22일 업계에 따르면 미국 코네티컷 대학교 연구진이 크리스퍼 유전자가위 기술을 활용해 저렴하고 신속하게 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 진단을 할 수 있는 기술을 개발했다고 전했다. © AFP=뉴스1

(서울=뉴스1) 성재준 바이오전문기자 = 미국에서 크리스퍼(CRISPR) 유전자가위 기술을 적용해 간편하게 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 진단할 수 있는 기술이 공개됐다. 연구진은 코로나19 신속 및 조기 진단 수요가 높은 미국에서 해당 기술이 상용화 될 경우 많은 잠재력이 있을 것으로 기대했다.

22일 업계에 따르면 미국 코네티컷대학교 연구진은 크리스퍼 유전자가위를 이용해 코로나19 등의 감염성 질환을 빠르게 감지할 수 있는 방법을 개발해 임상시험을 통해 검증한 것으로 나타났다.


창춘 리우 코네티컷대학교 바이오의료공학 교수는 다른 치대, 의대 및 공대 연구진들과 함께 크리스퍼 기술을 기반으로 인체면역결핍바이러스(HIV) 또는 코로나19 등 전염병을 탐지할 수 있는 진단 플랫폼을 개발했다.

해당 연구는 결과는 지난 18일(현지시간) 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다.


연구진은 '올인원 듀얼 크리스퍼카스12a(All-In-One-Dual CRISPR-Cas12a또는 AIOD-CRISPR)'로 불리는 이 기술을 활용하면 가정, 병원 등에서 소규모로 코로나19를 간단하고 신속하게 초 고감도로 감지할 수 있다고 설명했다.

크리스퍼 유전자가위(CRISPR-Cas9)는 징크핑거(ZFN), 탈렌(TALEN)에 이어 개발된 3세대 유전자 편집기술이다. Cas9 효소를 이용해 유전자를 정밀하게 절단하는 유전자가위 시스템이다. AIOD-CRISPR 분석 시스템은 Cas9 대신 한 쌍의 Cas12a-crRNA 복합체를 사용한다.


논문에서 연구진은 코로나19 검사에 사용되는 면봉을 이용한 표본으로 AIOD-CRISPR의 효능을 검증했다. 또한 인큐베이터 대신 저렴한 손난로를 사용해 20분 내에 검사 결과를 볼 수 있다고 전했다.

연구진은 현재 코로나19 진단을 위해 사용되는 유전자를 증폭하는 중합 효소 연쇄 반응검사(PCR) 또는 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)이 가장 민감하고 정확한 방법이지만 분석을 위해서는 전문적인 실험실용 장비와 숙련된 기술자가 필요해 신속한 현장진단에는 적합하지 않다고 설명했다.


또한 코로나19와 같이 전염성이 높은 병원체는 사람 간 전파를 방지하기 위해 거의 실시간에 가깝게 모니터링이 필요하다.

현재 미국에서는 코로나19 의심 환자가 PCR 검사를 받은 후에 결과를 받는데 하루가 넘게 걸리는 경우가 많아 신속 진단에 대한 수요가 높은 편이다.

PCR은 검체를 실험실까지 보내서 결과를 분석하기 때문에 상대적으로 시간이 오래 걸린다. 검사는 6시간 정도 소요되지만 검체 이송 및 대기시간 등이 필요하기 때문이다.

연구진은 코로나19 양성 판정을 받은 표본 8개를 포함해 모두 28개의 표본을 대상으로 시험했다. 코로나19 검사에 사용되는 면봉을 통해 표본에서 유전물질(RNA)을 AIOD-CRISPR 기술을 사용해 검사했다.

검사의 신뢰성을 위해 각 표본을 2회씩 두 번 검사를 시행했다. 검사 결과 코로나19 양성이었던 표본 8개 모두 40분 만에 양성으로 확인돼 RT PCR 검사 결과와 일치했다.

또한 전기 인큐베이터의 필요성을 없애기 위해 인큐베이터 대신 저렴한 손난로를 사용했다. AIOD-CRISPR 관을 손난로 위에 올려놓고 LED 조명 아래서 육안으로 확인한 결과 손난로에서도 20분 만에 배양된 코로나19 양성 표본이 확인됐다.

연구진은 "AIOD-CRISPR 분석을 위해 값비싼 전기 장비를 사용해 가열할 필요가 없이 일회용 손난로를 사용하면 코로나19 분석 장비 없이도 현장에서 바로 분자진단이 가능하다"고 말했다.

PCR은 유전자의 특정 영역을 시험관내에 대량으로 증폭하는 기술이다. 이때 유전자를 증폭하는데 영향을 주는 요인 중 하나가 온도다. 연구진은 AIOD-CRISPR의 경우 섭씨 37도(°C) 이하 온도에서 유전자 결합단백질인 RPA의 증폭이 시작된다고 밝혔다.

리우 교수는 "이렇게 간단하고 휴대 가능하며 민감한 감지 기술이 적용된 플랫폼으로 코로나19 및 다른 감염성 질환 진단을 위해 가정, 병원 심지어는 드라이브스루 검사소에서도 신속하고 조기에 질병을 진단할 수 있다"고 말했다.

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