KAIST, 감염성 병원균 육안으로 진단가능 기술개발

생명과학과 정현정 교수 '커피링 등온 유전자 검출법' 개발 성공 모바일로도 진단활용 가능, 국제 학술지에 게재 코로나19 적용 위한 후속 연구 진행

[대전=뉴시스] 커피링 등온 유전자 검출법의 모식도와 항생제 내성 병원균 분석 결과.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 감염성 병원균을 현장에서 육안으로 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

KAIST는 생명과학과 정현정 교수 연구팀이 감염성 병원균을 빠르게 진단할수 있는 '커피링 등온 유전자 검출법(i-CoRi, isothermal coffee ring assay)'을 개발했다고 16일 밝혔다.

'커피링 효과'는 물체표면에 떨어진 커피 방울이 증발하면서 특이한 링(ring) 모양이 생기는 효과로 연구팀은 이 효과에서 아이디어를 얻어 상온에서 육안으로 병원균 유전자를 선택적으로 감별하고 고감도로 검출할 수 있는 기술을 개발했다.

이 기술은 분자진단(RT-PCR) 등 기존 분자진단 기술처럼 고가의 정밀한 장비가 필요하지 않다.

의료시설 접근이 어려운 오지서 유용하게 활용될 수 있고 분자진단(RT-PCR) 장비의 대안으로 평가받는 이번 연구결과는 바이오센서 분야 국제학술지 '바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics, IF 10.257)' 온라인판에 지난 6일자로 게재됐다.논문명:Simple visualized readout of suppressed coffee ring patterns for rapid and isothermal genetic testing of antibacterial resistance.

정 교수팀이 개발한 커피링 등온 유전자 검출법은 시료를 표면에 떨어뜨려 커피링 패턴을 유도, 육안으로 관찰할 수 있어 병원균 내성 종류를 선택적으로 신속히 검출할 수 있고 스마트폰 등 모바일로도 진단이 가능하다.

연구팀에 따르면 콜로이드 용액이 기판 표면에서 증발할 때 표면장력과 모세관 운동에 따라 미세입자들이 이를 포함하는 용액 방울 주변으로 이동해 특징적인 링 패턴을 형성한다.

연구팀은 커피링 현상의 특이성 및 민감도를 극대화하기 위해 상온에서 회전환증폭(Rolling circle amplification) 방법을 활용, 표적 유전자물질과 미세입자의 혼성화에 따른 자가 응축을 유도해 커피링이 억제되는 효과를 시각화했다.

이럴 경우 메티실린 내성 포도상구균(MRSA)의 균종과 항생제 내성 유전자(mecA)를 신속하게 검출할 수 있다.

연구팀은 또 젭토(zepto) 몰 농도 이하의 범위(sub-zeptomolar)에서도 병원균 표적 물질을 육안으로 검출하거나 스마트폰 등 모바일 장치를 통해 기록과 판독이 가능한 기술을 추가 개발했다.

커피링 등온 유전자 검출 기술은 신속하고 높은 선택성과 민감도를 지니고 있어 유전자상 2개 염기의 차이를 구별할 수 있으며 별도 장비없이도 30분 내에 항생제 내성 유전자 검출과 함께 혈청 등 복잡한 시료에서도 활용이 가능하다.

연구팀은 이와 함께 자동판독 진단키트로 활용될 수 있도록 미세입자에 의해 나타나는 공간 패턴의 이미지를 판독할 수 있는 알고리즘을 정립하고 커피링 형성에 따른 감염 여부를 판별하는 데 성공했다.

정현정 교수는 "커피링 등온 유전자 검출법은 진료소나 클리닉 등에서 병상분석을 위해 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다"며 "신종 코로나바이러스 감염증(COVID19)을 진단하는 데 적용키 위한 연구를 진행 중"이라고 밝혔다.

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