KBSI-전북대, 항생제 내성 슈퍼박테리아 신속검출키트 개발

기사입력 : 2021년03월15일 10:08

최종수정 : 2021년03월15일 10:08

[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 최종순 박사(부원장) 연구팀이 항생제 내성 슈퍼박테리아 '클로스트리디오이데스 디피실(C.디피실)'을 현장에서 바로 검출할 수 있는 신속검출키트를 개발했다고 15일 밝혔다.

KBSI 소재분석연구부 최종순·한도경 박사, 바이오화학분석팀 권요셉 박사와 전북대 의대 진단검사의학과 김달식 교수 연구팀과의 연구 성과다.

C.디피실은 지금까지 뚜렷한 치료제가 없어 감염 확산을 차단하기 위해 빠르고 정확한 조기진단이 필요하다.

KBSI 연구팀이 개발한 mPAD[사진=KBSI] 2021.03.15 memory4444444@newspim.com

현재 사용되는 검사법은 환자 분변에 대한 C.디피실 항원 검사, 독소검사, 유전자 검사까지 3단계에 걸쳐 시행되기 때문에 많은 시간이 소요되고, 항원 검사와 독소검사의 민감도가 매우 낮아 정확하고 신속한 진단이 어려웠다.

연구팀이 개발한 mPAD는 단 1회 분석만으로도 10분 내 검출이 가능하며 미량의 저농도 C.디피실 시료 역시 고감도 신호 증폭을 통해 최대 1시간 안에 검출할 수 있다.

C.디피실 감염 의심 환자의 분변 시료를 mPAD에 떨어뜨리면 C.디피실 바이오마커 항원 1종(GDH)과 독소 2종(Toxin A, B)의 검출 여부를 동시에 육안으로 확인 가능하다.

연구팀은 왁스프린팅으로 종이에 친수성/소수성 패턴을 만들고 5겹으로 쌓아 입체 유체통로가 있는 mPAD를 제작했다.

mPAD의 홀에 환자의 분변 시료를 떨어뜨리고 검출 신호 증폭을 위해 시약 건조 처리된 다른 홀에는 물을 떨어뜨리면 시료는 유체통로를 따라 먼저 흘러 들어가고 그 후 시약이 흘러 들어간다.

용액들은 mPAD 종이 표면의 금나노 입자에 반응하게 되는데 금속이 침전되는 원리로 인해 측정 감도가 증폭되어 뚜렷한 발색을 확인할 수 있다.

mPAD의 검출 민감도는 97%, 특이성은 88%, 정확도는 95%로 종이로 만들어져 제작비용이 저렴하고 추가적인 장비가 필요하지 않아 이용자 친화적이라는 장점이 있다.

이번 공동연구에서 KBSI 연구팀은 mPAD의 설계, 제작, 특성분석 및 mPAD를 통한 환자의 실제 검체 분석을 수행했고 전북대 의대 연구팀은 현행 표준분석법을 통한 환자의 실제 검체 분석 및 mPAD 검출 분석 평가에 참여했다.

권요셉 박사는 "이번 연구는 C.디피실 진단 원천기술 확보 및 국산화의 가능성을 제시하는 사례"라며 "이번 연구성과를 통해 정확하고 저렴한 C.디피실 진단법을 제공해 고비용의 유전자 검사가 포함된 기존의 검사법을 대체할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구를 총괄한 KBSI 최종순 부원장은 "KBSI 생물재난 분석기술개발 과제의 목적은 첨단 분석기술을 통해 국민의 생활 및 안전과 직결된 문제들을 해결하는 것"이라며 "최근 생물재난 분석기술개발 과제를 통해 다양한 연구성과들이 도출되고 있다. 향후 코로나19와 같은 신종 바이러스에 대한 대응책도 마련할 수 있는 연구사업으로 확대되기를 기대한다"고 했다.

이번 연구결과는 분석화학 분야 최상위 학술지인 'Biosensors and Bioelectronics'에 15일 게재됐다.

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