단일세포 형태분석법(SCMA)에 사용되는 미세유체칩. 서울대 제공.

국내 연구진이 거의 모든 항생제에 내성이 있는 '슈퍼박테리아' 등 각종 세균이 어떤 항생제에 내성을 가졌는지를 4시간 안에 정확하게 알 수 있는 획기적인 검사법을 개발했다.

서울대 전기정보공학부 권성훈 교수는 세균을 항생제에 노출한 뒤 세균 하나하나의 형태 변화를 현미경으로 관찰해 내성이 있는지 없는지를 판단하는 '단일세포 형태분석법(SCMA)'을 개발했다고 밝혔다.

권 교수는 "이 방법을 실제 병원에서 수집된 표본들에 적용한 결과 정확도가 미국 식품의약국(FDA) 기준을 만족했다"면서 "식품의약품안전처에 검사법 승인을 신청할 예정이고 1~2년 안에 임상 적용이 가능할 것"이라고 말했다.

권 교수 주도로 바이오벤처 퀀타매트릭스와 서울대병원 진단검사의학과ㆍ의공학과 등 연구자들이 참여한 이 연구 결과는 '사이언스 트랜스레셔널 메디신'(Science Translational Medicine) 17일자 온라인판에 게재됐다.

새로 개발된 검사법은 환자에게 효과적인 항생제를 정확하고 신속하게 처방하는데 도움을 줘 세계 공중보건에 위협이 되는 슈퍼박테리아 대응에 기여할 것으로 기대된다.

세균 감염 시 신속하게 적합한 항생제를 찾아 처방하는 것은 환자 치료에 매우 중요하다. 그러나 현재 널리 사용되는 배지미량회석법 등 검사법은 용액에서 세균을 배양해 탁도 변화를 측정하는 것으로 결과를 얻는 데 16~24시간이 걸린다.

연구진은 이 연구에서 항생제에 대한 병원균의 반응을 단일 세포 수준에서 관찰해 4시간 안에 정확한 결과를 얻는 데 성공했다.

마이크로칩 위에 병원균과 용액을 함께 주입하고 항생제를 공급한 뒤 세포의 면적뿐 아니라 균의 개수, 선처럼 늘어나는 현상 같은 형태 변화 등을 관찰하고 이를 토대로 항생제 내성 여부를 판별하는 5가지 기준을 만들었다.

연구진은 이어 서울대병원과 인천성모병원이 제공한 189명의 임상 균주에 단일세포 형태분석법을 적용했다. 이 임상 균주 중에는 사회적으로 문제가 되는 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA) 등도 다수 포함됐다.

3~4시간 만에 도출된 검사 결과는 표준 방법인 배지미량희석법과 91.5% 일치했고 전체 결과는 FDA가 새로운 항생제 검사법에 권장하는 성능 기준을 만족하는 것으로 확인됐다.

권 교수는 "이 기술이 감염증 환자의 치료율과 생존율을 높이고 슈퍼 박테리아의 출현을 억제하는 데 사용되기를 기대한다"며 "사업화를 위해 세계 유수의 미생물 진단회사들과 협력해 실제 임상환경에서 효율적으로 작동하는 시스템을 개발할 계획"이라고 말했다.

연합뉴스