온도 변환 과정 없이 100배 초고감도 검출
코로나19 분자진단시스템 활용 가능성 높아
[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 국내 연구진이 20분 이내에 코로나19를 검출하는 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 핵산의 절단 및 중합 연쇄반응 시스템을 활용해 리보핵산(RNA) 바이러스의 표적 RNA를 초고감도로 검출하는 새로운 등온 핵산 증폭(NESBA) 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
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| 핵산의 절단 및 중합연쇄반응 시스템에 의해 구동되는 초고감도 등온 핵산 증폭 (NESBA) 기술의 모식도 [자료=한국과학기술원] 2021.07.15 biggerthanseoul@newspim.com |
현재 전 세계적으로 팬데믹을 일으키고 있는 코로나19 바이러스와 같은 RNA 바이러스를 검출하기 위한 표준 진단 방법은 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)이다. 이러한 표준 분자진단 방법은 면역진단 방법과 비교해 진단의 정확도는 매우 우수하지만 정교한 온도 조절 장치가 필요하고 진단에 드는 시간이 길어 장비의 소형화에 제약이 있다. 게다가 전문 진단 설비가 갖추어진 대형 병원 또는 전문 임상검사실에서만 제한적으로 사용된다는 단점이 있다.
연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해 핵산의 절단 및 중합 연쇄반응 시스템에 의해 구동되는 초고감도의 신개념 등온 핵산 증폭 기술을 개발했다. 이를 통해 별도의 온도 변환 과정 없이 동일 온도에서 표적 바이러스의 RNA를 초고감도로 20분 이내에 검출하는 데 성공했다.
연구팀은 또 기존 나스바(NASBA) 등온 증폭 기술에 절단효소 인식 염기서열이 수식된 프라이머를 도입해 절단효소 및 DNA 중합효소 활성을 기반으로 T7 프로모터를 포함하는 이중가닥 DNA를 지수함수적으로 증폭해냈다. 최종적으로 표적 RNA를 기존의 NASBA 기술에 비해 100배 이상 향상된 민감도로 검출했다.
이 기술을 통하면, 호흡기 세포 융합 바이러스(RSV)의 유전 RNA(genomic RNA)를 별도의 전처리 없이 매우 신속하고 고감도로 검출할 수 있게 된다. 연구팀은 이를 통해 기술의 실용성을 증명한 동시에 현장 검사(POCT) 기술로서의 높은 활용 가능성도 입증했다.
박현규 교수는 "이번 신개념 등온 핵산 증폭 기술은 현재 대유행하고 있는 코로나19 바이러스와 같은 RNA 바이러스들을 신속하게 조기 진단 할 수 있는 분자진단 시스템에 활용될 가능성이 매우 큰 기술ˮ이라며 "현재 코로나19의 임상 샘플 테스트에서도 매우 좋은 결과를 얻었다"고 강조했다.
이번 연구 결과는 영국 왕립화학회가 발행하는 국제학술지 나노스케일(Nanoscale)에 2021년도 24호 표지 논문으로 지난달 16일 선정됐다.
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