질병연구 성큼···살아있는 소장 모사체도 현미경으로 실시간 관찰

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 살아있는 소장 오가노이드(인체 장기 구조와 기능을 모사한 3차원 미니 장기)를 높은 해상도로 관찰해냈다. 질병연구와 신약 개발에 활용할 가능성을 높인 연구 결과다.

박용근 KAIST 물리학과 교수(오른쪽)와 이만재 KAIST 의과학대학원 박사(왼쪽).(사진=KAIST)

한국과학기술원(KAIST)은 박용근 물리학과 교수 연구팀이 기초과학연구원 유전체 교정 연구단, 토모큐브와 협력해 ‘홀로토모그래피(holotomography)’ 기술을 활용해 살아있는 소장 오가노이드를 실시간으로 고해상도로 관찰할 수 있는 이미징 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

기존 이미징 기법들은 살아있는 오가노이드를 장기간 고해상도로 관찰하는 데 한계가 있었다. 또 형광 염색 등의 추가 처리가 필요한 경우가 많았다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 형광 등 염색 없이도 고해상도의 이미지를 제공하고, 세포 손상 없이 오랜 시간 동안 실시간으로 동적 변화를 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 기술을 도입했다.

연구진은 실험용 쥐 소장 오가노이드를 이용해 이 기술을 검증했다. 그 결과 홀로토모그래피를 통해 오가노이드 내부의 다양한 세포 구조를 세밀하게 관찰했다. 특히 오가노이드의 성장 과정과 세포 분열, 세포 사멸 등의 동적 변화를 실시간으로 포착했다. 약물 처리에 따른 오가노이드의 반응을 정밀하게 분석해 세포 생존 여부도 확인했다.

연구팀은 향후 신약 개발, 맞춤형 치료, 재생 의학 등 다양한 분야에서 오가노이드 활용을 극대화할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.

논문 1저자인 이만재 KAIST 의과학대학원 박사(현 충남대병원)는 “이번 연구는 기존 한계를 뛰어넘는 새로운 이미징 기술”이라며 “향후 오가노이드를 활용한 질병 모델링, 환자 맞춤형 치료와 신약 개발 연구에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 지난 1일 국제 학술지 ‘익스페리멘탈앤몰큘러메디신(Experimental & Molecular Medicine)’에 온라인 게재됐다.