ETRI, 디지털 PCR 핵심 '물방울 형광리더기' 국산화…가짜음성 줄인다

광유체 집적모듈, 장비·부품 국산화로 생산비용 50%↓

코로나·암 검사, 정밀진단, 신약개발 등에 활용 가능

[대전=뉴시스] ETRI가 개발한 기술과 기존 기술의 차이점. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 차세대 유전자 진단기술로 주목받고 있는 디지털 유전자증폭(PCR) 검사장비 핵심부품의 국산화에 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 '물방울 형광리더기' 등 디지털 PCR 검사장비에 사용되는 핵심기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

이 기술은 현재 시장에 출시된 디지털 PCR 분자진단기기의 부품을 대체할 수 있어 곧바로 상용화가 가능하다.

연구진은 광섬유를 활용해 렌즈, 광학필터 등 고가의 광학부품을 대체해 부품가격을 절반 수준으로 절감시켰고 측정·검출 단계에서 신호품질을 개선해 PCR 검사의 정확도도 높였다.

일반적인 PCR 검사장비는 약 20㎕(마이크로리터·백만 분의 1리터)의 시료를 한번에 유전자 증폭시켜 분자진단에 활용하지만 시료의 유전자 농도가 너무 낮으면 유전자를 증폭시켜도 양성 기준치에 도달하지 못하기 때문에 '가짜음성'이라는 잘못된 결과를 도출할 수 있다.

ETRI의 디지털 PCR 검사장비는 시료를 2nl(나노리터)의 미세 물방울 2만 개로 만들어 유전자 증폭과정을 거친다. 유전자가 증폭된 물방울에 레이저를 조사해 형광측정 방식으로 검출하기 때문에 유전자 농도가 낮아도 일반적인 PCR 검사장비보다 훨씬 정밀하게 진단결과를 도출할 수 있다.

또 디지털 PCR 검사장비는 물방울 생성기, 온도 제어장치 및 물방울 형광 리더기로 구성돼 하나의 장비로 유전자 분할·증폭·검출이 가능하다.

특히 ETRI의 물방울 형광리더기는 물방울이 이동하는 유체채널과 형광측정에 필요한 부품을 일체화한 광유체 집적모듈이 적용된 광섬유 기반의 새로운 모듈로 기존의 비싼 광학필터와 렌즈 등을 대체할 수 있어 경제성이 높다.

여기에 부품을 줄이면서 복잡한 배치설계를 안정적으로 변경했고 빛의 간섭으로 발생하는 신호의 잡음문제도 해결했다.

향후 연구진은 디지털 PCR 검사장비 개발 업체와 협업해 현장에서 용이하게 사용할 수 있는 보급형 디지털 PCR 장비를 개발, 시장에 출시하고 의료기관과 협력을 통해 검사장비 고도화 및 유전자 관련 정밀진단 장비를 추가 개발할 계획이다.

ETRI 진단치료기연구실 김진태 책임연구원은 "이 기술이 기존 디지털 PCR 검사 장비에 적용되면 코로나, 메르스와 같은 감염병 검사를 현장에서 더 정밀하고 빠르게 진행, 감염병 확산을 초기에 제어할 수 있을 것"이라며 "다양한 바이오센서 검사장비에 응용이 가능해 시장 확대·고용증대 효과가 매우 클 것으로 예상된다"고 말했다.


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