초고속 레이저 주사 3차원 생체현미경 시스템. (사진=KAIST 제공)
한국과학기술원(KAIST)은 의과학대학원 김필한 교수 연구팀이 3차원 생체현미경 기술을 통해 비알코올성 지방간에서 간세포 내 지방구 형성과 미세혈관계를 동시에 고해상도의 영상으로 촬영하는 데 성공했다고 14일 밝혔다.
그동안 비알코올성 지방간 질환 연구들은 대부분 절제된 간 조직을 사용한 조직병리학적 분석을 통해 이뤄졌다. 하지만 이런 방식으로는 질환이 장기간에 걸쳐 진행되는 동안 간 내부의 간세포와 주변 미세환경에서 일어나는 다양한 분자세포 수준의 변화를 3차원으로 정밀하게 분석하고 그 원리를 밝히는 것이 어려웠다.
연구팀이 개발한 생체현미경 시스템은 시속 380㎞ 이상 초고속으로 회전하는 다각 거울을 이용해 살아있는 생체 내부 간 조직의 움직임을 실시간으로 추적하고 보정이 가능한 것이 특징이다. 크기가 마이크로미터(μm·100만 분의 1미터) 이하인 극히 작은 지방구까지 고해상도로 영상화가 가능하다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 비알코올성 간 질환에서 질환 진행으로 간세포 내 지방구의 축적률이 증가하고 개개의 지방구 크기가 증가하는 현상을 영상화하는 데도 성공했다. 이와 함께 지방구의 크기 증가가 간세포 핵의 위치변화를 일으키고 결국 간세포 모양의 변화를 일으키는 현상을 고해상도 영상화를 통해 확인했다.
김필한 교수, 문지은 박사과정. (사진=KAIST 제공)
연구팀이 독자적으로 개발한 최첨단 고해상도 3차원 생체현미경 기술은 살아있는 생체 내부 간의 미세환경을 이루는 다양한 구성성분(세포, 혈관, 지질, 콜라젠 외 생체분자)들을 동시에 실시간으로 영상 촬영이 가능해 비알코올성 지방간 질환 등 다양한 간 질환 연구와 치료제 개발과정에 다양하게 활용될 것으로 기대된다.
김필한 교수는 "3차원 생체현미경은 미래 바이오헬스 산업에서 여러 인간 질환의 진단 및 치료제 개발에 획기적인 도움을 줄 것"이라고 말했다.