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30분 내 고ㆍ저병원성 조류독감 판별하는 '신호등' 나노입자 개발...골든타임 잡았다

"고병원성 조류독감(AI)이면 두 가지 신호등이, 저병원성이면 한 가지 신호등만 들어온다. 숙주세포를 모방한 '나노입자'에 바이러스가 침투를 시도하면 형광물질이 켜지는, 일종의 바이러스 판별 '신호등'인 셈이다"
 
조류독감(AI) 바이러스의 병원성을 빠르고 명확하게 구분하는 기술이 개발됐다. 기존 24~48시간이 걸리던 진단을 30분으로 크게 앞당겼다는 평가가 나온다.
 
이번 연구성과는 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 표지논문으로 22일 게재됐다. 나노입자와 활성화된 인플루엔자 바이러스가 서로 융합하는 모습을 보여주고 있다. 나노입자와 바이러스가 융합될 때 나노입자에 포함된 염료가 방출되면서 형광이 발생되어 진단할 수 있다. [한국연구재단]

이번 연구성과는 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 표지논문으로 22일 게재됐다. 나노입자와 활성화된 인플루엔자 바이러스가 서로 융합하는 모습을 보여주고 있다. 나노입자와 바이러스가 융합될 때 나노입자에 포함된 염료가 방출되면서 형광이 발생되어 진단할 수 있다. [한국연구재단]

 
한국연구재단(NRF)은 22일, 연세대 화공생명공학과 함승주 교수와 고려대 약학대학 송대섭 교수 공동연구팀이 바이러스가 감염되는 과정과 숙주세포를 모방한 나노입자를 이용해, 고ㆍ저병원성 AI를 신속하게 감별하는데 성공했다고 밝혔다. 
 
현장에서 30분 내 진단 가능...AI 확산 방지할 '골든타임' 잡았다
 
고병원성 인플루엔자 바이러스는 조류와 사람을 비롯한 포유류에서 호흡기 질환을 일으키고, 사망률도 상당히 높다. 드문 경우지만 중국에서는 지난해 11월, H5N6형 AI가 인간에게 감염된 경우도 보고된 바 있다.
 
작년 11월 20일, 전북 고창의 한 오리농가에서 발생한 조류인플루엔자(AI)가 최종 고병원성으로 확인되면서 전국 가금류 농가에 48시간 동안 일시 이동중지 명령이 내려진 바 있다. 농림부가 조류인플루엔자 최고 위기경보인 '심각' 단계로 격상 조정한 이날 충남의 한 오리농가에서 새끼 오리들이 물을 마시거나 휴식하고 있다. [중앙포토]

작년 11월 20일, 전북 고창의 한 오리농가에서 발생한 조류인플루엔자(AI)가 최종 고병원성으로 확인되면서 전국 가금류 농가에 48시간 동안 일시 이동중지 명령이 내려진 바 있다. 농림부가 조류인플루엔자 최고 위기경보인 '심각' 단계로 격상 조정한 이날 충남의 한 오리농가에서 새끼 오리들이 물을 마시거나 휴식하고 있다. [중앙포토]

 
그럼에도 현재의 AI 바이러스 진단법은 유전자증폭ㆍ세포배양 등 전문인력과 장비가 필요하고, 수 시간 이상 소요되기 때문에 현장검사가 불가능하다는 단점이 있었다. 함 교수는 "그간 사용된 PCR이라는 유전자 증폭법과 세포배양은 시간이 오래 걸린다"며 "확진을 위해 샘플을 갖고 현장을 왕래하다보면 어느 새 AI 확산을 방지할 시간을 놓쳐버린다"고 설명했다.
 
그러나 일종의 신호등 역할을 하는 가짜 숙주세포, 즉 나노입자를 이용한 진단법은 신속하고, 돌연변이 세포 역시 진단이 가능해 정확도가 높다는 게 연구팀의 설명이다.
 
나노입자를 이용한 고병원성 인플루엔자 바이러스 진단의 개략도. 고병원성 인플루엔자 바이러스는 퓨린과 트립신에 의해서, 저병원성 인플루엔자 바이러스는 트립신에 의해서 융합 펩티드가 활성화된다. 융합 펩티드가 활성화된 바이러스만 나노입자와 융합되어 형광이 나오게 돼, 병원성 바이러스를 진단한다. [한국연구재단]

나노입자를 이용한 고병원성 인플루엔자 바이러스 진단의 개략도. 고병원성 인플루엔자 바이러스는 퓨린과 트립신에 의해서, 저병원성 인플루엔자 바이러스는 트립신에 의해서 융합 펩티드가 활성화된다. 융합 펩티드가 활성화된 바이러스만 나노입자와 융합되어 형광이 나오게 돼, 병원성 바이러스를 진단한다. [한국연구재단]

 
고ㆍ저병원성에 각각 다르게 반응하는 효소 이용...AI 구분 가능해져
 
연구팀이 나노입자를 이용해 개발한 가짜 숙주세포는 AI 바이러스 입장에서는 판별이 불가능하다. 진짜 숙주세포인 줄 알고 침투를 시도한다. 일반적으로 바이러스는 세포 침투와 전염을 위해 두 가지 단백질을 사용하는데, '헤마글루티닌'과 '뉴라미니데이스'가 그것이다.
 
공격 대상이 된 숙주세포는 효소를 통해 헤마글루티닌을 절단하게 되는데, 이때 저병원성과 고병원성의 차이가 나타난다. 두 바이러스의 절단 부위의 성분과 구성이 각각 다르기 때문에 서로 다른 효소에 반응하는 것이다.
 
이번 연구성과는 30분 내에 고ㆍ저병원성 조류독감을 진단할 수 있다는 평가를 받는다. 또 변종 바이러스 역시 진단해낼 수 있어 정확도도 높였다고 한국연구재단은 설명했다. 사진은 지난 19일, 경기도 성남시 분당구에 위치한 탄천에서 어미 청둥오리가 물살을 거스르는 모습. [뉴시스]

이번 연구성과는 30분 내에 고ㆍ저병원성 조류독감을 진단할 수 있다는 평가를 받는다. 또 변종 바이러스 역시 진단해낼 수 있어 정확도도 높였다고 한국연구재단은 설명했다. 사진은 지난 19일, 경기도 성남시 분당구에 위치한 탄천에서 어미 청둥오리가 물살을 거스르는 모습. [뉴시스]

 
함 교수는 "고병원성은 퓨린ㆍ트립신에 의해 모두 반응하지만, 저병원성은 오직 트립신에만 반응한다"며 "이 때문에 나노입자에 형광물질을 소광시켜 놓으면, 고병원성은 두 가지 신호등이, 저병원성은 한 가지 신호등만 들어오는 것을 알 수 있다"고 밝혔다.
 
한국연구재단은 이번 성과를 통해, 바이러스 감별 기법을 제품화함으로써 동물 의료계 시장뿐만 아니라 휴먼 의료계 시장에 대한 공략도 확대할 수 있을 것으로 보고 있다. 이번 연구성과는 22일, 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 표지논문으로 게재됐다.
 
허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr 
 
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