국내 연구진이 별도의 DNA 정제나 화학적 변형 없이도 식중독균을 현장에서 2시간 이내에 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 유전자 진단 기술을 개발해 학계의 주목을 받고 있다.
건국대학교 생물공학과 박기수 교수 연구팀은 대장균(O157:H7)과 리스테리아균을 감별할 수 있는 변형 없는 측방유동분석 기반 진단 플랫폼 **'M-FLASH(Modification-Free Lateral Flow Assay for Specific Hybridization)'**를 개발했다고 밝혔다.
이 기술은 유기용매나 효소 없이 단순 가열(Thermal lysis)만으로 유전자를 추출하며, 온도 변화 없이 증폭이 가능한 등온핵산증폭기술(LAMP)을 적용하여 장비 없이도 식중독균을 고감도로 검출할 수 있는 것이 특징이다. 특히, M-FLASH는 고가의 형광 탐지기나 복잡한 변형이 필요한 기존 진단법과 달리 DNA 올리고뉴클레오타이드에 변형을 가하지 않고도 색 변화를 통해 검출 가능한 세계 최초의 시스템으로 평가된다. 이는 소금 기반 고정화 방식(SAIoNs)과 마이크로파-건조법을 활용한 금나노입자 탐침 기술 등을 통해 구현되었으며, 진단 비용을 획기적으로 낮추고 대량 생산에 용이하다.
연구진은 실제 양배추, 육포, 계란 껍질 등 식품 시료에 균을 인위적으로 오염시켜 실증 실험을 수행한 결과, 대장균은 10¹ CFU/mL, 리스테리아균은 10² CFU/mL 수준에서 색 변화로 정확히 검출하는 데 성공했다.
본 시스템은 유기용매나 효소 없이 단순 가열을 통한 병원균 DNA 추출, DNA 정제 없이 직접 등온핵산증폭 가능, DNA 이중 서열 인식 프로브를 이용한 고정밀 하이브리디제이션 기반 검출, 그리고 DNA 변형 없는 금나노입자 비색 반응을 통한 저비용·대량 제조 가능성 등 4가지 기술적 차별성을 기반으로 기존 기술의 한계를 극복했다.
또한, 하나의 키트에서 대장균과 리스테리아를 동시에 구별·검출할 수 있는 다중 진단(multiplex) 기능을 구현했으며, 스마트폰을 이용한 디지털화 시스템과의 연계도 가능하다.
연구팀은 기존 PCR 기반 시스템이 고가 장비와 전문 인력을 필수로 요구하여 현장 적용이 어려웠던 반면, M-FLASH는 개발도상국, 수출입 식품 검역, 항만·공항 방역, 재난 현장 등 자원 부족 상황에서도 즉시 활용 가능한 유전자 진단 플랫폼이라고 설명했다. 나아가 향후 식중독균 외 항생제 내성균, 수인성 병원체, 호흡기 바이러스 등 다양한 병원체 진단에도 응용될 수 있는 핵심 기반 기술로 확장될 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구는 식품의약품안전처의 스마트 식품안전관리사업과 한국연구재단의 우수신진연구사업 지원을 받아 수행되었으며, 국제 화학분석 분야 저명 학술지 'Analytical Chemistry' 2025년 7월호 표지 논문(Front Cover)으로 선정되어 7월 15일 게재되었다.
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