[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국뇌신경과학회와 한국퇴행성신경질환학회는 11일 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 인지 교세포과학 그룹 이창준 단장 연구팀에서 연구한 ‘코로나19 바이러스 검출 프로토콜’과 관련한 연구성과를 학술지 온라인에 공개했다.

국내에서 국가적 문제로 인식되고 있는 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2 또는 2019-nCoV)는 지난 2009년 12월 중국 우한에서 발생해 전 세계적으로 전파되고 있는 신종바이러스이며 지난 2002년에 출현한 중증급성호흡기증후군(SARS‧Severe Acute Respiratory Syndrom) 코로나바이러스와 구조가 유사해 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)로도 불린다.

특히 중국, 이탈리아, 이란 등에서 급증해 전염병 우려가 촉발되고 있으며 이 바이러스는 주로 개인 간 기침과 재채기 등으로 인해 바이러스가 전염될 가능성에 있다고 알려져 있다.

그러나 이러한 확산의 위험성에도 불구하고 국내외적으로 진단할 수 있는 도구나 치료할 수 있는 방법이 없고 이러한 의학적 결점을 악용한 가짜 뉴스와 일부 언론의 단편적이고 비약된 정보 등으로 사회적인 혼란은 가중되고 있다.

기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 인지 교세포과학 그룹 이창준 단장팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 코로나19 바이러스를 검출할 수 있는 프로토콜을 제안했다.

이 연구성과에 의하면 일반적인 분자생물학 실험을 할 수 있는 생물안전 2등급 시설에서 건당 1만8000원 수준으로 4시간 내 코로나19 바이러스를 검출할 수 있다.

이 연구과정에서 실험한 생명안전 2등급 시설은 고압멸균기가 반드시 설치되어 있어야 하는 일반적인 실험실 환경조건에 추가적으로 생물안전작업대(BioSafety Cabinet, BSC) 및 장갑, 실험복, 마스크 등 적절한 개인 보호 장비를 갖춰야 하는 독립시설이다.

현재 질병관리본부는 생물안전 2등급수준 이상 시설에서 코로나19 관련 검체 등 감염성 물질을 취급할 수 있도록 규정하고 있다.

이 연구과정을 보면 검사대상자의 조직샘플에서 추출한 RNA를 실시간 유전자증폭기술(rt-PCR)로 상보적 DNA(cDNA)로 변환한 다음 코로나19 바이러스 대조군과 비교해 음성여부를 판별하게 된다.

유전자증폭기술(rtPCR, reverse transcriptase Polymerase Chain Reaction)은 DNA를 증폭시키는 중합효소 연쇄반응(PCR)의 한 종류이며 RNA에 의해 생성된 상보적 DNA(complementary DNA, cDNA)를 증폭하는 실험기법이다.

이 DNA의 특정 부분을 여러 번 복제하여 증폭하는 일반적인 실험기법을 ‘중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)’이라고 한다.

또 ‘역전사 중합효소 연쇄반응’은 DNA가 아닌 메신저 RNA(mRNA)를 통해 실제 유전자의 발현 정도를 측정하고자 할 때 사용되는 기법으로 mRNA에서 역전사효소(reverse transcriptase)를 사용해 인위적으로 cDNA를 합성하는데 cDNA로부터 중합효소 연쇄반응(PCR) 단계를 거치게 된다.

이 과정에서 코로나19 바이러스의 특정 DNA 부위를 증폭하는 프라이머(primer)가 필수적이다.

여기에서 프라이머(primer)은 특정 유전자 합성의 시작점이 되는 짧은 유전자 서열을 의미하며 코로나19 바이러스에만 나타나는 특정 DNA 부위에 달라붙어 이를 증폭시키는데 해당 검체에서 일정값에 이르는 수준까지 증폭이 일어나면 양성으로 판단한다.

이번 연구에서 제시된 프라이머는 양성판별에도 사용이 가능하지만 이번 연구는 음성판별을 위한 목적으로 진행됐다.

양성판별의 경우 조직샘플에 코로나19 바이러스가 존재한다면 코로나19 바이러스 특이적 프라이머를 통해 증폭되어 양성반응으로 표시된다.

이를 위해 연구팀은 코로나19 바이러스의 프라이머 서열 세트를 직접 제작하고 이 프라이머 세트가 정확하게 작동하는 것을 실험으로 검증했다.

특히 코로나19 바이러스에만 특이적으로 존재하는 DNA 부위를 증폭시킬 수 있는 프라이머 서열 아홉 세트를 개발해 실제 실험을 통해 코로나19 바이러스의 특정 DNA 네 부분에서 증폭 여부를 확인했다.

이 특정의 네 부분은 코로나바이러스 표적 RNA-의존성 RNA 중합효소 유전자(SARS-CoV-2 target RNA-dependent RNA polymerase gene, RdRP), 스파이크 단백질 유전자(spike protein gene, S), 피막 단백질 유전자(envelope protein gene, E) 및 뉴클레오캡시드 단백질 유전자(nucleocapsid protein gene, N) 등이며 각각의 프라이머 세트로 코로나19 바이러스 존재를 확인하는 과정을 거친다.

이 특정 DNA 중 한 부분이라도 양성반응이 있으면 즉각 의학적 치료를 권장하고 네 부분 모두 음성반응이 나오면 코로나19 바이러스에 감염되지 않았음을 검증할 수 있다.

연구 관계자는 “미국 질병관리본부 프라이머를 활용해 실험했지만 정확하지 않아 자체적으로 개발했다”며 “이번에 개발한 진단용 프라이머 서열과 프로토콜을 공유함으로써 다른 실험실에서도 손쉽게 무증상자를 대상으로 음성여부 판별이 가능할 것”이라고 말했다.

이 연구결과는 한국뇌신경과학회와 한국퇴행성신경질환학회의 학술지인 익스페리멘털 뉴로바이올로지(Experimental Neurobiology)에 11일 게재됐다.

한편 익스페리멘털 뉴로바이올로지와 관련한 학회 관계자는 “이번 연구의 심사자는 3명이며 수정내용과 심사평은 기존에도 외부에 공개한 적이 없어 이번에도 공개가 제한이 된다”고 말했다.