직경 500㎛ 다공성 미세입자 통해 광범위 분석

KIST 연구진이 코로나19 등 바이러스를 진단에 필요한 PCR 정확성을 높이면서 비용과 시간은 획기적으로 줄이는 기술을 개발했다.<사진=KIST 제공>
KIST 연구진이 코로나19 등 바이러스를 진단에 필요한 PCR 정확성을 높이면서 비용과 시간은 획기적으로 줄이는 기술을 개발했다.<사진=KIST 제공>
국내 연구진이 코로나19 등 바이러스 진단에 필요한 PCR 정확성을 높이면서 비용과 시간은 획기적으로 줄이는 기술을 개발했다.
 
KIST(한국과학기술연구원·원장 직무대행 윤석진)는 김상경 분자인식연구센터 박사팀이 한 번에 수십 종까지 간편하게 바이러스를 검출할 수있는 PCR 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.
 
코로나19 등 고위험바이러스는 RNA를 DNA로 만드는 과정인 '역전사'를 거친 뒤, 실시간 PCR을 진행하는 'RT qPCR'로 검출하는 것이 세계적인 표준이다.
 
이제까지의 RT qPCR은 3~4종의 유전자의 신호를 각각 다른 형광색을 내도록 해 구분했지만 5종 유전자 이상의 광범위한 다중분석은 기술적으로 한계에 부딪힌 상황이다.
 
KIST는 이를 돌파하기 위해 역전사와 PCR을 모두 수행할 수 있는 직경 500㎛의 다공성 미세입자를 개발하고 각 입자에 식별할 수 있는 패턴을 새겨 넣었다. 이런 미세입자 여러 개를 한 번에 넣고 신호를 읽으면 입자의 수만큼 광범위한 동시 분석이 가능하게 된다.
 
이 외에도 연구진은 단백질 생산을 조절하는 새로운 유전 물질인 마이크로 RNA(miRNA) 분석에 최적화된 미세입자도 개발했다. miRNA는 화학적으로 RNA와 같은 성질을 가지지만 그 길이가 매우 짧아서 기존 방식으로 RT qPCR을 설계할 수 없었다. 연구진은 RNA에 특화된 고리 형태의 프라이머를 입자 내 고정해 역전사 후 그 입자에서 PCR반응까지 완료하는 형태로 miRNA 분석 소요시간을 1시간 이내로 단축했다. 연구진은 해당 방법을 통해 여러 가지 miRNA의 양을 동시에 확인할 수 있고, 향후 일반적인 RNA 분석에서처럼 one-step 으로 수십 종까지 검출할 수 있을 것으로 기대했다.

우리나라는 역전사와 PCR을 one-step에 진행하고, 이를 4종까지 한 번에 검출하는 코로나 진단키트 제품을 출시해 진단의 우수성과 경쟁력을 전 세계에 증명한 바 있다. 연구진은 이번에 개발된 원천기술을 비롯한 여러 기술 축적을 통해 향후 지속적이고 장기적인 성장을 이끌 수 있기를 희망한다. 

연구책임자인 김상경 박사는 "이번 연구는 입자 기반의 진단기술(qPCR) 방식이 여러 개의 유전자 정보를 통하여 진단의 정확성과 효율을 높이는데 돌파구가 될 수 있음을 보여줬다. RNA 분석에 기술적 우위를 점하는데 기여할 것"이라며 "일질환의 진단 정확성을 높이는 것뿐만 아니라, 증상이 유사한 여러 감염병이 유행할 때 감염원을 정확히 감별하는 데에도 효율적으로 적용될 수 있다"고 말했다.
 
연구내용은 Biosensors & Bioelectronics 최신호에 게재됐다.

 

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