분당서울대병원이 외과 한호성 교수와 김상태 수석연구원, 진단검사의학과 박정수 교수 연구팀이 코로나19 및 변이체를 수초 내에 감지하는 바이오센서 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다.

연구팀은 압타머(WQCSA)를 반도체 칩에 접목시켜 환자의 타액, 콧물, 땀, 뇨에서 다양한 항원을 빠르게 검출하는 비표지 멀티 바이오센서를 세계 최초로 개발했다. 새로운 진단법은 기존 항체 기반 진단법보다 1000배 빠르게 결과를 도출한다. 또한 민감도와 특이도 면에서 뛰어나 극미량의 항원도 검출할 수 있는 것으로 알려졌다.

자체 제작한 WQCSA 압타머는 다양한 항원을 구조적으로 인식해 수십 종의 변이체를 탐지할 수 있다.

연구팀은 코로나19 팬데믹 이후 다양한 변종이 지속적으로 발생 기존 항체와 항원 반응을 이용한 신속진단키트 및 PCR, ELISA와 같은 고가의 실험실 기반 진단법의 한계를 극복하기 위해 이 기술을 개발했다.

압타머는 특정 분자에 결합하는 물질로, 항체처럼 표적 분자에 높은 친화력과 특이성을 갖는다. 특히 단일 부위에 결합하는 항체와 달리, 압타머는 표적 단백질의 3차원 구조를 인식해 선택성이 높고 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능하다.

연구팀은 코로나19 양성 환자 60명의 검체를 사용해 주요 항원인 스파이크, 뉴클레오캡시드 및 다른 항원과 특이적으로 결합하는 Wooden Quoit 모양의 압타머를 제작했다. 이를 화학적으로 처리한 유리기판에 고정시킨 후 전류를 흘려보내 전기용량을 측정해 항원 검출을 확인하는 바이오센싱 시스템을 완성했다.

실험 결과, 이 바이오센서는 다양한 코로나19 변이체를 10펨토몰 농도까지 검출하며 높은 민감도와 특이성을 보였다. 체내 물질 농도를 나타내는 몰(mol) 단위에서 펨토몰은 1,000조분의 1 몰을 의미한다.

교신저자인 한호성 교수와 김상태 수석연구원은 “압타머의 유연한 구조적 결합을 통해 코로나19 및 변이체를 정확히 감지하는 기술”이라며 “저렴하고 신속한 변이체 항원 검출 도구로 활용될 것”이라고 말했다. 박정수 교수는 “이번 바이오센서 시스템이 질병 조기 발견과 전염병 확산 방지에 크게 기여할 것”이라고 덧붙였다.

해당 연구는 국제 학술지 ‘바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)’에 ‘SARS-CoV-2 Detection in COVID-19 Patients’ Sample using Wooden Quoit Conformation Structural Aptamer (WQCSA)-Based Electronic Bio-sensing System’이라는 제목으로 게재됐다.

[ 경기신문 = 김정기 기자 ]