코로나바이러스의 지속적인 변이로 기존 진단법의 한계가 드러나는 상황에서, 포항공과대학교(POSTECH)와 아산병원 공동연구팀이 모든 주요 바이러스 변이를 효과적으로 감지할 수 있는 혁신적 진단 센서를 개발했다.

이 연구는 POSTECH 신소재공학과 오승수 교수, 우성욱 교수, 이민종 박사팀과 아산병원 김성한 교수 연구팀의 협업으로 이루어졌으며, 분석화학 분야 국제학술지 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스'에 게재됐다.

감염병 확산 방지의 핵심은 감염자를 신속히 식별하는 것이다. 그러나 바이러스의 지속적인 변이는 기존 진단법의 효율성을 저하시켜왔다. 기존 진단 기술은 주로 바이러스의 특정 부위를 인식하는 항체를 활용하는데, 변이가 발생하면 이 항체의 인식 능력이 떨어져 새로운 변이마다 새로운 진단법이 요구됐다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 바이러스의 근본적인 약점에 주목했다. 바이러스가 인체에 침투하기 위해서는 반드시 ACE2 수용체와 결합해야 하며, 이 결합 메커니즘은 변이에도 불구하고 유지된다는 점을 활용했다. 이를 기반으로 연구진은 ACE2 수용체를 모방한 분자 인식 물질을 개발하고, 이를 휴대가 용이한 전기화학센서에 접목했다.

이 센서의 주요 장점은 사용 편의성에 있다. 기존 PCR 검사나 신속 항원 검사는 바이러스 분해를 위한 복잡한 전처리 과정이 필요했으나, 새로운 센서는 환자의 타액을 직접 사용할 수 있어 현장 검사가 가능하다. 또한 연구팀은 분자 인식 물질을 전극에 부착할 때 피라미드 형태의 DNA 나노구조체를 활용함으로써 센서의 정확도를 향상시켰다.

아산병원 감염병관리센터와의 공동 임상시험에서, 이 센서는 오미크론을 포함한 주요 코로나바이러스 변이들을 높은 정확도로 감지했으며, 독감 등 다른 바이러스와도 명확히 구별되어 오진 가능성이 극히 낮은 것으로 확인됐다.

"지속적으로 출현하는 코로나 변이에 대응할 수 있는 이 진단 기술은 새로운 변이에도 즉시 적용 가능해 향후 감염병 관리에 중요한 역할을 할 것"이라고 POSTECH 오승수 교수는 설명했다. 이민종 박사는 "이 기술을 바탕으로 코로나바이러스뿐 아니라 다른 위험한 바이러스 변이에도 효과적으로 대응할 수 있는 센서 개발 연구를 지속할 것"이라는 계획을 밝혔다.

이 연구는 삼성전자 미래기술육성센터, 산업통산자원부 한국산업기술기획평가원의 시장주도형K-센서기술개발사업, 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 STEAM연구사업, 한국기초과학지원연구원의 기초과학연구역량강화사업의 지원으로 수행됐다.