혈액 세균 감염 여부 3시간 안에 진단하는 기술 개발

UNIST·분당서울대병원 공동연구…임상적 유용성도 입증

울산과학기술원(UNIST)과 분당서울대병원 연구팀은 혈액의 세균 감염 여부를 3시간 안에 진단할 수 있는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

UNIST에 따르면 연구팀은 혈중 감염성 세균을 빠르게 검출하는 진단 칩 기술을 개발하고, 동물 모델과 세균 감염 환자의 혈액을 이용해 기술의 임상적 유용성도 입증했다.

혈액의 세균 감염 여부를 알아내는 것은 감염이 악화해 발병하는 패혈증 사망률을 낮추는 데 필수적이다.

하지만 감염 여부를 진단하기 위해 널리 쓰이고 있는 혈액 배양법은 최소 하루의 시간이 걸리고, 정확한 처방을 위해 원인균을 알아내기까지는 추가 검사나 시간이 더 필요해 최대 진단 시간이 2∼3일이 걸리기도 했다.

연구팀은 미세 유체 칩 기술에 유전물질 검출(FISH) 기술을 접목해 3시간 안에 원인균의 종류까지 알 수 있는 진단법을 개발했다.

손가락만 한 칩 안에 혈액을 흘려 혈중 세균을 분리·농축한 뒤 이를 FISH 기술로 검출해 내는 것이다.

FISH 탐침이 특정 세균의 유전자와 결합하면서 형광 발색이 되는 원리를 쓴다.

이 발색 변화를 보고 특정 세균 감염 여부를 알아낸다.

또 형광 세기를 비교·분석하면 감염된 세균의 양도 알 수 있다.

특히 미세 유체 칩 안의 자성 나노입자 덕분에 혈액 속에서 세균만 분리해 빠르게 농축할 수 있다.

입자 표면에는 면역 단백질이 코팅돼 있어 세균만 자성 나노입자에 달라붙게 되는데, 이 상태에서 자기장을 이용해 세균을 분리하는 방식이다.

연구팀은 이 기술을 이용해 기존 진단 기술로 음성이 나온 패혈증 의심 환자의 혈액에서 세균을 정량적으로 검출하는 데 성공했다.

연구팀은 "혈액 배양법보다 빠른 PCR 같은 유전체 기반 검사도 여전히 유전체를 추출하고 증폭하는 시간과 복잡한 과정이 필요했는데, 이 기술은 빠른 세균 분리 농축과 즉각적인 감지 기술로 시간을 크게 줄이고 검사 과정도 단순화했다"고 말했다.

이어 "FISH 탐침의 종류와 정확도를 높이고 의료 현장에서 사용 가능한 형태의 기기를 개발하기 위한 연구를 추가 계획 중"이라며 "항생제 내성균 검출과 항생제 감수성 진단 연구에도 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구에는 UNIST 바이오메디컬공학과 강주헌, 권태준, 김하진 교수팀, 분당서울대병원 이재혁 교수팀이 참여했다.

연구는 국제 학술지 '스몰 메소드'(Small Methods)에 3월 18일 자로 공개됐다.

연구 수행은 과학기술정보통신부의 차세대 의료기기 플랫폼 기술 개발 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

/연합뉴스