코로나19 델타변이 진단 정확성, 표준물질로 높인다-국내 최초로 코로나19 델타변이 바이러스 유전자 표준물질 개발 성공

댓글 0

판교핫뉴스

2021. 11. 26.

코로나19 델타변이 진단 정확성, 표준물질로 높인다-국내 최초로 코로나19 델타변이 바이러스 유전자 표준물질 개발 성공

작성자관리자 작성일자2021-11-24 16:58

 

 

 

코로나19 델타변이 진단 정확성, 표준물질로 높인다 

- 국내 최초로 코로나19 델타변이 바이러스 유전자 표준물질 개발 성공 -

- 델타변이 바이러스 진단 효율성 및 신뢰성 향상 기대 -

 

 

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 국내 최초로 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19‧코로나19) 델타변이 바이러스 유전자 표준물질 개발에 성공했다.

 

이번 표준물질은 2020년에 개발된 코로나19 바이러스 유전자 표준물질에 이어, 급격히 확산 중인 델타변이 바이러스에 대응하기 위해 긴급 개발됐다. 현재 사용 중이거나 개발 중인 진단키트의 제품개발 및 평가에 사용될 수 있으며, 델타변이 진단의 효율과 신뢰성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다.

 

2020년부터 전 세계적 유행 중인 코로나19는 그간 알파, 베타, 감마, 델타 등이 주요변이로 지정됐다. 그러나 현재는 검출되는 대부분의 코로나19 바이러스가 델타변이이며, 국내 또한 유사한 상황이다.

 

이러한 우점 변이의 변화로 인해 기존에 사용되었던 진단법이 델타변이에도 효과적으로 적용되는지 평가가 필요하다. 또한 앞으로 개발될 진단법 역시 델타변이를 효과적으로 진단할 수 있어야 하므로, 델타변이 표준물질의 필요성이 크게 증가한 상황이다.

 

연구팀은 국내에서 분리된 델타 변이주를 배양하여 유전체 RNA를 추출했으며, 확보된 디지털 PCR을 이용해 개별 유전자를 정량, 이를 특성값으로 하는 표준물질을 제조했다. 

 

유전자 합성을 통해 제작한 기존의 표준물질과 달리, 실제 바이러스를 배양한 것이 특징이다. 전체 유전체를 100% 포함하고 있어 코로나19 바이러스 유전체 분석법 개발에도 활용 가능할 것으로 전망된다.

 

또한 공통된 표준물질을 사용함으로써 국내 개발 진단키트의 성능을 객관적으로 보여줄 수 있다. 국산 진단키트의 수출에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

 

KRISS 미생물분석표준팀 김세일 책임연구원은 “델타변이에 대한 표준물질은 국가측정표준기관 중에는 KRISS가 최초로 제작했다”라며, “이번 표준물질은 양성/음성 판정 기준의 정확성을 높여 진단 신뢰성을 향상시키고, 유전체 분석법의 민감도와 정확성도 평가할 수 있다”라고 밝혔다.

 

한편, 2020년에 개발된 코로나19 바이러스 RNA 표준물질은 현재까지 280건 이상 보급되었으며, 델타변이 표준물질은 KRISS 표준성과한마당(eshop.kriss.re.kr)에서 구매 가능하다.

 

KRISS 주요사업, 국가과학기술연구회 융합연구단 사업의 지원을 받은 이번 표준물질의 측정에 사용된 기술은 저널 오브 마이크로바이올로지 앤드 바이오테크놀로지(Journal of Microbiology and Biotechnology)와 인터내셔널 저널 오브 몰레큘러 사이언스(International Journal of Molecular Science)에 온라인 게재됐다.

 

붙임1

연구성과 추가 설명

 

 

연구 과정 상세 설명

(1)

 

▲ SARS-CoV-2 RNA 표준물질의 제조

 

2020년도에 제작된 표준물질은 우한에서 처음 분리된 최초분리주의 유전체 염기서열 정보를 바탕으로 유전자 합성을 통해 전체 유전체의 90%에 해당하는 염기서열을 확보, 이를 주형으로 하여 시험관 내 전사 과정을 통해 RNA를 합성했다. 이번에 제작된 표준물질은 국내에서 분리된 델타 변이주를 배양하여 유전체 RNA를 추출하였으며 확보된 디지털 PCR을 이용하여 개별 유전자를 정량, 이를 특성값으로 하는 표준물질을 제조했다.

