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생공연, 타미플루 내성 바이러스 신속진단 키트 개발

입력 2018-09-18 09:43 수정 2018-09-18 10:25

바이오스펙테이터 장종원 기자

정주연·임은경 박사팀 연구, 사이언티픽 리포트에 게재..내성 바이러스 표면에 결합하는 유기분자 발굴

국내연구진이 타미플루 내성 바이러스를 신속하게 진단하는 키트를 개발했다. 해당 키트는 10분 이내 신속하고 간단하게 타미플루 내성 바이러스를 검출해 앞으로 현장 진단 의료기기로 활용될 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원 정주연, 임은경 박사 연구팀(위해요소감지BNT연구단)은 타미플루 내성 바이러스 표면에 선택적으로 결합하는 유기 분자를 발굴하고 이를 간단한 종이기반 바이오 검출장치(측방 유동 면역 크로마토그래피)에 적용한 연구가 최근 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 온라인 판에 게재됐다고 18일 밝혔다. (논문명 : Rapid and simple detection of Tamiflu-resistant influenza virus: Development of oseltamivir derivative-based lateral flow biosensor for point-of-care (POC) diagnostics)

대부분의 타미플루 내성 바이러스는 대부분 ‘H275Y’형의 돌연변이체로 바이러스 표면에 있는 단백질(뉴라미니데이즈; Neuraminidase)의 아미노산 하나가 변이된 돌연변이다.

바이러스는 일반적으로 세포에 감염되면 세포내에서 증식과 조립과정을 거쳐, 성숙한 바이러스가 주변의 다른 세포에게 감염되는 과정을 가지고 있다. 그 과정에서 뉴라미니데이즈는 세포에서 가위역할을 해 바이러스가 외부로 확산되도록 하는 역할을 수행한다.

기존의 타미플루는 뉴라미니디아제 효소의 기능을 차단해 증식된 바이러스를 밖으로 배출하는 과정을 방해해 바이러스 증식을 억제하는 항바이러스제이다. 그러나 뉴라미니데이즈에 변이가 발생하면 기존의 타미플루가 뉴라미니데이즈를 억제하는 기능이 떨어지게 된다. 따라서 타미플루의 수요가 급증하는 대유행 시기에는 타미플루의 내성 보균자를 신속하고 효과적으로 분류하는 기술 개발이 요구됐다.

그러나 타미플루 감수성 바이러스와 타미플루 내성 바이러스의 뉴라미니데이즈 표면 구조는 유사한 것으로 알려져 표적 단백질의 특정 구조를 인식하는 검출용 항체 개발에 많은 어려움이 있다. 따라서 기존 진단법은 돌연변이된 하나의 아미노산의 유전자를 검출하는 기술에 집중돼 있으나 이는 검체 확보에서 진단까지 오랜 시간이 요구된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 타미플루 내성 바이러스 표면의 변형된 뉴라미니데이즈에 특이적으로 결합하는 유기분자를 발굴했고 실제로 뉴라미니데이즈 효소 활성 반응과 모델링 분석을 통해 이 분자가 타미플루 내성 바이러스에 매우 높은 결합력을 가짐을 확인했다.

특히 이 유기분자가 표면에 개질된 금 나노 입자와 타미플루 내성 바이러스 표면의 뉴라미니데이즈 단백질과 결합으로 인한 응집 현상이 발생해 금 나노 입자의 색 변화를 통한 육안 검출이 가능함을 확인했다.

연구팀은 신규 개발한 유기분자를 종이기반 바이오 검출장치에 적용해 타미플루 내성 바이러스 신속 진단 키트를 개발했다. 소량의 체액 (콧물)을 이용해 10분 이내에 별도의 분석 장비 없이 신속하고 간편하게 타미플루 내성 바이러스 감염 여부를 확인하는데 성공했다.

이 키트는 일반적인 인플루엔자 바이러스 진단키트, 임신테스트기처럼 편리하게 사용 가능하다. 특히, 타미플루 감수성/내성 바이러스 혼합된 조건에서도 내성 바이러스의 농도에 따라 검출선 (Test line; TL)의 진하기의 차이를 보여 이 키트를 활용한 내성 바이러스의 정량 분석의 가능성도 확인했다.

연구책임자인 임은경 박사는 “이번 연구 성과는 기존 유전자 검사에 의존한 타미플루 내성 바이러스 진단법과 비교하여 타미플루 내성 바이러스의 감염 여부를 신속하고 간단하게 진단할 수 있는 기술로 다양한 현장에 활용 가능하다”며, “개발된 타미플루 유사체는 타미플루 내성 바이러스의 치료제 개발에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 글로벌프론티어사업 바이오나노헬스가드연구, 신진연구자 지원사업, 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행됐다.

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