조직 안떼고 ‘심장-힘줄 건강’ 검사

포스텍 김철홍-장진아 연구팀
단백질 이상 측정 현미경 개발

김철홍 교수(왼쪽), 장진아 교수.

포스텍은 최근 융합대학원 연구팀이 조직을 절단하거나 염색하지 않고도 심장과 힘줄 같은 조직의 건강 상태를 정밀하게 분석할 수 있는 현미경 신기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 이 기술은 단백질 섬유의 배열 방향과 밀집 정도를 수치로 확인할 수 있어 인공 장기 품질 검사나 질병 진단 등 다양한 분야에 활용될 것으로 보인다.

이번 연구는 포스텍 융합대학원 김철홍·장진아 교수와 IT융합공학과 박사과정 박은우 씨, 바이오프린팅 인공 장기 응용기술센터 황동규 박사 연구팀이 수행했다. 연구 논문은 4일 광학 분야 학술지 Light: Science & Applications에 게재됐다.

심장 근육이나 힘줄 같은 조직은 단백질 섬유가 일정한 방향으로 정렬돼야 정상적으로 기능한다. 그러나 심근경색이나 섬유화, 암 같은 질병이 발생하면 이 배열이 흐트러지면서 조직이 제 기능을 잃게 된다. 이러한 변화를 확인하려면 그동안 조직을 떼어내 염색한 뒤 현미경으로 관찰해야 해 시간과 노력이 많이 들었다. 포스텍 연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘중적외선 이색성 민감 광음향 현미경’을 개발했다. 조직에 중적외선 빛을 비추면 단백질이 이를 흡수하며 미세하게 팽창하고, 이 과정에서 발생하는 초음파를 감지해 단백질의 위치를 파악할 수 있다. 여기에 빛의 진동 방향인 편광을 조절하는 방식을 적용했다. 단백질 섬유가 일정한 방향으로 배열돼 있으면 해당 방향의 편광을 더 많이 흡수하는데, 이 차이를 분석하면 단백질 섬유의 정렬 상태를 정량적으로 측정할 수 있다.

김 교수는 “이번 연구는 재생의학과 병리 진단 분야에 새로운 방법을 제시할 것”이라고 말했다. 장 교수는 “심장뿐 아니라 힘줄, 각막 등 다양한 조직의 변화를 평가할 수 있어 인공 장기 개발과 질병 연구에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.