성균관대-MIT 공동 연구팀 "20 나노미터 해상도 관찰"

연구팀은 쥐 뇌의 작은 조각(세로 길이 0.17cm)을 20배 팽창시켰다. 팽창 후 세로 길이는 3.4cm이다.<사진=성균관대학교 제공>
연구팀은 쥐 뇌의 작은 조각(세로 길이 0.17cm)을 20배 팽창시켰다. 팽창 후 세로 길이는 3.4cm이다.<사진=성균관대학교 제공>
국내외 공동 연구팀이 뇌를 20배 팽창시켜 초미세구조를 관찰하는 기술을 개발했다.

성균관대학교(총장 정규상)는 장재범 성균융합원 글로벌바이오메디컬공학과 교수와 에드 보이든 매사추세츠 공과대학 교수 등 공동 연구팀이 뇌를 20배 이상 팽창시키는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

연구팀이 개발한 기술을 이용하면 일반 광학 현미경 해상도를 10배 이상 향상시켜 20 나노미터 해상도를 얻을 수 있다. 또 뇌를 20배 팽창시키면 세포가 투명해져 일반 현미경으로도 조직의 깊숙한 곳까지 초고해상도로 관찰할 수 있다.

지난해 에드 보이든 교수 연구팀은 흡수젤을 이용해 뇌를 4.5배 팽창시킬 수 있는 기술을 개발한바 있다. 흡수젤은 물을 잘 흡수하는 성질이 있어 그동안 아기 기저귀를 만드는 데 사용됐다.

흡수젤은 물을 흡수하면서 흡수한 물의 부피만큼 팽창하는 성질을 띈다. 장재범 교수 연구팀은 이 성질을 획기적으로 개선해 뇌와 다양한 장기를 최대 50배까지 팽창시켰다.
 
이 기법은 뇌 뿐만 아니라 현미경을 사용하는 모든 생물학·의학 분야에 사용될 수 있다. 특히 뇌 신경세포들이 어떤 시냅스를 통해 삼차원으로 연결돼 있는지 자세하게 관찰할 수 있다.

장재범 교수는 "최근 암 조직이 서로 다른 돌연변이를 가진 세포들의 복합체라는 사실이 알려지면서 암 조직을 초고해상도로 관찰하고자 하는 시도가 있었다"라며 "이번 기술은 암 조직을 분자수준으로 이해하는데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

그는 "뇌 연구 뿐만 아니라 암 연구, 줄기 세포 연구, 신약 개발 등 다양한 분야에 쓰일 수 있을 것"이라며 "개인의 장기를 초고해상도로 관찰해 대량의 데이터를 얻고 이를 인공지능으로 분석하는 연구로 확장시킬 것"이라고 덧붙였다.

이번 연구결과는 '네이쳐 메소드(Nature Methods)' 온라인 판에 18일자로 게재됐다.

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