초고속 실시간 나노플라즈모닉 PCR 모식도. KAIST 제공
한국과학기술원(KAIST)은 바이오·뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 나노 플라즈모닉 구조(빛의 파장보다 작은 크기의 금속 나노 구조)를 통해 빠른 열 순환과 실시간 정량 분석이 가능한 초고속 실시간 '중합효소연쇄반응'(PCR) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
현재 코로나19 바이러스 진단에 쓰이는 '역전사 중합효소연쇄반응'(RT-PCR) 기술은 정확도는 높지만, 바이러스 검출을 위해 온도를 올렸다 내리는 과정에 시간이 오래 걸리고 대형 장비를 갖춘 병원 등에 검체를 운송한 뒤 진단이 이뤄지며 실시간 현장 대응이 어렵다는 단점이 있다.
연구팀이 개발한 실시간 나노 플라즈모닉 PCR은 높은 광 흡수율을 갖는 나노 플라즈모닉 기판에 진공 설계된 미세 유체칩을 결합해 소량의 검체를 신속하게 증폭하고 정량적으로 분석해 바이러스를 단시간 내에 정확하게 검출할 수 있다.
샘플 한 방울을 칩에 넣으면 진공이 액체를 마이크로 챔버로 잡아당겨 자동으로 3분 이내에 주입되고 PCR 과정에 발생하는 미세 기포는 공기 투과성 벽을 통해 제거되며 PCR 효율을 높이는 원리다.
연구팀은 이 기술을 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2) 플라스미드 DNA(양성 검체로 사용되는 운반체 DNA)에 적용해 표적 DNA를 91%의 증폭 효율로 검출해내는 데 성공했다. 검출 시간은 5분 이내로 1시간가량 걸리는 기존 RT-PCR 방식에 비해 매우 빠르고 증폭 효율도 높다고 연구팀은 설명했다.
공공장소 등 환자 발생 장소에서 병원성 바이러스의 확산과 해외유입을 차단할 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다.
정기훈 교수는 "실질적으로 현장에서 사용 가능한 초고속 분자진단법"이라며 " 현장에서 분자진단을 위한 차세대 유전자 증폭 플랫폼을 제공하며 바이러스 확산 방지에 기여할 수 있을 것으로 예상한다"고 말했다.