박기수 건국대 생물공학과 교수팀(여승현 석사, 조민철 석사)이 식중독균을 신속·정확하게 검출할 수 있는 유전자진단 기반 기술을 개발했다. 박 교수는 대장균(O157:H7)과 리스테리아균을 감별할 수 있는‘엠플래쉬’(M-FLASH, Modification-Free Lateral Flow Assay for Specific Hybridization) 시스템을 개발하고, 활용 가능성과 신뢰도를 과학적으로 확인했다고 22일 밝혔다.

이들 식중독균은 감염 시 위장염 및 패혈증 등을 유발할 수 있는 원인균이다. 기존 검출법은 높은 정확도에도 불구하고 장시간의 분석 시간 및 고가의 장비가 필요한 한계를 지니고 있다. 

M-FLASH는 복잡한 전처리 없이 대장균과 리스테리아균을 고감도로 신속 검출하는 게 강점이다. 고가의 형광탐지기를 사용하거나 시료의 변형이 필요한 기존 진단법과 달리 등온핵산증폭기술과 금나노입자 탐침 기술 등을 활용해 간소화된 절차를 구현했다. 

즉 DNA의 정제 과정 없이 단순 열처리만으로 시료 내 병원균 유전자를 추출한 뒤, LAMP(Loop-mediated isothermal amplification) 반응을 통해 표적 유전자를 등온 상태에서 증폭하고, 그 결과물을 DNA 프로브와 금나노입자(AuNPs)가 부착된 리포터 프로브를 이용하여 분석했다. 식중독균 검출 반응 시간은 2시간 이내로 매우 짧았다. 

등온핵산증폭기술은 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)과 달리 온도 변화(가열)를 위한 장비 없이도 일정한 온도에서 핵산을 증폭시키는 분자생물학 기술이다. 금나노입자 탐침은 특정 물질을 검출하거나 이미징하는 데 사용되는 나노(nm) 크기의 금 입자를 말한다.

연구진은 M-FLASH를 통해 양배추·육포·계란껍질 등의 식품 시료에 인위적으로 균을 오염시켜 실증 실험을 수행하였다. 그 결과, 대장균은 10¹ CFU/mL, 리스테리아균은 10² CFU/mL 수준에서 색 변화로 정확히 검출하는 방법을 입증했다. CFU는 균 집락 형성 단위(Colony Forming Unit)다. 

또 다중 진단(multiplex) 기능도 구현해 하나의 키트에서 대장균과 리스테리아를 동시에 구별·검출할 수 있는 연구결과를 확인했다.   박기수 건국대 생물공학과 교수(왼쪽부터), 조민철 연구원, 여승현 연구원연구팀은 “M-FLASH는 개발도상국, 수출입 식품 검역, 항만·공항 방역, 재난 현장 등 자원이 부족한 곳에서도 활용 가능성이 높은 기술”이라며 “향후 식중독균뿐만 아니라 항생제 내성균, 수인성 병원체, 호흡기 바이러스 등 다양한 병원체 진단으로의 응용 가능성을 확인한 기반 성과”라고 밝혔다.

이번 연구는 식품의약품안전처의 스마트 식품안전관리사업의 지원으로 수행되었으며, 국제 화학분석 분야 저명 학술지 ‘아날리티컬 케미스트리’(Analytical Chemistry, IF=6.8, JCR 상위 5.2%)에 2025년 7월호에 ‘Modification-Free Oligonucleotide-Utilized Lateral Flow Assay System for On-Site Detection of Foodborne Pathogens’라는 표지논문(Front Cover)으로 선정돼 7월 15일 게재됐다.