한국생명공학연구원(이하 생명연)은 국가영장류센터 홍정주 박사와 성균관대 권오석 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 송현석 박사 공동연구팀이 다종 호흡기 바이러스를 신속 검출하는 플랫폼을 개발했다고 18일 밝혔다.
이번 연구결과는 향후 코로나19 같은 감염병 발생 시 진단기기 개발에 필요한 기초자료로 활용될 전망이다.
2002년 중증급성호흡기증후군(SARS), 2012년 중동호흡기증후군(MERS). 2019년 코로나바이러스감염증19(COVID19) 등 21세기 크게 유행한 감염병은 신종 호흡기 바이러스가 주를 이뤘다.
특히 코로나 대유행을 겪으며 현장 진단기기 기술도 비약적인 발전했지만, 정확한 진단을 위해서는 PCR같은 별도 검사가 필요하다.
연구팀은 그래핀 소재를 활용해 수십 초 만에 다수의 호흡기 바이러스를 고감도로 동시 선별할 수 있는 현장진단플랫폼을 개발했다.
신‧변종 호흡기 바이러스 현장 동시진단 개략도. 한국생명공학연구원 지금까지 개발된 그래핀 기반 바이오센서는 적층방식의 한계로 인해 외부인자를 받아들이는 수용체를 그래핀 소재와 결합하면 노이즈 신호와 극한 환경에서의 안정성 저하 등이 발생해 현장진단에서 활용하는데 제한이 있었다.
이에 연구팀은 미세한 자극에도 패턴을 나타내는 다채널 트랜지스터를 기반으로 여러 종의 호흡기 바이러스를 선택적으로 검출할 수 있는 수용체와, 수용체 신호를 간섭 없이 그래핀에 전달하는 인터페이싱 화합물을 개발했다.
아울러 그래핀에도 소재 특성 변화없이 표면을 박막 코팅하는 패시베이션 층을 형성해 바이러스 수용체, 인터페이싱 화합물, 그래핀 소재 사이 적층구조에서 안정성을 확보하고 외부 환경에서 성능저하 없이 안정적인 신호전달이 가능한 센서를 제작했다.
신‧변종 호흡기 바이러스 현장 신속진단 센서와 그래핀 트랜지스터 표면 이미지. 한국생명공학연구원 연구팀이 개발한 센서는 타액으로도 진단할 수 있는 편의성도 확보했고, 이를 델타 및 오미크론에 감염된 영장류 모델에서 유효성을 검증했다.
홍 박사는 “유효성을 확인한 현장 신속진단 플랫폼 개발로 앞으로 있을 신종 호흡기 감염병 유행 대비에 도움이 될 것”이라며 “감염 경로를 정확하게 확인할 수 있는 영장류 감염모델이 다양한 병원체 진단 기기 개발에 유용하게 활용되길 기대한다”고 말했다.
