국내 연구팀이 코로나19 등 바이러스의 표적 RNA를 초고감도로 검출할 수 있는 기술을 개발했다.
전 세계적인 팬데믹을 불러일으킨 코로나19 바이러스와 같은 RNA 바이러스를 검출하기 위한 표준 진단 방법은 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)이 쓰이고 있다. 이는 면역진단 방법과 비교해 진단의 정확도는 매우 우수하다. 그러나 정교한 온도 조절 장치가 필요해 장비 소형화에 제약이 있어 설비를 갖춘 대형병원이나 전문 임상검사실에서만 제한적으로 사용된다는 단점이 있다. 진단에 필요한 시간도 길었다.
카이스트 생명화학공학과 박현규 교수팀은 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(검출 한계 : 1aM) 20분 이내로 매우 신속하게 검출하는 데도 성공했다.
연구팀은 기존 나스바(NASBA, Nucleic Acid Sequence-Based Amplification) 등온 증폭 기술에 절단효소 인식 염기서열이 수식된 프라이머를 도입함으로써, 절단효소 및 DNA 중합효소 활성을 기반으로 T7 프로모터를 포함하는 이중가닥 DNA를 지수함수적으로 증폭할 수 있었고, 최종적으로 표적 RNA를 기존의 NASBA 기술보다 100배 이상 향상된 민감도로 검출할 수 있었다.
이로써 호흡기 세포 융합 바이러스(RSV)의 유전 RNA(genomic RNA)를 별도의 전처리 없이 매우 신속하고 고감도로 검출했고, 기술의 실용성을 증명함과 동시에 현장 검사(POCT) 기술로서의 높은 활용 가능성을 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 기술"이라며 "현재 코로나19의 임상 표본 테스트에서도 매우 좋은 결과를 얻었다"고 말했다.
한편 카이스트 생명화학공학과 주용 박사과정·김효용 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 영국 왕립화학회가 발행하는 국제학술지 '나노스케일(Nanoscale)' 최근 표지 논문으로 선정됐으며, 한국연구재단의 글로벌 프런티어사업과 경남제약의 연구비 지원으로 수행됐다.