연구 배경:

수두-대상포진 바이러스(Varicella-Zoster Virus, VZV)는 인간에게만 감염되며, 다양한 합병증을 유발하여 환자의 삶의 질을 크게 저하시키고 건강을 위협하는 질병을 일으킵니다. 따라서 VZV 감염 환자에게는 시기적절하고 정확한 진단과 함께 항바이러스 치료가 매우 중요합니다.

기존 진단법의 한계:

그러나 VZV 감염은 바이러스 농도가 낮은 특성 때문에, 기존의 표준 검사법인 qPCR(정량적 중합효소 연쇄 반응)이나 다른 임상 기술로는 위음성(실제 감염되었으나 음성으로 나오는 결과)이 나올 가능성이 있습니다. 특히 말초 혈액 샘플에서 이러한 문제가 두드러집니다.

본 연구의 새로운 진단법 개발:

이 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 재조합효소 중합효소 증폭(Recombinase Polymerase Amplification, RPA) 기술과 **LbCas12a 효소의 부수적 절단 활성(collateral activity)**을 결합한 새로운 진단 시스템을 개발했습니다.

1. 실험실 기반 LbCas12a-RPA 2단계 시스템:

   • 먼저, RPA를 이용해 VZV 유전자를 증폭시킨 후, LbCas12a 효소가 표적 유전자를 인식하면 주변의 형광 리포터를 절단하여 신호를 발생시키는 원리입니다.
   • 이 시스템은 1 마이크로리터(μL)당 3개(copies)의 바이러스 유전자까지 검출할 수 있는 높은 민감도를 보였습니다.
   • 기존 qPCR 방법과 비교했을 때, 더 높은 민감도, 특이도, 정확도를 나타냈으며, 실험실 환경에서 40분 이내에 검사를 완료할 수 있었습니다.

2. 현장 진단(POCT)용 LbCas12a-RPA-LFT 단일 반응 시스템:

   • 더 나아가, 연구팀은 VZV의 현장 진단(Point-of-Care Testing, POCT)을 실현하기 위해 측방 유동 검사(Lateral Flow Test, LFT) 기술을 접목했습니다. LFT는 임신 테스트기나 코로나 자가진단키트와 유사한 방식으로, 결과를 눈으로 쉽게 확인할 수 있습니다.
   • 이 시스템은 하나의 튜브에서 모든 반응(one-pot)이 진행되도록 개발되어 사용 편의성을 높였습니다.
   • LbCas12a-RPA-LFT 시스템은 타액(침) 및 말초 혈액과 같은 실제 임상 검체 분석에서 우수한 성능을 보였으며, 25분 이내에 결과를 확인할 수 있었습니다.

결론 및 의의:

본 연구에서 개발한 단일 반응(one-pot) LbCas12a-RPA-LFT 시스템은 VZV 검출을 위한 빠르고 정확한 현장 진단(POCT) 방법을 제공합니다. 이는 기존 진단법의 한계를 극복하고, 신속한 진단을 통해 환자 치료에 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

https://doi.org/10.1016/j.microc.2024.112445