KIST·美 하버드의대 공동연구…생쥐심장 백혈구 관찰 성공
심장질환 원인 규명·신약개발 청신호…다른 장기 적용 가능
KIST(한국과학기술연구원·원장 문길주)는 이성온 실감교류로보틱스연구센터 박사와 크라우디오 비네고니 미국 하버드 의대 교수팀이 공동연구를 통해 살아있는 생쥐의 심장을 관찰, 백혈구가 심장 혈관을 통해 염증 부위로 이동하는 모습을 관찰하는데 성공했다고 밝혔다.
현미경은 고배율 고속 관찰이 가능하나 살아있는 생체를 관찰하는 것은 심장 박동, 호흡과 같은 생체 움직임으로 인해 매우 어려웠던 것이 사실이다.
그런 가운데 공동연구팀은 연구를 통해 생쥐의 심장에 무리한 압력을 가하지 않으면서 고정시켜주는 정밀 기계 장치와 왜곡된 영상을 복원해주는 영상처리기법을 사용해 살아있는 생쥐의 심장을 관찰할 수 있는 기술을 개발했다.
'고정장치'는 심장의 이미징 부위를 부분적으로 무리없이 고정해주는 장치로써 이미징 부위를 고정해주는 말단부와, 말단부의 위치를 정밀하게 조정할 수 있는 정밀위치 조정부로 구성돼 있다. 말단부는 지름 2.3mm의 링 모양으로 링 아랫부분에 FDA 승인을 받은 수술용 접착제를 코팅해 이미징 부위에 압력을 가하지 않고 고정시킬 수 있으며, 정밀위치 조정부에 연결되어 원하는 위치에 말단부를 위치시킬 수 있다.
 |
| ▲안정화 장치가 설치된 장면. ⓒ2012 HelloDD.com |
'영상처리기법'은 특정 위치에서의 신호만을 선별적으로 이용하는 '게이팅(Gating)' 기법을 이용해 영상을 재구성해낸다. 현재 생명공학 연구에 많이 쓰이는 레이져 스캐닝 현미경은 물체를 2차원 스캐닝해 영상을 만들어내기 때문에 스캐닝 중에 움직임이 발생하면 왜곡이 나타나게 된다. 그러나 이번에 개발된 영상처리기법은 왜곡이 포함된 여러 영상들 중에서 왜곡이 없는 부분(움직임이 최소인 부분)을 심전도(ECG)와 호흡 정보를 이용해 찾아내 재조합하여 전체적으로 왜곡이 없는 영상을 만들어내는 원리를 갖고 있다.
연구 관계자는 "이번에 개발된 실시간 고배율 심장 이미징 기술은 심장 질환의 원인 규명과 그와 관련된 신약개발 등의 연구에 적용가능하다"며 "심장뿐 아니라 기존에 관찰이 어려웠던 다른 장기에도 사용할 수 있다는 점에서 큰 의의가 있다"고 말했다.
이성온 박사는 "지금까지 생쥐의 박동치는 작은 심장을 고배율 현미경으로 오랜 시간 연속적으로 관찰하는 것은 거의 불가능했다" 며 "IT 기술과 생명공학 연구를 융합함으로써 이러한 한계를 극복할 수 있었으며 이 기술은 관련 기초 생명과학 연구에 유용하게 사용될 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는11일, 세계적 학술지인 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 온라인 판에 게재됐다. 박동치는 심장의 모세혈관 안에서 이동하는 백혈구를 실시간으로 이미징한 영상은 다음과 같다.
댓글 정렬