KIST 이관희 박사 "이동식 진단키트 개발…검출감도 1천배 향상"

국내 연구진이 조류인플루엔자(AI) 바이러스를 들판이나 축사 등 현장에서 바로 검출할 수 있는 이동식 고감도 검출장치를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단 이관희 박사팀과 건국대 수의학과 송창선 교수팀은 20일 이동식 측정이 가능한 전기신호 기반의 반도체 바이오센서를 제작하고, 현장에서 안정적으로 AI 바이러스를 검출할 수 있는 진단 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.

AI 바이러스 고감도 현장검출 반도체 바이오센서 시스템[한국과학기술연구원 제공]

조류인플루엔자 바이러스는 닭과 오리 등 가금류에 치명적인 고전염성 호흡기 질병의 주요 원인으로 매년 발생해 축산농가 등에 막대한 피해를 주고 국민 건강을 위협하고 있어 조기진단과 방역체계 구축이 시급하다.

현재 현장에서 주로 사용되는 진단 키트는 금 나노입자 기반의 '래피드 키트'로, 맨눈으로 신호를 확인할 수 있어 편리하지만 검출 감도가 낮고 검사용 대상에서 바이러스를 구별하기 어려운 단점이 있다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 검출 신호를 뚜렷하게 구별하고 인지할 수 있는 전기신호 방식의 박막 반도체 바이오센서를 만들고, 현장에서도 측정이 가능하도록 이를 이동식 패키지로 만드는 데도 성공했다.

조류인플루엔자 바이러스 고감도 검출장치 조류인플루엔자 바이러스 고감도 현장검출을 위한 반도체 박막 바이오센서 진단플랫폼 모식도 및 사진 [한국과학기술연구원 제공]

이 이동형 바이오센서를 고위험군 바이러스 실험이 가능한 음압시설을 갖춘 건국대 수의과대 BSL(Bio Safety Level)-3시설에서 시험한 결과, 고병원성과 저병원성 AI 바이러스를 기존 검출키트보다 1천배 이상 높은 감도로 검출하면서도 뉴캐슬 바이러스처럼 AI 오진을 일으키는 유사 바이러스에는 반응하지 않는 것으로 확인됐다.

하지만 이 검출장치는 AI 바이러스 존재는 고감도로 검출할 수 있지만 존재하는 바이러스가 고병원성인지 아닌지를 구분할 수 없는 단점이 있다. 고병원성 여부를 확인하려면 수일이 걸리는 기존 방법을 사용해야 한다는 의미다.

이관희 박사는 "이번에 개발한 검출장치는 AI 바이러스 존재 여부를 조기에 진단하는 데 초점을 맞췄다"며 "고병원성 AI 바이러스에게만 있는 특이 항원 등을 바이오센서에 활용하면 고병원성 바이러스 종류까지 확인하는 것도 가능할 것"이라고 설명했다.

그는 또 "이 연구에서 고병원성 AI 바이러스를 현장 시료에 영향을 받지 않고 고감도로 안정적으로 검출하는 플랫폼을 개발했다"며 "앞으로 AI를 현장에서 진단하고 신속하게 방역체계를 구축할 수 있도록 휴대용 AI검출장치를 개발, 상용화를 추진할 것"이라고 말했다.

한국연구재단 바이오의료기기개발사업과 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 'ACS 나노'(ACS Nano) 최신호에 게재됐다.(yna)