포스텍 연구진, 심장건강 확인하는 새로운 현미경 기술 개발

조직 절단이나 염색 없이도 심근경색 등 질병 검사 가능

포스텍 김철홍 교수

포스텍 장진아 교수

포스텍(포항공대) 연구진이 조직을 절단하거나 염색하지 않아도 심장과 힘줄 같은 조직 건강 상태를 정밀하게 분석할 수 있는 현미경 기술을 개발했다.

이 기술은 단백질 섬유의 배열 방향과 밀집 정도를 수치로 확인할 수 있다는 점에서, 앞으로 인공 장기 품질 검사나 질병 진단 등의 분야에서 다양하게 활용될 전망이다.

포스텍 김철홍·장진아 교수, 박사과정 박은우 씨, 바이오프린팅 인공장기 응용기술센터 황동규 박사 연구팀이 공동으로 수행한 이번 연구는 광학 분야 학술지인 빛, 과학과 응용(Light: Science ＆ Applications)에 게재됐다.

연구팀은 심근경색이나 섬유화, 암 등과 같은 질병이 생기는 원인과 이를 진단하는 방식에 주목했다. 심장 근육이나 힘줄 등의 조직은 단백질 섬유가 일정한 방향으로 정열돼야 제대로 작동하는데 이 배열이 흐트러지면 조직이 기능을 잃어 여러 병이 생긴다.

또 이 같은 병의 진단을 위해선 조직을 떼어내 염색하고 현미경으로 관찰하는 과정을 거쳐야 하는데 시간도 오래 걸리고 연구자마다 결과도 달라 보다 진화된 다른 방식에 대한 요구가 컸다.

연구팀은 이러한 문제 해결을 위해 '중적외선 이색성 민감 광음향 현미경(MIR-DS-PAM1))'을 개발했다.

조직에 중적외선 빛을 비추면 단백질이 이를 흡수하며 미세하게 팽창하고, 이때 발생한 초음파를 감지해 단백질의 위치를 알아내는 게 이 기술의 핵심이다.

연구팀은 3D 바이오프린팅으로 만든 인공 심장에 이 기술을 적용해 조직이 성숙할수록 단백질이 쌓이고 섬유 배열이 정돈되는 과정을 염색 없이 관찰하는데 성공했다.

또 섬유화가 진행된 조직에서도 정상 조직과 달리 구조적 붕괴에 따른 배열의 불균일성을 정량적으로 구분해냈다.

기존 형광 현미경 기술보다 간단하고 경제적인 방법으로 더 정확하고 일관된 결과를 얻을 수 있게 된 것이다.

연구팀 측은 "이번 연구는 재생의학과 병리 진단 분야에 있어 새로운 방법을 제시한 결과물로 평가된다"며 "심장뿐 아니라 힘줄, 각막 등 다양한 조직의 변화를 평가할 수 있어 인공 장기 개발과 질병 연구에 큰 도움이 될 것"이라고 했다.