바이러스의 크기와 전하, 분자 구조를 인식해 다양한 감염 질환을 검사할 수 있는 새로운 개념의 진단 키트가 나와 주목된다.

항체 반응을 이용해 단 하나의 바이러스를 타깃으로 하는 PCR 검사의 한계를 뛰어넘은 것으로 향후 바이러스 검사에 획기적 전환점이 될 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.

11일 국제학술지 PNAS 넥서스(PNAS Nexus)에는 고체 나노포어 기술을 활용한 바이러스 진단 키트의 검증 연구 결과가 공개됐다(10.1093/pnasnexus/pgaf161).

현재 바이러스 질환에 대한 진단 키트는 대부분 항체 반응을 활용하는 실시간 PCR 검사를 활용하고 있다.

하지만 이 방식은 진단 시스템이 잘 갖춰진 의료기관에서도 검사가 나오기까지 최소 몇 시간이 소요되는 것이 사실.

또한 PCR 검사는 타깃으로 하는 특정 바이러스만 증폭할 수 있는 만큼 의심되는 여러 병원균을 동시에 검출할 수 없다는 한계가 있었다.

오사카 의과대학 하시다 노리야스(Noriyasu Hashida) 교수가 이끄는 연구진이 고체 나노포어(nanopore) 기술을 활용한 진단 기법을 개발한 배경도 여기에 있다.

즉각적으로 바이러스 감염을 확인하는 동시에 여러가지 바이러스를 동시에 검출할 수 있다면 감염 질환 관리에 큰 도움이 될 수 있다는 판단에서다.

이에 따라 연구진은 나노포어를 통해 바이러스 입자를 키트에 밀어넣고 바이러스의 크기와 표면 전하, 분자 구조에 따라 달라지는 전기 전도도를 측정하는 방식을 개발했다.

또한 여기에 인공지능을 결합해 바이러스의 고유 분자구조에 따른 전기 전도도 차이를 인식하도록 설계했다.

그 결과 이 기기는 전기 전도도 파형을 인식해 바이러스를 식별하고 심지어 같은 계열의 바이러스의 경우 미세한 차이도 구분하는데 성공했다.

이에 대한 검증 연구는 눈 주변에 발병해 실명으로 이어질 수 있는 헤르페스 바이러스를 대상으로 진행됐다.

헤르페스 바이러스 감염자의 눈 주변을 면봉으로 훑어 이 기기에 적용한 결과 고체 나노포어 기술을 활용한 이 진단 키트는 민감도 100%, 특이도 71.4%의 높은 정확도로 감염은 진단하는데 성공했다.

특히 이 키트는 유전체 서열이 90% 이상 같은 HHV6A 및 HHV6B 아형을 100%의 정확도로 명확하게 구별해 냈다. 유전체 서열 분석없이 파형만으로 정확하게 바이러스를 식별할 수 있다는 것을 의미한다.

연구진은 이러한 결과를 기반으로 이 진단 키트가 현재 다양한 바이러스 진단에 활용되는 RT-PCR 검사의 훌륭한 대안이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

하시다 노리야스 교수는 "고체 나노포어에 인공지능을 결합한 이 키트가 PCR 검사와 비교해 매우 빠르고 정확하게 바이러스를 검출할 수 있다는 것이 밝혀졌다"며 "특히 다양한 바이러스에 적용이 가능해 확장성이 높다는 점에서 향후 현장 진단 검사에 획기적 전환점이 될 것"이라고 밝혔다.