초록 ▼

□ 연구개요
접근성 높은 광학계를 활용하여 코로나19를 포함한 주요 전염병의 동시다발적 분자진단 플랫폼을 개발하는 것을 최종목표로 하였음. 고가의 장비가 구축된 실험실에서 진행되던 동시다발적 분자진단 기술의 접근성을 높여, 실제 사회 보건증진에 기여할 수 있는 차세대 전염병 현장검역 플랫폼 개발하고자 하였음. 적은 양의 샘플에서 수많은 표적분자의 동시다발적분석이 가능한 미세입자 기술을 접근성 높은 광학계에 맞추어 최적화하고 진단민감도를 높이기 위해 신호 증폭 기술 도입하며 동시다발적 현장진단을 위해 자동분석 소프트웨어를 개발했

□ 연구개요
접근성 높은 광학계를 활용하여 코로나19를 포함한 주요 전염병의 동시다발적 분자진단 플랫폼을 개발하는 것을 최종목표로 하였음. 고가의 장비가 구축된 실험실에서 진행되던 동시다발적 분자진단 기술의 접근성을 높여, 실제 사회 보건증진에 기여할 수 있는 차세대 전염병 현장검역 플랫폼 개발하고자 하였음. 적은 양의 샘플에서 수많은 표적분자의 동시다발적분석이 가능한 미세입자 기술을 접근성 높은 광학계에 맞추어 최적화하고 진단민감도를 높이기 위해 신호 증폭 기술 도입하며 동시다발적 현장진단을 위해 자동분석 소프트웨어를 개발했음. 추가 장비 없이 현장진단에 활용될 수 있도록 동시다발적 등온증폭기술을 본 플랫폼에 맞추어 최적화 하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
접근성 높은 광학계를 활용하여 고처리량으로 진단이 가능한 코로나19를 포함한 주요 전염병의 동시다발적 분자진단 플랫폼을 개발하고자 하였으며, 이를 달성하였음. 고가의 장비가 구축된 실험실 기반에서 연구되던 동시다발적 분자진단 기술의 접근성을 높여, 실제 사회 보건 증진에 기여할 수 있는 차세대 전염병 현장검역 플랫폼 개발하고자 하였음. 이에 간단한 온도 유지 장치와 스캐너 만으로도 수만건의 진단을 해낼 수 있는 플랫폼을 개발하는 전략을 취하였음. 이를 위해 등온증폭 기술을 개발하고 최적화하였으며, 활용될 수 있는 플랫폼을 전자공학, 기계공학, 재료공학, 컴퓨터공학 등의 공학 기술을 융합하여 개발하였음. 그 결과 오피스 스캐너만으로도 동시다발적으로 표적 유전체를 검출할 수 있는 코드화된 미세입자를 개발하였으며, 금속나노입자 합성 기술을 활용하여 표적 유전체가 존재하는 경우 색이 변하는 생화학적 검출 시스템을 최적화하였음. 이에 더해 온도변화를 필요로하는 유전체 증폭장비를 대체할 수 있도록 Recombinase polymerase amplification 기술을 적용하였음. 이 기술들이 실제 적용되어 한정된 샘플 내에서 수많은 표적 분자를 민감하게 검출해낼 수 있는지를 확인하기 위하여 SARS-CoV-2, Influenza, Parainfluenza 등의 유전체를 동시다발적으로 진단할 수 있음을 검증하였음. Cross-reaction이 일어나지 않도록 primer 디자인을 최적화하였으며 HIgh-throughput 진단이 가능하도록 스캔 결과를 자동으로 분석할 수 있는 소프트웨어를 개발하였음. 이와 같은 개발을 통해 본 플랫폼이 추가 장비 없이 현장진단에 활용될 수 있도록 연구 목표를 달성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
우선 증상이 비슷한 호흡기 질환을 한 번의 실험 만으로 동시다발적으로 장비의 제약 없이 많은 사람들을 테스트할 수 있는 기술로 활용될 수 있을 것임. 또한 그 검출 과정에서 변이 바이러스까지도 구분해낼 수 있을 것이며 변이 바이러스의 양상에 따라 환자에게 최적화된 치료를 제공하거나 방역을 위한 정확한 조치를 취할 수 있게 될 것임. 더 나아가 변이 바이러스를 추적하고, 확산 방지를 위한 연구를 위해 데이터와 샘플을 확보할 수 있게 될 것임. 접근성이 높아 많은 샘플을 진단할 수 있으며, 한 번의 테스트 만으로도 변이 바이러스를 포함하여 여러 가지 질병을 동시다발적으로 진단할 수 있는 플랫폼은 사전에 대응하는 방역을 가능하게 할 것임. 고처리량의 기술을 통해 확산이 시작되기 전에도 사람들을 대상으로 선제적인 모니터링을 수행하여 선제적인 차세대 방역 대응 역시 구현할 수 있게 됨다면, 전염병에 감염되어 있었으나 확인하지 못해 병을 확산시키는 경우를 방지할 수 있으며 높은 처리량을 통해 감염출처를 알지 못하는 환자를 진단할 수 있음. 변이 바이러스에 선제적으로 정확하게 대응함으로써 변이 바이러스로 인해 코로나19가 처음 퍼지던 때와 같은 상황을 방지할 수 있을 것임. 또한 변이 바이러스의 전이 양상과 방역의 효율성을 좀 더 정확히 파악할 수 있게될 것이며, 변이 바이러스가 새롭게 생성되게 되면 해당 샘플을 정확하고 빠르게 확보할 수 있는 토대를 마련할 수 있을 것임. 경제적으로는 격리가 필요한 전염병의 여부를 판단하기 쉬운 동시다발적 분자진단을 통해 의료비용이 감소되고 불필요하게 경제활동인구를 제한하는 상황을 방지하여 코로나19로 인한 경제적 손해 상황을 최소화할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 5
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 5
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 28