KAIST(총장 강성모)는 박용근 교수(물리학과)와 정용 교수(바이오·뇌공학과) 공동연구팀이 홀로그래피 영상기술을 이용해 알츠하이머 질환을 정량적으로 연구할 수 있는 광학기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
뇌 구조는 뇌 기능 및 질병과 밀접한 관련이 있다. 특히 알츠하이머에 걸린 뇌는 회백질 및 해마에 아밀로이드 반점이나 신경 섬유 엉킴과 같은 비정상적 구조를 갖는다. 때문에 뇌 영상 촬영은 신경과학에서 꼭 필요한 기술이다.
기존에는 뇌 관련 질병 치료를 위한 영상 촬영 기술로 자기공명영상(MRI)이나 양전자 단층 촬영(PET)을 많이 활용한다. 하지만 이들 방식은 0.1㎜ 이하 세밀한 구조는 관찰하기 힘들다는 한계가 있다.
이를 보완하기 위해 조직 병리학 기법을 이용해 뇌 단면 구조를 관찰하는데 뇌 조직이 투명해 촬영을 위해서는 염색 과정을 거쳐야 한다. 이 과정에서 왜곡이 발생할 수 있고, 조직병리로 얻은 정보는 정성적 정보가 대부분이라 질병 진단에 필요한 정량적, 객관적 기준을 제공하기 어려웠다.
이에 연구팀은 홀로그래피 현미경 기술로 뇌 구조 정보를 정량적으로 분석했다. 홀로그래피 현미경은 빛의 간섭을 이용해 별도 염색과정 없이 조직의 굴절률 분포 수치 영상을 계산할 수 있다. 조직 샘플을 투과한 빛은 굴절률 분포에 따라 특정한 산란 과정을 겪는데 연구팀은 굴절률 분포를 토대로 뇌 조직 내에서 빛이 산란되는 평균 거리와 산란광이 퍼지는 방향성을 정량화했다.
이를 토대로 알츠하이머 모델의 해마 및 회백질 산란 평균거리와 방향성이 정상모델에 비해 더 낮아지는 것을 확인했다. 특히 해마 내에 산란되는 평균거리는 약 40% 감소하는 것을 알 수 있었다.
박 교수는 “이번 연구가 알츠하이머 뿐만 아니라 파킨슨병 등 다른 질병 연구에도 광범위하게 활용될 것”이라며 “최근 창업한 토모큐브 제품을 다양한 조직 병리 연구에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=김순기기자 soonkkim@etnews.com