[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 유전자 가위 기술을 이용해 30분만에 유전자 돌연변이를 찾아냈다. 연구진은 이 기술을 이용해 암 등 다양한 질병에 관련된 유전자 돌연변이를 찾아내 질병을 조기 진단하고 환자 맞춤형 치료에 활용될 수 있다고 설명했다. 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 박현규 교수팀이 유전자 가위 '크리스퍼 케스9'을 이용해 유전자 돌연변이를 검출하는 신기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 연구진은 표적 유전자 돌연변이를 고감도로 30분 이내에 검출해 내는데 성공했다. 박현규 교수는 "이 기술이 기존보다 증폭효율이 약 10만배 증가했으며, 검출 시간은 절반 가까이 감소했다"고 설명했다. 일반적으로 유전자 돌연변이를 검출하기 위해 중합 효소 연쇄 반응(PCR)을 이용한다. 하지만, 현재까지 개발된 유전자 돌연변이 검출기술들은 정확도가 낮고, 방법이 복잡하며, 시간이 오래걸리는 단점이 있다. 연구진은 크리스퍼 케스9 시스템을 활용해 검출 정확도를 높이고, 엑스파(EXPAR) 등온 증폭 반응을 통해 검출 민감도를 향상시켰다. 엑스파(EXPAR) 기술은 약 30분의 짧은 반응 시간 내 최대 1억배의 표적 핵산 증폭 효율을 이끌어낸 높은 활용 가능성을 보유한 기술이다. 연구진은 크리스퍼 케스9 시스템으로 유전자 돌연변이의 양 끝단을 절단했다. 절단된 짧은 이중 나선 유전자 돌연변이가 EXPAR 반응을 구동시키고 EXPAR 반응 생성물을 통해서 형광 신호가 발생하도록 설계해 표적 유전자 돌연변이를 매우 정확하게 검출했다. 연구진은 이 기술로 염색체 DNA 안의 HER2와 EGFR 유전자 돌연변이를 성공적으로 찾아냈다. 이 유전자 돌연변이는 유방암과 폐암의 발생에 관여한다. 뿐만 아니라 특정 치료 약제에 대한 반응을 예측하기 위해서 대표적으로 활용되는 중요한 바이오 마커다. KAIST 생명화학공학과 송자연, 김수현 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회가 발행하는 국제학술지 '나노스케일 (Nanoscale)'에 올해 15호 표지 논문으로 지난달 14일 선정됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 경남제약은 카이스트(KAIST) 산학협력단과 체외 신종 및 변종 코로나 바이러스 항원 유전인자 진단이 가능한 3종의 핵산 등온증폭기술을 개발 완료했다고 10일 밝혔다. 최근 혈액 및 체액 등으로 질병의 감염 여부를 확인하는 체외진단기기 시장이 급속도로 성장하고 있다. 중증 급성 호흡 증후군을 유발하는 신종 코로나의 발발을 계기로 체외진단기기 시장 규모는 지난해 723억달러(약 81조원)로 급증했다. 2022년에는 1270억달러(약 141조원)에 달할 것으로 예상된다. 국내의 경우 신종 및 변종 코로나 바이러스 감염 여부는 대부분 실시간 유전자검출 검사법인 'RT-qPCR'을 이용해 진단하고 있다. RT-qPCR은 혈중 바이러스 농도의 정량 측정이 가능하고 정확도, 민감도, 해상도 등이 뛰어난 것이 특징이다. 그러나 전 세계적으로 신종 코로나 바이러스의 감염자가 기하급수적으로 증가하고 있는 상황 속에서 고속 진단이 어렵다는 단점이 있다. 이로 인해 의심 환자의 수가 폭발적으로 늘어나는 경우 즉각적으로 검사량을 늘리는 데 한계가 있다. 본 과제에서는 현장진단이 가능한 'NESBA(Nicking/Extension chain reaction System-Based isothermal nucleic acid Amplification)', 'EC-LAMP(Electrochemical-Loop-mediated isothermal amplification)', 'SP-HAMP(self-priming phosphorothioated hairpin-mediated isothermal amplification)' 3종의 등온증폭기술을 개발해 기존 방법 대비 증폭효율을 향상시켰다. NESBA는 경우 기존 NASBA 기술이 가지는 위음성 판정 문제를 해결해 항원 유전인자의 증폭효율을 향상시킨 기술이다. EC-LAMP는 CeO2 나노입자의 산화효소 및 모방 활성을 이용해 LAMP 증폭산물을 검출할 수 있는 전기화학적 표적핵산검출기술이다. SP-HAMP는 단일 DNA 프로브를 이용해 항원 유전인자 증폭 효율을 개선한 새로운 개념의 등온 핵산증폭기술이다. 회사 측은 "향후 본 3종의 핵산 기반 등온증폭기술을 신종 코로나 바이러스 감염 진단에 활용함으로서 기존의 고가의 장비와 전문적인 인력을 필요로 하는 RT-qPCR 기술을 대체하고 검진 속도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다"고 말했다. 본 연구는 경남제약의 연구비 지원으로 국외 유수학술지인 'ACS Sensors'에 개제됐다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 실내 공기 중 코로나19나 독감 같은 바이러스의 양을 측정하는 기술이 개발됐다. 바이러스 양을 정확하고 빠르게 알 수 있어 방역과 같은 의료 및 공공안전에 분야에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 울산과학기술원(UNIST)은 기계공학과 장재성 교수팀이 공기 중 바이러스를 농축하는 장치와 신속히 측정할 수 있는 '종이 센서 키트'로 구성된 바이러스 검출 시스템을 개발했다고 8월 31일 밝혔다. 1마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만 분의 1m)보다 작은 바이러스 입자도 채집하고 바이러스 측정 정확도가 높다. 또 즉각적으로 반응하는 면역센서를 이용해 채집된 바이러스를 검사하기 때문에 진단 속도도 빠르다. 장재성 교수는 이날 "입자를 가속시킨 뒤 고체 배지나 액체에 충돌시켜 바이러스를 채집하는 '관성 충돌 방식'은 0.03~0.1㎛의 미세한 입자는 10%도 못 잡지만, 이번에 개발된 방식은 1㎛ 미만의 입자도 99%이상 잡아 낼 수 있다"고 말했다. 연구진이 개발한 시스템은 채집과정에서 입자가 용액에 부딪혔을 때 충격이 적다. 덕분에 살아있는 바이러스를 더 많이 채집할 수 있어 검사의 신뢰성을 높일 수 있다. 채집된 샘플은 가볍고 저렴한 '종이 면역 센서'를 이용해 검사한다. 임신 진단 키트 처럼 신속하게 바이러스를 검출 하고, 그 정확도는 유전자 증폭 검사(qPCR) 수준에 이른다. 종이 면역 센서는 기존 바이러스 측정방법인 PCR과 다르게 바이러스의 핵산(RNA)을 둘러싼 핵단백질에 대한 항체(항원-항체 면역반응)를 이용해 바이러스의 양을 측정했다. 연구진은 개발한 시스템을 이용해 A형 독감 바이러스(A H1N1)를 측정하는 실험을 진행했다. 바이러스 채집 효율은 상용화된 시스템보다 높고, 바이러스 핵 단백질의 항원-항체 반응을 이용하는 센서의 정확도도 qPCR(유전자 증폭검사중 한 방법) 수준으로 정확했다. 센서의 최소측정 가능 농도도 낮아, 독감 유행기에 존재하는 공기 중 미량의 바이러스도 잡아낸다. 장 교수는 "이번 연구는 비록 신종인플루엔자 바이러스(H1N1)에 대해서만 이뤄졌지만 비슷한 크기와 구조, 똑같이 외피를 가진 코로나바이러스에 대해서도 사용 가능하다"고 설명했다. 그는 이어 "현재 더 많은 공기를 뽑아들 일 수 있는 농축 장치에 관한 연구가 진행 중"이라고 전했다. 