[데일리비즈온 김소윤 기자] 국내 연구진이 바이러스 감염 여부를 조기에 판별할 인공 혈관 칩을 개발해 주목을 받고 있다. 이 칩이 상용화되면 감염병 관련 증상이 나타나기 전 감염 여부를 간단하게 알 수 있을 것으로 보인다.

23일 울산과학기술원(UNIST)은 이 대학 바이오메디컬공학과의 강주헌 교수팀이 병원균(세균, 바이러스 등) 감염 여부를 조기에 판별할 미세 유체 칩을 개발했다고 밝혔다.

이에 따르면 머리카락 수준으로 가느다란 관으로 이뤄진 칩에 감염된 혈액(유체)을 넣으면 혈액 속 백혈구가 유체 관(인공 혈관) 벽면에 달라붙는다.

감염된 사람이라면 벽에 달라붙는 백혈구 숫자가 건강한 사람에 비해 눈에 띄게 많다는 설명이다. 이에 저배율의 광학현미경만으로 감염여부를 쉽게 판독 할 수 있다.

주목할만한 점은 검사법이 간단하다는 것이다. 연구팀에 따르면 검사에 소요되는 시간은 10분 내외로 짧다. 또 감염 극초기(감염 이후 1시간)에도 감염여부를 알아낼 수 있다.

이에 열과 같은 증상이 없는 잠복기 환자를 조기에 선별할 수 있다는 장점이 있다. 문진이나 체온 검진에 의존하고 있는 코로나 환자 선별방식을 획기적으로 바꿀 수 있을 것으로 연구팀은 전망했다.

이들은 연구 과정에서 면역세포(백혈구)가 감염이 발생된 부위로 이동하기 위해 혈관 내벽을 통과(혈관외유출)하는 과정에서 혈관 내벽에 붙는 현상을 모방했다는 설명이다. 이들이 개발한 칩의 유체 관 벽면에는 감염 시 혈관 내피세포가 발현하는 단백질이 코팅됐다.

이 단백질은 혈액 속을 떠다니는 백혈구를 붙잡는 역할을 한다. 환자의 백혈구 표면에서도 혈관 내벽 단백질과 짝을 이루는 단백질 발현이 증가할 뿐만 아니라 이러한 백혈구의 비율이 높아진다는 설명이다.

환자의 혈액을 미세 유체 관에 흘리게 되면 유체 관 벽면에 붙는 백혈구 숫자가 건강한 사람보다 훨씬 많은데 이러한 방식으로 감염 여부를 빠르고 쉽게 판단할 수 있다. 현장에서 복잡한 기기 없이 바로 투입될 수 있는 이유다.

연구팀은 항생제 저항성 세균에 감염된 쥐로 개발된 미세 유체 칩의 성능을 검증했다. 감염된 쥐의 혈액 한 방울 (50마이크로 리터)을 미세유체 소자에 흘려주었을 때 감염되지 않는 쥐보다 더 많은 양의 백혈구가 유체 관 벽면에 붙어 있는 것을 확인했다.

아울러 감염 된지 1시간 밖에 지나지 않은 초기에도 정상쥐와 비교해 더 많은 양의 백혈구가 붙어 있었다. 이로 인해 감염 환자 조기 선별이 가능한 검사법임을 증명했다.

연구팀 관계자는 “기존의 혈액배양이나 PCR검사 방법보다 더 빠른 시간 안에 진단 결과를 알 수 있다. 진단에 필요한 광학현미경도 이미지 확대에 필요한 배율이 낮아 스마트폰에 장착이 가능한 수준”이라면서 “궁극적으로 5~10분 내에 감염여부를 진단하는 저렴한 휴대용 진단 시스템을 완성하는 것이 목표”라고 설명했다.

의학계에 따르면 현재 국내에서 코로나19 진단에 사용 가능한 제품은 확진 검사용 긴급사용승인 제품들과 응급 선별용 긴급사용승인 제품들이 있다. 이외에 정식허가 제품도 있다.

확진 검사용의 경우 코로나19 감염자의 확진 판별을 위해 사용되는데 검체 채취 이후 6시간 이내에 결과를 알 수 있다.

응급 선별용은 명칭대로 확진 검사용보다 신속하게 결과를 알 수 있는데 1시간 이내 결과를 확인할 수 있다고 전해진다. 이는 응급 수술이 필요한 환자 등 중증 응급환자들의 코로나19 음성을 확인하고자 사용된다.

진단시약도 ‘분자진단시약’, ‘항원진단시약’, ‘항체진단시약’ 등이 있다. 국내에 승인된 긴급사용 검사법은 분자진단시약을 통한 유전자 검사다.

이 검사방법은 코, 목의 점액이나 객담이 검체로 사용된다. 결과가 나오기까지는 최대 6시간이 걸린다. 이 검사법으로 과거 감염 이력을 알 수 없다. 또 고비용에 속해 접근성이 떨어진다.