한-미, 새 RNA 진단법 개발…바이러스·변이 동시구별 가능

"감염병 동시 진단 가능한 차세대 분자 진단 기술로 연구 확장 가능"

RNA(리보핵산)를  검출하면서 동시에 여러 바이러스를 구별할 수 있는 기술이 한-미 연구진에 의해 개발됐다.

손성민 KAIST 바이오및뇌공학과 교수는 미국 UC 버클리 글래드스톤 연구소와 크리스퍼 유전자 가위 반응 속도를 활용해 여러 바이러스와 변이를 동시에 구별할 수 있는 새로운 RNA 진단 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

크리스퍼 Cas13 효소 반응 속도를 이용한 키네틱 바코딩 개념도. 오른쪽 점선 영역은 반응 속도 조절을 위해 변형된 가이드 RNA 영역을 나타낸다.(사진=KAIST)

연구팀은 미세액적(droplet) 기반 단일 분자 분석을 통해 개별 유전자 가위 단백질인 'Cas13' 효소 반응을 측정하고, 가이드 RNA와 표적 RNA 조합에 따라 서로 다른 반응 속도 패턴이 나타난다는 사실을 확인했다.

연구팀은 이러한 반응 속도 패턴을 ‘바코드’처럼 활용해 하나의 크리스퍼 효소만으로 여러 바이러스를 구별하는 ‘키네틱 바코딩' 개념을 제시했다.

또한 가이드 RNA를 일부 조절하면 효소 반응 속도를 인위적으로 변화시킬 수 있다는 사실도 확인했다. 이는 서로 다른 바이러스를 구별할 반응 속도 패턴 설계가 가능하다는 것을 의미한다.

연구팀은 이 원리를 미세액적 기반 분석 플랫폼과 결합해 RNA 바이러스를 별도 역전사 과정 없이 직접 검출할 수 있음을 입증했다. 특히 키네틱 바코딩을 통해 다양한 호흡기 바이러스와 코로나 바이러스인 'SARS-CoV-2' 변이를 실제 임상 샘플에서도 정확하게 구별할 수 있음도 확인했다.

연구팀은 "크리스퍼 효소 반응 속도라는 새로운 정보를 활용해 하나의 반응에서 여러 바이러스를 식별할 수 있는 가능성을 제시한 연구"라며 "향후 다양한 감염병을 동시에 진단할 수 있는 차세대 분자 진단 기술로 확장될 수 있을 것"이라고 말했다.

손성민 교수는 "단순히 바이러스가 있는지 없는지를 보는 것을 넘어, 유전자 가위 반응 속도라는 새로운 정보를 진단에 활용한 첫 사례"라며 "앞으로 나타날 수 있는 다양한 감염병을 현장에서 한 번에 진단하는 차세대 플랫폼이 될 것"으로 기대했다.