GIST, 20분 만에 암·감염병 잡는 유전자 진단 기술 개발…PCR급 정확도[과학을읽다]

환자 검체 120개서 성능 입증…CRISPR 반응 속도 제어로 범용 플랫폼 구현

감염병은 물론 암과 유전질환까지 약 20분 안에 진단할 수 있는 차세대 유전자 검출 기술을 GIST 연구진이 개발했다. 기존 PCR 수준의 정확도와 민감도를 확보하면서도 복잡한 장비 없이 다양한 질환으로 확장 가능한 범용 플랫폼이라는 점에서 차세대 현장형 진단 기술로 주목된다.

광주과학기술원은 화학과 김민곤 교수 연구팀이 다양한 질환의 표적 유전자를 유연하게 설계·검출할 수 있는 유전자 진단 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 Nucleic Acids Research에 지난 3일 온라인 게재됐다.

올리고의 길이 조절을 통해 CRISPR 유전자 절단 속도를 제어하고 실제 환자 검체에서 정확성을 확인한 진단 플랫폼 모식도. 연구팀 제공

이번 기술의 핵심은 CRISPR 기반 단일 반응(one-pot) 진단 과정에서 탐지 반응 속도를 정밀하게 제어할 수 있도록 짧은 유전자 조각(올리고)을 '브레이크'처럼 삽입한 것이다. 기존에는 유전자마다 증폭과 탐지 반응 속도가 달라 최적 조건을 반복적으로 찾아야 했지만, 연구팀은 올리고 길이 조절만으로 반응 속도를 독립적으로 제어하는 설계 규칙을 제시했다.

실제 환자 유래 검체 120개에 적용한 결과 약 20분 이내 감염 여부를 판독했으며, 정량 PCR과 유사한 수준의 정확도와 민감도를 확인했다. 연구팀은 이를 통해 신속성과 신뢰성을 동시에 확보한 임상 적용 가능성을 입증했다고 설명했다.

연구팀 사진. 뒷줄 왼쪽부터 화학과 이호연 연구교수, 이규한 석사과정생, 박준혁·박여진 박사과정생, 앞줄 왼쪽부터 박형빈 석박통합과정생(제1저자), 김민곤 교수(교신저자), 윤지영 석사과정생. GIST 제공

기술의 강점은 특정 질환에 국한되지 않는 범용성이다. 올리고 설계만 바꾸면 코로나19 같은 감염병부터 암, 유전질환 진단까지 하나의 플랫폼에서 대응할 수 있다. 유전자별 반복 최적화 과정도 크게 줄어 진단 기술 개발 속도를 높일 수 있다.

김민곤 교수는 "특정 질환 하나를 위한 기술이 아니라 다양한 유전자 표적에 맞춰 설계 가능한 진단 플랫폼의 가능성을 제시했다"며 "현재 감염병 환자 유래 샘플을 중심으로 검증했지만 향후 암과 유전질환 분야까지 확장 적용될 수 있을 것"이라고 말했다.

GIST는 이번 성과가 학술적 의미뿐 아니라 차세대 분자진단 산업으로의 기술이전 가능성도 높다고 보고 후속 사업화를 추진할 계획이다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr