FISH 진단 기술의 작동 원리와 검출 정확도. UNIST 제공감염 원인균을 3시간 안에 100%에 가까운 정확도로 판독해낼 수 있는 진단 기술이 개발됐다.
UNIST(울산과학기술원) 바이오메디컬공학과 김하진·권태준·강주헌 교수팀은 인공 설계 분자인 PNA를 프로브(probe)로 이용한 FISH 진단 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
FISH 기술은 프로브 분자가 세균의 특정 유전자 서열과 결합하면 발생하는 형광 신호를 읽어 내는 원리의 진단 기술이다.
이번에 개발한 FISH 기술은 PNA 분자 두 개를 동시에 사용하는 방식이다.
연구팀은 2만 종의 세균 게놈 서열을 분석해 특정 종의 리보솜 RNA에만 붙도록 PNA 서열을 설계했다.
PNA는 일반적인 DNA 기반 프로브에 비해 서열 불일치 민감도가 크다. 세균의 세포벽을 투과하는 성능도 뛰어나다.
또 두 개의 PNA가 모두 표적 부위에 달라붙어야만 신호가 발생하기 때문에 프로브 분자가 결합 부위를 잘못 찾아 생기는 혼선(crosstalk)을 크게 줄일 수 있다.
이를 통해 개별 세균 감염에 대한 검사뿐만 아니라 여러 세균이 섞여 있는 상황에도 정확도를 높였다.
이 진단 기술을 갖고 대장균, 녹농균, 황색포도상구균 등 세균 7종을 개별 샘플을 검출하는 실험을 진행했다.
황색포도상구균을 제외하고는 모두 99% 이상의 검출 정확도를 보였다. 황색포도상구균은 96.3%의 정확도로 검출됐다.
사진 왼쪽부터 김하진 교수, 김성호 박사(제1저자), 권태준 교수, 강주헌 교수. UNIST 제공
여러 종류 균이 섞인 상황에서 성능도 검증했다.
장구균과 대장균을 섞어 실험한 결과, 두 균 모두 99% 이상의 검출 정확도를 보였다.
김하진 교수는 "패혈증, 요로 감염, 폐렴 등 즉각적인 항생제 치료가 필요한 감염병 진단과 불필요한 항생제 사용을 줄이는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.
연구팀은 실제 환자로부터 채취한 혈액을 이용한 실험을 계획하고 있다.
연구 결과는 국제학술지인 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)'에 지난 1일 자로 출판됐다.