아주대, 전자기파 이용 바이러스 감별법 최초 개발

네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 6월 온라인판에 게재된 아주대 안영환 교수팀의 ‘테라헤르츠 열곡선 분석법을 통한 비표지자 유해균 검출’ 논문(사진=아주대)

[이데일리 신하영 기자] 전자기파를 활용, 세균·바이러스를 판별하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

아주대는 안영환 물리학과 교수팀이 이러한 연구성과를 거뒀다고 5일 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단이 주관하는 중견연구사업의 지원을 받아 수행됐다. 전승원 대학원 에너지시스템학과 박사과정생도 연구에 참여했다. 연구결과는 저명 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’ 6월 온라인판에 게재됐다.

연구진은 전자기파의 일종인 테라헤르츠파(THz)를 활용, 세균·바이러스 등 미생물을 감별하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 이 기술을 이용하면 유전자증폭(PCR)검사보다 신속·간편하게 병원균을 감별해낼 수 있다. 이번 연구 결과는 향후 미생물분야 진단의학 연구에도 기여할 것으로 기대를 모은다.

테라헤르츠파(THz)는 T-ray라고 부르는 전자기파의 일종이다. 기존의 광파나 엑스레이가 투과하지 못하는 물질을 선택적으로 투과할 수 있다는 점이 특징이다. 아울러 인체에 무해하기에 세포·조직검사에도 활용할 수 있다. 수하물·우편물에서 위험물질을 감지하는 분야에도 쓰일 수 있다.

통상 박테리아·바이러스 등의 병원균은 선택적 검출에 필요한 특성을 갖고 있지 않다. 이 때문에 유해 균의 선택적 검출을 위해서는 특정 파장에서 발광하는 형광 표지자(염료)를 사용하거나 유해균 대상물에 반응하는 항체를 활용하는 것이 일반적이다.

코로나 팬데믹으로 익숙해진 PCR검사 기번의 경우 미량의 시료도 정밀 측정이 가능하단 장점이 있지만, 복잡한 과정을 거쳐야 한다는 단점도 있다. 병원균으로부터 유전자를 추출해야 하는 전처리 과정이 필수이며, 유전자 증폭을 위해선 다수의 시약을 사용해야 한다.

아주대 연구팀이 개발한 새 기술을 활용하면 특정 시약이나 염료 없이도 신속한 감별이 가능하다. 연구진은 미생물 유전율이 변한다는 가설 하에 THz파 메타센서를 제작, 미생물의 고유 지문을 도출해 내는 데 성공했다. 생장 단계별로 급변하는 유전율 양상이 미생물 고유의 특징을 반영하기에 가능했다.

특히 연구팀은 대장균·포도상구균·녹농균·효모 등의 병원균에 대해 고유의 지문 데이터를 획득하는 데 성공했다. 예컨대 대장균과 유산균이 섞여 있는 시료에서 두 개체를 성공적으로 분리, 두 종 이상의 미생물이 섞인 경우에도 이를 각각 검출할 수 있음을 확인한 것. 안영환 교수는 “이번 연구는 세균과 바이러스 같은 병원균을 특정 시약이나 표지자 없이 감별할 수 있는 새로운 접근법을 찾아냈다는 점에서 중요한 의미를 갖는다”며 “후속 연구를 통해 감도·정밀도를 향상시켜 현장형·실시간 진단 센서로의 상용화 가능성을 높일 것”이라고 말했다.