이번 연구결과는 환경공학 분야의 세계적 저널 '환경과학기술'에 8월 24일자로 온라인 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 바이오니아는 대용량 리얼타임 PCR(유전자증폭)장비(Exicycler 384)의 국내 의료기기 승인을 획득했다고 18일 밝혔다. 코로나19의 확산으로 진단검사 수요가 전 세계적으로 크게 늘어나면서 하루에도 수천 건의 진단 검사 수행이 필요해져 대량 검사의 중요성이 대두되고 있다. 이 장비는 회사가 자체 기술력으로 개발해 코로나19 진단검사에 적극적으로 활용되고 있는 리얼타임 PCR 장비(Exicycler 96)의 대용량 버전이다. 바이오니아는 Exicycler 384의 유럽 인증(CE-IVD)도 이미 획득한 상태다. 대용량 진단검사 장비는 동시에 최대 384개 검사가 가능하며 바이오니아의 대용량 자동핵산추출 장비(ExiPrep 96 라이트)와 함께 사용했을 때 처리량을 극대화할 수 있다. 이 경우 1일 5000 테스트 이상의 대량 검사가 가능하다. 기존 리얼타임 PCR 기반의 체외진단 시스템들의 경우 일평균 검사량이 500개 이하인 것을 감안하면 새로 승인된 진단시스템을 이용할 경우 10배 이상으로 검사 효율을 높일 수 있다. 특히 유사한 외산 장비와 비교해 설치공간이 10분의 1로 줄어든다는 장점이 있다. 바이오니아는 코로나19 등 감염성 질환에 대한 대량 검사를 필요로 하는 검사센터들을 대상으로 국내 및 해외시장에 공급해 나갈 계획이다. 코로나19 팬데믹을 통해 부각된 대량 검사의 중요성을 생각할 때 시장의 수요는 충분할 것으로 기대된다. 이후 유럽 체외진단 승인과 미국 FDA 긴급승인도 신청할 계획이다. 또 코로나19 검사 키트를 필두로 대량 검사가 필요한 질병 진단 키트들을 순차적으로 출시해 나갈 예정이다. 한편, 바이오니아는 유로핀즈 사이언티픽을 통해 미국 보스턴과 마이애미에 위치한 검사센터에 자동핵산추출장비 ExiPrep 96 라이트와 핵산추출시약 공급을 시작했다. 유로핀즈는 유럽, 북남미 등 전 세계 45개국에 650개 이상의 검사센터 네트워크를 보유한 글로벌 다국적 기업이다. pompom@fnnews.com 정명진 기자

범죄 현장에서 발견된 미세혈흔 또는 조직 잔재물만으로도 단시간에 범죄 용의자의 혈액형을 분석할 수 있는 효율적 분석기술이 국내 기술진에 의해 개발됐다. 시선바이오머터리얼스는 국립과학수사연구원과 공동으로 범죄 용의자의 DNA를 분석해 혈액형을 신속 감별하는 기술을 개발해 특허를 출원했다고 23일 밝혔다. 이 기술은 지난 16일 서울에서 개최된 세계법과학축제(World Forensic Festival2014)에서 소개됐다. 새로운 혈액형 감별 분석기법은 범죄증거물에서 용의자의 DNA를 추출, PCR(중합효소연쇄반응)을 이용해 대량 증폭한 뒤 이와 결합하는 PNA(일명 인공 DNA)로 반응시킨 다음 혈액형 관련 유전자와 대조해 혈액형을 감별하는 방법이다. PNA(Peptide Nucleic Acid)는 상보적인 DNA 또는 RNA와의 강한 결합력, 단일염기서열변이(SNP)가 불일치한 것을 가려내는 높은 변별력(특이성), 온도와 산도 변화에 따른 화학적 안정성, 핵산 및 단백질분해효소에 의해 변화되지 않는 생물학적 안정성 등으로 DNA보다 높은 분석감별 능력을 자랑한다. 법의학 발전으로 사람마다 서로 다른 SNP를 가지고 있는 것을 알게 됐으며, 손상된 범죄 증거물에서도 용의자의 DNA는 손상되지 않은 상태로 남아 있는 경우가 많기 때문에 DNA로 범죄 용의자의 SNP 차이에 기반해 혈액형을 찾아내면 범죄 수사에 유용하게 쓸 수 있다. 문제는 기존 DNA 분석기법은 방법이 복잡하고 시간이 하루 이상 소요되고 고가의 분석장비가 필요하다는 한계를 안고 있다는 것이다. 