국립보건연구원, 유전자 가위 활용한 항생제 내성 유전자 초고속 현장진단 기술 개발
- 유전자가위 기술 최적화로 40분 이내 항생제 내성 유전자 검출
- 임상검체 적용 평가를 통해 현장형 분자진단 기술 활용 가능성 제시
- 국제 학술지 게재(IF 10.5) 및 우수 연구 성과로 인정받아 '한빛사'에 선정
질병관리청(청장 임승관) 국립보건연구원(원장 남재환)은 병원 내 집단감염 위험이 높은 병원성 세균의 주요 내성 유전자를 40분 이내에 검출할 수 있는 현장형 유전자 검출 기술을 개발했다.
이번 기술은 '유전자가위(CRISPR)' 기술과 유전자 증폭 기술을 결합한 것으로, 별도의 복잡한 장비 없이 현장에서 항생제 내성 유전자를 신속하게 검출할 수 있으며, 특히 검출 과정에서 교차 오염을 완전히 차단한 것이 특징이다.
이번 연구 결과는 국제 학술지인 'Biosensors and Bioelectronics (IF 10.5)' 저널에 게재되었으며, 국내 우수 연구성과 소개 플랫폼인 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛내는 사람들(한빛사)*'에도 선정되었다.
* 한빛사 : 포항공과대학교(POSTECH)에서 운영하는 논문 소개 플랫폼으로 학술지 인용지수(Impact Factor) 10 이상 또는 상위 3% 이내 우수학술지에 게재된 국내 연구자의 논문 선정
최근 국내 병원에서는 강력한 항생제인 카바페넴에도 내성을 가진 '카바페넴 분해효소 생성 장내세균목(CPE)' 감염이 증가하고 있다. CPE는 중증 감염을 일으킬 수 있으며 병원내 확산 속도도 빨라 조기 발견이 매우 중요하다. 특히 CPE가 보유하고 있는 카바페넴 분해효소 유전자의 종류에 따라 치료에 사용할 수 있는 항생제가 달라질 수 있어, 이를 신속하게 확인하는 분자 진단의 중요성이 더욱 커지고 있다.
기존 검사법인 유전자증폭 검사(Polymerase Chain Reaction, PCR)는 높은 정확도에도 검사 시간이 길고 전문 장비와 인력이 필요하다는 단점이 있다. 이에 국립보건연구원 연구팀은 유전자의 증폭과 검출 과정을 하나의 시험관에서 동시에 진행하는 진단 방식*을 개발해 검사 과정을 대폭 단순화하고 검출 성능을 향상시켰다.
* '단일튜브(one-pot) CRISPR 분자진단' 방식
그 결과, 주요 카바페넴 내성 유전자인 KPC와 NDM을 매우 낮은 농도에서도 검출할 수 있었으며, 실제 환자 검체 평가에서 민감도 94.4%, 특이도 98.7%를 기록했다. 또한 검체 전처리부터 결과 확인까지 약 40분 이내에 가능해 기존 검사보다 신속한 현장 진단이 가능함을 확인했다.
남재환 국립보건연구원장은 "이번 연구는 복잡한 대형 장비 없이도 항생제 내성 유전자를 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 현장형 분자진단 기술의 새로운 기반을 마련했다는 점에서 의미가 있다"라며, 지속적으로 "실증 연구를 통해 현장 적용성을 높이고, 실제 의료 환경에서도 활용이 가능한 제품화 단계로 발전시켜 나가겠다"라고 밝혔다.
<붙임> 1. 용어정리
2. 주요 연구내용
