한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연)은 국가영장류센터 홍정주 박사 연구팀이 코로나바이러스 변이주로 인한 폐 미세구조의 국소 면역반응을 최초로 규명하는 데 성공하였다고 밝혔다. 가장 최근의 변이주인 오미크론은 이전과 비교하면 상부 호흡기관인 기관지에서 더 잘 증식하는 반면, 폐의 실질조직인 폐포(허파꽈리)에서는 증식력이 떨어지는 것으로 밝혀졌으며, 이로 인해 폐에서 바이러스에 의해 유도되는 염증성 사이토카인이 낮아져 임상 증상이 감소하는 것으로 알려졌다. 연구팀은 영장류 감염모델을 이용하여 폐 내의 폐포, 세기관지, 혈관 세 부위의 코로나바이러스 델타와 오미크론 변이주에 대한 반응을 직접 관찰하였다. 그 결과 텔타와 오미크론 변이주에 감염된 폐 모두에서는 염증, 사이토카인, 보체, 세포 손상, 세포증식, 세포 분화 경로에 관여하는 유전자가 증가하였으며, 바이러스 숙주 반응 경로의 유전자 대부분이 모든 미세조직구조에서 공통으로 발현된다는 사실을 밝혀내었다.

한국한의학연구원(원장 이진용, 이하 한의학연) 신·변종 감염질환 한의 임상기술 개발 연구실에서 한약재 ‘초두구(草豆蔲)’추출물 및 분리된 화합물 ‘카다모닌(cardamonin)’의 항바이러스 효능을 확인하고, 코로나바이러스감염증 치료제로서의 활용 가능성을 발표했다. 연구진은 이러한 약효를 보이는 초두구가 코로나바이러스 감염억제 효능을 보일 수도 있다는 가설을 세우고 본 연구를 진행했다. 그 결과 카다모닌은 사람의 폐유래 세포에서 인간 코로나바이러스 OC43(human coronavirus OC43, HCoV-OC43)에 의한 세포 병변을 억제했다. 또한, 바이러스 단백질의 세포 내 발현을 억제하며, 바이러스의 세포 내 증식 및 세포 외 방출을 감소시켰다.

조류독감, 코로나19, 돼지호흡기증후군 등 해마다 전 세계 인류가 바이러스로 인해 고통받는 가운데, 국내 연구진이 바이러스를 효율적으로 사멸하는 친환경적 방역 기술을 개발하여 기술이전한다. 한국화학연구원(원장 이미혜) 박종목 박사 연구팀은 pH 중성에서 인지질 외피 바이러스를 효율적으로 사멸하는 방역 기술을 개발하여, 방역제 개발 업체인 ㈜유이케미칼에 관련 기술을 이전하는 계약을 체결하였다. 본 기술의 큰 장점은 ‘셀-라이시스 기술’의 특성상 바이러스 변이와는 무관하게 방역 효과를 나타낸다는 점이다. 또한 방역제의 표면장력이 높으면 미세기공 속으로 침투가 불가하지만, 본 기술은 낮은 표면장력을 가지므로 미세기공 속 바이러스 방역에도 유리하다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 안전증강융합연구단 김상경 단장⦁정승원 박사 연구팀은 광열 나노소재를 활용해 기존 PCR 검사 시간을 10배 단축해 5분 안에 수행하면서도 기존 검사방식과 동등한 진단성능을 가진 초고속 PCR 기술을 개발했다고 밝혔다. 김상경 단장은 “추가적인 연구를 통해 이번에 개발한 초고속 PCR 기술을 올해 내 소형화하여 장소에 구애받지 않고 활용가능한 장치로 개발할 계획이다. 정확한 진단이라는 PCR의 강점을 그대로 유지하면서 편의성, 현장성, 신속성을 높여 1차 동네의원이나 약국, 더 나아가 집에서 활용할 수 있는 정밀 진단기기가 될 것으로 기대한다. 또한, PCR 기술은 감염병 외에 다양한 질병에 적용 가능한 보편적 분자진단 기술이므로 그 활용도가 더욱 높을 것이다.”라고 밝혔다.

