금으로 포장된 더 빠른 COVID-19 진단을 위한 새로운 경로

SARS-CoV-19 바이러스로 인한 질병인 COVID-2의 급속한 확산은 전 세계적으로 공중 보건 위기를 야기했습니다. 조기 COVID-19 감지 및 격리는 질병 전파를 통제하고 취약한 인구를 보호하는 데 중요합니다. 현재 코로나19 진단 기준은 역전사효소-중합효소연쇄반응(RT-PCR)으로, 바이러스 유전자가 여러 차례 증폭된 후 이를 검출하는 기술이다. 그러나 이 기술은 시간이 많이 소요되어 진단 센터 전체에 테스트 백로그를 생성하고 진단이 지연됩니다.      

Biosensors and Bioelectronics에 발표된 최근 연구에서 한국과 중국의 연구원들은 COVID-19 진단에 필요한 시간을 단축할 수 있는 새로운 나노기술 기반 플랫폼을 도입했습니다. Au '나노딤플' 기질(AuNDS)의 공동에서 금 나노입자(AuNP)를 사용하여 준비된 표면 강화 라만 산란(SERS)-PCR 검출 플랫폼은 8주기의 증폭 후에 바이러스 유전자를 검출할 수 있습니다. 이는 기존 RT-PCR에 필요한 수의 거의 XNUMX/XNUMX입니다.

“기존의 RT-PCR은 형광 신호 검출을 기반으로 하기 때문에 SARS-CoV-3를 검출하는 데 4~2시간이 필요합니다. 코로나19가 확산하는 속도를 감안하면 이 속도는 턱없이 부족하다. 이 시간을 최소한 절반으로 줄일 수 있는 방법을 찾고 싶었다”고 추재범 교수가 연구 동기를 설명했다. 다행히 답은 멀지 않았습니다. 2021년에 발표된 이전 연구에서 추 교수팀은 DNA 혼성화라는 기술을 통해 AuNDS의 공동에 균일하게 배열된 AuNP에 의해 고감도 SERS 신호가 생성되는 새로운 검출 플랫폼을 개발했습니다. 추 교수팀은 이 이전 발견을 바탕으로 코로나19 진단을 위한 새로운 SERS-PCR 플랫폼을 개발했다.

새로 개발된 SERS-PCR 분석은 SERS 신호를 사용하여 표적 바이러스 유전자가 있는 경우 천천히 분해되는 작은 DNA 프로브인 "브리지 DNA"를 감지합니다. 따라서 COVID-19에 대해 양성인 환자의 샘플에서 브리지 DNA(따라서 SERS 신호)의 농도는 점진적인 PCR 주기와 함께 지속적으로 감소합니다. 대조적으로, SARS-CoV-2가 없을 때 SERS 신호는 변하지 않습니다.

연구팀은 SARS-CoV-2의 두 가지 대표적인 표적 표지자, 즉 SARS-CoV-2의 외피 단백질(E) 및 RNA 의존성 RNA 중합효소(RdRp) 유전자를 사용하여 시스템의 효율성을 테스트했습니다. RT-PCR 기반 검출에는 25주기가 필요했지만 AuNDS 기반 SERS-PCR 플랫폼은 8주기만 필요하여 테스트 기간이 상당히 단축되었습니다. "우리의 결과는 예비적이지만 진단 기술로서 SERS-PCR의 유효성에 대한 중요한 개념 증명을 제공합니다. 당사의 AuNDS 기반 SERS-PCR 기술은 기존 RT-PCR 기술에 비해 유전자 검출에 필요한 시간을 상당히 단축할 수 있는 유망한 새로운 분자 진단 플랫폼입니다. 이 모델은 차세대 분자 진단 시스템을 개발하기 위해 자동 샘플러를 통합함으로써 더욱 확장될 수 있다”고 추 교수는 설명했다.

실제로 SERS-PCR은 COVID-19 대유행에 대한 우리의 무기고에서 중요한 도구가 될 수 있습니다. 또한 분자 진단 분야에서 패러다임 전환을 일으켜 감염성 질병을 감지하고 미래 전염병에 대처하는 방법에 혁명을 일으킬 수 있습니다.