생체조직을 3차원 영상으로

<출연기관 성과 30선> 18.표준연 CARS 현미경 기술

한국표준과학연구원에서는 분자수준, 세포수준에서 암세포를 찾아내는 기술을 개발하고 있다. 비선형 광학레이저 이미징(영상) 기술의 하나인 CARS 현미경이 바로 그것이다. 일반적으로 생체조직을 자세히 관찰하기 위해서는 조직체에 염색이나 형광물질을 투입해야만 한다.

그런데 이런 형광물질은 독성을 가지기 때문에 생체조직에 사용하는데는 극히 제한적일 수 밖에 없다. CARS 현미경은 아무런 형광물질을 사용하지 않아도 생체를 관찰할 수 있기 때문에 안전하다. 그리고 세포보다 작은 크기를 볼 수 있을 만큼 해상도가 높고, 3차원으로 관찰할 수 있다는 점에서 기존의 여러 이미징 기술보다 우수하다.

염색이나 형광물질 없이 생체 세포를 관찰할 수 있기 때문에 CARS 현미경은 신약개발을 위한 도구로 사용될 수 있다. 생체에 투입된 약물이 세포수준에서 어떻게 반응하는가를 볼 수 있기 때문에 빠른 시간에 약효를 판별할 수 있다. 이로 인해 신약개발에서 전임상 시험에 막대한 돈과 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있는 중요한 기술이다.

동맥경화는 혈관 내벽에 지질이 달라붙어 혈액을 잘 흐르지 못하게 하는 질병이다. 동맥경화의 발생여부는 혈관이 두꺼워진 후에야 알 수 있다. 그런데 CARS 현미경은 혈관에 지질이 쌓이는 과정을 볼 수 있기 때문에 동맥경화가 발생하기 전에 미리 알 수 있다. 한국표준과학연구원 문대원 박사 연구단에서는 CARS 현미경을 이용하여 쥐의 혈관에서 동맥경화가 진행되는 과정을 3차원 입체영상으로 관찰했다.

한국표준과학연구원의 CARS 현미경 기술은 세계 선도그룹 수준이다. 현재 한국표준과학연구원에서는 CARS 현미경을 내시경 형태로 개발하는 연구가 진행되고 있다. 이를 위해 레이저빔을 인체 내부로 이송시키고 영상신호를 받아들이는데 특수 광섬유를 이용하는 기술을 개발하고 있다.

CARS 현미경 기술은 바이오 의료기기 분야에서 우리나라의 성장 동력으로 앞으로 큰 영향력을 발휘할 것이다. /배문숙 기자 moons@