한국생명공학연구원은 영장류 실험까지 가능한 생물안전 3등급 연구시설(Animal Biosafety Level 3, 이하 ABL3)을 확충한다고 밝혔다. 생명연은 코로나19 발병 이후, ‘코로나19 대응 연구개발지원협의체’의 사무국으로 치료제와 백신 개발을 위한 전임상시험을 지원해왔으며, 감염병 전임상시험의 상시적 지원체계의 필요성에 따라 지난 5월부터 ‘국가전임상시험지원센터’를 운영하고 있다. 다만, 현재 시설 규모로는 코로나19 추가 변이 바이러스에 대응하거나 장기적으로 신‧변종 감염병의 대비에는 한계가 있다는 지적이 있었다. 이에 생명연은 2024년 10월까지 약 67억 원을 들여 24케이지 수준의 ABL3 시설을 추가 증축한다는 계획이다. 증축이 완료되면 기존 시설은 당초 목적인 생명연의 R&D 수행을 위해 사용하고, 증축 시설은 산학연의 전임상시험 수요 대응에 활용되다가 긴급한 수요가 발생하면 모든 시설을 이에 대응할 수 있도록 전환할 수 있도록 할 예정이다.

한국과학기술정보연구원이 KISTI 슈퍼컴퓨터 누리온을 활용해 개인 유전형 변이에 따른 hACE2 단백질 구조의 다양성을 탐색하고 이에 따른 COVID-19 바이러스 SARS-CoV-2와 결합에너지의 변화를 도출했다고 밝혔다. 본 슈퍼컴퓨팅 기반 연구는 영국 UKBiobank에서 수집된 20만 명 규모의 유전변이 및 COVID-19 감염 검사 데이터를 분석하고, 해당 분석결과와 KISTI 슈퍼컴퓨터 누리온을 활용해 계산한 SARS-CoV-2 바이러스 결합에너지를 비교하여 수행했다. 이번 연구는 영국의 실제 COVID-19 감염 검사 데이터를 활용해 그 의미가 크다. 연구진은 국내에서도 바이오 빅데이터가 축적되고 이를 통해 신규 감염병 대응 연구가 효율화되기를 기대한다고 밝혔다.

한국생명공학연구원은 바이오나노연구센터 연구팀이 표적 유전자만 신속 정확하게 검출하여, 현장에서 스마트폰 앱을 통해 코로나19 감염 여부를 손쉽게 진단할 수 있는 바이오센서를 개발하였다고 밝혔다. 개발한 센서를 기반으로 3D 프린팅 기술을 활용한 소형 디바이스를 제작하여, 현장에서 1시간 이내에 신속하고 정확하게 감염 여부를 확인할 수 있도록 하였다. 바이오센서 기술과 유전자 가위 기술 그리고 AI 기술이 융합하여 코로나 바이러스를 현장에서 신속하면서도, 민감하게 검출할 수 있는 휴대용 진단 기기를 개발한 것에 의미가 있다.

코로나19 변이 바이러스가 전세계적으로 유행하고 있는 상황에서, 국내 연구진이 코로나 19 변이 항원을 검출할 수 있는 현장 신속진단 기술 개발에 성공하였다. 이번 연구결과는 현장에서 코로나19 변이 바이러스를 현장에서 신속하게 검출할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다. 이를 계기로 향후 새로운 코로나19 변이 바이러스와 신종 코로나 바이러스 출현을 대비할 수 있을 것으로 기대된다. 

한국생명공학연구원은 병원균이 체내로 침투 시 감염통로로 이용하는 단백질(ACE2)을 활용한 바이러스 간편 검출 센서를 개발하였다. 기존의 PCR 검사와 항원 항체 검사의 단점을 보완한 새로운 감염병 진단기술로, 향후 코로나19를 비롯한 감염병 진단 기기 및 치료제 개발에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원은 코로나바이러스를 구별하기 위하여 고감도 비표지식 테라헤르츠 메타물질 센서를 이용해 바이러스가 인체에 침투 시 감염에 핵심적인 역할을 수행하는 단백질 단위체를 판별하는 새로운 타입의 진단 마커 검출 기술을 개발했다. 향후 발생할 전염병과 그 변이들을 추적하는 진단 기술 개발에 테라헤르츠 분석법이 적용 가능할 것으로 전망한다.