과학기술
서민아·송민석 박사 연구팀…"다양한 감염병 변종 추적에 적용 가능"
생체 시료의 미세한 고유 정보를 해석할 수 있는 테라헤르츠(THz)파를 이용해 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 변종 바이러스를 정확하게 판별하는 새로운 기술이 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST)은 센서시스템연구센터 서민아·송민석 박사(공동교신저자) 연구팀이 고감도 비표지식(Label-free·바이러스 성질을 바꾸지 않는 판별법) 테라헤르츠 메타물질 센서를 통해 코로나19 단백질 단위체를 판별하는 진단 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
코로나19 바이러스가 포함된 베타코로나바이러스 속(genus)의 바이러스들은 82% 이상 유사한 아미노산 배열을 보유하고 있다. 따라서 이를 신속하게 검출·진단할 수 있는 기술을 개발한다면 감염병 전파를 조기에 차단하고 의료 현장의 부담을 낮출 수 있다.
하지만 현재 코로나19 진단에 활용하는 유전자증폭(PCR) 검사는 정확성이 높지만 진단 시간이 4시간 이상으로 길고, 신속항원검사는 진단에 20분 내외가 걸리지만 비슷한 단백질 구조를 갖는 시료는 잘 구별하지 못해 정확도가 낮다.
연구팀이 활용한 테라헤르츠파는 생체분자의 고유 진동에 민감하게 반응해 생체시료의 미세한 차이점까지 해석할 수 있는 장점이 있지만 신호 증폭 기술의 부재, 극저온의 측정 환경 등으로 생체 시료의 미세한 변화를 상온에서 관찰하기는 어렵다.
이를 극복하기 위해 연구팀은 전자기파의 특정 대역에서 신호를 증폭시키는 메타물질을 활용해 시료의 고유 정보가 반영된 테라헤르츠 광신호를 민감하게 측정할 수 있는 생체 분자 진단 플랫폼을 만들었다.
구체적으로 이들은 테라헤르츠 대역에서 우수한 흡수율을 갖는 아미노산을 특정한 뒤 해당 신호를 증폭할 테라헤르츠 메타물질을 개발했다.
이후 테라헤르츠 신호 변화를 면밀하게 관찰하기 위해 메타물질 표면에 시료를 균일하게 분산시킨 후 시료의 광학 상숫값을 분석했다.
연구팀은 “수 분 이내로 단위체의 검출, 전하량, 극성, 소수성 지표와 같은 시료 특성과 양을 추론할 수 있었다”며 “아미노산 단위의 변화를 감지해 유사한 구조를 갖는 변이 바이러스들을 특정하는 데 활용할 수 있었다”고 설명했다.
연구팀은 “이번에 개발된 테라헤르츠 시스템이 소형화된다면 이동식 검사가 가능해 다양한 감염병에 대한 즉각적인 대처가 가능할 것”이라며 기대했다.
이번 연구는 국제학술지 ‘바이오센서스 앤드 바이오일렉트로닉스'(Biosensors and Bioelectronics) 최신 호에 게재됐다.
(351)
- 태그(Tag)
-
전체 댓글 (0)
로그인후 이용 가능합니다.
-
생명물질의 기원은…”운석·화산재 철촉매 반응으로 생성된 듯”
44억년 전 초기 지구에서 생명체 재료가 되는 탄화수소, 알데히드, 알코올 등 유기 분자들이 철이 풍부한 운석이나 화산재 입자들이 촉진하는 화학반응을 통해 생성된 것으로 보인다는 연구 결과가 나왔다.
-
환자 암세포 활용한 암 치료 백신 개발 가능성 열었다
국내 연구진이 안정적이고 부작용이 적으면서 수술 후 전이·재발을 막을 새로운 형태의 암 치료 백신 개발 가능성을 열었다. 한국연구재단은 울산대 진준오 교수 연구팀이 암세포에서 얻은 표면 단백질을 항원으로 이용한 지질 나노입자(AiLNP)를 개발하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.
-
“복통·설사·직장 출혈·빈혈, 조기 대장암 4대 경고 신호”
복통, 설사, 직장 출혈, 철 결핍 빈혈(iron deficiency anemia) 등 4가지 징후 또는 증상이 50세 이전에 나타나는 조기 발생(early-onset) 대장암의 경고 신호라는 연구 결과가 나왔다.
-
초음파로 쥐 동면상태 유도 성공…”우주여행 활용 가능성”
유인 화성 탐사를 앞두고 이것이 실제 가능한지 관심이 높은 가운데 쥐 머리에 초음파를 쏴 동면 상태를 안전하게 반복 유도할 수 있다는 연구 결과가 나와 주목된다. 미국 세인트루이스 워싱턴대(WUSL) 홍 천 교수팀은 26일 과학저널 '네이처 신진대사'(Nature Metabolism)에서 초음파 펄스를 생쥐와 쥐의 뇌 특정 부위에 쏴 동면 상태를 안전하게 가역적으로 유도하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 이 방법은 머리 위에 초음파 방출기를 장착하는 비침습적 방식으로 초음파를 쏴 뇌의 신경 세포를 일시적으로 활성화해 체온을 낮추고 신진대사를 늦출 수 있다며 향후 의학이나 장거리 우주 비행에 응용될 수 있을 것이라고 말했다.
-
“말뿐인 생분해”…바이오플라스틱 PLA 섬유 분해 안 돼
화학 섬유에서 나오는 미세 플라스틱 오염에 경각심을 갖고 생분해가 가능한 옷을 찾는 착한 소비가 생기고 있지만 생분해를 내세우며 개발된 섬유도 실제 환경에서는 제대로 썩지 못하는 것으로 나타났다.
-
사과·블랙베리 등 플라보놀 함유 식품 ‘노쇠’ 발현 낮춰
플라보놀 성분을 함유한 사과와 블랙베리 등을 섭취하는 것이 노인의 '노쇠' 발현 가능성을 낮춘다는 연구 결과가 나왔다. 노쇠(frailty)는 나이가 들면서 신체 기능이 필연적으로 떨어지는 노화(aging)와는 구분되는 것으로, 일상에 지장을 줄 만큼 나이에 비해 신체기능이 심각하게 약해져 낙상과 골절 등을 초래할 위험이 높고 장애와 사망으로 이어질 수 있다. 미국 하버드의대 계열 임상 연구소인 '힌다·아서 마커스 노화연구소' 등에 따르면 플라보노이드의 하위그룹인 '플라보놀' 섭취와 노쇠의 연관성을 분석한 연구 결과를 '미국 임상영양학 저널'(American Journal of Clinical Nutrition)에 발표했다.
-
“북극해 식물플랑크톤, IPCC 예상치보다 최대 3배 감소”
북극해 식물플랑크톤이 유엔 '기후변화에 관한 정부 간 협의체'(IPCC)의 예상치보다 최대 3배 감소할 것이라는 연구 결과가 나왔다고 극지연구소가 24일 밝혔다. 포항공과대학교 국종성 교수 연구팀, 극지연구소 양은진 박사, 미국 스크립스 해양연구소 임형규 박사 등으로 구성된 국제공동연구팀은 쇄빙연구선 아라온호 탐사를 포함한 다양한 북극해 현장 탐사에서 획득한 데이터를 활용해 북극해 식물플랑크톤의 농도 예측기법을 개발했다. 이를 적용한 결과 이산화탄소 배출 시나리오에 따라 차이는 있었지만, 2100년 식물플랑크톤의 농도는 기존 IPCC 5차, 6차 보고서의 예측과 비교할 때 감소 폭이 최대 3배로 늘었다.