작두콩으로 노로바이러스 '1시간 만에 검출' [KBSI-세상을 바꾸는 분석과학-③]국가·사회 문제해결형 분석과학 "예방이 먼저"
국내 단 2대! HDX 질량분석기로 노로바이러스 결합 부위 밝혀내
노로바이러스는 사포바이러스, 로타바이러스 등과 함께 구토·설사를 동반한 장염을 일으키는 주요 바이러스다. 2012년 겨울 일본에서는 10명이 노로바이러스 감염으로 사망하는 사건이 발생했고, 이에 앞서 독일에서는 중국산 냉동딸기를 섭취한 1만1000여명이 노로바이러스에 감염돼 전세계를 노로바이러스 공포에 몰아넣었다. 영국에서도 2012년 한 해 12만명이 노로바이러스에 감염된 것으로 집계됐다. 식중독. 여름에만 '반짝' 기승부리는 계절 질병쯤으로 생각하고 있는가? 그렇다면 '바짝' 긴장해야겠다. 때 이른 한겨울 추위로 벌써부터 한파를 예고하고 있는 12월, 식중독으로 인해 때 아닌 복통, 고열, 구토를 호소하는 환자가 속속 나타나고 있다. 겨울 식중독 하면 가장 먼저 떠오르는 것이 역시 노로바이러스일 것이다. 낮은 기온에서도 증식이 가능하고, 미량의 바이러스만 섭취해도 병을 일으킬 수 있어 매우 위험하다. 또 증상이 소멸한 뒤에도 2주간 전염 가능한 강력한 감염력을 가지고 있어 악명 높다. 노로 바이러스에 감염되면 평균 24~48시간의 잠복기를 거치는데, 대표적인 감염 증상은 발열을 동반한 구토, 설사, 두통 등이다. 이러한 증상은 평균 3일 동안 지속된다. 이 같은 증상이 발현된다고 해서 노로바이러스를 의심할 순 없다. 구토와 설사 증상으로 병원을 찾아 "노로바이러스 인가요?" 라고 묻는다면, 간혹 "확실한 답변이 어렵다"는 대답과 함께 간단한 감기 치료만 받게 되는 경우도 발생한다. 병원에서도 환자에게 즉시 노로바이러스 감염 여부를 확답할 수 없는 속사정도 있다. 노로바이러스 여부를 최종 확인하는 데 걸리는 시간이 최소 16시간 이상이기 때문이다. 이 처럼 오랜 시간이 소요되는 데에는 배양이 안 되는 노로바이러스 특성 탓. 배양을 할 수 없어, 노로바이러스 검출을 위해서는 감염원(음식물)으로부터 바이러스를 포집해 개체수를 늘리는 증폭 과정이 필요하기 때문이다. 이런 가운데, 국내 연구팀에 의해 노로바이러스 검출 시간을 기존 16시간에서 1시간으로 대폭 줄일 수 있는 진단키트가 개발됐다. 검사비용도 기존대비 10분의 1로 줄였다. 일석이조다. 주인공은 바로 한국기초과학지원연구원(KBSI.원장 정광화) 생물재난 연구팀의 최종순·권요셉 박사. 지난해 노로바이러스를 1시간 만에 판별할 수 있는 핵심 기술 개발에 성공, 이미 중소기업에 기술이전을 마치고 상용화를 목전에 두고 있다. 연구팀은 노로바이러스 판별에 항체 대신 작두콩에서 추출한 렉틴 단백질을 적용했다. 노로바이러스 판별에 항단백질로 '노로바이러스에 딱 붙는 풀'이라는 이름의 노로글루(NoroGlue) 단백질을 개발, 노로바이러스와 강하게 결합하는 특징을 활용하게 된 것이다. 작두콩으로 노로바이러스를 검출할 수 있다니, 그것도 1시간 만에. 어떻게 가능할까?
