차세대 감염병 진단기술, "정확하되 더 간단하고 저렴하게"

시스템 생물학, 나노생명공학, 생체 광자학 등 다양한 분야서 새로운 접근 시도
"기존 진단기술을 맞춤형으로 활용하는 것도 효율적 대안될 수 있어"

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[메디파나뉴스 = 박선혜 기자] 감염병 감지를 위한 바이러스 진단기술이 발전을 거듭해 나가는 가운데, 차세대 기술로서 정확도를 올리면서도 더 간단하고 저렴한 제품들이 등장하고 있다.


22일 한국바이오협회가 공개한 바이오 이코노미 브리프에서는 '신종 바이러스 감염병 팬데믹 대응을 위한 차세대 진단기술'에 대해 이같이 소개했다.


성우경 한국전자기술연구원 휴먼IT융합연구센터 수석연구원은 "최근 테스트 비용과 시간을 줄이기 위해 등온 증폭과 같은 새로운 핵산 검출 방식 및 기기가 개발되고 있으며, 숙주 항체를 검출하는 바이러스 항체 검사 및 혈청학적 검사도 개발해 코로나19 면역 획득 집단을 추정하고 역학조사를 시행하고 있다"고 설명했다.


이어 "아직까지 바이러스 진단 기술의 가용성, 속도 및 정확성은 글로벌 전염병에 대한 신속 대응에는 여전히 제한적이며, 기존 방법보다 빠르고 간단하고 저렴하고 정확한 진단방식을 수립하기 위해 시스템 생물학, 나노생명공학, 생체 광자학 등 다양한 분야에서 새로운 접근법을 통한 진단기술 개발이 이뤄지고 있다"고 언급했다.


보고서에 따르면 현재 마이크로어레어칩, 휴대용 디지털 계측기, 나노입자, 형광판독 등 다양한 플랫폼을 이용한 10가지 진단기술 연구가 진행 중이다.

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<표 설명 = 개발 중인 COVID19 첨단 진단 기술 동향>


일례로 하버드대학교에서 개발한 기기명 'CARMEN-Cas13a'는 비강 또는 인후 면봉을 통해 채취하는데, Cas13a활성화와 RNA 수용체 절단 및 형광 신호를 생성해  바이러스를 검출한다. 이는 177,840개의 마이크로웰을 포함하는 마이크로어레이 칩을 이용해 PCR보다는 빠르게, 또 신속한 조작이 가능하다는 것이 장점이다.


Caedea Bio가 개발한 'CPISPR-CHIP'은 Buccal면봉을 통해 채취하고 gFET-휴대용 디지털 계측기를 이용해 전기적 특성 신호를 생성해 바이러스를 탐지한다. 해당 기술은 Duchenne 근이영양증을 유발 관련 유전자 돌연변이를 검출하기 위해 사용됐던 기술이다.


비슷한 기전으로 한국기초과학연구원도 'FET 바이오센서'를 개발 중이다. 그래핀 기반 초고감도 전계효과트랜스지터 바이오센서를 통해 환자 검체 처리 과정 없이 바이러스를 탐지할 수 있다. 


이러한 FET 반도체 센서를 통한 검사는 측정 시간을 10분의 1 가까이 줄이고 측정 민감도는 50~100배 이상 높일 수 있다. 


기존 환경 오염 물질을 감지하기 위해 개발됐던 'One-step Covid19 test'는 primer-free CRISPR 등온 증폭을 사용해 아토몰 수준의 감도로 주변 온도에서 핵산을 검출, 1시간 이내 형광판독이 진행된다. 형광진단 기기는 신속진단보다 높은 민감도를 갖고 있고 정확도 확인을 위한 정량‧정성검사가 가능하다. 


더불어 유타대학교 연구팀이 개발한 'COVID19 바이오센서'는 지카 바이러스 탐지용으로 개발됐던 플랫폼으로, 바이러스 항원에 결합하기 위해 표면 고정화된 올리고뉴클레오티드 앱타머를 이용했다. 이는 1분만에 테스트 결과를 확인할 수 있는 것이 최대 장점이다.


성 수석연구원은 "심각한 기후위기로 인한 돌연변이 바이러스 급증은 또 다른 신종바이러스 감염병 위협에 여전히 노출돼있음을 의미한다"며 "이에 대응하기 위해서는 백신, 진단, 치료제 개발이 무엇보다 중요하고 그 중에서도 초기단계에서 신속하고 정확한 진단과 추적을 통해 전파속도를 최대한 늦추는 것이 중요하다"고 말했다.


그러면서 "특히 정확한 바이러스 탐지는 코로나19 유행을 억제하기 위한 출발점이며 임상적 특성 등 감염병 정보 공유와 검체, 병원체 등 실물자원의 빠른 확보와 공유가 무엇보다 필요하다"고 전달했다.


덧붙여 그는 "신규 감염병 발생시 바이러스 특성을 정확히 파악해 새로운 진단 플랫폼 개발 못지 않게 기존 진단기술을 맞춤형으로 적극 활용해 세계적 유행병과의 싸움에서 더 빠른 스크리닝 접근 방식을 확보하는 것도 효율적인 대안이 될 수 있을 것으로 사료된다"고 제언했다. 


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