이에 비해 시선바이오가 개발한 PNA 기반 분석기법을 이용하면 판정결과를 보다 명확히 하면서도 분석 시간을 반나절로 줄일 수 있으며 더 저렴한 분석장비를 이용해 효율적으로 수행할 수 있다고 이 회사 관계자는 설명했다. 경찰 당국은 한번이라도 범죄를 저지른 사람의 DNA 데이터베이스를 보유하고 있지만 초범인 경우에는 DNA 정보가 데이터베이스에 등록되어 있지 않아 수많은 용의자 중에서 유력한 사람을 가려내려면 혈액형 감별이 선결돼야 한다. 이번 신기술은 ㈜시선바이오머티리얼스와 국립과학수사연구원의 공동 개발로 탄생했다. 경제적이고, 신속하며, 편리한 분석기술로 인정받아 현재 국립과학수사연구원에서 법의학 증거물로 채택하기 위한 유효성 검토를 진행 중이다. 대량 시료를 사용한 검증과정을 통과하면 범죄현장 시료에 대한 혈액형 분석에 투입될 예정이다. 시선바이오는 이를 바탕으로 해외 과학수사 당국과 연계한 수출을 계획하고 있다. pompom@fnnews.com 정명진 기자

혈액은 환자의 건강과 생명을 유지하는 데 필수 요소이다. 의학이 발달해도 아직까지 혈액을 인공으로 만들 수 없기 때문에 건강한 사람의 헌혈을 통해서만 혈액을 확보할 수 있다. 또한 혈액은 헌혈자 개개인의 건강상태에 따라 감염 등 위험성이 상존하며 보관할 수 있는 기간이 짧아(적혈구 35일, 혈소판 5일) 장기간 비축할 수 없어 수급 조절이 어려운 특성이 있다. 우리나라의 혈액사업은 지난 70년 혈액관리법이 제정되면서 체계적으로 정비되기 시작했다. 그 이전에는 영리성 사설 혈액원과 의료기관이 주로 매혈을 통해 혈액을 공급했다. 지난 81년 대한적십자사를 중심으로 혈액 사업을 정비하면서 혈액원과 헌혈의 집을 증설하고 종교계 등을 중심으로 단체 헌혈사업을 전개하면서 선진국과 유사한 국민 헌혈률 5%에 도달하게 됐다. 또한 지난 97년에는 혈액관리법을 개정해 매혈을 전면 금지해 순수 헌혈을 기반으로 하는 안정된 공공혈액 관리체계를 짧은 기간에 구축했다. 그러나 2000년대 들어서면서 부적격 혈액 출고 및 에이즈, 간염 등 수혈감염 발생으로 혈액 사업에 대한 국민의 불신과 불안감이 확산되고 있다. 이에 대한 대책으로 정부는 안전한 혈액을 안정적으로 공급하기 위해 지난 2004년 민관 합동의 ‘혈액안전관리개선기획단’을 설치하고 혈액안전관리개선 종합대책을 마련, 지속적으로 추진해 오고 있다. 먼저 건강한 개인 헌혈자의 참여를 높이기 위해 찾아가기 편한 시내 중심부에 넓고 쾌적한 새로운 문화공간인 헌혈의 집을 오는 2009년까지 100곳 확충할 계획이다. 지난 2년 사이 16곳 헌혈의 집이 확충된 바 있다. 또한 건강한 개인 헌혈자 확보를 위해 오는 2009년까지 등록 헌혈회원을 50만명까지 확보할 목표로 등록 헌혈제 활성화 대책을 추진하고 있다. 2006년 말 현재 약 27만명이 등록 헌혈회원에 참여해 개인 헌혈자 수가 크게 증가하고 있다. 다음으로 에이즈 등 감염 혈액이 수혈되는 것을 예방하기 위해 혈액검사 시스템을 개선해 이중 삼중 감시 시스템을 도입하고 지난해에는 에이즈 및 C형 간염에 대한 정밀검사(핵산증폭검사)를 도입, C형 간염 10건, 에이즈 4건의 감염 혈액 수혈을 예방하는 성과가 있었다. 또 내년부터는 혈액검사자동화시스템을 도입하고 혈액검사센터 통합을 추진, 혈액검사의 전문성과 정확성을 한층 더 높여 나갈 계획이다. 또한 에이즈, 간염 등 수혈 부작용 발생시 정확한 조사와 보상을 위해 정부는 지난 2004년부터 모든 헌혈자의 혈액검체를 10년간 보관하는 혈액검체역추적시스템(Look-Back System)을 도입하고 질병관리본부에 혈액안전부서를 신설, 수혈 부작용 조사를 전문으로 수행하고 있으며 부작용 보상 체계를 정비했다. 혈액 사업에 대한 국가 관리를 강화하기 위해 혈액원 허가제 및 심사평가제를 도입하고 혈액 사업에 대한 예산지원을 확대하고 있다. 