◆ 노로바이러스에 '딱' 붙는 단백질 발견…"작두콩 분석하다가"
'작두콩 아이디어'는 연구팀이 4년 전 김두운 전남대 식품공학과 교수로부터 호남 특산물 중 하나인 작두콩 분석을 의뢰받은 데에서 탄생했다. 작두콩 부가가치를 높이기 위해 노로바이러스 항체를 대체할 수 있는 공동연구를 진행하던 중, 작두콩으로부터 얻은 렉틴 단백질이 노로바이러스와 강하게 결합하는 성질이 있음을 밝혀낸 것이다. 진단키트만 있으면, 노로바이러스를 검출하는 방법은 비교적 간단하기 때문에 이러한 성질을 이용한 노로바이러스 진단키트 개발을 시작했다. 노로글루가 담긴 용기에 노로바이러스 감염 의심 물질을 넣어 농축된 바이러스의 유전 정보를 증폭한 후 유전자 칩에 담아 진단키트에 넣으면 그 즉시 감염 여부와 노로바이러스 종류가 출력될 수 있는 기술 개발에 성공. 최종판별까지 소요되는 시간은 대략 1시간, 기존 방법과 비교도 안 되는 빠른 시간으로 검출이 가능해졌다. 개발된 검출 키트의 또 다른 장점은 '동시 분석'이 가능하다는 것. 몇 백개의 시료든지 동시에 분석 가능하다. 노로바이러스는 주로 음식을 통해 우리 몸속에 들어온다. 노로바이러스의 흔한 원인으로 꼽히는 어패류, 채소류뿐 아니라 우리가 먹는 물에도 들어 있고, 숟가락 젓가락에도 묻어 있다. 평균적으로 노로바이러스 환자가 먹은 음식을 분석해 감염 경로를 추적하는 데에는 환자가 먹은 세끼로 이뤄진다. 한국인들의 한 끼 평균 반찬수가 5개 이상이라고 할 때, 분석 시간은 눈덩이처럼 불어난다. 기존 방법으로는 많은 시료를 한꺼번에 분석하기엔 한계가 지적되어 왔다. 하지만 이제 동시에 시료 분석이 가능해져, 노로 바이러스 검출시간이 더더욱 획기적으로 줄어들게 되었다.
◆ 단백질 기능, KBSI의 정밀분석으로 밝히다
하지만 KBSI 생물재난연구팀이 찾은 단백질이 노로바이러스와의 결합이 강하다는 것만으론 만족할 수 없었다. 국내 기술이전한 중소기업의 분석키트 판매를 도우려면 지속적인 연구개발이 뒤따라야 했다. 연구팀은 가장 먼저 콩단백질과 노로바이러스의 결합부위를 검증에 주력했다. 실험에는 국내 단 2대만 존재하는 HDX(Hydrogen Deuterium Exchange) 질량분석기가 활용되었다. HDX 질량분석기를 이용하여 바이러스와 단백질의 결합 부위를 분석했다. 연구팀은 분석 결과를 바탕으로 콩에서 직접추출하지 않더라도 인공적으로 단백질을 만들어 낼 수 있는 기술을 계속 연구 중에 있다. 또한, 단백질과 바이러스 간 강한 결합의 힘을 측정할 수 있는 SPR (Surface Prasmon Resonance), ITC (Iso Thermal Calorimeter), Blitz, 바이로마커 발굴을 위한 고정밀 질량분석기 등 KBSI가 보유한 최첨단 장비를 활용하여 다양한 측면으로 분석 연구를 진행하고 있다. 지금 KBSI에서 진행하고 있는 연구의 최종 목표는 ‘예방’이다. 아무리 효과적인 치료제가 있다한들 ‘예방’이 먼저다. KBSI의 노로바이러스 진단키트 개발과 그 후속연구는 노로바이러스 감염 여부와 정확한 바이러스 종류를 확인할 수 있는 차원을 뛰어넘어, 사전에 감염을 차단하는 ‘예방’에 맞춰져 있다.
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KBSI는 국민 안전과 건강에 관련된 사회적 문제를 해결하기 위한 '국가·사회문제해결형 분석과학 연구'에 주력하고 있다. 그동안 KBSI가 쌓아온 연구역량을 바탕으로 건강·보건 등 사회문제를 해결하고 더 나아가 에너지, 환경, 안전 등 사회문제 해결에 기여할 것으로 확신한다. ☞ 출처 : http://www.hellodd.com/news/article.html?no=56231 | 
