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[인물열전 192] KAIST 정기훈 교수 연구팀 "코로나19 5분내 진단 가능"
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[인물열전 192] KAIST 정기훈 교수 연구팀 "코로나19 5분내 진단 가능"
  • 대전/ 정은모기자
  • 승인 2021.06.07 13:19
  • 댓글 0
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나노 플라즈모닉 기판 이용 유전자 증폭 효율 높여
RT-PCR 기술·자가검사 키트 한계성 극복 기대
나노 플라즈모닉 PCR 칩을 들어 보이는 KAIST 연구팀. [KAIST 제공]
나노 플라즈모닉 PCR 칩을 들어 보이는 KAIST 연구팀. [KAIST 제공]

[전국은 지금 - 인물열전192]
KAIST 바이오·뇌공학과 정기훈 교수 연구팀

한국과학기술원(KAIST)은 바이오·뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 코로나19 바이러스를 5분만에 진단할 수 있는 기술을 개발하는데 성공했다.

7일 KAIST는 정 교수 연구팀이 금속 나노 구조 기판을 이용한 유전자 분석 방법인 '중합효소연쇄반응'(PCR) 기술을 개발했다고 밝혔다.

현재 표준화된 코로나19 바이러스 진단 방법으로 '역전사 중합효소연쇄반응'(RT-PCR) 기술이 쓰이고 있다. 

이는 바이러스 내부 유전물질인 리보핵산(RNA)을 상보적 DNA로 역전사한 뒤 표적 DNA를 증폭시켜 형광물질로 검출하는 방식으로 이뤄진다.

나노 플라즈모닉 PCR 칩. [KAIST 제공]
나노 플라즈모닉 PCR 칩. [KAIST 제공]

정확도는 높지만 바이러스 검출을 위해 온도를 올렸다 내리는 과정에 시간이 오래 걸리고, 대형 장비를 갖춘 병원 등에 검체를 운송한 뒤 진단해야 해 실시간 현장 대응이 어려웠다.

또 최근 개발된 코로나19 자가검사 키트는 15∼20분 내 진단이 가능하지만, 항원-항체 결합 원리를 이용한 항원 검사 방식이어서 민감도가 떨어진다는 단점이 있다.

정 교수 연구팀은 나노 플라즈모닉 구조(빛의 파장보다 작은 크기의 금속 나노 구조)의 기판을 이용해 소량의 검체를 신속하게 증폭하는 방법으로 바이러스를 단시간 내에 검출하는 데 성공했다.

가시광선 영역에서 높은 광 흡수율을 갖는 나노 플라즈모닉 기판에 백색 발광다이오드(LED)를 쪼여 기판의 온도를 유전자 증폭에 필요한 60도에서 98도까지 자유자재로 변화시키는 데 성공했다.

진공 유체 칩을 결합, 유전자 증폭 과정 동안 발생하는 미세 기포를 제거함으로써 효율을 높였다.

나노 플라즈모닉 PCR 칩. [KAIST 제공]
나노 플라즈모닉 PCR 칩. [KAIST 제공]

연구팀은 이 기술을 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2) 플라스미드 DNA(양성 검체로 사용되는 운반체 DNA)에 적용해 표적 DNA를 91%의 증폭 효율로 검출해내는데 성공했다.

검출 시간은 5분 이내로, 1시간가량 걸리는 기존 RT-PCR 방식에 비해 매우 빠르고 증폭 효율도 높다.

RNA에서 상보적 DNA를 합성하는 단계를 거치더라도, 10분 안에 진단이 가능하다.

고가의 대형 장비 없이 초소형 분자기기를 이용해 유전자를 검출할 수 있는 '랩온어칩'(Lap-on-a-chip·칩 위의 실험실) 기술로, 다중이용시설이나 병원 등 방역 현장에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 '에이씨에스 나노'(ACS Nano) 지난달 19일 자에 실렸다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자 
J-em@jeonmae.co.kr


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