바이오스펙테이터

바이오스펙테이터 서윤석 기자

디지털PCR ‘LOAA’ 이용 타액기반 코로나19 진단..공항방역 시스템 구축 진행..”플랫폼 기반의 진단영토 확보가 목표"

포스트 코로나 시대 공항의 모습은 어떻게 바뀔까? 코로나19 팬데믹 이후 가장 많은 변화를 겪고 있는 공항의 방역에 포커스한 진단기업이 있다. 반도체 기술 기반의 정밀진단 업체 옵토레인이 구상하는 시스템을 보면 미래의 공항 입출국 수속 환경을 짐작해볼 수 있다.

이도영 옵토레인 대표는 "코로나19 팬데믹 상황에서 'K-바이오'가 진단키트로 세계시장에 이름을 알렸지만, 여기에 그치지 않고 장비 플랫폼을 공급하는 쪽으로 진단 영토를 확장해야 한다"며 "우리는 공항방역 시스템 구축을 타깃하고 있다”고 소개했다. 그는 "코로나19 팬데믹 및 감염병으로 인한 공항 폐쇄를 극복하기 위한 공항방역 시스템 구축에 관심을 갖고 지난 3월부터 공항방역 관련 연구개발에 집중해왔다"고 강조했다.

옵토레인은 공항방역 시스템을 구축하기 위한 5가지 토탈솔루션을 제시한다. 옵토레인은 공항방역을 위해 △타액(saliva) 기반 검사 △샘플 분석의 자동화 △고민감도 진단기술로 샘플을 풀링해 검사 △RNA 추출없이 직접 검사 △기기내 통신장치를 이용한 진단결과의 실시간 공유 등 5가지 토탈솔루션을 제시했다.

이 대표는 “현재는 입국 후에 조사를 진행하지만, 앞으로는 출국 전 전수조사가 이뤄질 것”으로 전망하며 “여행하는 사람들은 항공권을 티켓팅하면서 샘플링하고 이걸 바로 현장(공항지하)으로 보내 분석한 결과를 온라인으로 확인할 수 있게 세팅할 계획”이라고 말했다. 그는 “앞으로는 출국할 때 코로나19 뿐 아니라 감염병에 대한 진단비용 지불이 의무화될 것”이라고 덧붙였다. 이렇게 나온 감염병 진단결과를 핸드폰에 저장해 출입국시 보여주는 방식이다. 일종의 ‘면역여권’인 셈. 승객당 진단 비용은 약 50달러 수준으로 예상했다.

한국항공공사에 따르면 현재 인천공항의 방역은 ▲주2회 이상의 특수방역 ▲발열체크 ▲손소독제 구비 ▲키오스크 체크인 등 소독과 사람간 접촉을 최소화하는 방식으로 진행되고 있다. 입국자를 중심으로 유증상자가 있으면 격리하고 분자진단을 통해 코로나19 감염을 진단한다.

옵토레인의 솔루션을 구체적으로 살펴보자. 먼저 옵토레인은 타액(saliva)를 이용해 검사를 진행한다. 이 대표는 “기존의 면봉채취 방식의 샘플링은 임상병리사들이 하게 되어 있고, 채취에 걸리는 시간과 노력 등에 대한 한계 때문에 대량 테스트에는 적합치 않은 방식”이라고 말했다. 즉, 타액으로 진단이 가능하면 자가 샘플링이 가능해 대량의 검체 샘플링이 가능하다는 것.

이 대표는 “키오스크를 설치해서 여권 체크인을 하면서 동시에 샘플 채취통이 나오고, 여행객들이 타액을 스스로 샘플링한 후 반납한 샘플 채취통을 자동운반하는 방식으로 진행할 것”이라며 “체크인을 하면서 승객정보와 샘플정보가 매칭되고, 자동 운반, 분석, 결과 공유의 과정을 거치게 된다”고 말했다.

두번째로, 채취한 샘플의 운반, 분석등을 자동화해 소수의 작업자가 대량으로 진단이 가능하도록하는 방식이다. 옵토레인은 LOAA 기기 특성상 카트리지를 기기에 넣는 것과 최종 결과 분석에만 사람이 관여하면 된다. 이 대표는 “난이도 있는 구간은 모두 기계가 하도록 설계했다”며 “기존 인프라없이 시스템적으로 가능하도록 하기 위해 자동화에 힘썼다”고 강조했다.

