR 검사 장비는 약 20㎕(마이크로리터)의 시료를 한 번에 유전자 증폭해 분자진단에 활용한다.

그러나 시료의 유전자 농도가 너무 낮은 경우, 유전자를 증폭시켜도 양성 기준치에 도달하지 못하기 때문에 가짜음성이라는 잘못된 결과를 도출할 수 있다.

디지털 PCR 검사 장비는 대학병원과 연구실에서 신약개발에 주로 활용된다. 아직까지 높은 가격 때문에 일반 진단에는 활용이 적다. ETRI가 개발한 디지털 PCR 검사 장비는 시료를 2nl(나노리터)의 미세 물방울로 2만개를 만들어 유전자 증폭 과정을 거친다.

유전자가 증폭된 물방울에 레이저를 조사해 형광측정 방식으로 검출해내기 때문에 유전자 농도가 낮아도 일반적인 PCR 검사 장비보다 훨씬 정밀하게 진단 결과를 도출할 수 있다.

디지털 PCR 검사 장비는 물방울 생성기, 온도 제어장치 및 물방울 형광 리더기로 구성, 하나의 장비로 유전자 분할·증폭·검출이 가능하다.

ETRI가 개발한 물방울 형광 리더기에는 물방울이 이동하는 유체 채널과 형광측정에 필요한 부품을 일체화한 광유체 집적 모듈이 적용됐다.

광섬유 기반의 새로운 모듈 개발로 기존의 비싼 광학필터와 렌즈 등을 대체했다.

집적 모듈을 활용하면서 신호품질 개선 및 생산 시간 절감효과까지 더했다.

부품을 줄이면서 복잡한 배치 설계를 안정적으로 변경했고 빛의 간섭으로 발생하는 신호의 잡음 문제를 해결했다.

ETRI 연구진이 물방울 형광 리더기를 통해 디지털 PCR 검사를 시연하고 있다.[ETRI 제공]
ETRI 연구진이 물방울 형광 리더기를 통해 디지털 PCR 검사를 시연하고 있다.[ETRI 제공]

김진태 ETRI 진단치료기연구실 박사는 “이 기술이 기존 디지털 PCR 검사 장비에 적용되면 코로나와 같은 감염병 검사를 현장에서 보다 정밀하고 빠르게 진행해 감염병 확산을 초기에 제어할 수 있을 것”이라고 말했다.

향후 연구진은 디지털 PCR 검사 장비 개발 업체와의 협업을 통해 현장에서 용이하게 사용할 수 있는 보급형 디지털 PCR 장비를 개발해 시장에 출시할 예정이다.


nbgkoo@heraldcorp.com