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감염성 병원균 눈으로 보고 진단한다

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감염성 병원균 눈으로 보고 진단한다

2020.09.16 13:00
KAIST는 정현정 생명과학과 교수 연구팀 코로나19 적용 연구도 진행중
정현정 KAIST 생명과학과 교수(오른쪽)와 연구팀이 진단 키트를 살펴보고 있다. KAIST 제공.
정현정 KAIST 생명과학과 교수(오른쪽)와 연구팀이 진단 키트를 살펴보고 있다. KAIST 제공.

감염성 병원균을 육안으로도 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 기술이 개발됐다. 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 이후에도 다양한 감염병이 발생할 것으로 우려되는 가운데 의료시설 접근이 어려운 진단 현장에서 실시간 중합효소연쇄반응(RT-PCR)의 대안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 

 

KAIST는 정현정 생명과학과 교수 연구팀이 ‘커피링 등온 유전자 검출법’ 개발에 성공했다고 16일 밝혔다. 연구팀은 현재 코로나19를 현장에서 신속하게 진단하는 데 적용하기 위한 연구를 진행중이다. 

 

커피링 효과란 사물 표면에 떨어진 커피 방울이 증발하면서 링 모양이 생기는 효과다. 연구팀은 커피링 효과에 착안해 상온에서 육안으로 병원균 유전자를 선택적으로 감별 및 검출이 가능한 기술을 개발했다. RT-PCR 등 기존 분자진단 기술보다 쉽고 간단하면서 저렴한 게 특징이다. 

 

연구팀이 개발한 커피링 등온 유전자 검출법은 병원균 감염의 빠른 판별을 위해 시료를 표면에 떨어뜨려 커피링 패턴을 유도한다. 기판 표면에 떨어뜨린 시료에 표적 유전자 물질이 존재할 경우 미세입자와 유전자 물질의 선택적 인식을 통한 입자-핵산 물질 간 상호 응축을 유도해 링 패턴 생성을 억제하는 방식이다. 육안으로 이를 관찰해 병원균의 내성 종류를 선택적으로 검출하고 스마트폰 등 모바일 진단이 가능한 기술이다. 

 

연구팀은 또 커피링 현상에 ‘회전 환 증폭’ 기반의 등온 증폭기술을 융합했다. 긴 단일 가닥의 표적 DNA 물질이 직경 0.1~10마이크로미터(100만분의 1미터) 크기로 응축될 수 있도록 효과를 극대화한 기술이다. 10의 마이너스 21승을 뜻하는 ‘젭토’ 수준의 몰 농도 이하 범위에서도 병원균 표적 물질을 검찰할 수 있는 기술도 개발했다. 1젭토 몰 농도는 용액 10cc에 분자 6개가 존재하는 농도 수준이다. 

 

병원균을 원활하게 육안으로 판독하기 위한 공간 패턴 이미지 판독 알고리즘도 개발됐다. 별도 분석 장비 없이 30분 이내에 표적 유전자를 검출할 수 있는 게 특징이다. 

 

정현정 교수는 “이번에 개발한 기술은 진료소나 클리닉 등에서 유용하게 활용될 수 있을 것”이라며 “현재 코로나19를 진단하는 데 적용하기 위한 연구를 진행중”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스’ 9월 6일자 온라인판에 게재됐다. 

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