ETRI, 다수의 RNA 바이러스·DNA 등 동시측정 가능 PCR 기기 개발
바이오샘플 채취 한번만으로 코로나19·독감·호흡기 질환 등 신속 측정
‘코드 기반 형광 신호분리 기술’이 핵심…검사시간 40분으로 크게 절감

국내 연구진이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 비롯해 최대 4종의 바이러스를 동시에 신속하게 검사할 수 있는 중합효소 연쇄 반응(PCR) 기기를 개발해 주목을 받고 있다.
 
이 기기는 40분 만에 다양한 바이러스를 한 번의 측정으로 간편하게 동시에 선별하고 관리할 수 있어 기존 고가의 PCR 기기를 대체해 의료 현장에 직접 활용될 수 있을 것이라고 기대하고 있다.
 
2일 한국전자통신연구원(ETRI)에 따르면 서홍석 ETRI 진단치료기연구실 책임연구원팀은 다수의 RNA 바이러스 및 DNA 분석을 동시에 수행하면서도 시간을 크게 단축시킬 수 있는 PCR 기기를 개발했다.
 
연구팀에 따르면 이 PCR 기기는 바이오샘플 채취 한 번만으로 코로나19, 독감, 호흡기 질환 등 다양한 바이러스를 통해 감염되는 여러 질병을 동시에 빠르게 측정할 수 있다.
 
이 기기는 주로 채취된 바이오 샘플을 이용한 ▲DNA 추출 ▲PCR 증폭 ▲형광 측정 등을 통해 질병 감염 여부를 판별한다.

이번 기술의 핵심은 ‘디지털 코드 기반의 형광신호 분리 기술’이다. 연구진은 컬러필터를 없애고 무선통신기술에 주로 사용되는 직교 코드 기반 신호처리기술을 적용, 상대적으로 간단한 광학장치를 통해 저렴하게 구현하면서 측정 신뢰도를 높였다.
 
연구팀은 “형광 측정 시 특정 코드로 변조된 빛을 쏴 바이러스 유전자 형광신호를 검출하는 원리”라며 “PCR 기기를 통해 유전자가 분리 및 증폭되면서 형광물질이 유전자에 붙는데 이 형광물질에 변조 광원을 조사하면 코드로 변조된 형광 광신호를 낸다”라고 설명했다.
 
코드를 길게 할수록 관측이 어려운 낮은 농도의 바이러스 검출이 가능하며 잡음도 줄어든다. 높은 정밀성으로 4종 유전자(이론적으로는 10종 이상 유전자)를 동시에 측정할 수 있고 샘플이 준비되면 약 40분 이내로 빠른 유전자 분석이 가능하다.
 
이 기기는 광원, 구동 보드, 카메라 및 유전자 증폭장치 등을 이용해 간단하게 구성됐다. 이 때문에 대형병원 검사용으로 제작된 기존 가정용 전자레인지 크기의 PCR 기기에 비해 부피가 약 40%가량 줄었고, 가격도 약 20~30% 수준으로 대폭 낮아졌다.
 
ETRI는 국산화와 소형화로 보건소, 중소병원, 요양병원 등에 널리 활용될 것으로 기대하고 있다.
 
ETRI는 이번 기술과 관련해 6건의 국내외 특허를 출원 완료했고 추가로 2건의 특허를 국내 및 미국에 출원할 예정이다. 기술 상용화를 위해 바이오센서, 의료진단기기 업체 등에 기술이전을 추진 중이며 기술이전과 동시에 상용화가 가능할 것으로 보고 있다.
 
연구 책임자인 서홍석 연구원은 “이 기술은 다양한 바이러스를 동시에 쉽고 빠르게 분석할 수 있는 유전자 분석 기술로 국민 보건 증진과 함께 스마트 헬스케어 시대를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.
 
충남대병원 건강검진센터장 정진규 교수는 “간편하게 다양한 바이러스를 한 번의 측정으로 동시에 선별하고 관리할 수 있어 기존 고가의 PCR 기기를 대체, 의료현장에 직접 활용될 수 있을 것”이라며 “이를 통해 신변종 감염질환에 맞서 의료서비스 질을 높일 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

이승구 온라인 뉴스 기자 lee_owl@segye.com