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체외진단 의료기기 진일보, 커지는 상용화 기대감
바이러스 감염·임신중독증 발병 여부 파악에 기여
[기사입력 2020-05-29 06:42]

체외 진단 효율성을 높이는 의료기기 제조 기술이 국내 연구진에 의해 잇따라 개발돼 상용화 기대감을 높이고 있다.

29일 업계에 따르면 국내 연구진이 바이러스 감염 및 임신중독증 발병 여부를 파악할 수 있는 체외진단기기 기술 개발에 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 김유식 교수 연구팀은 바이러스에 특이적으로 존재하는 '이중 나선 리보핵산(RNA)'을 이용해 감염 여부를 빠르게 진단할 수 있는 기술을 개발했다.

RNA는 디옥시리보핵산(DNA)의 유전 정보를 전달해 단백질을 생산하는 역할을 한다.

하지만 인체에는 단백질로 번역되지 않고 유전자들의 발현을 조절하는 '비번역 RNA'가 존재한다.

이 같은 비번역 RNA와 상호보완적으로 결합해 이중 가닥을 형성한 것이 'dsRNA'인데, 바이러스에서 길이가 긴 dsRNA가 특이적으로 많이 발견된다.

인체 세포는 바이러스의 dsRNA를 외부 물질로 인식해 면역 반응을 일으키는데, 특이하게도 핵산 서열 정보는 무시한 채 dsRNA의 길이 정보에만 반응하는 것으로 나타났다.

연구팀은 이 같은 면역 체계의 원리에 착안, 길이가 긴 dsRNA를 검출할 수 있는 기판을 만들었다.    

생체 물질과 높은 반응성을 보이는 '펜타 플루오르 페닐 아크릴레이트'(PFPA) 고분자를 실리카 기판에 코팅, dsRNA를 포집하는 데 성공했다.

이 기판은 길이 76bp(base pair·염기 쌍 개수를 의미하는 길이 단위) 이상의 긴 dsRNA를 검출할 수 있다.

특히 바이러스에 감염되지 않은 세포에 존재하는 단일 가닥 RNA나 19bp 이하의 짧은 dsRNA는 검출되지 않았다.

연구팀은 기판을 이용해 실제 A형과 C형 간염 바이러스에 감염된 세포에서 10분 안에 dsRNA의 감염 여부를 진단하는 데 성공했다.

유전자 증폭 과정 없이도 바이러스 감염 여부만을 신속하게 진단하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

현재 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 진단을 위해 실시간 유전자 증폭(RT-PCR) 검사가 활용되고 있지만, 유전자의 핵산을 증폭하는 방식이어서 결과가 나오기까지 6시간 정도 걸린다.

김유식 교수는 "검출된 바이러스의 종류까지는 파악할 수 없지만, 공항이나 학교 등 다중 밀집 장소에서 감염병 양성 반응을 빠르게 확인하는 데 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

국내 연구진이 임신중독증 선별용 마이크로니들 기반 무통진단 패치를 개발했다.

부산대학교 바이오소재과학과 양승윤·안범수 교수, 광메카트로닉스공학과 김규정 교수, 부산대학교병원 산부인과 이규섭·김승철 교수팀은 해당 진단패치를 개발, 피부에 1분간 부착하면 극미량(나노그램)으로 존재하는 바이오마커를 검출, 신속·정확한 임신중독증 조기 진단이 가능함을 입증했다.

임신중독증은 임신 20주 이후에 단백뇨를 동반하는 고혈압성 질환이지만 주요한 증상으로 알려진 단백뇨, 고혈압 등의 증상이 나타나지 않는 임신중독증도 있어 진단에 어려움을 겪는 경우가 많고 치료시기를 놓치는 경우가 상당 수 있다. 임산부의 5-7%가 임신성 고혈압과 임신중독증이 나타나며, 심한 경우는 태아와 임신부가 사망할 수 있어 조기 진단이 중요하다.

임신중독증 진단을 위해 많이 쓰는 방법은 채혈을 통한 검사가 있는데 진단결과가 비교적 정확하지만 고통을 수반하고 분석도 약 2주 이상 걸린다.

비침습적인 검사도 있으나 정확도가 낮은 문제점이 있다.

연구팀은 이러한 문제점들을 해결한 나노다공성 구조의 마이크로니들 무통 진단패치를 개발했다.

이 패치 하나로 임신중독증 관련 바이오마커 3종을 한 번에 검출해내어 채혈수준으로 진단의 정확도를 높이고 결과를 1시간 안에 확인 가능함을 동물모델을 통해 입증했다.

또 휴대용 형광 분석 장치와 스마트폰을 연결해 쉽게 결과를 확인할 수 있어 현장 진단 기기로서의 가능성도 확인했다.

양승윤 교수는 "이번 연구는 임신중독증 조기진단이 가능한 채혈수준의 고감도 피부 진단 패치를 세계 최초로 개발했다"며 "또 휴대용 장비를 이용해 현장 확인이 가능하여 신종 바이러스 감염 등 비대면이 필요한 시기이거나 저개발국가 등 진료가 힘든 장소에서도 진단 검사를 할 수 있다는데 의미가 있다"고 말했다.

국내 연구진이 소변으로 환자에게 맞는 항생제를 좀더 쉽고 빠르게 확인할 수 있는 기술을 개발했다.

건양대병원 진단검사의학과 이종욱 교수는 '약물 내성 확인용 소변 검출 키트(KY-test)'를 발명해 특허를 받았다.

이 교수가 고안한 키트는 소변 내 세균 존재 여부와 항생제 감수성을 한 번에 진단할 수 있다.

항생제 종류에 따른 내성 여부도 살필 수 있어서 약물 선택에도 유용하다.

이를 통해 환자에게 맞는 항생제를 한시라도 빨리 처방할 수 있다.

현재 소변 내 세균 배양과 동정 감수성 검사에는 사흘 이상이 걸린다.

염증성 질환의 경우 먼저 원인으로 의심되는 세균에 효과적인 항생제를 선택해 치료를 시행한다.

다만 치료 도중 소변 내 세균 배양검사 및 20여 가지의 항생제 감수성 검사 결과에 따라 더 효과적이라고 판단되는 항생제로 교체하기도 한다.

이종욱 교수는 "특허기술을 상용화하면 미생물 검사실을 별도로 운영하지 않는 병·의원에도 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.  


김양순 기자  ehealth@e-healthnews.com
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