탄저균에 맞먹는 '야토균'…조기 검출 기술 개발

국내 연구팀, 최저농도의 10분의1에서 검출 성공

▲자가조립형 단백질 나노구조체와 마그네틱비드를 이용해 야토균을 검출할 수 있다.[사진제공=한국연구재단]

[아시아경제 정종오 기자] 탄저균만큼 위험하고 치명적인 야토균에 대한 조기 검출 기술이 개발됐다. 단백질 나노구조체를 이용해 고위험체 검출감도를 10배 이상 높였다.

국내 연구팀이 탄저균만큼 위험한 감염병 병원체인 야토균(Francisella tularensis)을 기존 검출 가능 최저농도의 10분의1에서 검출하는 데 성공했다. 야토균은 10마리 만으로도 사망에 이를 수 있다. 기존 방법으로는 이같이 낮은 농도에서는 검출이 불가능했다. 이번 연구는 낮은 농도에서도 야토균을 조기 검출할 수 있는 기술을 개발함으로써 생물테러 등에 활용될 경우 막대한 인명피해와 사회적 혼란을 막는 데 크게 기여할 것으로 보인다.

야토균은 냉전 시기인 1960년대 미국이 생물무기로 개발했을 정도로 감염력과 치사율이 높다. 미국 질병관리본부에서는 제1위험성 진균과 독소로 지정돼 있다. 국내에서도 페스트, 탄저균, 보툴리눔, 콜레라균 등과 함께 보건복지부 질병관리본부에서 고위험 감염병병원체로 지정돼 있다.

야토균을 검출하기 위한 기존의 대표적 방법으로는 효소면역측정법(Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay, ELISA)이 있다. 이는 타깃 병원체에 항체를 결합시켜 고정한 후 다시 형광물질로 염색된 2차 항체를 부착해 이들의 밝기를 측정, 균의 존재를 확인하는 방법이다. 이 기술은 병원체의 농도가 낮으면 검출이 수월하지 않은 한계가 있었다.

연구팀은 유전자재조합방식을 통해 기능성을 부여한 아포페리틴(apoferritin) 나노입자를 활용해 새로운 검출법을 개발했다. 아포페리틴 나노입자는 대장균(E.coli)을 통해 분비된 아포페리틴 단백질 24개가 스스로 조립돼 만들어진 공 형태의 나노 구조체다. 연구팀은 이 나노 구조체가 여러 개의 항체와 형광물질을 동시에 운반해 야토균에 부착시키는 운반체로 사용했다. 균에 부착되는 정도를 측정해 균의 존재를 식별했다.

이 기술로 병원체에 결합하는 항체와 형광물질의 개수를 기존 대비 증가 시켜 타깃 야토균을 10배 이상 적은 양에서도 정확히 검출할 수 있게 됐다. 또 이번 기술을 적용해 2종 이상의 고위험성 병원균(야토균, 탄저균)이 섞여 있는 시료에서도 각각의 병원균을 정확하게 검출할 수 있음을 증명했다.

한양대학교 ERICA캠퍼스 최종훈 교수가 이번 연구를 주도했다. 독성물질연구분야 국제학술지인 저널 오브 해저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials) 6월 5일자 온라인판(논문명 : A Novel Nanoprobe for the Sensitive Detection of Franscisella tularensis)에 실렸다.

최종훈 교수는 "나노기술을 활용해 국제적으로 생물테러에 활용될 수 있는 대표적 고위험성 병원균들을 현 기술에서 검출하기 어려운 낮은 농도에서도 존재 여부를 판별할 수 있게 됐다"며 "앞으로 보건과 국방의 분야에 필수기반기술로 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다.