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컬럼비아大, 라임병 신속 진단하는 미세유체 기기 개발
등록일 : 2019-10-17 15:01 | 최종 승인 : 2019-10-17 15:02
허성환
라임병은 진드기로 전염되는 보렐리아 박테리아에 의한 감염성 질환이다(사진=123RF)

[메디컬리포트=허성환 기자] 컬럼비아대학 바이오의학 엔지니어들이 라임병 진단법으로 미세유체 테스트를 개발했다. 라임병을 신속하게 진단해주는 미세유체 테스트는 표준 2단계(STT) 알고리즘과 유사하며 15분 만에 감염 존재 여부를 감지할 수 있다.

진드기는 심한 가려움증과 라임병 전염 가능성 때문에 주요 해충으로 분류된다. 증상을 감지할 수 있는 여러 가지 테스트 기법이 있지만, 정확한 결과를 도출하기 위해서는 실험 기술자의 숙련도가 중요하다.

신속한 라임병 진단 테스트

반려동물과 가정에서 진드기를 없애는 것이 중요한 이유는 라임병 때문이다. 검은 다리 진드기는 보렐리아 부르그도그페리 또는 보렐리아 메이요니 박테리아 매개체다. 이 박테리아에 감염된 진드기에 물리면 사람에게 박테리아가 전염된다. 인체에 박테리아가 들어오면 고열, 피로, 두통, 그리고 라임병의 핵심 특징인 유주성 홍반 같은 임상 증상이 나타난다.

라임병은 중증의 합병증을 동반하기 때문에 즉각적인 치료가 필요하다. 감염을 치료하지 않은 채 방치하면, 박테리아는 심장이나 두뇌 같은 주요 장기로 확산될 수 있다.

집 안에 진드기가 있어 가족 구성원이 아프면 라임병 진단을 받아야 한다. 라임병은 의사의 신체검사와 2단계 테스트 과정을 통해 확인할 수 있다.

감염증과 관련된 항체를 탐지하기 위해, 테스트 과정에는 엘리사(ELISA)와 웨스턴 블롯 분석이 포함된 STT 접근법을 사용한다. 테스트가 제대로 진행된다고 하더라도 결과를 정확하게 분석하기 위해서는 의료진의 경험이 중요하다. 그리고 결과를 정확하게 분석하기 위해서는 상당한 시간이 소요된다.

한편, 컬럼비아대학 바이오의학 엔지니어들은 테스트 과정을 단축하는 새로운 기기를 개발했다. 이 기기는 검사에 단 15분이 소용된다는 것을 제외하고는 STT 기법과 유사하다. 즉, 실험실 기사와 환자들은 시간을 절약할 수 있다는 의미다. 더구나 이 미세유체 기기는 정교하지만, 저가 부품을 사용해 제작했다.

컬럼비아대학 엔지니어팀이 라임병 진단을 위한 미세유체 테스트 기법을 개발했다(사진=123RF)

"우리가 만든 테스트 기기는 의사 진료실에서 바로 쉽게 사용할 수 있다. 샘플을 실험실로 보낼 필요가 없어 시간을 단축할 수 있다"라고 수석 저자 샘 시아 교수는 말했다.

이번 연구를 위해 연구팀은 부르그도그페리를 정확하게 잡아낼 수 있는 3가지 단백질 결합 방법을 찾기 위해 이뮤노 테크놀로지와 협업을 진행했다. 새로운 기기를 위한 미세유체 카세트를 만들기 위해 OPKO 헬스와도 협업했다. 이후, 건강한 피험자와 라임병 초기 진단을 받은 환자를 대상으로 기기 성능을 테스트했다. 피험자 중 일부는 라임 관절염을 진단받았다.

테스트 과정에는 총 142개의 샘플을 사용했다. 엔지니어들은 먼저 진단 라임병 바이오지표를 조사했다. 이후, 표준 효소 면역분석법을 사용해 3가지 바이오지표를 검사했다. 마지막으로 새로운 미세유체 기기를 사용해 샘플을 조사했다.

연구 결과, 미세유체 테스트는 표준 테스트보다 매우 높은 민감성과 정확성으로 라임병을 감지할 수 있었다. 라임병 조기 단계 감지 능력도 매우 뛰어났다.

새로운 기술이 긍정적인 결과를 도출했지만, 연구팀은 기기를 개선할 필요성이 있다고 밝혔다. 현재 개발된 기기는 조기 단계 감염 확인에만 성공률이 높다는 것이 이유다. 상용화되기 전에 감염 전 단계를 정확하게 진단할 수 있도록 개선할 필요가 있다고 설명했다.

 

 

라임병 사례

미 질병통제예방센터(CDC)에 따르면, 2017년 기준 미국에서만 19세 미만 인구 중 라임병 감염 사례는 총 7,566명이었다. 같은 해 20~49세 연령대 중 라임병 진단 환자는 7,805명이었으며 라임병으로 인한 사망자는 1만 1,606명에 달했다.

2017년 기준 인종으로 분석한 결과, 라임병 확진을 받은 대다수는 백인(2만3,641명)이었다. 그리고 ▲흑인 390명 ▲아시아인과 태평양 도서인 361명 ▲미국 원주민과 알래스카 원주민 109명 순이었다.

성별 기준으로 분석한 결과, 라임병은 남성과 여성 모두에게서 발병할 수 있지만, 남성의 발병률이 더 높았다. 2017년 기준, 감염 확진 사례 중 남성은 2만 4,391명이었으며 여성은 1만 7,710명이었다.

 

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