패혈증 등 치명률 하락 기대
인공 설계 분자인 PNA를 활용한 감염 원인균 진단 기술을 개발한 김하진(왼쪽) UNIST 바이오메디컬공학과 교수와 제1저자 김성호 박사. UNIST 제공
감염 원인균을 100%에 가까운 정확도로 3시간 안에 진단할 수 있는 기술이 개발됐다. 세균 배양이나 PCR 분석보다 훨씬 빠르고 정확해 패혈증 등 항생제 투여 골든타임이 중요한 질환의 치명률을 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
울산과학기술원(UNIST)은 김하진·권태준·강주헌 바이오메디컬공학과 교수팀이 인공 설계 분자인 PNA를 프로브(생체 내 특정물질을 감지할 수 있는 도구)로 이용한 FISH 진단 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 프로브 분자가 세균의 특정 유전자 서열과 결합하면 발생하는 형광 신호를 읽어 내는 원리다.
인공 설계 분자인 PNA를 활용한 감염 원인균 진단 기술을 개발한 강주헌(왼쪽부터) 교수, 권태준 교수, 공동 제1저자 현휘 박사. UNIST 제공
연구팀은 2만 종의 세균 게놈 서열을 분석해 특정 종의 리보솜 RNA에만 붙도록 PNA 서열을 설계했다. 또 PNA 분자 두 개를 동시에 사용해 양쪽 표적 부위 모두에 달라붙어야만 신호가 발생하도록 만들어 프로브 분자가 결합 부위를 잘못 찾아 생기는 혼선을 크게 줄였다.
개발된 진단기술로 개별 샘플에서 대장균, 녹농균, 황색포도상구균 등 세균 7종을 검출하는 실험 결과 황색포도상구균은 96.3%, 나머지는 99% 이상의 정확도를 보였다. 장구균과 대장균을 섞은 샘플에서도 두 균 모두 99% 이상의 검출 정확도를 보였다.
김하진 교수는 “패혈증, 요로 감염, 폐렴 등 즉각적인 항생제 치료가 필요한 감염병 진단과 불필요한 항생제 사용을 줄이는 데 도움이 될 것”이라며 “실제 환자로부터 채취한 혈액을 이용한 추가 실험을 통해 임상 적용을 모색할 계획”이라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단, 기초과학연구원(IBS), 국립보건연구원, UNIST의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 결과는 국제학술지인 바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)에 지난 1일 자로 출판됐다.
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