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산업 ‘햄버거병’ 유발 독소 고감도 검출기술 개발
메디컬투데이 김동주 기자
입력일 : 2020-09-23 12:40:00
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고감도 검출 기술 적용한 휴대형 고감도 광학 검출기기도 개발해
▲이무승 박사 (사진= 한국생명공학연구원 제공)

[메디컬투데이 김동주 기자]

국내 연구진이 용혈성요독증후군 유발 균인 장출혈성대장균의 시가독소를 검출할 수 있는 고감도 검출 기술과 이를 적용한 휴대형 고감도 광학 검출기기를 개발했다.

한국생명공학연구원은 환경질환연구센터 이무승 박사팀(교신저자: 이무승)과 국립한밭대학교 구치완교수팀(교신저자: 구치완) 공동연구팀이 용혈성요독증후군(HUS)을 유발하는 장출혈성대장균에서 분비되는 핵심독소인 시가독소 고감도 검출기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

용혈성요독증후군(HUS)는 ‘햄버거병’으로 알려진 여름철 자주 발생하는 제1군 법정 감염병인 장출혈성대장균감염증(출혈성 장염)의 합병증으로, 시가독소를 생산하는 장출혈성대장균 감염증의 일종으로 노폐물을 배설하고 체내 항상성을 유지하는 기능을 하는 중요한 장기인 신장(콩팥)이 불순물을 제대로 걸러주지 못해 체내에 쌓이면서 발생하게 된다.

다진 고기를 제대로 익히지 않거나, 오염된 칼과 도마로 조리한 야채 등을 통해 걸릴 수 있으며, 심할 경우 과염증성물질 체내생성(싸이토카인 폭풍)을 동반한 급성 신부전증을 비롯해 미세혈관병증 용혈성 빈혈, 혈소판 감소증, 급성신부전, 중추신경계장애 등이 나타남은 물론, 혼수·마비 증상까지 이어지기도 한다.

시가독소는 장출혈성대장균이 병원체외부로 뿜어내는 대장균독성단백질로서 인체에 강하게 부착해 콩팥과 중추신경계 등 우리 몸의 중요장기의 기능에 장애를 직접적으로 유발하는 독소이다.

현재 시가독소를 검출하기 위해 가장 많이 쓰이고 있는 PCR 검출법이나 항원-항체 시험법은 숙련된 기술자나 오랜 전처리시간, 그리고 현장에서 고감도로 판별하는데 한계가 있어왔다. 따라서 신속·간편·정확한 시가독소 검출기술개발이 필요한 상황이었다.

이러한 가운데 연구팀이 본 연구 개발을 통해 형광 기반의 시가독소 검출법을 이용한 휴대형 고감도 광학 검출기기를 제작한 것이다.

연구팀이 개발한 휴대형 검출기기는 고정밀 측정기기의 도움 없이 자체 시스템만으로 형광분자 검출을 할 수 있으며, 110 pM의 높은 민감도를 가진다. 이는 낮은 농도의 시가독소 단백질을 검출할 수 있는 수준이다.

또한 마이크로컨트롤러를 이용해 주변 컴퓨터나 기타 기기의 도움 없이 실시간으로 LCD디스플레이에 독소 검출 결과를 확인할 수 있다.

연구책임자인 이무승/구치완 박사는 “이번 연구성과는 우리 실생활 먹거리나 많은 농식품 재료에 오염될 수 있는 시가독소생산 대장균, 리스티리아, 살모넬라 등에 의한 감염체를 오류없이 검출하는 휴대형 검출기기 개발의 기반이 될 수 있을 것이다”고 밝혔다.

이어 “개발된 휴대형 광학검출기는 다른 종류의 바이오/의료 샘플 분석에도 사용될 수 있을 것이며, PCR 기기의 진단속도 및 정확도를 높이는 데에도 활용될 수 있을 것으로 예상한다.”고 덧붙였다.

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한편 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 교육부 이공분야기초연구사업과 농촌진흥청 농업과학기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 생물학 분야의 저널인 플로스원(Plos One) 7월 16일자(한국시각 7월17일) 온라인 판에 게재됐다.  
메디컬투데이 김동주 기자(ed30109@mdtoday.co.kr)
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