생명공학硏, PCR만큼 정확하고 신속항원검사만큼 빠른 진단기술개발
등온핵산증폭기술+유전자가위+AI 머신러닝 기술 융합
코로나19 감염자 대상 실험 결과 100% 민감도와 특이도 확인

국내 연구진이 센서의 색깔 변화만으로 PCR 검사만큼 정확하고 신속항원검사만큼 빠르게 진단할 수 있는 기술을 개발했다.

한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 연구진은 코로나19 바이러스 표적 유전자만 신속 정확하게 검출해 현장에서 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 코로나19 감염 여부를 진단할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다.

코로나19 신규 확진자 수가 1주 단위로 2배씩 늘어나는 더블링 현상이 지속되고 있다. 이 때문에 정부도 코로나19 재유행을 사실상 공식화했다. 감염병 유행시기가 되면 가장 중요한 것은 신속, 정확한 진단으로 확진자를 구분해 감염확산을 늦추는 것이다.

현재 코로나19 진단에는 PCR 검사가 표준으로 활용되고 있지만 시간, 장비, 전문인력이 필요하고 현장 진단기술로 활용하기는 쉽지 않다. 반면 일반인들이 간단하게 검사할 수 있는 신속항원검사는 결과가 빨리 나오고 누구나 손쉽게 할 수 있지만 정확성이 떨어진다는 문제가 있다.

연구팀은 복잡한 장비가 필요 없이 핵산 증폭이 가능한 등온 핵산증폭기술과 크리스퍼 유전자 가위기술을 결합시켜 별도의 유전자 추출이나 증폭 없이도 표적 유전자를 신속 정확하게 검출할 수 있는 바이오센서를 개발했다. 또 3D 프린팅 기술로 이번에 개발한 센서를 소형 디바이스로 만들어 현장에서 1시간 내에 신속하고 정확하게 감염 여부를 확인할 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 또 인공지능 머신러닝 기반의 스마트폰 앱으로 검체의 색깔 변화를 분석해 바이러스 농도를 쉽게 정량화해 분석할 수 있다. 이 기술은 미량의 바이러스까지도 검출이 가능해 무증상 환자나 초기 경증환자 진단도 가능하다.

실제로 코로나19 감염자를 대상으로 한 실험에서 100%의 민감도와 특이도를 보이는 것이 확인됐다.

강태준 생명공학연구원 박사는 “이번 기술은 바이오센서, 유전자가위, 인공지능 기술을 융합해 현장에서 신속하고 빠르게 코로나19 바이러스를 검출할 수 있는 휴대용 진단기기를 개발한 것에 의미가 있다”며 “추가 연구를 통해 제품화를 해 신종 및 변종 감염병 진단 같은 다양한 바이러스 진단 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.