광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 양성 기계로봇공학과 교수팀이 새우 양식 산업에 막대한 피해를 주는 흰반점 바이러스(WSSV)를 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 전기화학 기반 바이오센서를 개발했다고 27일 밝혔다.
이번에 개발한 센서는 양식장에서 실시간으로 바이러스 감염 여부를 확인하고 조기 차단할 수 있어 대규모 피해를 예방하는 데 기여할 것으로 기대된다. 이번에 적용된 '분자각인 고분자(MIP)' 기반 전기화학 센서 플랫폼은 흰반점 바이러스뿐만 아니라 다양한 수산 바이러스와 인수공통감염병 조기 진단에도 활용할 수 있다.
WSSV는 새우 등 갑각류를 감염시켜 흰반점병을 유발하며 불과 10일 내 집단 폐사를 일으킬 수 있는 치명적 바이러스다. 매년 전 세계 수산 양식 산업에 수십억 달러 규모의 경제적 손실을 초래하고 있다. 현재까지 상용화된 백신이 없어, 감염 개체를 조기에 선별하고 격리하는 것이 피해를 줄일 수 있는 유일한 방법이다.
기존의 유전자증폭(PCR) 검사는 높은 정확성을 제공하지만 고가의 장비와 숙련된 인력, 수 시간 이상의 분석 시간이 필요해 현장 적용이 어렵다. 이에 따라 저비용·고속·고정확도의 현장 진단 기술 개발이 절실히 요구돼 왔다.
연구팀은 기존에 개발된 금 나노입자 전극 표면에 '분자각인 고분자(MIP)'를 적용해 흰반점 바이러스(WSSV)의 대표 단백질인 'VP28'을 정밀하게 인식할 수 있는 새로운 전기화학 센서 플랫폼을 구축했다. 성능 평가 결과 센서는 7 나노그램 퍼 밀리리터의 낮은 검출 한계(LoD)를 기록하며 기존 기법보다 민감도가 우수했다.
노로바이러스(NoV), 로타바이러스(RoV) 등 다른 바이러스 단백질과 비교했을 때 약 4.5배 이상 높은 선택성을 보였다. 분석 시간도 15분 이내로 매우 짧아 신속한 진단이 가능했다. 같은 전극을 3회 이상 재사용해도 신호 변화가 13% 이내로 유지돼 경제적 활용 가능성도 확인했다.
실제 감염 새우 조직과 양식장 물 시료에서도 센서는 표준 PCR 검사와 유사한 정확성을 보였으며, 고염도 환경에서도 안정적인 성능을 유지해 양식 현장에서 즉시 적용할 수 있음도 입증됐다.
연구팀은 새로 개발한 전기화학 센서는 기존 면역검출법(PCR, ELISA, LFA)과 달리 제작이 간단하고 저비용으로 대량 생산할 수 있으며 현장에서 즉시 사용할 수 있는 실용성을 갖춘 것으로 평가하고 있다. 높은 정확도를 제공하는 PCR과 신속검사의 편리함을 동시에 충족하는 차세대 현장 진단 플랫폼으로 자리매김할 것으로 기대힌다.
양성 교수는 “이번 연구를 통해 저비용·고효율 현장 진단 플랫폼으로 양식업 현장에서 조기 진단을 통한 감염병 예방이 가능해졌다”며, “향후 다양한 바이러스 진단 플랫폼으로 확장해 수산업, 식품 안전, 인체 감염병 진단 등에도 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
