DOI: 10.1038/s41598-025-95887-x

비뇨생식기 주혈흡충증 진단을 위한 ShDraI-RPA 플랫폼 최적화 및 간소화

이 연구는 공중 보건 문제로서 주혈흡충증 퇴치를 달성하는 데 있어 정확한 진단의 중요성을 강조하며 시작합니다. 특히, 분산된 환경 및 현장 진단(point-of-care)에 사용될 수 있는 신속하고 민감도가 높은 진단 도구가 필요하다고 말합니다.

본 연구의 핵심은 비뇨생식기 주혈흡충증 진단을 위한 기존의 등온 핵산 증폭 진단 플랫폼인 ShDraI-RPA(Recombinase Polymerase Amplification, 재조합효소 중합효소 증폭법)를 최적화하고 간소화하여, 풍토병 환경에서 더 정확한 진단을 제공하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

구체적인 개선 사항은 다음과 같습니다:

1. 위양성 결과 방지:

   • 기존 ShDraI-RPA에 사용되는 올리고뉴클레오타이드(핵산 단편)를 수정했습니다.
   • 역방향 프라이머(reverse primer)에 **황치환 골격(phosphorothioate backbone)**을 도입했습니다. 이는 핵산 분해효소에 대한 저항성을 높여 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
   • 프로브(probe)의 형광물질(fluorophore)과 소광물질(quencher)의 위치를 반전시켰습니다.
   • 이러한 수정은 올리고뉴클레오타이드의 2차 구조 형성으로 인한 위양성 결과를 방지하기 위함입니다.

2. 민감도 및 특이도 평가:

   • 수정된 분석법의 민감도와 특이도는 하나의 헤마토비움 주혈흡충(S. haematobium) 충란(egg)을 첨가한 기증자 소변 샘플을 사용하여 평가되었습니다.
   • 또한, 다른 주혈흡충 종 및 인간 요로 감염 병원체들을 대상으로도 평가하여 교차 반응 여부를 확인했습니다.

3. 시약 안정성 평가:

   • RPA 시약의 안정성을 평가하기 위해, 시약을 실온(약 27°C)의 어두운 환경에서 최대 90일까지 보관하며 테스트했습니다.

4. 시료 준비 방법 개발:

   • 원격지에서 ShDraI-RPA 플랫폼을 사용할 때 보완할 수 있도록, 간단하고 신속하며 저자원 환경에 적합한 시료 준비 방법론을 모색했습니다.

연구 결과는 다음과 같습니다:

• 성능: 수정된 ShDraI-RPA 분석법은 강력한 성능을 보였으며, 헤마토비움 주혈흡충 그룹 종(S. haematobium group species)에 대해 높은 민감도와 특이도를 나타냈습니다.
  • 검출 한계는 유전체 DNA(gDNA) 10 펨토그램(fg) 및 합성 Dra I DNA 절편 **10 카피(copies)**까지 검출 가능했습니다.
• 신속성: DNA 증폭은 42°C에서 20분 이내에 이루어졌습니다.
• 결과 확인 용이성: 결과는 휴대용 형광측정기 또는 청색광(blue light) 아래에서 쉽게 시각화할 수 있었습니다.
• 시약 안정성: RPA 시약은 빛이 없는 조건에서 약 27°C로 보관했을 때 최대 30일까지 안정성을 유지했습니다. (90일간 평가했으나, 30일까지 안정성이 확인된 것으로 보입니다.)
• 시료 준비: 2단계 DNA 추출 방법이 충란이 첨가된 소변에서 단일 헤마토비움 주혈흡충 충란으로부터 DNA를 추출하는 데 최적인 것으로 입증되었습니다.

결론적으로, 이 연구를 통해 최적화된 ShDraI-RPA 플랫폼은 특이도와 민감도가 향상되었으며, 세계보건기구(WHO)가 제시한 주혈흡충증 이상적 진단 검사를 위한 목표 제품 특성(target product profile, TPP)의 여러 요구 사항을 충족하게 되었습니다. 이는 현장 적용 가능성이 높은 진단 도구 개발에 중요한 진전을 이루었음을 시사합니다.