국립부경대, 비브리오균 1시간 내 현장 진단 기술 개발

[시사매거진 김정임 기자] 국립부경대학교 연구진이 치명적인 식중독균인 비브리오 불니피쿠스를 현장에서 약 1시간 만에 검출할 수 있는 종이 기반 진단 장치를 개발했다. 기존 실험실 중심의 유전자 검사 과정을 자동화해 현장 활용성을 높인 기술로, 식품 안전 관리와 수산물 검사 분야에서 활용 가능성이 기대된다.

국립부경대에 따르면 유전자 증폭과 검출 과정을 기계적으로 자동화한 종이 기반 진단 장치를 개발했다. 이번 연구는 4차산업융합바이오닉스공학과 한원 박사과정생이 제1저자, 의공학전공 신중호 교수가 교신저자로 참여했다.

비브리오 불니피쿠스는 바닷물과 해산물에 서식하는 병원성 세균이다. 오염된 생굴 등 해산물을 섭취하거나 상처를 통해 감염되면 패혈증과 조직 괴사 등을 유발할 수 있으며, 간 질환자나 면역력이 저하된 사람에게는 치명적인 감염으로 이어질 수 있어 신속한 검출이 중요하다.

현재 식품 안전 검사에 활용되는 실시간 PCR 방식은 높은 정확도를 갖췄지만 시료 배양과 전문 실험실 분석 과정을 거쳐야 한다. 검사 결과를 확인하는 데 하루가량이 소요되고 고가의 장비와 전문 인력이 필요해 현장 적용에는 한계가 있었다.

연구진이 개발한 장치는 이러한 제약을 보완하는 데 초점을 맞췄다. 굴 아가미에서 채취한 시료의 DNA를 추출한 뒤 장치 내부 종이 패드에 시료와 완충액을 넣고 태엽을 한 번 감으면 기계 장치가 자동으로 작동한다. 이후 유전자 증폭과 검출 반응이 순차적으로 진행되며 약 1시간 뒤 종이 스트립에 나타나는 테스트 라인을 육안으로 확인해 결과를 판독할 수 있다. 약 37℃의 온도만 유지하면 별도의 복잡한 장비 없이도 검사가 가능하다.

성능 평가에서는 순수 배양액 기준 반응당 세균 1개 수준까지 검출하는 민감도를 확인했다. 비브리오균으로 오염시킨 바닷물에서 사육한 굴의 오염 여부도 안정적으로 확인했으며, 다른 유사 비브리오균과 구별해 검출할 수 있는 선택성도 확보했다. 종이 기반 반응 패드는 실온에서 수 주간 보관한 뒤에도 성능 저하가 크지 않은 것으로 나타났다.

연구진은 "기존 상용 PCR 키트가 실험실 중심의 검사 방식이라면 이번 장치는 현장이나 소규모 시설에서도 비교적 쉽게 사용할 수 있도록 검사 과정을 자동화하는 데 초점을 맞췄다"고 밝혔다.

이어 "병원균에 맞게 시약을 바꾸면 다양한 병원균 검출에도 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 'Field-Deployable Paper-Based Detection of Vibrio vulnificus via Mechanically Automated Sequential RPA/CRISPR-Cas12a'를 제목으로 센서 분야 국제학술지 'ACS Sensors' 8월호에 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단 핵심연구사업과 교육부 이공분야 학술연구지원사업(박사과정생연구장려금지원, 대학중점연구소지원사업-해양바이오닉스융합기술센터), 교육부 BK21사업(뉴시니어 맞춤형 스마트 헬스케어 사업단)의 지원을 받아 수행됐다.