용혈성요독증후군 독소 고감도 검출
용혈성요독증후군 독소 고감도 검출
  • 함예솔
  • 승인 2020.09.28 16:20
  • 조회수 2933
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용혈성요독증후군(HUS)질환을 유발하는 장출혈성대장균의 감염원과 핵심병인독성물질인 시가독소의 인체장기손상경로. 출처: 한국생명공학연구원
용혈성요독증후군(HUS)질환을 유발하는 장출혈성대장균의 감염원과 핵심병인독성물질인 시가독소의 인체장기손상경로. 출처: 한국생명공학연구원

순수 국내연구진이 용혈성요독증후군(Hemolytic Uremic Syndrome, HUS질환)을 유발하는, 장출혈성대장균에서 분비되는 핵심독소인 시가독소 고감도검출기술을 개발했습니다. 향후 기존 검출 방식보다 신속․간편한 바이오센서 기술개발에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 한국생명공학연구원 환경질환연구센터 이무승 박사팀과 국립한밭대학교 구치완교수팀이 공동 수행한해당 연구는 <Plos One>에 게재됐습니다.

  • 시가독소 

장출혈성대장균이 병원체외부로 뿜어내는 대장균독성단백질로서 인체에 강하게 부착해 콩팥, 중추신경계 등 우리 몸의 중요장기의 기능에 장애를 직접적으로 유발하는 독소입니다.

 

  • 용혈성요독증후군(Hemolytic Uremic Syndrome, HUS질환)

여름철 자주 발생하는 제1군 법정 감염병인 장출혈성대장균감염증(출혈성 장염)의 합병증입니다. 1982년 미국 패스트푸드점에서 장출혈성대장균감염증 환자 중 HUS가 처음 집단 발병했을 때 원인이 된 음식이 햄버거여서 '햄버거병'으로 알려졌지만, 이는 정확한 명칭이 아니며 소고기뿐만 아니라 돼지, 양, 닭, 다른 고기와 분변에 오염된 유제품, 채소도 감염원이 될 수 있습니다.

HUS는 우리 몸의 혈류내 면역세포에 강하게 결합한 상태로 이동한 병원균의 독소 등에 의해 적혈구가 비정상적으로 파괴되면서 손상된 적혈구가 콩팥의 여과 시스템에 찌꺼기처럼 끼어 기능 손상을 초래하며, 미세혈관병증 용혈성 빈혈, 혈소판 감소증, 급성신부전, 중추신경계장애 등이 나타납니다.

 

'햄버거병' 일으키는 식중독 대장균 어떻게 검출하나

 

식중독대장균에 의한 감염성질환의 일종인 용혈성요독증후군(Hemolytic Uremic Syndrome, HUS)은 다진 고기를 제대로 익히지 않거나, 오염된 칼과 도마로 조리한 야채 등을 통해서도 걸릴 수 있습니다.

 

용혈성요독증후군은 시가독소를 생산하는 장출혈성대장균 감염증의 일종으로 노폐물을 배설하고 체내 항상성을 유지하는 기능을 하는 중요한 장기인 신장(콩팥)이 불순물을 제대로 걸러주지 못해 체내에 쌓이면서 발생하게 됩니다. 심할 경우 과염증성물질 체내생성(싸이토카인 폭풍)을 동반한 급성 신부전증이 나타나며 혼수, 마비 증상까지 이어지기도 합니다.

용혈성요독증후군유발하는 장출혈성대장균의 분류도. 출처: 한국생명공학연구원
용혈성요독증후군유발하는 장출혈성대장균의 분류도. 출처: 한국생명공학연구원

현재 시가독소를 검출하기 위해 가장 많이 쓰이고 있는 PCR 검출법이나 항원-항체 시험법은 숙련된 기술자나 오랜 전처리시간, 그리고 현장에서 고감도로 판별하는 데 한계가 있어왔습니다. 따라서 신속·간편·정확한 시가독소 검출기술개발이 필요한 상황이었습니다. 

 

이에 연구팀은 본 연구 개발을 통해, 형광 기반의 시가독소 검출법을 이용한 휴대형 고감도 광학 검출기기를 제작했습니다. 크기는 약 17×13×9 cm3 이며 무게는 약 770g입니다.

시가독소 휴대형 광학 검출기 개략도(A) 및 제작된 검출기 사진(B). 출처: 한국생명공학연구원
시가독소 휴대형 광학 검출기 개략도(A) 및 제작된 검출기 사진(B). 출처: 한국생명공학연구원

개발된 휴대형 검출기기는 고정밀 측정기기의 도움없이 자체 시스템만으로 형광분자 검출을 할 수 있으며 110pM의 높은 민감도를 가지며, 이는 낮은 농도의 시가독소 단백질을 검출할 수 있게 했습니다. 또한 마이크로컨트롤러를 이용하여 주변 컴퓨터나 기타 기기의 도움 없이 실시간으로 LCD디스플레이에 독소 검출 결과를 확인할 수 있습니다.

환경질환연구센터 이무승 박사. 출처: 한국생명공학연구원
환경질환연구센터 이무승 박사. 출처: 한국생명공학연구원

연구책임자인 이무승·구치완 박사는 "이번 연구성과는 우리 실생활 먹거리나 많은 농식품 재료에 오염될 수 있는 시가독소생산 대장균, 리스티리아, 살모넬라 등에 의한 감염체를 오류없이 검출하는 휴대형 검출기기 개발의 기반이 될 수 있을 것이다"며 "개발된 휴대형 광학검출기는 다른 종류의 바이오·의료 샘플 분석에도 사용될 수 있을 것이며 PCR 기기의 진단속도 및 정확도를 높이는 데에도 활용될 수 있을 것으로 예상한다"고 밝혔습니다. 


##참고자료##

 


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