연구 과정 상세 설명

(2)

 

▲ 배양 바이러스 표준물질의 제조단계 모식도

 

 

연구성과 관련 이미지(1)

 

▲ 우한 최초 분리주와 델타변이주의 비교

 

표준물질 제조에 사용된 델타 변이주의 유전체 염기서열과 동일한 서열을 우한 최초 분리주의 유전체 염기서열과 비교한 그림이다. 총 34개의 핵산 변이와 27개의 아미노산 변이 및 4개 아미노산의 결여(deletion)가 있음이 확인되었으며, 사태 초기에 WHO에서 공유된 RT-qPCR 진단법 중에서 독일의 샤리테(Charité) 대학과 중국의 질병예방통제센터에서 공개한 프라이머 부분에 변이가 있음을 보여주고 있다.

연구성과 관련 이미지(2)

 

▲ SARS-CoV-2 RNA 주요변이주 스파이크 단백질의 변이정보

 

주요 변이주 스파이크 단백질 상의 대표적인 주요변이를 나타내고 있으며, 스파이크 단백질 이외에 다른 부위에도 다양한 변이가 발견되고 있어 이러한 변이가 기존 진단법의 정확성에 영향을 미칠 수 있다.

 

 

관련 논문

1. Journal of Microbiology and Biotechnology (IF: 1.992), vol 31(3), pp. 358-367 (2021.3.28.)

○ 제목 : “Comparison of Digital PCR and Quantitative PCR with Various

SARS-CoV-2 Primer-Probe Sets”

○ 주소 : https://doi.org/10.4014/jmb.2009.09006

 

2. International Journal of Molecular Science (IF: 4.556), vol 22(11), pp. 6150 (2021.6.7.)

○ 제목 : “Nucleic Acid Testing of SARS-CoV-2”

○ 주소 : https://doi.org/10.3390/ijms22116150

에피소드

코로나 19 바이러스 변이에 대한 표준물질 계획은 2020년 연말에 주요변이가 등장한 후에 2021년 연초에 수립되어 모든 주요 변이에 대해 개발이 진행되었다. 그러나 델타 변이의 발견 및 급속한 확산으로 인해 대내외적으로 델타변이 표준물질에 대한 요구가 크게 증가하였으며, 이에 따라 델타변이 표준물질을 우선적으로 개발하는 것으로 변경하여 신속하게 개발하였다.

 

 

붙임2

사진 자료

 

 

 

▲ KRISS에서 개발한 코로나19 델타변이 바이러스 유전자 표준물질

 

 

▲ KRISS 연구팀이 코로나19 델타변이 바이러스 유전자 표준물질을 살펴보고 있다.

 

▲ KRISS 연구팀

(좌측부터 유희민 선임연구원, 김세일 책임연구원, 김일환 선임연구원)

 

붙임3

연구자 프로필 – 김세일 책임연구원

 

 

1. 인적사항

 ○ 성 명 : 김세일 

 ○ 소 속 : 한국표준과학연구원 화학바이오표준본부                    바이오분석표준그룹 미생물분석표준팀

 ○ 직 위 : 책임연구원

 

 

 

 

 

2. 경력사항

 ○ 2013~현재 : 한국표준과학연구원 책임연구원 

 ○ 2017~현재 : 과학기술연합대학원대학교 생물분석학과 겸임교수

 ○ 2017~현재 : 한국화학연구원 겸임연구원

 ○ 2021~현재 : 산업용 유전자변형생물체 위해성심사 전문가심사위원 

 ○ 2018~2020 : 국가지식재산위원회 민간위원

 ○ 2009~2013 : 한국과학기술연구원 박사후연구원

 

3. 수상실적

 ○ 국가지식재산위원회 감사패

 ○ 과학기술정보통신부 장관 표창

 

4. 전문 분야 정보

 ○ 미생물학, 분류학, 미생물 유전체 분석, 미생물 군집 분석, 바이러스학

 

5. 발표논문 및 특허

 ○ SCI 논문 34편

 ○ 코로나바이러스 관련 특허 5건 및 기타 특허 2건