‘감염성 박테리아·바이러스 신속 검출 진단시스템’ 개발

오송첨단의료산업진흥재단 이승락 박사팀이 연세대 신용 교수팀과 ‘감염성 바이러스 진단 기술’ 공동연구를 통해 임상 검체에 존재하는 감염성 박테리아 또는 바이러스를 빠르고 민감하게 검출할 수 있는 자동화 분자 진단 시스템을 개발했다. 

31일 오송재단에 따르면 전 세계적으로 인수공통감염병과 같은 신종 감염병의 확산을 막고 미래 유행병을 예방할 수 있는 핵산 추출 기술과 핵산 검출 기술이 통합된 자동화 진단 시스템의 중요성이 증가하고 있다. 

분자 진단 시스템의 자동화는 다양하고 복잡한 작업을 빠르고 효율적으로 처리할 수 있으며, 감염 노출에 대한 위험을 줄여주고, 노동력과 비용·장소의 제약에서 비교적 자유로워 임상 환경에서 진단 유연성을 향상시킬 수 있다.  

이 교수 연구팀은 연세대 신용 교수(교신저자)와 구본한 박사(제1저자)가 병원체 농축·핵산 추출이 가능한 새로운 미세유체 플랫폼 기술 개발을 수행했고, 오송재단 이 박사(교신저자)와 이기리 주임 연구원(제3저자)은 파장 가변 레이저 광학 센싱 기술 기반 자동화 분자 진단 시스템 기술 개발을 수행했다. 

본 연구에서 제안한 미세유체 플랫폼은 내부의 양전하(+) 표면에 의해 음전하(-)인 병원체와 핵산을 정전기적으로 결합할 수 있으며, 핵산의 핵 염기와는 공유결합을 형성해 병원체와 핵산을 농축, 분리할 수 있는 신속하고 간단한 방법이다. 

오송재단이 제안한 광학 센싱 기반 자동화 분자 진단 시스템은 광 센싱 효율을 극대화할 수 있는 광 신호 검출 프로브와 신호 처리 및 분석 기술을 이용해 최소한의 조작과 간섭으로 총 80분(병원체 농축 포함) 또는 60분(병원체 농축 제외) 이내에 신종 감염병의 고 민감도, 특이도 검출이 가능하다. 

이번 연구에서 33명의 Q열 의심 환자와 코로나19 의심 환자의 혈액·타액·면봉 검체를 이용해 자동화 진단 시스템을 검증한 결과 Q열 환자와 Q열이 의심된 다른 열성 질환 환자 혈액을 이용, Q열 환자를 정확하게 구별했다. 또, 코로나19 환자와 다른 감기 바이러스 감염 환자 타액 및 면봉 검체에서 코로나19 환자를 정확하게 구별해 100%의 민감도 및 특이도를 보였다. 

연구 결과는 국제 학술지 ‘Sensors and actuators B-chemical (IF: 9.221, Instruments and Instrumentation 분야 Top 2)’에 1월 15일 온라인 게재됐으며, 복지부 감염병위기대응기술개발사업(‘배양음성 심내막염에서 종간전파 인체감염증 검출을 위한 차세대 진단 기술 개발)으로 추진됐다.