정부는 지난 2년 간 혈액 안전성 강화를 위해 많은 노력을 기울여 왔다. 그러나 혈액 안전을 위협하고 있는 요인들이 나날이 증가하고 있다. 말라리아, 변종 크로이츠펠트-야코프병(인간광우병)과 같은 신종 및 재출현 전염병, 건선 치료제와 같은 약물 등에 의한 위협이 대표 사례다. 정부는 새로운 검사법 도입, 헌혈 유보군 정보 공유 및 문진 강화 등의 대책을 강구하고 있다. 그러나 최근 들어 말라리아 채혈금지지역 확대 및 문진 강화 등 안전성 강화 조치로 올겨울 혈액수급 상황이 더욱더 어려워져 수혈 환자와 의료기관의 어려움이 가중되고 있다. 정부는 국민이 안전한 혈액을 원하는 시기에 안정적으로 공급받을 수 있도록 ‘혈액안전관리개선 종합대책’을 차질 없이 추진하면서 혈액관리 조직 혁신을 통해 효율성을 확보해 많은 국민이 고귀한 뜻으로 헌혈해 준 혈액을 안전하게 관리, 누구나 필요할 때 부족함 없이 수혈할 수 있도록 최선을 다할 계획이다. 헌혈은 우리가 몸으로 할 수 있는 가장 숭고한 ‘사랑실천’으로 많은 국민들이 동참해 주길 당부드린다. ※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스. 무단 전재-재배포 금지

[파이낸셜뉴스 대구=김장욱 기자] 대구경북과학기술원(DGIST) 핵심단백질자원센터는 '코로나19' 사태로 국가적 위기 상황에 대응하고자 특수 '코로나19' 진단시약을 '코로나19' 진단키트 생산기업인 ㈜엠모니터에 제공하기로 하고 지난 3일 생산위탁 협약을 맺고 생산에 들어갔다고 9일 밝혔다. DGIST와 엠모니터는 이 '코로나19 신속 진단키트'를 전 세계를 대상으로 수출할 계획이다. 기존의 '코로나19' 진단법은 바이러스 증폭과정에서 장비를 90℃로 높였다 60℃로 낮추는 과정을 40회 반복해야 하며, 전처리 과정을 포함해 4~6시간이 소요되고 있다. 또 진단시약을 제작하기 위해 5000만원대의 고가 RT-PCR 장비까지 사용해야 한다. 하지만 엠모니터가 이번에 개발한 진단키트는 60℃를 유지하면서도 유전자를 증폭시키는 기존과 동일한 효과를 거둘 수 있어 현장에서 20~30분 이내 진단이 가능하다. 또 DGIST 핵심단백질자원센터가 생산한 시약으로 키트를 제작하면 장비 온도를 60℃로 유지하기만 하면 되기 때문에 고가의 온도조절 기능이 불필요해 신형 장비 비용이 100만원 이하로 대폭 절감할 수 있다. 전효성 엠모니터 대표는 "엠모니터는 누구나 쉽게 사용 가능한 분자진단기술 개발을 목표로 창립된 회사로 그동안의 기술력을 바탕으로 현재의 '코로나19' 진단제품을 출시하게 됐다"면서 "DGIST와 협력을 통해 세계적 현장 분자진단 기업으로 도약할 계획"이라고 말했다. DGIST 핵심단백질자원센터는 지난 2018년 엠모니터와 업무협력 협약 체결 후 진단기기, 진단키트 및 효소자원 개발을 위한 상호 협력을 구축해 지속적인 연구개발을 하고 있다. 이번 생산위탁 협약으로 핵심기술 및 단백질 고도 정제 분야 전문 인력을 투입해 '코로나19' 진단 키트용 효소 단백질을 3개월간 대량 생산해 엠모니터에 공급하게 된다. 장익수 DGIST 핵심단백질자원센터터장은 "DGIST 핵심단백질자원센터는 최고 수준의 고순도 정제 단백질 생산기술과 슈퍼컴퓨팅 단백질 디자인의 노하우를 보유하고 있다"며 "'코로나19' 진단시약 생산 뿐만 아니라 사이토카인 단백질 등 국가차원의 관리가 필요한 의료용 핵심단백질 생산·응용에 소임을 다할 것"이라고 밝혔다. 한편 엠모니터는 대구지역 기업으로, 핵산(DNA/RNA)증폭 단계에 차별화된 기술을 보유하고 있다. 또 기존 PCR 기술과 차별화되는 '등온증폭기술'과 절차를 크게 줄인 전처리 기술을 토대로 면역 진단의 장점-간편성과 분자 진단의 장점-정확성을 동시에 구현하는 핵심 역량을 보유하고 있다. gimju@fnnews.com 김장욱 기자