'고해상도 광학현미경' 개발 성공... 암 조기 진단 획기적 발전 기대

[사진=미래부 제공] 최원식 고려대 교수(왼쪽 위) 박규환 고려대 교수(오른쪽 위) 임용식 교수(왼쪽 아래) 이재승 교수(오른쪽 아래) 

아주경제 한준호 기자 = 국내 연구진이 사람 장기나 피부의 조직 속 세포의 미세한 변화를 고해상도로 볼 수 있는 광학현미경을 개발했다. 이 광학현미경은 암세포가 주로 발생하는 피부 속 표피세포의 세포핵 변화까지 관찰할 수 있어, 암과 같은 질병의 조기 진단을 획기적으로 진전시킬 전망이다.

이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프런티어사업의 일환으로 추진 중인 ‘파동에너지극한제어연구단’의 지원으로 고려대 최원식 교수가 주도하고 같은 대학교 박규환 교수, 이재승 교수 및 건국대 임용식 교수가 공동으로 수행했다.

연구결과는 광학 및 포토닉스 분야의 권위 있는 국제 학술지인 네이처포토닉스(Nature Photonics)에 10일 온라인으로 게재됐다.

암세포는 대부분(약 80%) 사람 피부나 장기의 외피에서 1~3mm 깊이에 있는 표피세포에서 발생된다. 초기에 암세포의 세포핵이 커지면서 세포분열을 통해 나중에 덩어리(용종)로 발전된다.

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현재 암 초기 진단에 사용되는 CT·MRI·초음파 진단은 몸 속 전체를 볼 수는 있으나 해상도가 낮아 암세포가 덩어리를 이루어 크게 자라난 이후에야 측정이 가능했다.

그러나 이번에 개발된 광학현미경은 CT·MRI·초음파 영상과 비교해 몸에 해롭지 않고, 비용도 저렴하며, 세포를 자세히 볼 수 있을 정도의 고해상도 시각화(이미징)가 가능하다.

이에 따라 국내 연구팀은 피부조직에 의해 왜곡되지 않고, 물체의 영상정보를 그대로 가지고 있는 빛(단일 산란파)을 찾아낼 수 있는 새로운 방법을 개발, 1㎛(10-6m)의 해상도로 1mm(10-3m) 이상의 깊이까지 생체조직의 세포 영상정보를 얻는데 성공했다.

이 성능은 고해상도 시각화 중 세계 최고 깊이이며, 암세포가 덩어리로 발달하기 훨씬 이전 단계에서 세포핵(보통 5㎛정도 크기)이 커지는 것을 확인할 수 있어, 암과 같은 질병의 조기 진단 시기를 획기적으로 앞당길 것으로 기대된다.

최원식 교수는 “이번 연구는 광학 현미경의 두 가지 성배인 해상도와 이미징 깊이 중, 아직 미해결로 남아있는 이미징 깊이를 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법을 제시한 연구로서, 향후 질병의 조기 진단이나 수술 시 질병 조직의 분포 범위 확인 등에 광범위하게 응용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.