KIST-하버드 의대 공동연구팀, '실시간 고배율 심장 이미징 기술' 개발
한국과학기술연구원(KIST, 원장 문길주) 실감교류로보틱스연구센터 이성온 박사는 미국 하버드 의대 크라우디오 비네고니(Prof. Claudio Vinegoni) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 살아있는 생쥐의 심장을 고배율의 현미경으로 실시간 이미징 하는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
지금까지 개발된 현미경은 관찰 대상이 움직이지 않고 고정되어 있어야 고배율 고속 관찰이 가능하다.
살아있는 생체를 관찰하는 것은 심장 박동, 호흡과 같은 생체 움직임으로 인해 매우 힘든 것이 사실이다.
특히 심장은 심근세포의 자가 움직임 및 호흡 등의 영향으로 인해 고배율 관찰이 거의 불가능하다.
KIST-하버드 의대 공동연구팀은 이번 연구에서 생쥐의 심장에 무리한 압력을 가하지 않으면서 고정시켜주는 정밀 기계 장치와 왜곡된 영상을 복원해주는 영상처리기법을 사용해 살아있는 생쥐의 심장을 관찰할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다.
연구팀은 이 기술을 이용해 백혈구가 심장혈관을 통해 염증 부위로 이동하는 모습을 관찰했다.
고정장치는 심장의 이미징 부위를 부분적으로 무리없이 고정해주는 장치로써, 이미징 부위를 고정해주는 말단부와 정밀위치 조정부로 구성돼 있다.
말단부는 지름 2.3mm의 링 모양으로 링 아랫부분에 FDA 승인을 받은 수술용 접착제를 코팅해 이미징 부위에 압력을 가하지 않고 고정시킬 수 있으며, 정밀위치 조정부에 연결되어 원하는 위치에 말단부를 위치시킬 수 있다고 연구팀은 설명했다.
영상처리기법 면에서도 특정 위치에서의 신호만을 선별적으로 이용하는 '게이팅'(Gating) 기법을 이용해 영상을 재구성해냈다.
KIST 이성온 박사는 "이번에 개발된 실시간 고배율 심장 이미징 기술은 심장 질환의 원인 규명과 그와 관련된 신약개발 등의 연구에 적용 가능하며 심장뿐 아니라 기존에 관찰이 어려웠던 다른 장기에도 사용할 수 있다는 점에서 큰 의의가 있다"고 말했다.
이 박사는 "IT 기술과 생명공학 연구를 융합함으로써 이러한 한계를 극복할 수 있었으며 이 기술은 관련 기초 생명과학 연구에 유용하게 사용될 것"이라고 기대감을 내비쳤다.
이번 연구 성과는 이달 11일자로 네이쳐의 자매지인 '네이쳐 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 온라인 판에 게재됐다. '네이쳐 커뮤니케이션스' 관련 링크 바로가기