바이오루미네센스는 높은 신호대잡음비와 외부 조사광이 필요 없다는 장점 덕분에 진단 분야에서 유망한 기술로 주목받고 있습니다. 그러나 바이오루미네센스 신호의 빠른 소멸과 타깃 분자에 결합된 후 효소 활성 저하 문제는 현장진단 적용 시 신뢰성을 떨어뜨리는 주요 한계로 작용해 왔습니다.
본 연구에서는 초고감도 및 장시간 발광을 실현한 효소 연쇄 반응 기반의 루미네센스 센서 시스템(LUCAS)을 소개합니다. 본 시스템은 연속적인 효소 반응을 통해 기존 바이오루미네센스 시스템 대비 500배 이상의 신호 증폭과 8배 이상의 신호 지속성 향상을 달성하였습니다. LUCAS는 외부 전원 없이 작동 가능한 휴대형 완전 자동화 장치에 구현되어, 23분 이내의 신속한 분석이 가능하며, SARS-CoV-2를 포함한 호흡기 바이러스, HIV, HBV, HCV 등 혈액 매개 바이러스를 대상으로 하는 임상 모델에서 94% 이상의 정확도로 양성/음성 분류를 수행하였습니다. 총 177건의 환자 샘플 및 130건의 바이러스 첨가 혈청 샘플을 분석하였습니다. LUCAS 시스템은 분산형, 빠르고 민감하며 특이적이고 비용 효율적인 진단 플랫폼으로, 자원이 제한된 환경에서도 활용 가능한 진단 도구로서의 가능성을 보여줍니다.