사진/한국표준과학연구원 나노바이오융합연구단 연구진이 비선형 광학레이저 이미징 기술로 제작한 CARS 현미경으로 시료를 분석하고 있다.
한국표준과학연구원(KRISS, 원장 김명수) 나노바이오융합연구단(단장 이태걸)은 분자수준, 세포수준에서 심혈관 조직과 암 조직 분석 기술을 개발하고 있다.
비선형 광학레이저 이미징(영상) 기술인 CARS 현미경과 분자질량분석 기술인 SIMS/MALDI의 융합 화학현미경 제조기술이 핵심이다.
일반적으로 생체조직을 자세히 관찰하기 위해서는 조직체에 염색이나 형광물질을 투입하는 기술이 사용돼 왔다. 그런데 이런 형광물질은 독성을 가지고 있고 제공되는 정보도 제한적이기 때문에 세포와 생체조직의 무표지 분자수준 이미징 기술 개발이 요구된다.
CARS 현미경은 아무런 형광물질을 사용하지 않아도 생체를 관찰할 수 있기 때문에 안전하다. 그리고 세포 내부를 자세히 볼 수 있을 만큼 해상도가 높고, 3차원으로 관찰할 수 있다는 점에서 기존의 여러 이미징 기술보다 우수하다.
SIMS/MALDI 융합 질량분석 화학현미경은 생체조직이 가지고 있는 분자 수준의 질병정보를 가장 효율적으로, 가장 많이 얻을 수 있는 기술로 신뢰도가 매우 높고 개인 맞춤 치료를 가능하게 하는 수준의 조직검사 결과를 줄 것으로 예상된다.
염색이나 형광물질 없이 생체 조직를 관찰할 수 있기 때문에 CARS 현미경과 SIMS/MALDI 융합 질량분석 화학현미경은 신약개발을 위한 새로운 도구로 사용될 수 있다. 생체에 투입된 약물이 세포수준에서 어떻게 반응하는가를 볼 수 있기 때문에 빠른 시간에 약효를 정확하게 판별할 수 있다. 이로 인해 신약 개발에서 전임상 시험에 막대한 돈과 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있는 중요한 기술이다.
동맥경화는 혈관 내벽에 지질이 달라붙어 혈액을 잘 흐르지 못하게 하는 질병이다. 동맥경화의 발생여부는 혈관이 두꺼워진 후에야 알 수 있다. 그런데 CARS 현미경은 혈관에 지질이 쌓이는 과정을 볼 수 있기 때문에 동맥경화가 발생하기 전에 미리 알 수 있다.
연구단은 CARS 현미경을 이용해 쥐의 혈관에서 동맥경화가 진행되는 과정을 3차원 입체영상으로 관찰했다.
한국표준과학연구원의 CARS 현미경 기술은 세계 선도그룹 수준으로 현재 CARS 현미경을 내시경 형태로 개발하는 연구가 진행되고 있다. 이를 위해 레이저빔을 인체내부로 이송시키고 영상신호를 받아들이는데 특수 광섬유를 이용하는 기술을 개발하고 있다. CARS 현미경 기술과 SIMS/MALDI 융합 질량분석 화학현미경은 바이오 의료기기 분야에서 우리나라의 성장 동력으로 앞으로 큰 영향력을 발휘할 것으로 기대된다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.co.kr