변종 바이러스 신속 동시 진단 PCR기술 개발

[애플경제 박문석 기자] 국내 연구진이 다수의 RNA 바이러스 및 DNA 분석을 동시에 수행할 수 있는 PCR 기기를 개발했다. 기존에 1시간 이상 걸리던 진단시간도 40분 이내로 단축해 환자들의 편의성에 도움을 제공할 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 최대 4종의 바이러스를 동시에 신속하게 검사할 수 있는 PCR 기기를 개발했다고 밝혔다. 코로나-19 유행으로 PCR 검사가 널리 시행되고 있다. 그러나 검체 채취 후 검사 결과 통보까지 수 시간이 소요되어 빠르고 적극적인 질병관리 및 대응에 한계가 있다.

ETRI가 개발한 PCR 기기는 바이오 샘플 채취 한 번만으로 코로나-19를 포함하여 독감, 호흡기질환 등 다양한 바이러스를 통해 감염되는 여러 질병을 동시에 구분하여 빠르게 측정할 수 있다. PCR 기기는 주로 채취된 바이오 샘플을 이용한 ①DNA 추출 ②PCR 증폭 ③형광 측정을 통해 질병 감염 여부를 판별한다.

기존 기기는 다중 형광 측정을 위해 다수의 컬러필터가 필요했다. 광원과 카메라 구성이 복잡해 기기가 크고 비싸다. 측정시간도 약 2~3시간으로 길다. 그러나 이번에 개발된 기술의 핵심은 코드 기반 형광 신호 분리 기술이다.

ETRI 연구진은 컬러필터를 없애고 무선 통신기술에 주로 사용되는 직교코드 기반 신호처리 기술을 적용했다. 상대적으로 간단한 광학장치를 통해 저렴하게 구현하면서 측정 신뢰도도 높였다. 형광 측정 시 특정 코드로 변조된 빛을 쏴 바이러스 유전자 형광 신호를 검출하는 원리다. 즉, PCR 기기를 통해 유전자가 분리 및 증폭되면서 형광물질이 유전자에 붙는데 이 형광물질에 변조 광원을 조사하면 코드로 변조된 형광 광신호를 낸다.

코드를 길게 할수록 관측이 어려운 낮은 농도의 바이러스 검출이 가능하며 잡음도 줄어든다. 이로 인해 높은 정밀성을 갖추고, 4종 유전자를 동시에 측정할 수 있고 샘플이 준비되면 약 40분 이내로 빠른 유전자 분석이 가능하다. 특히, 특정 코드를 활용해 형광을 측정하는 방식은 바이러스 변이와 무관하게 높은 정확도로 진단이 가능하다는 장점이 있다.

이번에 개발한 PCR 기기는 광원, 구동 보드, 카메라 및 유전자 증폭 장치 등을 이용하여 간단하게 구성되었다. 대형병원 검사용으로 제작된 기존 가정용 전자레인지 크기 PCR 기기에 비해 부피를 약 40% 줄였으며 가격도 약 20~30% 수준으로 대폭 줄였다. 국산화와 소형화로 보건소, 중소 병원, 요양병원 등에 널리 활용될 전망이다.