연구성과

화공 이정욱-정규열 교수팀, 코로나19 진단 ‘원스텝’으로 30분만에

2020-09-21 917

– 이정욱‧정규열 교수팀, 신종 전염병 RNA 진단법 개발…PCR 수준 정확도
– 1주일 내에 신종 전염병 검출방법 개발 가능…신종 전염병 혼란 “막는다”

2020년은 ‘코로나19’라는 단어 하나로 모든 것이 표현될 정도로, 코로나19의 확산은 전 세계를 얼어붙게 했다. 지금은 8개월 이상 국가 간의 이동이 막히며 개인적인 교류부터 공적인 방문까지 전면적으로 멈췄다. 뚜렷한 예방책과 치료법이 없는 데다 진단에도 오랜 시간이 걸리기 때문이다.

우리나라의 경우에도 해외에서 입국한 사람 중 확진되는 사례가 많은데, 공항에서 바로 검사를 진행할 수는 없는 상황이다. 해외 입국자는 증상이 없으면 입국 후 자가격리지에서 가까운 선별진료소를 방문해 스스로 검사를 받아야 한다. 이마저도, 선별진료소가 문을 닫으면, 다음날 방문하는 수밖에 없다. 자연히 이탈 등의 우려가 발생한다. 공항에서 바로 진단해 감염자를 즉각 분류할 방법이 있다면 어떨까?

화학공학과 이정욱 교수‧박사과정 우창하씨, 정규열 교수‧장성호 박사 공동연구팀은 바이러스가 가진 RNA 서열을 바탕으로 누구나 쉽게, 신속하게 코로나19를 진단할 수 있는 SENSR(SENsitive Splint-based one-pot isothermal RNA detection) 기술을 개발했다. 이 기술은 단 30여분 만에 감염 여부를 진단할 수 있어, 진단이 한 곳에 몰리는 피로도를 낮출 수 있을뿐더러, 감염자의 접촉을 최대한 줄일 수 있다. 무엇보다 가장 큰 장점은 코로나19 이외의 새로운 전염병이 발생하더라도 1주일 이내에 진단키트를 만들어낼 수 있다는 점이다.

현재 코로나19 진단에 활용되는 PCR 분자진단법은 아주 높은 정확도를 가지고 있지만, 바이러스를 추출하거나 정제하는 복잡한 준비과정이 필요하다. 숙련된 전문가는 물론 고가 장비가 필요해 공항이나, 드라이브스루 등 현장은 물론 작은 농어촌 지역에서 활용하기는 적합하지 않다.

RNA는 유전자 정보를 매개하거나 유전자의 발현 조절에 관여하는 핵산으로, 연구진은 코로나19 RNA가 있는 경우에만 핵산 결합반응이 일어나 형광이 나오도록 설계했다. 그래서 아무 준비과정 없이도 샘플 채로 바로 바이러스 여부를 검출할 수 있는 데다 시간은 짧으면서도 민감도가 높아 실시간으로 현재 활용 중인 PCR 진단법 수준의 정확성을 갖는다.

연구팀은 이 기술을 활용해 실제 환자 샘플에서 30여분만에 코로나19의 원인인 SARS-CoV-2 바이러스 RNA를 검출해냈다. 이외에도 5가지 병원성 바이러스와 박테리아 RNA를 검출해, 코로나19 외에도 다양한 병원균 검출에 활용할 수 있음도 입증했다. 또 반응물 조성이 간단해 휴대가 간단하고 사용하기 쉬운 형태로 개발할 수 있다는 것 역시 큰 장점이다.

이 방법을 도입하게 되면 선별진료소에 가거나, 입원하기 전에 이송 현장에서 바로 감염 여부를 확인할 수 있을 뿐 아니라, 중앙집중화된 지금의 진단 체계를 보완해 코로나19에 더 적극적으로 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

이정욱 교수는 “이 기술은 RNA를 정확하게 검출할 수 있는 기술로 환자의 시료에서 별도의 처리 없이도 감염 여부를 진단할 수 있는 빠르고 간단한 방법”이라며 “앞으로 코로나19 외에 다른 새로운 전염병이 나오더라도 1주일 이내에 이에 대한 진단키트를 설계하고 제작할 수 있어 미래의 전염병에도 대비할 수 있다”고 말했다.

정규열 교수는 “병원성 RNA를 정확하고 민감하게 검출할 수 있는 데다 현장에서 바로 확인할 수 있다는 점에서 학계는 물론 산업계의 주목을 모으고 있다. 지금의 진단 체계를 보완해 코로나19 팬데믹에 대응하는 데 기여할 수 있길 바란다”고 설명했다.

네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering) 18일자(현지시간)를 통해 발표된 이 연구는 한국연구재단의 C1 가스리파이너리 사업, 신진연구사업과 한국에너지기술평가원의 에너지인력 양성사업의 지원을 받아 수행됐다.