비 개발

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11791(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 전기적 제어 시스템을 사용하지 않고 타액 내 바이러스 DNA 발현을 증폭시켜 감염을 탐지할 수 있는 비전기적 제어 SalivaDirect 루프 매개 등온 증폭(NEC-SD-LAMP)이 개발되었습니다. 이 방법은 장치에 물을 첨가하는 것만으로 SalivaDirect를 이용하여 타액에서 바이러스 DNA를 추출하고, 추출된 DNA를 LAMP(Loop-Media Isothermal Amplification)를 통해 증폭시켜 그 결과를 육안으로 확인하였다. 팔미트산의 온도가 녹는점인 62.9℃로 유지되면서, 팔미트산이 녹으면서 LAMP 반응에 최적의 온도가 유지되었다. LAMP의 최적 온도에 대한 융점 근접성을 활용함으로써 LAMP는 전기 없이 수행될 수 있습니다. 우리는 이 방법을 사용하여 타액에서 여러 바이러스를 발견했습니다. NEC-SD-LAMP는 3가지 유형의 바이러스 DNA를 명확하게 구별할 수 있으며 이는 이 반응의 높은 특이성을 나타냅니다. 또한, 장치의 바이러스 농도 검출 한계는 µL당 2 copy로, 바이러스 감염이 시작되기 전부터 타액에서 DNA 바이러스 감염을 검출하는 것이 가능함을 나타냅니다.

전염병은 개발도상국에서 사망의 주요 원인입니다1,2. 한 가지 이유는 감염원에 대한 진단 기술이 부족하기 때문입니다. 더 심각한 원인은 적절한 의료 시설에 접근하기 어렵다는 점입니다3. 이는 바이러스 감염 진단에 중요한 검사 기회를 감소시킵니다. 바이러스 감염의 조기 발견과 치료는 완전한 치료와 확산 예방에 매우 중요합니다. 또한, 전기가 공급되지 않는 많은 열대 지역에서는 방치된 열대성 질병과 같은 전염병이 만연해 전기적 제어가 필요한 기존의 검사 장치 설정이 불가능하므로 전기 인프라나 안정적인 전압이 필요하지 않은 진단 기술이 중요합니다4. 따라서 개발도상국에 검사기술을 공급하기 위해서는 (1) 전기적 제어시스템을 사용하지 않고 검사부터 결과 확인까지 전 과정을 수행할 수 있고, (2) 정확한 검출이 가능하다는 세 가지 기준을 만족하는 방법의 확립이 필수적이다. (3) 주거지역이나 옥외, 열대지방이나 추운 지역 등 어디에서나 검사가 가능한 사용 용이성과 휴대성(현장진단검사[POCT])5.

전기가 통하지 않는 환경에서 감염성 질병 검사를 수행하기 위해 여러 장치나 방법을 사용할 수 있습니다. 첫째, 면역 크로마토그래피와 같은 항원-항체 반응을 기반으로 하는 감염 테스트 키트가 있습니다6,7. 키트에 검체를 추가하면 감염병 진단검사를 신속하게 수행할 수 있고, 결과를 눈으로 확인하거나 스마트폰을 이용해 관찰할 수 있다. 이러한 장치는 쉽게 테스트를 수행할 수 있지만, 이러한 장치에 사용되는 단백질 검출 방법으로 인해 질병의 초기 단계에서 감염을 감지하는 것은 어렵습니다. 핵산은 중합효소연쇄반응(PCR)이나 루프 매개 등온 증폭(LAMP)을 통해 효율적으로 증폭될 수 있으며 초기 단계에서 감염을 탐지하는 데 효과적입니다.

LAMP는 결과를 시각적으로 관찰할 수 있는 등온 유전자 증폭 방법입니다. 이 방법은 샘플을 60~65°C의 일정한 온도로 가열하여 표적 유전자를 증폭하고 검출합니다. LAMP는 증폭 시 4~6개의 프라이머를 사용하는데, 이는 표적 유전자에 대한 특이성이 높습니다. LAMP에 의해 표적 유전자가 증폭되면 피로인산 이온이 생성된다. 피로인산 이온은 LAMP 샘플의 칼세인-망간 이온 복합체에 포함된 망간 이온을 포획하여 칼세인이 발광하게 합니다. 그 결과, 시료의 색상 변화를 통해 목적 유전자의 유무를 육안으로 관찰할 수 있다11. 위에서 LAMP는 바이러스 검출을 위한 표준 방법인 실시간 PCR 및 qRT-PCR12,13뿐만 아니라 높은 특이성과 검출 감도를 가지고 있습니다. LAMP는 간단한 온도 조절로 반응이 가능하고, 결과를 육안으로 확인할 수 있다는 점에서 PCR에 비해 사용하기 쉬운 바이러스 검출 방법이다.