코로나19 진단시간 획기적 단축 기술 개발

화학과 주재범 교수 연구팀이 코로나19 진단 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 기술을 개발했다. 주재범 교수와 박사과정 당하준, Yixuan Wu 학생이 참여한 연구팀이 한국재료연구원 박성규 박사 연구팀과 공동으로 ‘나노플라즈모닉 플랫폼’ 기술을 개발하는 데 성공했다.

연구팀이 개발한 나노플라즈모닉 플랫폼은 나노 기술을 응용한 광학측정 방식을 의료진단에 적용한 기술이다. 코로나19 진단 정확도를 유지하면서 진단시간을 획기적으로 단축한 기술이란 점에서 큰 기대를 모은다. 현재 코로나19 표준진단방법으로는 RT-PCR(분자진단) 기반의 유전자 진단 방법이 널리 활용되고 있다. 높은 민감도를 지닌 RT-PCR은 정확하다는 장점이 있지만, 전처리 과정이 복잡하다는 단점도 뚜렷하다. 양성·음성 여부를 판별하기 위해서는 3시간에서 4시간에 달하는 시료 전처리 과정과 PCR 증폭 과정이 필요하기에 선별 검사소 등 시료 채취 현장에서 진단 검사를 알기 어렵다.

이처럼 코로나19 진단에 많은 시간이 필요한 이유는 RT-PCR에 사용되는 형광 검출법이 지닌 검출 감도의 한계란 약점 때문이다. 추출된 SARS-COV-2 바이러스의 농도가 매우 작은 무증상 감염자나 초기 감염자의 경우 30 cycle 이상의 증폭과정을 거쳐야만 한다. 하지만, 이번 연구팀이 개발한 초고감도 나노플라즈모닉스 검출 기술을 이용하면 5 cycle에서 10 cycle의 증폭만으로도 낮은 농도의 유전자를 정확하게 검출할 수 있다.

주 교수 연구팀은 PCR 증폭 시간을 단축시킬 수 있는 고감도 광학 측정 기술에 초점을 맞춰 연구를 시작했다. Bottom-up 방식으로 제조한 80nm(나노미터) 크기의 금 나노 입자를 Top-down 형식으로 제작한 보조개 모양의 균일한 100nm 직경 나노기판 cavity에 DNA 상보 결합에 따라 균일하게 배열했다. 그 결과 나노입자와 기판 표면 사이 나노 갭에 존재하는 타겟 DNA의 증폭된 광 시그널을 고감도로 측정해 검출 시간을 획기적으로 단축시키는 데 성공했다.