비즈
인문
자기계발
Trend
Briefing
  [GT] 새로운 랩온어칩 ‘PCR 미니어처 버전’ 개발
최근 세계적인 명문 공립대학인 인페리얼 칼리지 런던(Imperial Co...



  • 최근 세계적인 명문 공립대학인 인페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)에서 트라이실릭스(TriSilix)로 알려진 ‘마이크로 실험실’ 칩이 개발되었다. 현장 내 ‘중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction)’, 약자로 PCR 분석의 미니어처 버전의 역할을 수행한다. PCR은 체액, 대변 또는 환경 샘플과 같은 생물학적 샘플에서 바이러스와 박테리아를 검출하기 위한 황금률(gold-standard) 테스트로 알려져 있다.

    PCR은 일반적으로 실험실에서 수행되므로 테스트 결과를 즉시 확인할 수 없다. 그러나 트라이실릭스는 단 몇 분 만에 결과를 처리하고 표시할 수 있다.

    칩은 실리콘으로 만들어졌다. 실리콘 자체는 ​​저렴하지만 일반적으로 칩으로 처리하는 데 비용이 많이 든다. 그러나 이 새로운 랩온어칩(lab on a chip)을 만들기 위해 연구원들은 표준 실험실에서 칩을 생산하는 일련의 방법을 개발하여 제조에 소요되는 비용과 시간을 줄이고 잠재적으로 전세계 어디서나 생산할 수 있도록 했다.

    면봉을 실험실로 보내거나 클리닉을 방문하는 대신 트라이실릭스를 사용하면 손톱 크기의 칩으로 실험실을 방문하는 것과 같은 효과를 낼 수 있다. 전염병이 있는 소비자는 당뇨병 환자가 혈당 검사를 사용하는 것처럼 이 칩을 사용할 수 있습니다.

    연구진은 지금까지 트라이실릭스를 사용하여 주로 동물에 존재하는 세균 감염과 코로나 바이러스(SARS-CoV-2)의 유전 물질 합성 버전을 진단했다.

    연구원들은 이 시스템이 가까운 미래에 휴대용 혈당 검사 방식의 장치에 장착될 수 있다고 말한다. 이를 통해 사람들은 스스로 검사하고 집에서 감기, 독감, 재발성 감염에 대한 결과를 얻을 수 있다.

    코로나19와 같은 감염 검사를 위한 테이블탑 장치는 이미 존재하지만 환자가 병원을 방문하고 의료진이 샘플을 채취한 후, 다시 환자는 귀가하거나 병원에 머물러야하기 때문에 이러한 검사는 시간과 비용이 많이들 수 있다. 병원에 머물기를 꺼리는 사람들이 병원균을 다른 사람에게 퍼뜨릴 위험도도 증가한다.

    트라이실릭스는 인체 샘플을 통해 검증이 되었으며, 이 새로운 테스트는 클리닉 외부, 집 또는 이동 중에도 수분 내에 결과를 제공할 수 있다.

    또한 휴대성이 뛰어나 샘플 운송 과정이 제거되어 감염 진단을 가속화하고 비용을 절감할 수 있다. 더불어 이 테스트는 고도로 훈련된 전문 의료인이 없이 사용자가 바로 검사를 수행할 수 있다. 따라서 자가 격리가 필요한 경우 잠재적으로 다른 사람을 감염시키지 않고 즉각적으로 검사를 시작할 수 있다.

    클리닉이 멀리 떨어져 있고 이동 비용이 많이 드는 저소득 국가의 교외 지역에 거주하는 사람들에게는 이 테스트를 보다 쉽고 저렴하게 ​​접근할 수 있도록 만드는 것이 특히 더 중요하다. 

    실제로 환자에게 이 테스트 장치가 제공되면 항생제에도 불구하고 종종 재발하는 요로 감염과 같은 감염을 스스로 진단하고 모니터링하는 데 사용할 수 있다. 가정 내에서 감염을 모니터링하면 의사의 도움을 받아 환자가 항생제 사용을 개인화하고 맞춤화하여 증가하는 항생제 내성 문제를 줄이는 데도 도움이 될 수 있을 전망이다.

    각각의 트라이실릭스 랩온어칩에는 DNA 센서, 온도 감지기, 히터가 포함되어있어 테스트 프로세스를 자동화할 수 있다. 일반적인 스마트폰 배터리를 이용하면 한 번 충전으로 최대 35개의 테스트 장치에 전력을 공급할 수 있다.

    연구진은 임상 샘플로서 트라이실릭스를 검증하고 샘플 준비를 자동화하며 휴대용 전자 장치로 발전시킬 계획이다. 이들은 개발도상국의 가정, 농장 또는 원격 위치에서 자원이 제한된 환경에 이 테스트를 제공하기 위해 여러 파트너들과 현재 자금 제공자를 찾고 있는 중이다.

    [References]
    Nature Communications, December 2020, “Disposable Silicon-Based All-in-one micro-qPCR for Rapid On-site Detection of Pathogens,” by Estefania Nunez-Bajo, et al.  © 2020 Springer Nature Limited.  All rights reserved.

    To view or purchase this article, please visit:
    Disposable silicon-based all-in-one micro-qPCR for rapid on-site detection of pathogens chr(124)_pipe Nature Communications