포스텍 생명과학과 장승기 교수(가운데)와 연구팀. 포스텍 제공포스텍 제공

신종 코로나바이러스 등 새로운 전염병이 발병해 의심증상이 보이면 15분 만에 바이러스 감염 여부를 판별할 수 있는 진단법이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

포항공과대(포스텍)는 생명과학과 장승기 교수와 권준영 박사, 나라얀 박사 연구팀이 압타머사이언스 회사와 함께 바이러스 감염 신속 진단법을 개발했다고 19일 밝혔다. 코로나19 등 신종 바이러스에 두루 활용할 수 있는 이 방식은 검진뿐만 아니라 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

바이러스 진단 검사법에는 분자진단법, 항원·항체법, 세포배양법이 있다.

현재 국내에서 사용하는 코로나19 진단법은 분자진단법인데, 민감도가 매우 높지만 검체를 전문기관에 보내 분석해야 하고 시간이 6시간 이상 걸리며 비용도 많이 든다. 또 세포배양법은 2∼4주 시간이 필요하고 대용량 검사를 하기엔 적절하지 않고, 항원·항체를 이용한 진단법은 개발되지 않았다.
 
연구팀은 기존 방법 대신 분자집게 일종인 압타머(핵산물질)에 주목했다. 분자집게는 세포 속에서 원하는 분자만 집어낼 수 있는 것을 가리킨다.압타머는 DNA나 RNA로 이뤄진 핵산물질로, 간단한 저분자 화합물에서 단백질 같은 고분자 물질에 이르는 다양한 표적에 대해 높은 특이도와 결합력으로 결합한다. 

 연구팀은 "DNA 압타머는 안정성이 높아 운반과 보관이 쉽고 저렴한 생산 비용으로 대량 합성할 수 있다"고 강조했다.

Viro-SELEX 법의 모식도. 표적 단백질에만 강하게 결합하는 압타머들을 선별하는 과정. 압타머는 셀렉스(SELEX)라는 과정을 통해 발굴된다.  바이러스의 경우 표적으로 사용되는 외피 단백질이 막단백질이기 때문에 기존의 셀렉스 방법으로는 압타머를 발굴하기 어려웠다. 연구팀은 막단백질을 따로 분리 정제하는 대신 배큘로 바이러스를 재조합해 이 바이러스의 외피에 표적 단백질을 갖도록 만들었다. 이렇게 재조합된 바이러스를 분리 정제해 셀렉스에 사용하는 '바이로-셀렉스' 방법을 개발했다. 이 방법을 기반으로 연구팀은 인플루엔자 바이러스의 외피 단백질(HA)에 작용하는 새로운 압타머를 발굴해냈다.

연구팀은 인플루엔자 바이러스 외피 단백질에 작용하는 새로운 압타머를 발굴해 임신 진단 키트처럼 색깔 변화만으로 바이러스 감염 여부를 진단할 수 있는 키트를 개발했다. 이 장비를 이용하면 감염 여부를 확인하는 데 15분이면 충분하다. 이번 연구성과는 저명 학술지인 저널 오브 바이오메디컬 나노테크놀로지와 영국 왕립화학회지에 잇달아 실렸다.

장승기 교수는 "새로 개발한 방법으로 발굴한 압타머를 이용하면 신속 진단 키트를 곧바로 만들 수 있다"며 "발굴한 압타머가 코로나바이러스 외피 단백질에 결합하면 바이러스가 건강한 세포로 감염되는 것을 막을 수 있어 향후 치료제로도 사용할 수 있을 것"이라며 기대감을 나타냈다.