세번째는 RNA 추출 절차 없는 분석이다. 디지털PCR 장점인 높은 민감도를 이용해 여러 검체를 풀링해 한번에 분석할 수 있다는 것이다. 이 대표는 “기본적으로는 단일 샘플 뿐 아니라 5개 검체를 풀링해 분석할 수 있다”며 “만약 RNA 추출절차를 진행하면 20개 샘플링까지도 풀링해 검사할 수 있다”고 강조했다.

옵토레인은 디지털PCR ‘LOAA’가 경쟁사 대비 약 20~50배 이상 민감하다고 강조했다. 민감도가 높은만큼 적은 양의 샘플로도 진단이 가능해 여러 샘플을 풀링해 분석이 가능하다는 것. 20명을 풀링해 검사한다면, 감염률 0.5% 기준으로 약 20개 카트리지를 사용해 200샘플을 검사가 가능하고, 5명씩 풀링해 검사한다면, 감염률 1% 기준으로 25개 카트리지를 사용해 100샘플 검사가 가능하다.

네번째로, 일정 조건을 맞춘 UTM(universal Transport Medium)을 사용해 RNA 추출없이 50분내 진단결과를 얻어 낼 수 있다는 것. 옵토레인의 LOAA 시스템은 PCR을 위한 마스터믹스(master mix)와 타액샘플을 섞어 카트리지에 로딩해 기기에 넣으면 끝이다. 이 대표는 “단순한 프로세스로 처음 접하는 사람도 30분 정도 교육받으면 손쉽게 사용이 가능하다”고 말했다.

다섯번째는 LOAA 기기 내에 WIFI, GPS, LAN 등이 장착되어 무선으로 서버에 결과전달이 가능하다. 여행객과 의료진이 서버에 접근해서 실시간으로 감염여부를 확인할 수 있는 것이다.

▲옵토레인의 공항방역 컨셉(바이오스펙테이터 제작)

◆공항방역 시스템 구축..키트 생산시설 확대

UN세계관광기구(UNWTO)에 따르면 2018년 전세계 관광객은 공항의 출입국을 기준으로 조사했을 때 약 14억명이다. 국내 인천공항의 출입국 승객은 하루 30만명 수준으로 이를 모두 테스트할 수 있다면 코로나19 같은 감염병의 전파를 막을 수 있어 공항을 폐쇄할 필요가 없다. 한국교통연구원은 우리나라에서 국가간 사람이 이동하는데 96.6%가 항공을 이용한다고 밝혔다.

이 대표는 “인천공항에 1000대의 LOAA를 세팅하면 최대 4만8000샘플을 하루에 진단 가능하며, 진단결과를 실시간으로 원격으로 확인할 수 있다”며 “공항 내 8곳의 분산된 위치에 각각 1000대씩 LOAA를 비치해 분석센터를 만들면, 하루에 30만명의 승객에 대한 진단 스크리닝이 가능하다”고 강조했다.

우리나라도 공항방역의 중요성 인지하고 있다. 한국교통공사는 국제공항 현장 방역 조직 필요성에 대해 주장했다. 지난 4월 코로나19 팬데믹 상황에서 중국 및 유럽지역에서 오는 승객들을 대상으로 발열검사, 유증상자 격리 및 전수검사등을 수행하면서 업무의 과부하와 혼선이 초래됐기 때문이다.

이 대표는 “인천공항 관계자가 방문을 해서 공항방역 관련해 미팅을 한 적이 있다”며 “그러나 외부환경요인으로 진행이 더딘 상황”이라고 말했다. 그래서 옵토레인은 우리나라보다는 미국과 브라질등 타국가를 대상으로 진행하는데 집중하고 있다. 그는 이어 “현재 공항방역 시스템 구축을 위해 브라질의 공공기관과 협력하고 있다"며 "LOAA기기를 보내 검증작업을 하고 있는 중”이라고 덧붙였다.

