스마트폰으로 1시간 만에...생명연, 코로나19 변종 신속·현장 진단기술 개발

앱을 통해 살펴보는 코로나19 현장진단 바이오센서 기술
앱을 통해 살펴보는 코로나19 현장진단 바이오센서 기술

국내 연구진이 현장에서 신속·정확하게 코로나19 감염 여부를 진단할 수 있는 기술개발에 성공했다. 향후 신변종 감염병 진단 등 다양한 바이러스 진단에 활용될 것으로 기대를 모은다.

한국생명공학연구원(원장 김장성)은 강태준 바이오나노연구센터 연구원팀이 표적 유전자만 신속, 정확하게 검출해 현장에서 스마트폰 애플리케이션(앱)으로 코로나19 감염 여부를 진단할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 20일 밝혔다.

현재 감염병 진단에는 중합효소 연쇄반응(PCR) 검사가 표준으로 활용되지만 많은 시간과 장비, 전문 인력 등이 필요해 현장 진단기술 활용에 한계가 있다.

신속성과 편리성을 갖춘 항원·항체 반응 진단 기법이 현장에서 이용되지만, 정확성이 높지 않다. 바이러스 농도를 빠르게 정량 분석할 수 있는 현장 진단기술(POCT) 바이오센서 필요성이 대두된다. 핵산 증폭 기술(INAAT)이 주목받으며, 유전자 가위 기반 진단기술들이 속속 개발되고 있다.

연구팀은 등온 핵산 증폭 기술인 '고리 매개 등온 증폭법(LAMP)과 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위 기술을 결합, 별도 유전자 추출·증폭 없이 표적 유전자를 검출하는 바이오센서를 개발했다.

개발 센서 기반으로 3D 프린팅 기술을 활용한 소형 디바이스를 제작해, 현장에서 1시간 내 신속·정확하게 감염 여부를 확인할 수 있도록 했다.

연구책임자인 강태준 생명연 연구원.
연구책임자인 강태준 생명연 연구원.

함께 개발한 머신러닝 기반 스마트폰 앱으로 채취 검체 반응을 분석, 바이러스 농도를 빠르고 쉽게 정량화 분석할 수 있게 했다. 미량 바이러스도 검출할 수 있어 무증상 환자나 초기 경증 환자도 진단할 수 있다. 개발 센서는 실제 코로나19 감염자 대상 테스트에서 100% 민감도, 특이도를 나타냈다.

연구책임자인 강태준 연구원은 “바이오센서 기술과 유전자 가위 기술, 인공지능(AI) 기술을 융합해 코로나바이러스를 현장에서 신속하면서도, 민감하게 검출할 수 있는 휴대용 진단 기기를 개발한 것”이라며 “향후 제품화로 다양한 신변종 감염병 진단에 활용할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구는 바이오센서 분야 저널인 ACS 나노(IF 18.027) 6월 23일자 온라인판에 게재됐다. 과기정통부 신변종감염병대응플랫폼 핵심기술사업, 바이오나노헬스가드연구단 바이오나노헬스가드연구사업, 나노종합기술원 나노메디컬디바이스개발사업, 생명연 주요 사업 지원으로 수행됐다.

김영준기자 kyj85@etnews.com