코로나19가 전 세계적으로 확산되면서 코로나19 바이러스 진단 키트에 대한 관심도 높아지 고 있다. 특히 신속하게 진단 키트를 개발하고 대량으로 보급할 수 있는 역량을 갖춘 생산 기업으로 인해, 우리나라의 코로나19 대처가 세계에서 주목받고 있다. 또한, 셀트리온의 김 임식 대표이사, 씨젠의 천종윤 대표 등 우리 대학 동문들도 맹활약을 펼치고 있다.

씨젠의 경우, 천종윤(농학·78) 대표는 발 빠른 판단으로 연구 중이던 작업을 모두 중단하고 진단 시약 개발을 최우선으로 착수하라고 지시했다. 회사의 모든 역량을 집중한 결과, 불과 2주 만에 코로나19 바이러스 진단 키트 ‘올플렉스(Allplex 2019-nCoV Assay)를 개발했다.

씨젠 진단 시약의 혁신성은 빠른 개발뿐만 아니라 테스트 의 신속성과 대량 자동검사에서 찾을 수 있다. 중앙시사매거진 2020년 3월 23일자 인터뷰에서, 천 대표는 “검사 결과의 신뢰성을 높이기 위해 진단검사의 전 과정을 관리할 수 있는 전과정관리문질이 씨젠 시약의 장점” 이라 말했다. 대부분의 진단 제품은 2종류 유전자를 검사해 확진자를 감별하는 WHO의 지침을 따르는 반면, 씨젠은 RNA 바이러스의 빠른 변이에 대비해 WHO 지침에 1종류의 유전자를 추가해 총 3종류의 표적 유전자를 동시에 검사하도록 개발해 정확도를 극대화했다. 또한, 독자적인 다중검사 시약 기술을 이용해 3종류의 코로나 유전자와 전과정관리 유전자를 포함해 서 4종류 유전자까지 동시 검사를 가능케 했다.

수출부터 결과 분석까지 자동화 시스템을 갖추고 있어 효율성도 뛰어나다. 코로나19 사태 초기부터 꾸준히 생산 물량을 늘려 현재 주당 300만 테스트 물량 수출하고 있으며, 오는 5월부터는 주당 500만 테스트 이 상으로 확대할 것이라고 밝히고 있다.

이러한 씨젠 코로나19 진단 키트가 어떤 원리로 이뤄지는지 알아보자.

‘판코로나검사’에서 ‘RTPCR’로

기존의 검사법은 ‘판코로나검사’로 코로나바이러스와 하위 분류 단계에 속하는 바이러스를 모두 검사하는 방법이다. 코로나바이러스는 생물의 분류단계인 과(family)에 해당되기에, 한 종만을 확인하는 것이 아니라 전체 과를 검사해 그중 하나 라도 코로나바이러스와 유사성이 있으면 양성으로, 없으면 음성으로 판정한다. 즉, 유의심자 의 침이나 가래를 상기도와 하 기도에서 검체를 채취한 샘플에서 유전자를 분리하고 DNA를 증폭한 후, 이 DNA의 염기서 열을 코로나바이러스의 양성 대 조군과 비교해 판정한다.

판코로나검사는 적어도 24시간이 소요되는 반면, 씨젠 제품은 4~6시간 만에 대량 검사 결 과를 확인할 수 있다. 최종 확 진 방법은 바이러스 존재 자체를 확인하는 RTPCR(역전사 중 합 효소 연쇄반응)이다. 중합 효소란 유전물질인 DNA가 복제할 때 필요한 효소를 말하는 데 이 효소들이 연속적으로 계속 작용한다. 미량의 DNA 샘플만 있어도 대량을 만들어낼 수 있기에, 신종 코로나 바이러스에게만 존재하는 바이러스 특 이 유전자 2개를 실시간으로 증폭시켜 확인하는 것이다.

PTR(중합 효소 연쇄 반응)이란

중합 효소 연쇄반응은 DNA의 특정 부분을 반복적으로 복제해 DNA를 증폭시키는 기술이다. DNA가 증폭되는 시간이 적고 아주 적은 양으로 많은 DNA를 얻을 수 있다. 중합 효소 연쇄반응을 위해서는 △2개의 프라이머 △열에 저항성이 큰 DNA 중합 효소 △4종류의 디옥시리보뉴클레오타이드 (dNTP)가 필요하다. 프라이머는 DNA 합성 과정에서 3′ 말단을 제공해 출발점 역할을 하는 짧은 단일 DNA 가닥이며, DNA 중합 효소는 주형 가닥의 DNA에 상보적인 디옥시리보뉴클레오타이드를 연결해 DNA를 합성하는 효소이다. 디옥시리보뉴클레오타이드는 DNA를 구성하는 기본 단위체로, 4가지 염기를 모두 제공해야 하므로 △dATP △dTTP △dGTP △ dCTP 4종류를 모두 넣어줘야 한다.

기존의 중합 효소 연쇄반응은 △DNA 변성 △프라미어 결합 △DNA 합성으로 이뤄진다. DNA 변성에서는 이중 나선 DNA를 90~96°C의 높은 온도로 가열해 단일 가닥으로 분리해, 분리된 각각의 DNA 가닥은 새로운 DNA를 합성하는 주형 DNA가 된다. 프라이머 결합은 온도를 50~65°C로 낮춰 프라이머를 분리된 DNA 양쪽 가닥 말단에 결합시킨다. 프라이머와 표적 DNA 염기서열의 말단과 상보적 결합을 하므로 표적 DNA만을 선택적으로 증폭시킬 수 있다.

RTPCR(역전사 중합 효소 연쇄반응)이란

중합 효소 연쇄반응이 DNA를 이용한다면, 역전사 중합 효소 연쇄반응은 DNA가 아닌 mRNA를 사용한다. mRNA에서 역전사효소를 사용해 인위적으로 상보적 DNA를 합성하고 이 상보적 DNA로부터 중합 효소 연쇄반응 단계를 거친다. 하나의 세포에 존재하는 모든 RNA를 cDNA로 모두 전환한 후 특정 cDNA의 양을 측정하기 위한 프라이머를 이용한 PCR을 통해 확인한다. 역전사 중합 효소 연쇄반응은 세포 또는 바이러스에서 전체 RNA를 추출한 후, △역전사중합 효소 △디옥시리보뉴클레오타이드 △프라이머를 이용해 RNA를 cDNA로 합성시킨다. 알고자 하는 특정 cDNA를 증폭할 수 있는 프라이머를 이용해 PCR을 진행한다. 이때 전 체 cDNA 중 특정 cDNA만 증폭되는데, 증폭량이 초기 주형의 양에 비례해 나타나며 PCR 과정 중 증폭되는 DNA 양을 실시간으로 확인할 수 있다. 이처럼 씨젠의 코로나19 진단 키트는 RTPCR 원리와 3종류의 코로나 유전자와 전과정관리 유전자를 사용함으로써 대량으로 실시간 확인이 가능하다. 이러한 씨젠의 코로나19 진단 키트 는 요즘같이 매일 발생하는 코로나 의심 환자들을 검사하기에 유용하다.