[위즈덤 네이처]대한민국의 감염병진단기술과 대응
[ 위즈덤 아고라 / 전서윤 기자] 2019년 12월, 전 세계를 두려움에 떨게 한 코로나19가 발생하면서 우리나라의 세계 최고 수준의 감염병대응 대처능력을 보여주었다. 우수한 진단검사 능력과 투명한 정보 공개에 기반을 둔 검사와 격리, 확진자 추적 등의 방식은 코로나19 대응의 우수 사례로 평가받고 있다.
감염병은 세균이나 바이러스와 같은 병원체가 인체 내에 침입하여 일어나는 질병으로 감염된 사람으로부터 접촉한 사람에게 감염되는 질환이다. 우리나라는 긴급도와 심각도, 전파력 등에 따라 제1급 감염병부터 제4급 감염병으로 분류한다. 1급 감염병은 치명률이 높거나 집단 발생의 우려가 커 높은 수준의 격리가 필요한 감염병이고, 2급은 전파가능성이 우려되는 감염병, 또 3급 감염병은 발생을 계속 감시할 필요가 있는 감염병이다. 또한, 4급 감염병은 1-3급 이외에 유행 여부를 주사하기 위해 표본감시 활동이 필요한 감염병이다.
진단기기의 종류로는 분자진단과 현장진단, 면역화학적 진단, 자가혈당측정, 혈액진단, 임상미생물학적 진단, 조직병리진단, 지혈진단의 여덟 가지가 있다.
코로나19와 같은 호흡기 가염병의 진단에는 주로 분자진단과 면역화학적 진단이 사용되는데 이는 우리가 잘 알고 있는 PCR을 통해 획득한 DNA, RNA를 증폭하는 방법을 사용한다. PCR을 통해 잠복기에도 아직 발현되지 않은 바이러스를 찾아 높은 확률로 진단을 내릴 수 있다는 것이다. 이는 감염병 재난에 효과적으로 대응하기 위한 신속하고 정확한 진단의 조건을 충족시키는 방법이다.
이어서 현장진단은 환자 옆에서 바로 검사가 진행될 수 있도록 하여 신속하게 환자의 상태를 알아내어 치료효과를 높일 수 있는 방법이다. 또, 면역화학진단은 항원 항체 반응을 이용한 방법으로 이들의 화학적인 부분을 분석하여 진단을 내리는 것이다.
자가혈당측정은 환자 개개인이 혈당을 모니터링할 수 있어 편리한 방법으로 뽑힌다. 그리고 혈액진단은 혈액 내의 벽혈구 혈소판수와 적혈구 농도를 측정하여 혈액의 변화를 파악하는 방법이다. 임상미생물학적 진단은 소변등의 검사를 통해 미생물 감염을 진단하는 방법이고 조직병리진단은 인체 안의 조직을 가져와 병균, 바이러스의 유무를 확인하는 방법이다. 마지막으로 지혈진단은 혈액 응고 진단을 의미한다고 한다.
그중에서도 감염병을 진단하는 분자진단기술과 면역진단기술을 자세히 보자면 둘은 감염병 발병 시기와 상황에 따라 적절한 진단기술을 선택해서 활용하여야 한다.
분자진단 기술은 정확도 민감도, 재현성이 아주 높은 진단법이다. 이는 감염원을 직접 검출해 낼 수 있기 때문인데 1985년 PCR의 개발로 DNA의 빠른 증폭이 가능해지면서 유전자 분석에 아주 큰 도움을 주었다. 분자진단은 감염초기에도 활용할 수 있으나 가격이 비싸 의료 인프라가 부족한 지역에서는 사용하기 어렵다.
PCR에는 총 3세대를 거쳐 개발이 되었는데 1세대 PCR은 유전물질을 조작하여 실험하는 많은 과정에 사용하고 있는 검사법이며 2세대인 Realtime PCR은 원 시료 내의 유전자의 상대적 양을 측정하기 위한 기술이다. 마지막으로 Digital PCR은 시료 내 유전자의 초기 양에 대한 절대적인 정량 측정이 가능한 기술로 표준물질과의 비교가 불필요하고 복잡한 혼합물의 분석과 결과물의 정량검출이 가능하다. 추가적으로 2020년 미국에서는 3세대 유전자 가위인 크리스퍼 기술을 이용한 코로나바이러스 감염증 진단키트가 사용화되었다고 전해졌다
면역진단 기술은 항원-항체 복합체를 통해 항체나 항원의 존재를 파악함으로써 질병진단 분야의 기본적인 분석도구로 활용되고 있다. 진단기기에 항원을 부착한 뒤 검체를 반응시킴으로써 항체의 유무를 판단하는데, 역으로 진단기기에 항체를 부착하여 생체 내 항원 검출도 가능 – 면역진단 방식으로 개발된 진단기기는 별도의 진단 장비가 필요하지 않고, 10~30분 이내에 진단이 가능하다는 장점이 있어 현장 활용에 용이하다.
‘Chemical antibodies’라는 항체를 사용해 병원체를 검출하기 위한 기술 또한 개발되고 있다고 한다.
우리나라는 2015년 메르스 사태 당시 감염병 대응체계에는 큰 혼선이 있었고 감염병 역학조사관이 부족하였다. 게다가 질병관리본부의 독립적인 정책책결정권 등이 문제가 되었다. 주요국들에 비해 질병관리본부의 힘이 약했다는 것이다. 이에 정부는 법 방안(국가 방역체계 개편방안 (150902))을 수립하였고 질병관리본부의 격상 등 국가 방역체계의 위기대비와 대응법을 강화하였다. 더불어 질병관리본부는 코로나19 사태동안에 질병관리청으로 승격되었고 또 국립감염병연구소의 신설을 추진 중이라고 전해졌다. 게다가 한국바이러스기초연구소의 설립도 계획 중이라고 하였다. 이들은 감염병과 바이러스의 포괄적 연구기관이 될 것으로 예상된다.
[위즈덤 네이처] 생명은 어떻게 시작하고 성장, 노화하며 죽을까요? 생명의 신비함을 이해하는 생화학. 다양한 영역에서 일어나는 모든 생화학적 반응에 대한 연구를 학생들이 쉽게 이해할 수 있도록 칼럼을 연재합니다. 위즈덤 아고라 전서윤 기자의 ‘위즈덤 네이처’로 생화학의 세계를 만나 보세요.
