코로나 검사의 원리 (PCR, 신속 PCR, 신속항원 검사(자가검사키트))
오늘은 코로나 검사의 원리를 확인해 보겠습니다.
병원에서 감염이 의심될 때 피검사를 통해 '균을 배양'한다는 이야기를 들어보셨을 것 입니다. 실제로 결핵이나, 각종 균 감염은 배양을 통해 검사가 진행됩니다.
하지만 코로나는 바이러스 질환으로 배양하기가 매우 까다롭습니다. 바이러스 자체가 독립적으로 존재하는게 아니고, 세포에 들어가서 작용하기 때문에 기생할 세포가 있어야 하고, 그 세포를 키워야 하고, 거기서 바이러스 검출해 내야하기 때문입니다. 그래서 병원(임상)에서는 바이러스 질환에 배양검사를 시행하지 않습니다. 그렇다면 어떤 검사를 통해 바이러스 질환을 검출해 낼까요?
코로나 검사는 어떤 검사로 진행을 할까요?
크게 세가지가 있습니다.
1. RT-PCR
2. 신속 PCR
3. 신속 항원검사 (자기 검사 키트)
각각에 대해서 알아보겠습니다. 그러나 알아보기 전에 아주 간단한 사실부터 집고 넘어갑시다.
1. 세포도 그러하듯이, 바이러스 또한 각각의 고유한 유전물질(DNA or RNA)을 가지고 있습니다. 이 고유한 유전물질을 검출 해 낼 수 있다면, 감염을 확인할 수 있을 것 입니다.
=> RT-PCR, 신속 PCR
2. 바이러스가 만들어내는 항원 단백질을 검출해 낸다면 바이러스에 감염을 확인 할 수 있을 것입니다.
=> 신속 항원검사 (자가 검사 키트)
그러나 1.과 2는 보자마자 차이가 딱 보입니다.
바이러스 자체인 DNA, RNA를 검출하는것과, 바이러스가 뿜어낸 단백질을 검출하는 것의 차이입니다. 바이러스가 뿜어낸 단백질은 검출이 된다면 있다고 하겠지만, 검출이 안된다고 해도 바이러스가 없다고 단정지을 수 는 없습니다. 즉 검출되면 걸렸다고 확신하겠지만, 검출되지 않았더라도 코로나 아니라고 확정은 못짓는 것 입니다. ㅜㅜ (이 부분은 뒤에 더 자세히 이야기 드리겠습니다.)
여하튼
1. RT-PCR
a. 비인두(코 뒤)나 타액을 채취
b. RNA를 쏙 뽑아 RNA를 DNA로 바꾼다. (Reverse transcriptase)
c. DNA를 계속 계속 증폭시켜서 있는지 확인한다
=> DNA의 양을 doubling한다고 생각하면 됩니다. 바이러스가 많으면 doubling을 10번만 해도 되겠지만, 바이러스가 거의 없으면 doubling을 40번 이상 해야 검출될 것입니다.
=> 위에 말한 것이 이 검사의 맹점입니다. 몇번까지를 증폭의 끝으로 볼 것인가 입니다. 참고로 이것을 돌린 횟수를 Ct value(Cthreshold value)라 부릅니다. 예를 들어 드리겠습니다. 내가 50번까지만 돌리기로 했습니다. 바이러스가 50번까지 돌렸는데 안나타나고, 51번째 돌렸을 때, 발견되는 정도의 적은 량 이라면 어떻할 것이냐 입니다.
- 감염으로 볼 것인가?
- 사실 50번이나 돌렸는데 발견 안된 것이니 없다고 하는 것이 옳은 것인가?
- 그럼 50번이라는 기준은 누가 정하는 것인가?
의 문제가 있습니다.
=> 증폭시키는 과정에서 온도가 95'C와 60'C를 번갈아 돌아가야 하기 때문에 시간이 오래 걸립니다.
=> 검사결과가 민감도와 특이도가 높습니다.
2. 신속 PCR (LAMP)
a. 비인두(코 뒤)나 타액을 채취
b. RNA를 쏙 뽑아 RNA를 DNA로 바꾼다. (Reverse transcriptase)
c. DNA를 계속 계속 증폭시켜서 있는지 확인한다
=> 여기서 신속 PCR은 증폭시키는 방법에서 루프매개등온증폭이라고 온도를 바꾸지 않는 방법을 사용합니다. 결과적으로 한시간 이내라는 빠른 결과를 얻을 수 있습니다.
