이도환 교수(전기공학과) 연구팀, 코로나 바이러스 진단 효율을 극대화하는 대규모 샘플 풀링 기술 개발

 

- 나노-하이브리드 멤브레인을 활용한 샘플 농축 및 핵산 추출 기술 개발 -

- 샘플 풀링 시 발생하는 문제를 해결하여 진단 처리량과 정확도 향상 -

- 대규모 감염병 진단뿐만 아니라 저소득 국가의 의료 검진 등 폭넓게 활용 기대 -

- Advanced Science (IF: 14.3, JCR Ranking: 93.5 %) 저널에 게재 -

모교 이도환 교수(전기공학과) 연구팀이 코로나 바이러스 진단 효율을 극대화하는 대규모 샘플 풀링 기술을 개발했다. COVID-19 팬데믹 동안 대량 검사의 효율성을 높이기 위해 샘플 풀링 기법이 도입되었지만, 풀링된 샘플에서 바이러스 농도가 희석되면서 검사 민감도가 저하되고 위음성(false negative) 가능성이 증가하는 문제가 있었다. 이에 연구진은SIMPLE(Streamlined, Simple, and Inexpensive Method for Preconcentration, Lysis, and Nucleic Acid Extraction)이라는 새로운 기술을 개발했다.  

대규모 샘플 풀링에서도 높은 민감도를 유지하고 대규모 모니터링이 가능한 나노-하이브리드 멤브레인 기반 핵산 농축 기술

  이 기술은 적혈구막(RBCM), 폴리에테르술폰(PES) 멤브레인, 실리카 멤브레인으로 구성된 나노-하이브리드 멤브레인을 활용해 바이러스 샘플을 농축하고, 바이러스 RNA을 효과적으로 추출하는 방식으로 설계되었다. 이를 통해 샘플 풀링으로 인한 바이러스 농도 희석 문제를 해결하여, 개별 양성 샘플과 유사한 수준의 Ct(Cycle threshold) 값을 유지할 수 있다. 연구진은COVID-19 환자의 샘플을 대상으로 실험한 결과, 6개의 샘플을 풀링했을 때 Ct 값이 약 2.6 감소하는 것을 확인했으며, 128개의 샘플을 풀링한 경우에도 높은 정확도를 유지할 수 있음을 입증했다. 기존 RT-PCR 검사 대비 샘플 처리량을 획기적으로 증가시키면서도 검사 정확도를 유지하는 것이 SIMPLE 기술의 핵심 장점이다. 특히, 기존 샘플 풀링 방식에서 Ct 값 상승으로 인해 발생하는 위음성 문제를 최소화할 수 있어, 대규모 감염병 검사 및 모니터링에 효과적이다. SIMPLE 기술은 기존 샘플 농축 및 핵산 추출 과정을 간소화하면서도 높은 검사 정확도를 유지할 수 있도록 설계되었으며, 향후 대규모 감염병 진단뿐만 아니라 박테리아 감염 진단, 저소득 국가의 의료 검진 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 한편, 이번 연구는 광운대학교 교내연구비 지원으로 수행되었으며 연구 결과는 Wiley에서 발간하는 국제 저명 학술지인 Advanced Science (IF=14.3)에 논문이 게재되었다. https://doi.org/10.1002/advs.202408771   출처 : 광운대학교 최신연구성과 (kw.ac.kr)