이제 빠르고 정확한 코로나19가 있습니다

코로나19 팬데믹은 전례 없는 폐쇄 조치와 공공장소에서 마스크 착용 등의 불편함을 영원히 안겨줄 것입니다. 이는 주로 보건 전문가들이 SARS-CoV-2 바이러스가 어디에 숨어 있는지, 직장, 교실, 대중교통 등 혼잡한 환경이 얼마나 위험한지 정확히 알지 못했기 때문입니다.

하지만 사용하기 쉬운 모바일 장치가 특정 공간에서 실시간으로 SARS-CoV-2를 감지할 수 있다면 어떨까요? 그러면 사람들은 바이러스가 떠다니지 않으면 마스크를 쓰지 않을 것이라는 자신감을 갖게 될 것이고, 마스크를 착용하는 등의 예방 조치를 취하거나 바이러스가 발견되면 해당 장소를 완전히 피할 것입니다.

Washington University St. Louis의 연구원들은 Nature Communications에서 약 5분 만에 SARS-CoV-2의 징후를 포착할 수 있는 전자레인지 크기의 프로토타입 장치를 사용하여 바로 그 일을 수행했다고 보고했습니다. 에너지, 환경 및 화학 공학 부교수인 Rajan Chakrabarty가 이끄는 팀은 공기만 샘플링할 수 있는 상업용 공기 감지기에 의존하고 최대한 오랜 시간이 걸릴 수 있는 샘플에 대한 추가 PCR 테스트가 필요한 번거로운 프로세스를 개선하기를 원했습니다. 결과를 반환하는 데 24시간이 소요됩니다. 장치당 비용도 수천 달러에서 수만 달러에 이릅니다. 3년 후, 그들은 실험실 테스트에서 상용 방법보다 훨씬 더 나은 성능을 발휘하고 테스트당 몇 센트의 비용으로 확장할 수 있는 장치를 개발했습니다.

새로운 코로나19 감지기 성공의 열쇠는 사이클론을 모방한 장치에 공기를 순환시키는 초고속 방법입니다. 이는 환경에서 분당 약 1,000리터의 속도로 공기를 끌어당겨 해당 흐름에서 순환하는 모든 입자를 가두는 원뿔 모양을 만듭니다. 이 장치에는 두 가지 작업을 수행하는 바이오센서가 장착되어 있습니다. 먼저 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질에 유난히 잘 달라붙는 라마에서 얻은 작은 분자를 활용하여 존재할 수 있는 모든 바이러스를 제거합니다. 다음으로 바이오센서에 전류를 흘려 스파이크 단백질의 특정 아미노산을 산화시키는 과정을 거쳐 SARS-CoV-2 바이러스의 존재를 확인하는 최종 반응이 이루어진다.

실험실 테스트에서 이 장치는 최신 변종을 포함해 코로나19 바이러스를 탐지하는 데 77%~83% 정확도를 보였습니다. (SARS-CoV-2를 탐지하지만 서로 다른 변종을 구별할 수는 없습니다.) 연구원들이 자신의 장치와 두 개의 상용 공기 탐지기에서 서로 다른 농도의 바이러스를 테스트했을 때, 그들의 장치는 낮은 수준의 바이러스 유전 물질을 탐지할 수 있는 유일한 장치였습니다. RNA의 형태로.

또한 팀은 코로나19 양성 반응을 보인 사람 중 집에서 기기를 사용하겠다고 자원한 두 사람에게 프로토타입을 보냈습니다. 공기 샘플 채취기는 샘플링 5분 후에 각 침실에서 바이러스를 정확하게 검출했습니다.

감염된 사람이 내쉬거나 배출한 바이러스 RNA는 비말 형태로 남아 있지 않고 직경 5~10마이크로미터(비교하자면 사람 머리카락의 직경은 40~70마이크로미터)의 입자로 에어로졸화됩니다. 감염된 사람이 한 명 있는 방에 공기 1입방미터당 SARS-CoV-2 바이러스의 RNA 복사본이 10개 정도밖에 없다는 점을 고려하면, 일반적인 방에서 그 작은 것을 집어낼 확률은 약 100만 분의 1입니다. 10억분의 1. Chakrabarty는 “건초 더미에서 바늘을 찾는 것과 같습니다.”라고 말합니다.

그러나 이 장치는 매우 빠른 속도로 공기를 필터링하기 때문에 미세한 바이러스 입자를 포착할 가능성이 크게 높아집니다. "이 탐지 기술의 장점은 매우 민감하다는 것입니다."라고 Chakabarty는 말합니다. 그는 실험실 테스트에 따르면 일반적인 방에 있는 경미하게 감염된 사람에게서도 방출되는 바이러스를 감지할 수 있다고 말합니다.

그리고 이 장치는 휴대가 가능하기 때문에 사람들이 가정을 포함해 코로나19의 존재 여부에 대한 즉각적인 보고를 원하는 모든 곳에서 사용할 수 있을 것으로 차크라바티는 기대하고 있습니다. 그의 연구실에서는 탐지기를 구축하는 데 수천 달러의 비용이 들었지만 대량 생산을 통해 비용이 크게 낮아질 것으로 예상하고 있습니다. 뉴욕에 본사를 둔 질병 탐지 회사인 Y2X Life Sciences는 이를 수행하기 위해 대학으로부터 기술 라이선스를 받기를 희망하고 있습니다.