=> 다만 증폭이 잘 되는가에 대한 문제가 있습니다. 즉 검사결과가 음성이라고 나왔을 때 그것을 믿을 수 있는가에 대한 문제가 있습니다. 왜냐하면 열역학적으로 온도를 올려 DNA 가닥을 분리하는 과정이 있는 PCR보다 낮은 온도에서 프라이머와 DNA 중합효소가 결합해 DNA를 증폭하는 LAMP는 반응이 시작될 확률이 더 낮기 때문입니다. 무슨소리냐면, 쉽게 PCR은 유전자가 1~2가닥 정도로 소량만 있어도 증폭되는 반면, LAMP는 5~10가닥 있어야 증폭되는 수준이라는 것 입니다.
3. 신속 항원검사 (자가검사키트)
1. 비인두나 타액에서 검체 채취
2. 추출용 튜브액과 잘 섞는다.
3. 추출용 튜브액을 검사용 디바이스 위에 떨어뜨린다
4. 액체가 퍼지면서 항원이 있으면 첫번째 빨간줄, 검사가 끝나는 두번째 빨간줄 (임신테스트기랑 원리 같음) 확인한다.
=> 액체가 쭉쭉 퍼지면서 바이러스 항원이 있으면 빨간줄로 걸러지기 때문에 검사가 매우 빠릅니다. (30분 이내)
=> 핵산증폭기구가 필요 없습니다.
=> 검체 채취 방법에 따라서 위음성이 나오기가 쉽습니다. (코로나에 걸렸지만 검체채취를 대충해서 항원단백질 없는 부분을 쑤셔서, 검출되지 않음 ㅜㅜ)
=> 대신 걸렸다고 나오면 빼박입니다.
의학적으로 저 말은
민감도가 낮다. (28%~79% 코로나에 걸렸을 때 걸렸다고 말해 줄 수 있는 확률)
특이도가 높다. (99% 코로나에 걸리지 않았을 때 안걸렸다고 말해 줄 수 있는 확률)
입니다.
어렵죠? 여기에 예방의학에는 양성 예측도와 음성 예측도라는 개념이 동반됩니다.
양성 예측도는 양성으로 나왔을 때 실제로 질병이 있을 확률 입니다. (즉 코로나 검사 결과가 양성이라고 해서 실제로 코로나 감염자로 볼 것인가? 에 대한 질문입니다.)
음성 예측도는 음성으로 나왔을 때 실제로 질병이 없을 확률 입니다. (즉 코로나 검사 결과가 음성이라고 해서 실제로 코로나 감염자가 아닌 것인가? 에 대한 질문입니다.)
이것은 코로나 유병율에 따라서 바뀝니다. 길고 귀찮은 내용이지만 간단하게 설명드리겠습니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Positive_and_negative_predictive_values
Positive and negative predictive values - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Jump to navigation Jump to search In biostatistics, proportion of true positive and true negative results Positive and negative predictive values Positive and negative predictive values - 2 The positive and negative pr
en.wikipedia.org
참고로 위키피디아에 엄청 길고 어렵게 나와있어요..
쉽게 예를들어 봅시다.
Case 1 민감도 50% 특이도 99% 인구 100만명 유병율 0.01% 상황
양성예측도가 0.5%입니다.
내가 감염됐다고 들었는데 실제로 내가 코로나맨일 확률은 0.5%입니다.!!!
화가 많이 나겠죠? 코로나맨으로 낙인찍혀서 화가 많이 나는데요..
Case 2 민감도 50% 특이도 99% 인구 100만명 유병율 1% 상황
유병율이 1% 까지만 올라도 양성예측도가 86%로 급상승합니다.
내가 감염됐다고 들었는데 실제로 내가 코로나맨일 확률이 86%입니다.
이정도면 믿고 치료받아야겠다고 생각이 듭니다.
예방의학에서는 병이 없는 사람을 병이 실제로 없다고 진단하는 방법이 매우 중요합니다. (특이도)
개인에게는 정확한 진단도 중요하겠지만, 내가 검사가 양성으로 나왔을 때 진짜 내가 코로나가 걸렸다는 것이 중요할 것입니다. (개인적인 시간과 돈의 낭비..) - 양성 예측도
신속항원 검사는 유병율이 낮은 상황에서는 양성 예측도가 별로입니다. 하지만 요즘과 같은 델타변이로 유병율이 올라가는 상황에서는 그 가치가 부각될 수 있습니다.
세가지 검사중에 어떤 것을 사용해야 할까요?
병원에 입원을 하렵니다 - RT-PCR
응급 수술이 필요합니다 - 신속 PCR
코로나 아니라는 것만 빠르게 확인 받고 싶어요 - 신속 항원 검사
이렇게 요약할 수 있을 듯 합니다.
코로나가 빨리 종식되기를 바라면서 공부해봤습니다.
긴글 읽어주셔서 감사합니다.