코로나 바이러스를 검출하는 방법

  확진자 명단을 잘 살펴보면, 얼마나 많은 사람을 진단했는지 볼 수 있는데, 우리나라가 다른나라에 비해 훨씬 더 빠르게 의심군을 검사하고 있는게 보인다. 이는 밤낮으로 노력하는 질본 연구원 분들과, 6시간만에 바이러스를 판별할 수 있게 한국에서 개발한, FCoV RT-PCR Kit 덕분이다.

 

바이러스는 어떻게 검출할까?

이 키트로 바이러스를 어떻게 검출할까? 알다시피 바이러스는 세균과 달리 살아있는 생물이 아니다. 바이러스는 동/식물의 세포에 침투하여 세포의 효소를 이용해 자신의 유전체, 핵산을 다량 복제시킨다. 복제된 유전자 정보에 따라 숙주세포는 바이러스를 위해 단백질 껍질을 만들고, 이렇게 바이러스가 완성 된다. 복제된 바이러스는 다시 밖으로 나가 새로운 숙주 세포를 찾아 퍼져 나간다. 바이러스는 스스로 증식되지 않고, 숙주 세포의 증식능력을 이용한다. 마치 스파이가 공장에 잠입해 자신의 설계도 대로 제품을 생산하게 하는 것과 비슷하다.

 

 

 곰팡이나 다른 세균처럼 자가증식하지 않고, 숙주 밖에서는 단백질 덩어리와 같은 바이러스를 빠른시간 내 검출하기 위해서는 결국 바이러스의 유전자 정보를 읽어내는 방법이 가장 효과적이다. 

 

 특정 DNA를 읽어내기 위해서는 어떻게 해야 할까? 바이러스는 눈에 보이지 않는다. 곰방이처럼 군락을 만들지도 않는다. 그래서 가장 먼저 해야할 것은 검출 할 수 있을 만큼 개체를 '증폭' 시키는 것이다. 이는 바이러스가 적은 감염초기 환자들을 찾아내는데에도 효과적이다. 현대에서는 Polymerase Chain Reaction 이라는 기술이 널리 이용되고 있다. FCoV RT-PCR Kit 에서 PCR 은 이방법을 이용했다는 의미 이다. 

 

Polymerase Chain Reaction

1980년대 Kary Mullis 에 의해 Polymerase Chain Reaction, 일명 PCR 기술이 개발되었다. PCR은 DNA의 특정 염기 서열을 단시간에 복사하거나 증폭시키는 기술을 말하는데, 밑의 그림에서 볼 수 있듯 한 단계가 끝나면 DNA가 2배로 늘어난다. Mullis 는 이 공로로 1993년 노벨 화학상을 받았다. 

 

 

PCR의 과정은 대략 다음과 같다.

 

1. Denaturation of DNA

 유전자 증폭을 위해서는 이중나선으로 꼬여있는 DNA를 먼저 떼어내야 한다. 체내에서 이 과정은 효소에 의해 느리게 일어나지만, 실험실에서는 94~96 도 정도의 고온을 가해 분리해 낸다. 

 

2. Select primer & Primer anealing

 PCR기술의 가장 중요한 부분은 Primer이다. Primer 는 유전자 합성반응이 일어나는 처음 부분을 이야기 한다. 건물을 짓기전에 기반을 다지는 것과 비슷하다. 바이러스 검출을 위해 바이러스의 전체 유전자를 복제할 필요는 없다. 검출하고자 바이러스가 가지는 고유의 유전자만 부분적으로 증폭해서 검출하는게 더 효율적이다. 이번에 쓰인 FCoV RT-PCR Kit 역시 코로나 19 바이러스가 가지고 있는 특정 염기서열 2가지만 선택적으로 증폭시킨다.

 

Primer가 자리를 잡게 하기 위해 시험관의 온도를 60도 정도로 낮추게 되고, Primer 는 목표한 위치에 붙는다. 이것을 hybridization, 또는 annealing 이라고 부른다.

 

3. Extension

 Primer가 자리를 잡으면, 그것을 시작점으로 효소가 DNA를 만들어 낸다. Alongation 이라고 부르기도 한다.

 

RT-PCR

그럼 FCoV RT-PCR Kit 중 RT는 무슨 의미일까? 코로나 바이러스는 RNA 바이러스의 한 종류이다. RNA는 보통 DNA의 정보를 읽어 다른곳에 전달하는 메신저 역할을 한다. 그래서 DNA에 비교해 짧고, 하나의 선으로 이루어져 있다. RNA를 증폭시키기 위해서 먼저 DNA처럼 이중 나선구조를 만들어야 한다. 이것을 Reverse Transcription PCR, 또는 RT-PCR이라 부른다. 

 

 현재 바이러스 검사에 이용되는 FCoV RT-PCR Kit 는 이러한 원리를 이용해 바이러스를 증폭시켜 검출해 낸다. 바이러스가 없다면, Primer가 반응하지 않기 때문에 아무일도 일어나지 않는다.