“CT·MRI없이 암 조기진단” 펨토초 레이저 현미경 국산화 성공

ETRI, 펨토초 레이저 현미경 개발
특정 분자 관찰로 조기진단 가능
장시간 이용따른 부작용도 없어
외산보다 가격 90% 낮춰 상용화

송동훈 한국전자통신연구원(ETRI) 박사가 카스(CARS) 라만 현미경의 작동원리를 설명하고 있다. [ETRI 제공]

국내 연구진이 컴퓨터단층촬영(CT)나 자기공명영상장치(MRI) 사용 없이도 암과 종양의 조기 진단이 가능한 새로운 영상기술 국산화에 성공했다.

이 기술은 세포 내 표적의 화학적 결합 종류에 따른 특정 영상을 실시간 제공이 가능해 향후 암의 진단이나 신약개발 등에 유용할 것으로 보인다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 세계 최초로 펨토초 레이저를 다이오드 결합 방식으로 제작 ‘비선형 라만 분자진동 영상기술’을 개발했다. 외산 기술의 완전 국산화와 동시에 가격을 10분의 1 수준으로 낮춰 빠른 상용화가 가능할 전망이다.

펨토초 레이저 기반 라만 분자 진동 광학현미경은 1000조분의 1에 해당하는 펨토초 단위로 분자의 움직임을 관찰하는 장비다. 형광물질을 사용하지 않아 관찰시간의 제한이 없고 형질 변화에 따른 부작용이 없다는 점이 큰 장점이다.

그동안 암을 비롯한 각종 질병 진단을 위해 CT와 MRI가 많이 사용돼 왔다. 그러나 CT와 MRI는 비정상적 병변조직이 발병된 이후에 활용한다. 병리학적 진단을 위해선 추가로 염색이 필수적인 광학적인 세포조직검사도 필요했다.

연구진이 개발한 카스(CARS) 현미경은 조기 진단에 목적이 있다. 염색없이 세포조직 내 암 표지자와 같은 더 작은 특정 분자의 상태 영상을 볼 수 있어 발병 전 활용이 가능하다.

다시말해 이 기술이 적용된 현미경으로 샘플을 관찰하면 정상 조직인지 암 조직인지 쉽게 알 수 있다.

세포의 분자상태를 반사·투과되는 2D·3D 영상과 라만 분광신호를 비교해 암 표지자 등의 구성성분을 통해 자세히 알 수 있다.

그동안 외산 CARS 현미경은 성능이 뛰어나지만 두 대의 레이저로 구성돼 가격이 10억원대로 비싸고 책상 두 배 정도로 크다는 단점이 있었다.

연구진은 수백만원대의 레이저 기술 개발로 상용화 가격을 10% 이내로 현저히 낮추고 레이저도 한 대로 해결해 크기를 기존 절반 이하로 줄였다. 이 영상기술은 향후 내시경으로도 전환 준비 중이다.

특히 외산 기술보다 4배 더 높은 해상도와 최대 4배 가까이 영상 해석이 빠르다. 이는 1초에 7.5장의 영상송출이 가능해 실시간 샘플을 즉시 볼 수 있고 끊김 없는 영상분석이 가능한 수준이다.

송동훈 ETRI 진단치료기연구실 박사는 “저비용의 펨토초 레이저 한 대로 비선형 라만 분자 진동 영상을 구현함으로써 기존 라만 영상 획득 시간의 한계를 극복해 실시간 구현 및 제작비용 절감으로 상용화에 근접했다”고 말했다.

ETRI는 기술사업화를 위해 ETRI 연구소기업인 ㈜블루타일랩에 2022년 기술출자를 진행했다.

구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com