ETRI, 디지털 PCR검사 장비 부품 국산화
ETRI, 디지털 PCR검사 장비 부품 국산화
  • 홍석범 기자
  • 승인 2022.03.03 20:33
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물방울 형광 리더기 개발... 코로나·암 검사·신약개발 등 활용 가능

국내 연구진이 차세대 유전자 진단 기술로 주목받고 있는 디지털 유전자증폭(PCR) 검사장비 부품 국산화에 성공했다. 이로써 검사 장비의 신속한 현장 보급을 촉진해 코로나, 메르스와 같은 고위험 감염병으로부터 국민을 안전하게 보호할 수 있을 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 디지털 PCR검사 장비에 사용하는 물방울 형광 리더기 핵심 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 기술은 시장에 출시된 디지털 PCR 분자진단기기의 기존 부품을 대체할 수 있어 곧바로 상용화가 가능하다.

연구진은 광섬유를 활용해 렌즈, 광학필터와 같은 고가의 광학부품을 대체해 부품 가격을 절반 수준으로 대폭 절감했으며, 측정·검출 단계에서의 신호 품질을 개선해 PCR 검사의 정확도도 높였다.

수입에 의존하던 디지털 PCR 검사 장비의 핵심 부품을 국산화함으로써 PCR 장비의 기술 경쟁력을 높이고 현장 보급도 빨라질 전망이다. 일반적인 PCR 검사 장비는 약 20㎕(마이크로리터)의 시료를 한번에 유전자 증폭해 분자 진단에 활용한다. 

그러나 시료의 유전자 농도가 너무 낮은 경우, 유전자를 증폭시켜도 양성 기준치에 도달하지 못하기 때문에 가짜음성이라는 잘못된 결과를 도출할 수 있다. ETRI의 디지털 PCR 검사 장비는 시료를 2nl(나노리터)의 미세 물방울로 2만 개를 만들어 유전자 증폭 과정을 거친다. 

유전자가 증폭된 물방울에 레이저를 조사해 형광측정 방식으로 검출해내기 때문에 유전자 농도가 낮아도 일반적인 PCR 검사 장비보다 훨씬 정밀하게 진단 결과를 도출할 수 있다. 또 디지털 PCR 검사 장비는 물방울 생성기, 온도 제어장치 및 물방울 형광 리더기로 구성돼 하나의 장비로 유전자 분할·증폭·검출이 가능하다.

ETRI가 개발한 물방울 형광 리더기에는 물방울이 이동하는 유체 채널과 형광측정에 필요한 부품을 일체화한 광유체 집적 모듈이 적용됐으며, 광섬유 기반의 새로운 모듈 개발로 기존의 비싼 광학필터와 렌즈 등을 대체했다. 

또한 집적 모듈을 활용하면서 신호품질 개선 및 생산 시간 절감효과까지 더했으며, 부품을 줄이면서 복잡한 배치 설계를 안정적으로 변경했고 빛의 간섭으로 발생하는 신호의 잡음 문제를 해결했다. 

이밖에도 기존의 수동 광학정렬 공정도 자동화해 제조 시간을 단축했다. 부품 개발을 통한 장비 소형화로 차세대 진단 바이오칩인 ‘랩 온 어 칩(Lab on a Chip)’구현에 대한 기대감도 높아졌다. 하나의 칩에서 시료처리, 가공, 측정이 모두 가능해 진단검사, 신약개발 등이 훨씬 빨라질 전망이다.

 


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