분당서울대병원은 외과 한호성 교수·김상태 수석연구원, 진단검사의학과 박정수 교수 연구팀이 몇 초 만에 코로나19 바이러스와 수십 종의 변이체를 진단할 수 있는 멀티 바이오센서 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다.

연구팀이 개발한 시스템은 기존 항체 기반 신속진단키트나 효소면역측정법보다 1000배 이상 신속하다. 민감도와 특이도가 높아 극미량의 항원도 검출 가능하며, 특히 자체 제작한 ‘압타머’는 다양한 항원을 구조적 형태로 인식하도록 디자인돼 수십 종의 변이체를 탐지할 수 있다. 압타머는 특정 분자에 결합하는 물질로, 항체처럼 표적분자에 높은 친화력과 특이성을 갖고 결합해 ‘화학 항체’로 불린다. 단일 부위에 결합하는 항체와 달리 표적 단백질의 3차원적 형체를 인식해 항체보다 표적에 대한 선택성이 높으며, 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있다.

연구팀은 분당서울대병원에서 코로나19 양성 판정을 받은 환자 60명의 검체를 사용해 주요 항원인 스파이크, 뉴클레오캡시드, 다른 항원들과 특이적으로 결합하는 모양의 압타머를 제작했다. 이후 화학적 처리를 거친 유리기판에 고정시키고 전류를 흘려보내는 방식으로 전기용량을 측정해 항원의 검출을 확인하는 바이오센싱 시스템을 완성했다.


연구팀이 개발한 바이오센서를 통해 검사를 진행한 결과, 다양한 코로나19 바이러스 변이체를 10펨토몰(fM) 농도까지 검출하며 높은 민감도와 특이성을 나타냈다. ‘몰’은 체내 물질의 농도를 나타내는 단위로, 펨토몰은 1000조분의 1몰을 뜻한다.

연구팀은 해당 멀티 바이오센서 시스템이 질병을 조기에 발견하고, 전염병 확산을 막는 데 크게 기여할 것으로 내다봤다. 한호성 교수는 “저렴하고 신속하게 변이체 항원까지 검출할 수 있는 효율적인 진단 도구로 쓰일 수 있을 것이다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 분석화학 분야 국제 학술지 ‘바이오센서&바이오일렉트로닉스’에 게재됐다.