많은 사람들은 팬데믹 이후 하루 빨리 정상으로 돌아가길 희망하고 있는데요. 하지만 잠재적으로 대중의 건강에 큰 위험이 남아있는 상황에서, 어떻게 안전을 지킬 수 있을까요?
새로운 연구에 따르면 한 가지 가능성은 바로 ‘개’입니다. ‘PLOS ONE’ 저널에 게재된 연구에 따르면 특별히 훈련된 탐지견은 96%의 정확도로 COVID-19 양성 샘플을 탐지할 수 있었습니다. 이번 연구의 책임저자이자 펜실베니아 대학교(University of Pennsylvania School) 수의학 연구소(Veterinary Medicine Working Dog Center)의 책임자인 ynthia Otto는 “우리가 개들에게 부탁하는 건 간단한 일이 아니다”라며 “개들은 감염의 냄새를 감지하는 것에 대해 특화되어 있어야 할 뿐만 아니라 남성과 여성, 어른과 어린이, 다른 민족과 지역에 사는 사람들 등 다양한 배경의 사람들 냄새를 일반화해야 한다”고 설명합니다.
이 초기 연구에서 연구원들은 개들이 그렇게 할 수 있다는 걸 발견했지만 훈련은 매우 조심스럽게, 그리고 이상적으로 많은 샘플로 진행되어야만 했습니다. 이번 연구 결과는 ‘티셔츠 연구’라고 불렸는데요. 개들은 하룻밤 동안 입은 티셔츠에 남겨진 휘발성 유기 화합물을 기반으로 COVID 양성, 음석, 백신 접종자의 냄새를 구별하도록 훈련 받았습니다.
Otto는 “우리는 이 연구에서 첫번째 실험보다 수백개 혹은 그 이상 더 많은 샘플을 수집하고 있으며 개들이 지역사회 환경에서 마주칠 수 있는 것에 더 가까이 다가갈 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말합니다. 연구진은 난소암을 식별할 수 있는 의료 탐지견을 포함해 수 년간 탐지견들을 훈련시킨 경험이 있습니다. 팬데믹이 도래했을 때 그들은 전문 지식을 활용해 코로나 바이러스 검출 연구를 설계했습니다.
공동연구자인 펜실베니아 의과대학(Perelman School of Medicine)의 Ian Frank과 필라델피아 아동 병원(the Children's Hospital of Philadelphia)의 Audrey Odom은 SARS-CoV-2 양성 샘플을 제공했고 실험적 통제 역할을 하기 위해 음성 판정을 받은 환자들로부터 샘플을 제공했습니다. Otto는 코로나바이러스 전문가인 펜실베니아 의과대학의 Susan Weiss과 긴밀히 협력해 펜실베니아의 생물안전 2등급 실험실(Biosafety Level 2+ laboratory) 실험실에서 일부 샘플을 처리해 개들이 냄새를 맡기에 안전하도록 바이러스를 비활성화 시켰습니다.
8마리의 래브라도 리트리버와 이전에는 의료탐지견으로 작업해보지 않았던 벨지안 말리노이즈가 이번 연구에 참여했습니다. 먼저 연구원들은 그들이 독특한 향을 인식하도록 훈련시켰는데 그것은 보편적인 탐지 화합물(universal detection compound, UDC)로 알려진 합성 물질입니다. 각각 12개의 포트는 다른 샘플로 채워져 있었는데, 연구진은 향기가 나는 기구(scent wheel)를 사용했습니다. 그리고 개가 UDC가 포함된 포트에 응답할 때 개에게 보상했습니다.
개들이 지속적으로 UDC 냄새에 반응하자 연구팀은 SARS-CoV-2 양성 환자의 소변 샘플에 반응도록 훈련시키고 음성샘플과 양성 반응을 구별하도록 훈련하기 시작했습니다. 음성 샘플은 양성 샘플과 동일하게 비활성화 처리된 것이었습니다.
펜실베니아주 범죄학자이자 통계학자인 Richard Berk의 도움을 받아 이 결과들을 처리한 연구팀은 3주간의 훈련 끝에 9마리의 개들이 평균 96%의 정확도로 SARS-CoV-2 양성 샘플을 쉽게 식별할 수 있다는 걸 발견했습니다. 하지만 연구원들이 생각하는 허위음성을 피하는 능력이나 민감도는 연구의 엄격한 기준 때문에 일부 더 낮게 나왔는데요. 만약 이 개들이 반응하지 않고 단 한번이라도 양성 샘플이 있는 포트를 지나갔다면 그것은 ‘오류’라는 딱지가 붙었습니다.
연구원들은 연구에서 SARS-CoV-2 감염 상태보다는 실제 환자를 구별하려는 개들의 경향과 같은 많은 복잡한 요인들과 마주쳤는데요. 개들은 또한 SARS-CoV-2음성판정을 받았지만 최근 COVID-19에서 회복된 환자의 샘플에서 허술했습니다. Otto는 “개들이 그 샘플에 계속 반응했고 우리는 계속해서 그들에게 아니라고 말했다”며 “하지만 분명히 환자의 샘플에는 개들을 집중시킨 무언가가 남아 있었다”고 설명합니다.
이 연구를 통해 얻은 주요한 교훈은 개가 탐지할 수 있는 SARS-CoV-2가 냄새가 있다는 걸 확인하는 것 외에 향후 훈련에는 많은 수의 다양한 샘플이 수반되어야 하며 개들을 어떤 한 사람으로부터 반복적으로 훈련시켜서는 안 된다는 것이었습니다.
Otto는 “그것은 우리가 COVID 훈련 뿐만 아니라 암 연구와 같이 우리가 하고 있는 다른 의학적 탐지 연구에서도 수행할 수 있는 것이다”며 “우리는 우리가 개들을 조작을 시작하고 그들이 지역 사회 환경에서 검사를 시작할 때, 품질을 확보하고 재현성, 유효성, 안정성을 보장할 수 있는 모든 단계를 갖추도록 하고 싶었다”고 전합니다.
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