17분만에 코로나 판별 '나노PCR' 기술 개발…"진단키트 상용화는 어려워"

기사입력 : 2020년12월03일 19:00

최종수정 : 2020년12월03일 21:32

[서울=뉴스핌] 박다영 기자 = 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 표준검사법인 역전사 유전자증폭방법(RT-PCR)의 진단 시간을 2시간에서 17분으로 줄인 나노PCR 현장진단 기술이 국내에서 개발됐다. 나노PCR은 기존 검사법에 비해 비용을 줄이고 검사 시간 등을 단축하는 검사방법이다. 다만, 백신 개발이 임박한 상황에서 코로나19 진단키트 제품화로 이어지기는 어려울 전망이다.

기초과학연구원(IBS)은 나노의학연구단 천진우 단장과 이재현 연구위원 연구팀이 하버드 의과대학 이학호 교수 연구팀과 공동으로 나노물질을 이용해 검사자 1명의 코로나19 진단검사 결과를 17분 내 검출하는 현장진단(POC) 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이 연구 결과는 국제학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'에 게재됐다.

[서울=뉴스핌] 박다영 기자 = 천진우 나노의학 연구단 단장이 나노PCR과 기존 RT-PCR 기계를 비교 설명하고 있다. 2020.12.03 allzero@newspim.com

연구진은 마그네토 플라스모닉 나노입자(MPN)를 개발, 이를 나노PCR에 활용했다. MPN은 자석과 금속의 복합체로 자기력과 광학적 특성을 동시에 가진 나노물질이다. 특정 파장의 빛을 쬐면 흡수 또는 산란하면서 금속 유도전자에 강한 진동을 일으키고 열에너지로 방출하는 플라즈모닉 효과가 있다.

이를 활용한 나노PCR은 특정 파장의 빛에 반응해 빛을 열에너지로 바꾸는 동시에 샘플 분리를 가능하게 하는 자기력을 가진다. 유전물질을 증폭하고 검출하기에 소량만으로도 정확하게 검출할 수 있어 신속성, 정확성 등 장점이 있다. 나노PCR 기기 내 입자들이 신속하게 진단을 내린다. 나노PCR 기기는 기존 기기(높이 1m 이상)들에 비해 작고 가벼워(15×15×18.5cm, 3kg) 휴대성이 높다.

나노PCR 검사는 기존 RT-PCR검사와 동일하게 가래나 콧물 등 검체를 채취해 코로나19 바이러스의 RNA를 추출하고 자석으로 분리, 검출한다. 이후 42℃의 온도에서 RNA를 DNA로 바꾸는 역전사 반응이 일어난다. 여기까지 총 5분이 걸린다. 다음 단계에서는 6분간 90℃와 60℃의 열을 반복적으로 가하면서 DNA를 증폭한다. 증폭이 끝나면 기계 내 자석으로 자기장을 거는데, 이때 MPN 입자는 가라앉고 바이러스 유전물질은 형광을 내며 위로 떠오른다. 이를 통해 코로나19 바이러스 유무를 확인할 수 있는데 검출 및 진단에 3분이 걸린다. 기계 장치를 이용한 단계는 단 11분이다.

또한, 한번에 여러 시료를 탑재할 수 있는 '페리스휠 시스템'을 적용해 분석 처리량을 늘렸다.

기존 RT-PCR은 민감도(양성을 양성으로 진단한 비율), 특이도(음성을 음성으로 진단한 비율) 등 정확도는 높지만, 바이러스 검출에 2시간 이상이 소요된다. 또, 고가의 대형장비를 갖춘 병원에서 전문가들이 진단해야 하기 때문에 장비 설치와 검체 운송 비용이 많다.

연구진은 나노PCR을 활용해 실제 코로나19 환자 검체시험을 진행했다. 결과 환자 1명의 샘플 분석에 약 17분이 걸렸고, 150여 명의 감염 여부를 정확히 판정했다. RT-PCR 수준의 정확도(99%)를 갖추면서 진단시간은 단축한 것이다.

코로나19 외 인플루엔자(독감) 등 RNA, DNA 유전자 질환에 나노PCR을 적용할 수 있을 것으로 전망된다.

천진우 단장은 "코로나19 외에 유전자 증폭이 필요한 질환에는 전부 활용할 수 있다"면서 "코로나19는 백신이 개발 마무리 단계기 때문에 진단키트가 상용화되기는 어렵다고 보고 있다"고 말했다.

천 단장은 이어 "나노PCR의 현장 사용은 아직 어려운 상태"라며 "이번에는 개념적으로 할 수 있다는 과학적, 기술적인 답을 준 것이며 기술에서 상업화를 거쳐 현장으로 가는 데는 시간이 더 걸릴 것"이라고 말했다.

