물에서 소변까지의 체액에서 박테리아를 검출하는 간단한 실험실 없는 테스트

유체 내 박테리아를 검출하는 새로운 검사법이 개발되면서 색상 변화만 관찰해도 질병을 일으키는 병원균의 존재 여부를 쉽게 확인할 수 있게 되었고, 이를 통해 진단 검사가 훨씬 쉬워지고 식품 안전성도 향상될 것으로 기대됩니다.

맥마스터 대학의 엔지니어와 생화학자들은 기술을 모아, 훈련을 받지 않은 사용자도 대장균, 리스테리아 및 기타 자주 테스트되는 박테리아가 존재할 경우 색상이 변하는 바이오젤 테스트를 사용하여 유체의 오염을 확인할 수 있도록 했습니다.

이 검사는 젤 속에 묻힌 무해한 박테리오파지를 사용해 호수 물, 소변, 우유 용기 등의 액체 샘플에서 낮은 농도에서도 표적 박테리아를 찾아냅니다.

박테리오파지는 지구상에서 가장 흔한 생명체입니다. 각 박테리오파지 형태는 한 가지 형태의 박테리아를 파괴하도록 특화되어 있습니다.

이 검사에서 파지(비공식적으로는 파지라고 불림)는 샘플에서 표적 박테리아를 찾아 공격하여 박테리아가 세포 내 물질을 미세하게 방출하게 하고, 검사에서 이를 읽을 수 있게 하여 눈으로 쉽게 볼 수 있는 색상 변화를 유발합니다. 샘플이 깨끗하면 색상은 동일하게 유지됩니다.

새로운 과정은 불과 몇 시간 만에 끝나므로, 실험실 배양으로 결과가 나오는 데 이틀이 걸릴 수 있는 것보다 훨씬 빠르게 결과를 얻을 수 있습니다.

"우리는 수년간 파지의 파괴적인 힘을 이용해 박테리아를 죽이고 감염을 해결해 왔습니다." 캐나다 박테리오파지 생물공학 연구 의장을 맡고 있는 생물의학 및 화학 공학과 조교수인 Zeinab Hosseinidoust가 말했습니다. "여기서 우리는 그 힘을 다른 방식으로 전달하고 있습니다. 파지는 박테리아를 터뜨릴 수 있기 때문에 박테리아의 존재를 확인하는 데 사용하는 박테리아의 생물학적 구성 요소에 빠르게 접근할 수 있습니다."

Advanced Materials 저널에 새롭게 게재된 논문에 설명된 이 시험은 해당 연구진이 개발한 일련의 기술 중 최신 기술로, 생산자, 소매업체, 소비자, 의료 전문가가 간단한 기술을 쉽게 이용할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다.

"이제 우리는 식품 샘플, 환경 샘플, 임상 샘플에 사용할 수 있는 도구를 갖게 되었습니다." 나노-생체재료 캐나다 연구 의장을 맡고 있는 기계 및 생물의학 공학과 조교수이자 핵심 저자인 토히드 디다르는 말한다. "오늘날 요로 감염이 의심되는 사람들은 의사를 찾아가야 하고 때로는 결과를 받기까지 며칠을 기다려야 합니다. 이 기술을 사용하면 사람들이 집에서 스스로 검사를 받고 몇 시간 만에 결과를 얻는 것이 매우 쉬워질 것입니다."

이 그룹의 이전 연구로는 항생제 내성 감염에 대한 파지를 찾아내는 휴대용 테스트 라이브러리를 만드는 것, 식품 포장에 통합된 오염 테스트를 만드는 것, 생백신을 위한 온도 안정 보관 시스템을 만드는 것 등이 있습니다.

이 그룹은 Hamilton Health Sciences의 환자의 소변 샘플을 사용하여 최신 검사의 개념을 확인했으며, 모든 경우에서 실험 검사의 결과는 기존 실험실 검사와 동일한 결과를 보였습니다. 이 검사는 또한 호수 물 샘플에서 대장균을 정확하게 검출했습니다.

새로운 검사는 리스테리아와 살모넬라균과 같은 미생물을 특별히 표적으로 삼는 박테리오파지와 DNA 프로브를 사용하여 모든 박테리아에 맞게 조정할 수 있습니다.

"파지는 모든 생물학적 문을 두드릴 수 있지만, 그들이 찾도록 프로그램된 문에만 들어갈 것입니다." 화학 공학 교수이자 논문의 수석 저자인 카를로스 필리페의 말입니다. "이러한 특이성은 낮은 수준에서도 빠르고 정확한 탐지에 큰 이점입니다."

연구진은 이러한 검사를 실시하면 최근 식물성 우유에서 리스테리아 오염이 발생하여 2명이 사망하고 10명이 병에 걸렸으며 캐나다에서 광범위한 리콜이 이루어진 사건을 조기에 정확하게 감지할 수 있었을 것이라고 말했습니다.

"이 기술은 발병을 빠르게 제한하는 데 도움이 될 수 있습니다." 공동 저자인 아칸샤 프라사드(Vanier Scholar이자 생물의학 공학 박사 과정 학생)는 말합니다. "냉장고에 걱정되는 것이 있다면 이 검사를 통해 섭취해도 안전한지 알 수 있습니다."

연구원들은 우유, 혈액, 소변과 같은 복잡한 액체의 오염 여부를 검사하는 것은 특히 어렵기 때문에 새로운 검사와 같은 간단하고 신뢰할 수 있는 대안이 매우 유용하다고 말하며, 상업적 파트너와 협력해 이 기술을 시장에 출시하기를 바라고 있습니다.

"적절한 승인과 파트너십을 통해 이 테스트를 시장에 출시하면 많은 환경에서 매우 유용할 수 있습니다." 이 논문의 주저자인 화학 공학 및 생물 공학 박사 과정생인 Hannah Mann이 말했습니다. "예를 들어, 약 12%의 캐나다인은 시립 수도를 사용할 수 없으며, 이는 그들에게 많은 마음의 평화를 가져다 줄 수 있습니다."

이 논문의 다른 저자는 Yingfu Li, Shadman Khan, Feresheteh Bayat, Jimmy Gu 및 Kyle Jackson입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241126134819.htm