이관희 교수 연구팀,

`코로나19 변이 바이러스를 현장에서

PCR 감도로 검출할 수 있는 바이오센서 플랫폼 개발`

▲ 이관희 교수

  델타 변이에 이어 전염성이 매우 강한 오미크론 등장에 의해 돌파감염이 잇따르는 등 코로나19 변이 바이러스의 글로벌 확산으로 인해 사회적/경제적 피해가 커지고 있다.
  현재 코로나19 변이 바이러스를 확진할 수 있는 유전자 기반의 PCR 진단은 최소 6시간이 필요하며, 결과가 나올 때까지 격리를 해야되는 번거로움이 발생하고 있다. 따라서 신종 변이 바이러스의 확산방지를 위해 변이종을 모두 검출할 수 있는 새로운 진단 플랫폼 개발이 시급하다.
  이관희 교수(고려대학교 KU-KIST융합대학원 학연교수, 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터 책임연구원)의 연구팀은 질병관리청과 함께 코로나바이러스를 변이에 상관없이 현장에서 PCR 감도로 검출할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.
  연구팀은 이번 연구를 통해 현장에서 작동하는 전기신호 기반의 현장형 반도체 바이오센서와 패키징 플랫폼을 제작했고, 이를 활용하여 질병관리청 연구팀이 제공한 실제 코로나바이러스 및 합성된 다양한 변이 바이러스에서 PCR 수준 (165 copies/mL, 30분 내)의 감도로 현장검출하는데 성공하였다.
  이러한 결과는 코로나19의 감염 수용체인 ACE2를 고감도 바이오센서와 결합하여 변이 바이러스의 범용적 검출을 유도하였기 때문에 가능했다. 감염력이 없는 안전한 합성 변이 바이러스를 도입하여 고감도 정밀 검출 플랫폼을 빠르게 최적화할 수 있었다.
  이관희 교수는 “안전한 변이 바이러스의 합성 및 ACE2 수용체와 고감도 반도체 바이오센서를 결합하는 기술이 현장에서 변이 바이러스를 검출할 수 있는 시스템의 선제적 개발을 가능하게 했다. 이번 연구를 통해 감염 예방 시스템 및 사회적 안전망 구축에 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

  * (논문명) SARS-CoV-2 Variant Screening Using a Virus-Receptor-Based Electrical Biosensor
    - 저자정보 : 이관희 (책임저자, KU-KIST 융합대학원, KIST), 박성욱 박사 (제1저자, KIST), 김호준 박사 (공동1저자, 공동교신저자, KIST),
    - Nano Letters 12월 28일자 온라인 게재

그림 1. 코로나바이러스의 감염 통로 수용체인 ACE2를 활용한 초고감도 반도체 기반의 바이오센서 플랫폼 개발 및 PCR 수준의 감도로 코로나바이러스 검출 성공 (질병관리청 연구팀이 제공한 실제 코로나바이러스 샘플 활용)

그림 2. 초고감도 반도체 기반의 바이오센서 플랫폼의 검출 모식도 및 코로나 변이 바이러스 검출 결과 (Wild 및 Delta plus, Kappa 변이의 합성 바이러스)