KAIST “췌장 등 생체조직 정밀관찰…디지털 수차 보정기술 개발”

췌장 등 두꺼운 생체 조직의 3차원 영상을 정밀 관찰할 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.

카이스트(KAIST)는 물리학과 박용근 교수 연구팀이 별도의 염색 없이 생체 조직의 3차원 영상을 고해상도로 살펴볼 수 있는 디지털 수차 보정 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

(왼쪽부터) KAIST 물리학과 에르베 우고네 박사, 오철민 석박사통합과정, 박용근 교수. KAIST 제공

기존 광학 기술은 두꺼운 생체 조직을 관찰할 때 조직 내부에서 발생하는 빛의 산란과 광학적 수차로 영상 품질이 떨어지는 한계를 보였다.

반면 연구팀이 개발한 기술을 적용하면 광학적 메모리 효과로 두꺼운 생체 조직도 실시간 고해상으로 관찰하는 것이 가능하다. 광학적 메모리 효과는 빛이 기울어질 때 산란한 빛도 기울어지는 현상으로, 생체 조직 등 복잡한 산란 매질에서도 관찰이 가능하게 한다.

무엇보다 이 기술은 기존 적응형 광학 기술보다 강력한 보정 효과로, 생체 조직 내부의 구조를 보다 선명하게 살펴볼 수 있는 장점이 있다.

연구팀은 개발한 기술을 적용했을 때 생체 조직 내부의 세포 구조를 보다 세밀하게 관찰할 수 있었다. 또 마이크로미터 크기의 시료에서 발생하는 동적 변화를 실시간 관찰하는 데도 성공했다.

이번 연구 결과는 조직 병리학, 신약 개발, 생물학 연구 등 분야에서 활용될 수 있는 새로운 이미징 기술을 제시했다는 점에서 의미를 갖는다.

특히 기존 기술이 극복하지 못한 심층 조직 이미징의 한계를 뛰어넘는 성과로 평가받는다고 연구팀은 강조했다.

연구팀은 빛의 산란에서 나타나는 물리적 특성인 광학 기억 효과를 활용, 수차가 보정된 고해상도 3차원 이미지를 복원하는 데 성공했다. 광학 기억 효과를 이용했을 때 복잡한 수차 복원 및 정량적 분석이 가능했다는 게 연구팀의 설명이다. 연구 흐름도. KAIST 제공

물리학과 오철민 석박사통합과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 지난달 17일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인에 게재됐다. 연구팀이 개발한 기술은 향후 생명과학 분야에서 다양하게 적용될 가능성을 인정받고 있다.

박용근 교수는 “이번 연구는 기존 이미징 기술의 한계를 극복하는 새로운 접근 방식으로, 홀로토모그래피 기반의 비침습적 생체 이미징과 진단 연구에 도움이 될 것”이라며 “연구팀은 앞으로 생체 조직의 보다 정밀한 3차원 이미징을 가능케 해 세포 수준에서의 다양한 생명현상을 이해하는 연구를 지속할 계획”이라고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 리더연구사업 및 한국산업기술진흥원 글로벌산업기술협력센터사업의 지원을 받아 수행됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr