초고속 실시간 나노플라즈모닉 PCR 모식도. [자료=카이스트]

5분 만에 코로나19 바이러스 유전자를 검출하는 실시간 유전자증폭(PCR) 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

KAIST가 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 빛의 파장보다 작은 나노 플라즈모닉 구조를 이용해 빠른 열 순환과 실시간 정량분석이 가능한 '초고속 실시간 중합효소연쇄반응(PCR) 기술'을 개발했다고 지난 7일 밝혔다.

나노 플라즈모닉 구조(Nanostructures for Plasmonic)는 빛의 파장보다 작은 크기의 금속 나노구조로 빛이 표면에 조사될 때 금속 표면과 유전체의 경계에서 빛과 전자가 상호작용을 한다. 바이오 물질의 검출이나 분자진단에 많이 응용된다.

바이러스 감염병 확산 방지를 위해서는 빠르면서도 정확히 바이러스를 검출하는 기술이 필요하다. 이중 역전사(RT)-PCR은 가장 표준화된 코로나19 진단법으로 정확도가 높다.

그러나 바이러스 검출을 위해 유전자 양을 늘리려 온도를 올렸다 내리는 과정이 오래 걸리고 대형장비를 갖춘 실험실에 검체를 운송한 뒤 진단해야 해 실시간 대응이 어려웠다.

연구팀이 개발한 `실시간 나노 플라즈모닉 PCR'은 백색 발광다이오드(LED)의 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.

이런 특징을 이용해 공공장소 등 환자 발생 장소에서 병원성 바이러스의 확산, 해외유입을 차단할 수 있을 것으로 기대된다.

정기훈 교수는 "실질적으로 현장에서 사용 가능한 초고속 분자진단법을 개발했다"며 "실시간 나노 플라즈모닉 PCR 기술은 현장에서 분자진단을 위한 차세대 유전자 증폭 플랫폼을 제공할 것이며 바이러스 확산 방지에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 '에이씨에스 나노'(ACS Nano)에 지난달 19일자로 게재됐다.

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