바이러스 억제 위한 ‘신속·정확 진단기술’ 각광

코로나19 팬데믹을 겪으면서 치료제와 백신 개발에 앞서, 초기단계에 신속하고 정확한 진단 및 추적을 통해 전파 속도를 늦추는 것이 바이러스 억제의 핵심요인으로 언급되고 있다. 

정확한 바이러스 탐지는 코로나19 대유행을 억제하기 위한 출발점이며, 임상적 특성 등 감염병 관련 정보 공유와 검체, 병원체 등 실물자원의 빠른 확보 및 공유가 무엇보다 중요하게 여겨진다. 

이에 따라 기존 진단 기술을 맞춤형으로 적극 활용해 더 빠른 스크리닝 접근 방식을 확보하는 것이 효율적인 대안이 될 수 있다는 의견이 나와 주목된다. 

한국바이오협회는 최근 ‘신종 바이러스 감염병 팬데믹 대응을 위한 차세대 진단기술’ 브리프를 발간하고, 코로나19 바이러스 진단기술의 발전 동향과 대안을 살펴봤다. 

바이러스 진단 기술은 코로나19 전염병을 완화하기 위해 모든 단계에서 신속하게 감지, 조사, 대응하는 것이 필수적이다. 

보고서는 “백신의 개발과 보급에도 불구하고 아직까지 치료제가 개발 중인 상황에서는 정확하고 빠르게 진단해 격리 치료를 통한 확산을 방지하는 것이 중요하다”고 강조하며 "기존방법보다 빠르고, 간단하고, 저렴하고, 정확한 진단 방식을 수립하기 위해 시스템 생물학, 나노생명공학 등 다양한 분야에서 새로운 접근법을 통한 진단기술의 개발이 이루어지고 있다"고 설명했다.

COVID-19 바이러스 진단기술

현재 PCR 기반의 핵산 검출 방식이 가장 표준화 된 진단법이며 코로나19 진단키트는 대부분 실시간 PCR을 기반으로 하고 있다. 

PCR 기반 핵산 검출법은 진단 정확도는 면역진단방법 대비 높은 편이다. 다만, 정교한 온도조절장치와 상대적으로 긴 소요시간을 필요로 하며, 장비의 소형화와 진단시간 단축에 제약이 있어 전문 진단 설비를 갖춘 대형병원이나 임상검사실에서만 쓰일 수 있다는 한계가 있다. 

등온 증폭에 기반 한 핵산 검출법은 일정 범위의 온도(60~70도)에서 DNA를 증폭시키는 진단법으로 온도를 95도까지 올릴 필요가 없어 PCR보다 빠르게 DNA를 증폭할 수 있다. 그러나 상대적으로 복잡하고 추가 최적화가 필요하다는 한계가 존재한다. 

바이러스 항원에 기초한 면역학적 검사는 qRT-PCR 시스템을 사용할 수 없을 때 경제적이고 편리한 진단 방법을 제공하지만 위양성(False-positive) 및 위음성(False-negative)이 높아 특이도 및 민감도가 낮다는 한계점이 있다.

항원·항체에 기초한 현장검사는 항원의 단백질 또는 체내에서 생성된 항원에 대한 항체를 측정하는 방식으로 일반적으로 혈액에서  IgM 및 IgG를 검출하며 스파이크 단백질과 뉴클레오캡시드 단백질은 코로나바이러스 혈청학적 검사를 위한 가장 일반적인 면역원이다. 

이 검사법은 과정이 단순하고, 고가의 검사 장비가 필요하지 않으며, 항원 또는 항체의 존재 여부를 빠른 시간(15분 이내) 내에 알 수 있기 때문에 현장검사법(point-of care test, POCT)으로써 최적의 검사법이 될 수 있다.

그러나 항원 현장검사는 무증상 감염자에 대한 민감도가 떨어지고 항체 현장검사는 감염 초기의 진단이 어렵다는 문제가 있다. 

마지막으로 PCR을 이용한 기존 분자진단법의 대안으로 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위 기술을 이용한 진단기술이 차세대 유망기술로 손꼽히고 있다. 

크리스퍼 유전자 가위가 코로나19 바이러스를 식별할 경우 이 유전자를 절단하도록 하는 동시에 형광 분자 신호를 생성하도록 만들어 감염 여부를 판별할 수 있는 기술이다. 우수한 분석 감도와 민감도를 가져 임상 진단에서 위양성 및 위음성을 최소화 할 수 있기 때문에 높은 관심과 기대를 받고 있다. 

보고서는 “정확한 바이러스 탐지는 코로나19 대유행을 억제하기 위한 출발점”이라며 “임상적 특성 등 감염병 관련 정보 공유와 검체, 병원체 등 실물자원의 빠른 확보 및 공유가 무엇보다 중요하다”고 강조했다. 

이어 “새로운 진단 플랫폼의 개발뿐만 아니라 기존 진단기술을 맞춤형으로 적극 활용해 더 빠른 스크리닝 접근 방식을 확보하는 것도 효율적인 대안이 될 수 있다”고 덧붙였다.