항체 감별 검사를 진행하는 방식은?

신종 코로나바이러스에 대한 혈청학적 진단은 일반적으로 효소면역측정법(ELISA, Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)과 간접형광항체법(IFA, Indirect Fluorescent Antibody Test) 두 가지 방식으로 이루어집니다.

직접 효소면역측정법(Direct ELISA)은 환자의 혈액 채취를 필요로 하며, 일반적으로 채취된 혈액은 혈청으로 가공되기 위해 연구소로 보내집니다.⁴ 그 다음 신종 코로나바이러스와 유사한 합성 돌기 단백질을 웰 플레이트에 담아 고정시킵니다. 이후 혈청을 웹 플레이트에 첨가하면 IgM과 IgG 항체는 항원과 결합 반응이 일어납니다. 이때 결합이 되지 않은 항체는 씻겨 나가게 됩니다. 항체가 표적 항원과 결합이 되었다면 변색을 일으키는 화학액도 첨가합니다. 색은 시료 내에서 항원 특이성 항체의 양에 비례하여 변화합니다. 색의 강도는 면역측정 판독기를 사용하여 시각적 또는 분광학적으로 평가할 수 있습니다(그림 2의 상단 참조).

그림 2: 직접 효소면역흡측정법(Direct ELISA)은 색의 변화를 통해 항체 생성 여부를 파악함.

그 다음으로 많은 이점을 가지고 있는 혈청학적 진단법은 간접형광항체법(IFA, Indirect Fluorescent Antibody test)입니다.

간접형광항체법(IFA)의 진행 단계는 효소면역측정법과 매우 유사합니다. 바이러스에 감염된 세포와 감염되지 않은 세포 모두 글래스 슬라이드 내의 웰(well)에 고정되는 과정을 거칩니다. 효소면역측정법에서와 같이 결합되지 않은 항체는 씻겨나가면서 제거가 됩니다. 간접형광항체법 방식의 경우 형광 염료가 결합된 항면역글로불린을 사용하면 초기 항체가 슬라이드 웰에 결합되는 과정이 입증됩니다. 비결합체를 씻어낸 뒤에는 완충된 글리세롤로 슬라이드를 도포하고 형광 현미경으로 이를 검사합니다. 형광으로 나타나는 부분의 형태와 위치를 평가하면 특정 반응을 불특정 반응과 구별할 수 있습니다. 이는 간접형광항체법을 통해 얻을 수 있는 주요 이점 중 하나로서 대다수의 혈청학적 검사법에는 적용되지 않습니다.⁵

그림 3: 간접 면역 형광 항체 검사법

효소면역측정법(ELISA)과 간접형광항체법(IFA)에 사용되는 다수의 면역측정 판독기는 효소 반응에 따른 형광이나 색 변화를 기반으로 하며 설계면에서 형광 현미경과 유사합니다(그림 4). 면역형광법 응용 분야를 지원하는 유명 업체로는 BioTek Instruments, Molecular Devices, Essen BioScience, Thermo Fisher Scientific이 있습니다.

그림 4: 효소면역측정법(ELISA)과 간접형광항체법(IFA)에 활용되는 형광 기반 또는 색 검출 검사 시스템의 광학 설계는 단순 형광 현미경의 구성 방식과 유사함.

여기 필터(excitation filter)는 형광 샘플을 자극시키는 광원의 파장이 투과하도록 합니다. 이러한 여기 파장은 이색성 필터(dichroic filter)에서 반사 후 렌즈에 의해 샘플에서 초점을 맺게 됩니다. 샘플에서 방출되는 형광은 이색성 필터를 지나 시스템의 광검출기 상에 빛을 집중시키는 렌즈로 전달됩니다. 이때 형광의 양을 측정하면 면역측정 판독기로 바이러스에 감염된 환자가 코로나19 항체를 보유하고 있는지 여부를 판별할 수 있습니다.