이 대표는 “2018년 기준으로 700억달러 규모의 시장이 열리는 것”이라며 “미국의 경우 글로벌 기업들이 메인으로 들어가겠지만, 절대 한 회사가 시장 전부를 다 커버할 수 있는 시장은 아니다”라고 말했다.

옵토레인은 현재 주당 5만 카트리지의 생산능력과 주당 100만키트의 시약 생산능력을 가지고 있다. 이 대표는 “앞으로 공항방역 시스템이 구축될 때를 대비해 시약 판매 및 투자유치를 통한 자금으로 주당 10만 카트리지까지 생산 카파를 늘릴 계획”이라고 말했다.

한편, 미국 유나이티드항공(united airline)은 샌프란시스코에서 하와이간 항공편에 대해 미리 코로나19 검사를 진행하고 음성결과를 제출하거나, 출국 전 신속진단을 통해 코로나19 음성으로 확인된 승객에 대해서 도착 후 2주간 격리조치를 제외한다고 밝힌 바 있다.

◆방역사각지대를 커버할 수 있는 “이동식 연구소”

옵토레인은 방역 사각지대를 커버하기 위한 이동식 연구소(Mobile Diagnostic Laboratory) 개발도 추진 중이다. 특히, 미국 같은 경우는 환자들이 일일이 병원에 방문해 진단받기 힘든 여건이기 때문이다. 이 대표는 “약국에 키트를 구비해두면, 각 가정에서 샘플링 한 후 오염을 막기 위해 약국 주차장에 있는 이동식 연구소에서 진단하는 방식”이라며 “여러 지역을 돌아다니면서 검사하는 서비스다”라고 말했다.

이동식 연구소 한 대에 180~220개의 LOAA 기기를 세팅할 수 있는데, 하루에 1800~4400 카트리지를 시험할 수 있다. 산술적으로 카트리지당 5개 샘플을 풀링하면 하루에 9000~22000개 샘플을 검사할 수 있다. 검사한 결과는 서버에 전송돼 의료진이 실시간으로 확인하고 조치를 취하는 방식.

이 대표는 “미국에서 관심을 보이는 회사와 협력해 진행 중”이라며 “우리는 LOAA와 카트리지만 공급하고 현지 사업은 현지회사에 맡길 예정”이라고 말했다. 미국에서의 가격과 진행은 현지 회사가 더 잘 알고, 할 수 있다는 것. 플랫폼을 선점하려는 의도다.

▲이동식 코로나19진단 랩(hmkbilcon 홈페이지 참조)

◆ 반도체 기술 기반의 정밀진단 업체 옵토레인

이 대표는 기존 창업해 운영하던 회사를 SK하이닉스에 매각함과 동시에 바이오사업부문을 옵토레인에 이전해 금속산화반도체(CMOS) 바이오센서 기술을 이용한 디지털PCR을 개발했다. 가볍고, 터치방식으로 작동하는 기기로 단순화, 경량화하면서 성능도 확보했다. 모델에 따라 한대당 약 150~1000만원가량으로 가격 경쟁력도 확보했다. 장비 플랫폼을 선점하려는 이도영 대표의 마인드가 반영된 결과다.

옵토레인은 지난 7월 미국 국립보건원(NIH)이 진행하는 RADx(Rapid Acceleration of Diagnostics) 프로그램에 1차 통과했다고 밝혔다. 현장에서 코로나바이러스를 신속 정확하게 진단하는 기술을 개발하고, 이를 현장에 투입 가능하도록 지원하는데 9억3000만달러를 지원하는 프로그램이다. 1차 통과기업은 2만5000달러를 지원받고 다음 단계를 위해 평가받는다. 이어 지난 1일에는 미국 FDA에서 코로나19 진단키트 'Kaira 2019-nCoV Detection Kit'에 대해 긴급사용승인(EUA)를 받았다.

옵토레인은 현재 국내에서 디지털PCR LOAA를 코로나19에 승인을 받기 위해 허가임상을 진행하고 있다. 이외에도 미국에서 승인받기 위해 미국, 브라질, 한국 등 3개 국가에서 허가임상을 진행하고 있다.