[영상]의료진 없이 코로나 PCR검사…결과도 12시간→40분 '초고속'

기계硏, 검체채취 로봇과 고속 분자진단 장비 '연동'
살모넬라 박테리아 25분, 코로나19 40분 만에 진단

한국기계연구원이 검체채취 로봇과 고속 분자진단 장비를 결합한 '시스템'을 개발했다. / 영상=한국기계연구원

국내 연구진이 로봇을 통해 검체를 비대면 채취하고, 40분 내로 분자진단할 수 있는 기술을 개발했다.

한국기계연구원(기계연)은 3일 이동규 의료기계연구실 박사 연구팀이 이같은 연구 성과를 냈다고 밝혔다. 로봇과 고속 분자진단 장비를 연동해 유전자 추출 전처리, 신속 유전자증폭(PCR) 등을 가능하도록 했다.

세계 각국에선 코로나19와 원숭이두창 등 신·변종 감염병이 지속 발병하고 있다. 이에 따라 의료진은 감염병 환자를 신속 진단해야 하는 업무로 과부하가 걸리기도 한다. 또 기존 대면 검체 채취 및 이송, 분자진단까지 12시간 이상 걸리는 한계가 있었다.

특히 그동안 분자진단 속도를 높이기 위해 나노입자를 활용한 광열(photothermal) 기반 고속 열주기 기술, 미세 유체를 이용한 고속 열주기 기술이 시도됐다. 하지만 실시간 정량 분석이 어렵고 칩 소재 제조단가가 높아 현장 적용에는 어려움이 있었다.

비대면 검체 채취로봇과 일체형 고속 전자동 분자진단 시스템 구동. / 사진제공=한국기계연구원

기계연 연구팀은 이를 해결하기 위해 검체 채취로봇과 일체형 고속 전자동 분자진단 시스템을 결합했다. 고속 시스템은 소량의 검체만을 반복적으로 가열·냉각해 유전자를 증폭해 기존 장비 대비 4.2배 빠른 속도를 나타냈다. 실시간 PCR 분석 결과도 10~20분 내로 얻을 수 있었다.

연구팀은 실제로 병원성 살모넬라 박테리아와 코로나19 진단을 통해 성능을 검증했다. 그 결과 검체 채취부터 분자진단까지 박테리아 DNA는 25분, 코로나19 RNA는 40분 이내 분석이 이뤄졌다. 정확도는 기존 분자진단 장비와 거의 동일했다.

이동규 책임연구원은 "이 기술은 비대면으로 검체 채취 후 검체 정량 주입, 유전자 추출 전처리, 고속 분자진단 전 과정에 전자동 진단 기술이 적용돼 현장에서 비숙련자도 쉽게 사용할 수 있다"며 "이를 선별진료소, 공항, 응급환경 등에서 활용하면 감염병을 사전 예방해 확산을 막을 수 있을 것"이라고 설명했다.