[데일리비즈온 김소윤 기자] 국내연구진이 3차원 생체현미경 기술로 비알콜성 지방간에서 간세포 내지방구 형성과 미세혈관계를 동시에 고해상도 영상으로 촬영했다. 앞으로 간 질환 수술, 연구 등 다양하게 활용될 것으로 기대된다.

14일 한국과학기술원(KAIST) 관계자는 “의과학대학원 김필한 교수 연구팀이 앞서 살아있는 비알콜성 지방간 동물모델에서 질환이 진행되면서 간세포 내의 지방구가 축적되며 크기가 증가하는 과정 중 개개의 지방구를 3차원으로 정밀하게 분석할 수 있는 생체현미경 기술을 개발해 이번 연구에 활용했다”며 이같이 밝혔다.

그간 비알콜성 지방간 질환 연구들은 대부분이 절제된 간 조직을 사용한 조직병리학적 분석을 통해 이루어지는 실정이었다. 이에 질환이 장기간 진행되는 동안 간 내부의 세포와 주변 환경에서 발생하는 다양한 분자세포 수준의 변화를 3차원으로 정밀하게 밝히는 것이 어려웠다.

세계적으로도 연구에 몰두하고 있지만 그럼에도 비알콜성 지방간 질환의 신약 개발이 지연되는 배경이었다. 이 가운데 이번 연구 성과엔 연구팀이 자체 개발한 초고속 레이저 공초점·이광자 생체현미경을 사용됐다.

살아있는 비알콜성 지방간 질환 동물모델에서 질환 진행에 따른 간세포 내 지방구의 형성 및 축적과 주변 미세 간 혈관계를 동시에 고해상도를 지닌 3차원 영상으로 촬영했다는 설명이다.

아울러 연구팀은 비알콜성 간 질환에서 질환 진행으로 간세포 내 지방구의 축적률이 증가하고 개개의 지방구 크기가 증가하는 현상을 영상화하하기도 했다. 여기에 더해 지방구의 크기 증가가 간세포 핵의 위치변화를 일으키는 한편 간세포 모양의 변화를 일으키는 현상을 고해상도 영상화로 인해 확인했다는 설명이다.

KAIST 측은 “이들이 독자적으로 개발한 최첨단 고해상도 3차원 생체현미경 기술은 살아있는 생체 내부 간의 미세환경을 이루는 다양한 물질들을 동시에 실시간으로 영상촬영이 가능하다”고 설명했다. 이번 3차원 생체현미경 기술은 KAIST 교원창업기업 아이빔테크놀로지를 통해 상용화됐다.

지난해 3월에도 3차원 생체현미경 기술이 활용돼 패혈증에 걸린 폐에서 혈액 내 순환 세포와 모세혈관을 고해상도로 촬영했다. KAIST 김필한 교수 연구팀이 촬영했는데 패혈증 폐의 모세혈관 내부에서 백혈구의 호중구들이 서로 응집하며 혈액 미세순환의 저해를 유발하는 한편 피가 통하지 않는 현상을 규명할 수 있었다.

그간 폐포의 미세순환 관찰을 위해 꾸준한 연구 노력이 있었지만 호흡을 하며 매번 움직이는 폐 안의 모세혈관과 적혈구의 미세순환을 고해상도로 촬영하는 것은 어려운 실정이었다.

연구팀은 자체적으로 개발한 초고속 레이저 스캐닝 공초점 현미경과 폐의 호흡 상태를 보존하면서 움직임을 최소화하는 영상을 새롭게 만들었다. 이로 인해 패혈증 동물모델의 폐에서 모세혈관 내부의 적혈구 순환 촬영을 할 수 있었다.

연구팀은 이 과정 중 패혈증 모델의 폐에서 적혈구들이 순환하지 않는 공간인 사강이 증가하며 이곳에서 저산소증이 유발되는 것을 확인했다. 혈액 내부의 호중구들이 모세혈관과 세동맥 내부에서 서로 응집하며 갇히는 현상이 유발한다는 설명이다.

폐 미세순환 영상촬영을 하고 정밀 분석하는 기법으로 인해 앞으로 관련 질환들의 연구는 물론 새로운 치료제를 만들어낼 기술로 활용될 것으로 기대된다.