코로나 확진자 10만명 육박 “스마트폰으로 1시간 신속진단한다”

[헤럴드경제=구본혁 기자] 코로나19 확진자 수가 1주 단위로 2배 증가하는 ‘더블링’ 현상이 지속되는 가운데 스마트폰으로 1시간 만에 PCR(중합효소 연쇄 반응) 수준으로 감염 여부를 진단할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국생명공학연구원은 바이오나노연구센터 강태준 박사 연구팀이 표적 유전자만 신속 정확하게 검출한 뒤 현장에서 스마트폰 앱을 통해 코로나19 감염 여부를 손쉽게 진단할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 20일 밝혔다.

감염병이 유행하면 주요한 대응 전략 중 하나가 신속 정확한 진단으로 감염 확산을 늦추는 것이다.

현재 감염병 진단에는 PCR 검사가 표준으로 활용되고 있지만 많은 시간과 장비, 전문인력 등이 필요해 현장 진단기술로 활용하기에는 한계가 있다.

신속성과 편리성을 갖춘 항원·항체 반응 진단기법이 현장에서 널리 이용되고 있지만 정확성이 높지 않은 단점이 있다.

감염병 이슈의 대두와 함께 바이러스 농도를 빠르게 정량 분석할 수 있는 현장 진단기술(POCT· point-of-care testing)로서의 바이오센서에 대한 필요성이 대두되고 있다.

특히 별도의 온도 조절장치가 있어야 하는 PCR기술의 보완책으로 등온 핵산 증폭기술이 주목받고 있으며, 차세대 분자 진단기술로 유전자 가위 기반의 다양한 진단기술이 속속 개발되고 있다.

연구팀은 등온 핵산 증폭기술인 LAMP와 크리스퍼 유전자 가위기술을 결합해 별도의 유전자 추출이나 증폭 없이도 표적 유전자를 신속 정확하게 검출할 수 있는 바이오센서를 개발했다.

개발한 센서를 기반으로 3D 프린팅기술을 활용한 소형 디바이스를 제작해 현장에서 1시간 이내에 신속하고 정확하게 감염 여부를 확인할 수 있게 했다.

특히 함께 개발한 머신러닝 기반의 스마트폰 앱을 통해 채취된 검체의 비색 반응을 분석함으로써 바이러스의 농도를 빠르고 쉽게 정량화해 분석할 수 있도록 했다. 이는 미량의 바이러스도 검출할 수 있어 무증상 환자나 초기의 경증 환자도 진단이 가능하다.

개발된 센서는 실제 코로나19 감염자를 대상으로 한 테스트에서 100%의 민감도와 특이도를 나타냈다.

강 박사는 “바이오센서기술과 유전자 가위기술, 그리고 AI기술을 융합해 코로나 바이러스를 현장에서 신속하면서도 민감하게 검출할 수 있는 휴대용 진단기기를 개발한 것에 의미가 있다”며 “향후 제품화를 통해 다양한 신·변종 감염병 진단에 활용할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 바이오센서 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 6월 23일자 온라인판에 게재됐다.