한편, 국내에서 1시간 이내 코로나19 감염 여부를 진단하는 PCR 진단키트는 9개다. 식품의약품안전처는 수술이나 분만 등 응급한 상황에서 1시간 이내에 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 진단할 수 있는 키트 9개를 승인했다. 시선바이오머티리얼스, 미코바이오메드, 비오메리으코리아, 진엑스, 코스맥스파마, 에이엠에스바이오, 에스엠엘제니트리, 바이오세움, 랩지노믹스 등이다. 랩지노믹스의 응급용 진단키트는 35분 내 진단이 가능하다.

allzero@newspim.com

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기후동행카드, 고양·과천도 30일부터 [서울=뉴스핌] 이경화 기자 = 서울시는 '기후동행카드'가 오는 11월 30일 첫 차부터 고양시와 과천시까지 서비스를 확장한다고 21일 밝혔다. 이로써 서울~고양~과천을 오가는 시민들도 월 5만~6만원대로 기후동행카드의 무제한 혜택을 받을 수 있게 된다. 지난 1월 27일 서울 지역을 대상으로 출발한 기후동행카드는 3월 30일 김포골드라인, 8월 10일 진접선·별내선까지 확대됐다. 서울 공동생활권인 인구 100만의 대규모 도시 고양시와 지리적으로 서울시와 경기남부의 길목에 위치한 과천시까지 연결됨에 따라 수도권으로 본격 확대되는 계기가 될 것으로 시는 기대한다. 서울 외 지역 기후동행카드 이용 가능 도시철도 구간 [이미지=서울시] 서울시와 고양시, 과천시는 지난해 2~3월 기후동행카드 참여 업무협약을 체결한 이후 후속 논의를 통해 구체적인 시행방안을 마련하고 11월 30일 고양시(3호선·경의중앙선·서해선), 과천시(4호선)의 기후동행카드 참여를 확정지었다. 관계기관들과 함께 시스템 개발·최종 점검을 완료했다. 이번 확대로 3호선은 고양시 일산서구 대화역에서 서울시 송파구 오금역까지 모든 역사(44개)에서 기후동행카드를 이용할 수 있게 된다. 경의중앙선은 고양시 일산서구 탄현역에서 구리시 구리역까지 34개 역사, 서해선은 고양시 일산서구 일산역에서 서울시 강서구 김포공항역까지 7개 역사, 4호선은 남양주시 진접역에서 과천시 정부과천청사역사까지 34개 역사에서 기후동행카드를 이용할 수 있다. 이에 더해 현재 기후동행카드 서비스 범위에 이미 고양시를 경유하는 서울 시내버스 28개 노선과 과천시를 경유하는 6개 노선이 포함돼 있음을 고려하면 서울과 고양·과천을 통근·통학하는 약 17만 시민의 이동 편의가 더욱 증진될 것으로 보인다. 또 이용범위가 대폭 확대되면서 과천·고양 등 시민들도 기후동행카드의 다양한 문화 혜택을 동일하게 누릴 수 있다. 과천시 4호선 확대로 대공원역도 기후동행카드를 이용할 수 있는 만큼 방문 시 서울대공원 50% 할인 등 혜택을 참고하면 된다. 기후동행카드는 올해 1월 23일 서비스 시작 이후 70일 만에 100만 장이 팔리는 등 시범사업 단계부터 큰 호응이 확인된 바 있다. 7월부터 본사업에 들어가면서 청년할인권·관광객을 위한 단기권 등 다양한 혜택이 더해졌다. 평일 최대 이용자가 65만명이 넘어가는 등 인기가 지속되고 있다. 서울시는 고양·과천 지하철 적용을 시작으로 수도권 시민들에게도 실질적인 혜택을 제공할 수 있도록 관련 협의·시스템 개발 검토를 적극 추진할 계획이다. 향후 기후동행카드의 무제한 확장을 위한 타 경기도 지자체와의 논의 역시 급물살을 탈 것으로 기대된다고 시는 덧붙였다. 기후동행카드를 이용하려면 안드로이드 기반 휴대전화에서 '모바일티머니' 앱을 무료로 다운받아 충전하면 된다. 실물카드는 서울교통공사 1~8호선 고객안전실, 지하철 인근 편의점 등에서 구매한 후 서울교통공사 1~8호선, 9호선, 신림선·우이신설선 역사 내 충전기에서 권종을 선택·충전 후 사용할 수 있다. 기후동행카드의 고양시, 과천시 확대 등에 관한 자세한 내용은 고양시(031-909-9000), 과천시(02-3677-2285), 서울시 120 다산콜센터로 문의하면 된다. 윤종장 서울시 교통실장은 "김포·남양주·구리에 이어 고양·과천 확대로 경기도 동서남북 주요 시군까지 기후동행카드의 무제한 대중교통 혁신이 이어지고 있다"며 "교통비 절감·생활 편의·친환경 동참 등 일상 혁명을 수도권 시민들까지 누릴 수 있도록 수도권 지역 서비스 확대·편의 향상에 총력을 기울이겠다"고 말했다. kh99@newspim.com 2024-11-21 11:15