뇌질환 연구-임상병리 등 다양한 분야 사용 가능
고려대 선응 교수팀, 초고속 생체조직 투명화 기술 개발
국내연구진이 뇌발달 지도구축을 위한 핵심원천기술인 '3차원 진단기술'을 개발하는 데 성공했다.
그간 뇌 속의 세부 구조와 신경망을 밝히는 해부학적 연구는 주로 뇌 조직을 잘라 신경세포 연결망을 하나하나 파악한 뒤, 그 정보들을 다시 종합해 뇌 세포와 분자 분포의 전체 그림을 그리는 방식으로 이뤄져 왔다.
이후 개발된 조직 투명화기술 'CLARITY'은 뇌 조직에 손상을 가하지 않으면서 그 안의 신경세포 연결망을 거시적으로 또는 분자 수준에서 투명하게 관찰할 수 있는 새로운 길을 제시했다. 'CLARITY'는 세포막을 이루고 있는 지질을 제거해 조직을 투명하게 만들어서 세포나 장기 뒤에 숨어 있는 혈관 등을 고화질로 관찰할 수 있게 하는 기술이다.
하지만 CLARITY 기술을 사용하는 경우 생쥐 뇌 조직 투명화에 소요되는 시간이 2주에서 4주가량 요구되며 장비를 설치하는 방법에 따라 결과가 일정치 않고 투명화 된 조직을 얻기 어려운 점이 있었다.
반면 이번에 개발된 ACT-PRESTO는 'CLARITY' 기술보다 30배 빠른 속도로 생체조직을 투명화하고, 극대화된 항체침투력으로 3차원 조직관찰이 가능한 것으로 확인됐다.
ACT는 생체조직 투명화 기술로 장기 및 개체를 투명화 할 수 있는 기술이며, PRESTO는 생체조직의 심부까지 효과적으로 항체를 전달해 항원-항체 반응이 진행될 수 있도록 하는 3차원 면역염색방법이다.
CLARITY 기술을 사용할 경우 생쥐 뇌조직 투명화에 2∼4주 가량 시간이 소요되지만 ACT 기술을 사용할 경우 조직투명화 시간이 6시간으로 단축된다.
미래부 관계자는 "이 기술은 뇌를 비롯한 모든 생체조직을 단순히 관찰하기 위한 방법으로만 사용되는 것이 아니라, 현재 임상에서 통용되는 2차원적 병리학적 진단으로부터 3차원 병리진단으로의 새로운 패러다임의 변화를 주도할 것"으로 내다봤다.
선웅 교수는 "이번 연구로 향후 뇌지도 작성의 필수 핵심기술을 확보했으며, 새로운 진단지표발굴을 통한 혁신적 3차원 진단법 개발 기반을 마련하게 됐다"고 말했다.
한편 이번 연구성과는 뇌과학 분야 국제학술지인 '사이언티픽 리포트' 11일자 온라인판에 실렸다.
◇CLARITY= 세포막을 이루고 있는 지질을 제거해 조직을 투명하게 만들어서 세포나 장기 뒤에 숨어 있는 혈관 등을 고화질로 관찰할 수 있게 하는 기술.
◇PRESTO(Pressure Related Efficient and Stable Transfer of macromolecules into Organs)= 생체조직의 심부까지 효과적으로 항체를 전달하여 항원-항체 반응이 진행될 수 있도록 하는 3차원 면역염색방법.