핵산증폭검사(분자유전검사)는 환자 검체에서 특정 바이러스의 유전자가 존재하는지를 검출하는 검사이다. 일반적인 핵산증폭검사(polymerase chain reaction, PCR)는 핵산추출 및 PCR 과정에 3시간 이상이 걸리지만 최근에 검체 투입 후 1시간 이내에 결과를 얻을 수 있는 신속핵산증폭검사가 개발되어 이용되고 있다[1-3]. 국내에서 사용되고 있는 신속핵산증폭검사의 원리와 플랫폼을 표 1에 나타내었다. GeneXpert Xpress System (Cepheid, Sunnyvale, CA, USA), BioFire FilmArray (bioMérieux, Marcy-l'Étoile, France), Cobas LIAT (Roche, Basel, Switzerland), ID Now (Abbott Diagnostics, Abbott Park, IL, USA) 등이 있다. GeneXpert Xpress System은 real-time PCR을 검사원리로 이용하는데 1검체 당 1개의 카트리지 시약을 이용하며, 검체를 넣은 카트리지를 GeneXpert 전용 장비에 장착하면 이 카트리지 내에서 핵산추출, 증폭, 검출 과정이 모두 이루어지며, 검사 시간은 검사 종목에 따라 차이가 있는데 20분-2.5시간이 소요된다. BioFire FilmArray의 검사 원리는 multiplex nested PCR이며, 동시에 여러 종의 미생물을 동시에 검사할 수 있는 장점이 있어 SARS-CoV-2 검사를 포함한 호흡기패널검사, 위장관패널검사, 뇌수막염패널검사 키트가 있으며, 검사 시간은 1시간 정도가 걸린다. Cobas LIAT도 real-time PCR을 검사 원리로 이용하는 데 검사 시간이 더 짧아 20분 정도에 검사가 가능하다. ID Now의 검사 원리는 자체 개발한 등온증폭법(isothermal amplification)이며, 15분 정도에 검사가 가능하다. 등온증폭법은 특수 고안된 DNA 프로브를 이용하여 일정한 온도에서 핵산을 증폭시켜 신호를 얻어내는 진단법이다. 등온증폭법으로 가장 많이 알려진 검사기법은 루프-기반 등온증폭법(loop-mediated isothermal amplification)으로 DNA 프로브가 아령모양의 DNA 2차 구조를 기하급수적으로 형성하여 형광신호를 증폭시키는 방식이다. 그 외의 등온증폭법으로 strand-displacement amplification, nucleic acid sequence-based amplification, multiple strand displacement amplification, rolling-circle amplification, helicase-dependent amplification of nucleic acids, hybridization chain reaction 등이 있다[4]. 등온증폭법은 PCR법에 비해 정확도가 떨어지지만 검사 시간이 짧고 특수 장비 없이 현장에서 바로 판독이 가능한 장점이 있으므로 단점이 보완된다면 향후 현장검사로서 사용이 증가될 것으로 생각된다.

앞에서 설명한 핵산검출법이 환자검체에서 바이러스 특이 유전자가 있는지를 검출하는 검사법이라면 항원 검사법은 환자검체에서 바이러스 특이 항원이 있는지를 검출하는 검사법이다. 바이러스 항원 검출 시약으로 바이러스의 캡시드나 외피 단백 등의 특정 항원에 결합하는 특이항체를 사용하며 항원-항체반응의 검출 방법으로는 효소면역검사법(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA), 화학발광면역 측정법(chemiluminescence immunoassay, CIA), 면역크로마토그래피법(immunochromatographic assay) 등이 이용된다. ELISA 검사법이 과거에는 3-4시간이 소요되었으나 최근에는 80-90분 정도로 검사 시간이 많이 단축되었고, CIA법도 대부분 30분 이내 첫 검체의 결과를 얻을 수 있다. ELISA나 CIA법은 신속면역크로마토그래피법에 비해 분석민감도가 높고 다량의 검체를 동시에 검사하기에 편리하다는 장점이 있다. 신속면역크로마토그래피법은 lateral flow immunoassay라고도 불리며, 민감도가 ELISA나 CIA에 비해 다소 낮다는 단점이 있으나, 1회용 디바이스로 개발되어 한 검체씩 검사해도 시약의 손실이 없고, 특수장비 없이 간편한 조작으로 15-30분 이내 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 면역크로마토그래피법의 원리는 디바이스의 검사선(test line)에 타겟항원과 결합할 수 있는 1차 항체가 코팅되어 있어 검체에 표적 바이러스 항원이 있는 경우 항원-항체 반응에 의해 항원이 검사선의 항체에 붙잡히게 되고 여기에 금입자(colloidal gold)나 형광물질이 결합된 2차 항체가 반응하여 검사선이 밴드로 나타나거나 소형 면역형광분석기에 의해 양성으로 판독된다. 아무래도 육안으로 관찰하는 방법보다는 소형 리더기에 의해 판독되는 제품이 민감도가 높다. 항원검사는 핵산증폭법과 같이 타겟항원을 증폭하는 과정이 없으므로 환자 검체에 많은 양의 바이러스가 존재해야 검출이 가능하며 따라서 유전자 검사에 비해 민감도가 떨어진다. 그러므로 실제 환자검체에서는 낮은 농도로 인한 위음성일 가능성을 염두에 두고 결과를 해석해야 한다.

바이러스 항체검사는 혈청학적 검사(serological test)로도 불리우는데, 환자혈청에 바이러스 특이 항체가 존재하는지 검출하는 검사로, 검사 제품으로 바이러스 단백-특이 immunoglobulin G (IgG) 항체, IgM 항체, IgA 항체 또는 total antibody 검사가 개발되어 있다. 일반적으로 바이러스 항체는 빠르면 감염 후 수일 이내에 검출이 가능하고 무증상감염 후에도 항체가 생성될 수 있으므로 바이러스에 노출 여부를 알 수 있는 장점이 있다. 그러나 일회성 항체검사는 과거 감염과 현재 감염을 구분할 수 없고, 초기 감염을 놓칠 수 있으므로 초기 급성 감염을 진단하는 검사로는 추천되지 않는다[5]. 일반적으로 바이러스 질환에서 항체 검사가 진단에 유용한 경우는 동일한 환자에서 2-3주 간격으로 두 번 이상 채혈하였을 때 항체가 음성이었다가 양성으로 전환되거나(혈청전환, seroconversion), 2-3주 후 다시 측정한 항체 역가가 4배 이상 증가하거나, IgM 항체가 양성이면 최근 감염을 진단할 수 있다. 현재 바이러스 항체 검사는 항원 검사와 마찬가지로 ELISA, CIA, 면역크로마토그래피법(immunochromatographic assay) 등의 원리를 이용한 검사 제품이 사용되고 있다.

유전자 검사로 위에 기술된 검사법 뿐만 아니라 다양하게 변형된 PCR, 다양하게 변형된 등온증폭법, CRISPR 기반 기술을 포함한 유전자분석기법도 개발되어 1시간 이내의 검사가 가능해졌으며[6], 항원항체검사로는 전기화학적인 면역센서를 이용한 진단기술[7], 나노물질 기반검사[8], 스마트폰을 이용한 검사법[9]도 개발되었으며, 이들 검사기법의 민감도, 특이도, 검사 소요 시간, 효율성이 점차 향상되고 있어 조만간 현장검사나 검사실 검사에서 이들 기술이 이용될 것으로 생각된다.