췌장·대장처럼 두꺼운 생체조직, 고해상도로 본다

(왼쪽부터) 에르베 우고네 KAIST 물리학과 박사, 오철민 석박사통합과정생, 박용근 교수. KAIST 제공.

췌장, 대장 등 두께가 있는 생체 조직을 기존보다 선명하게 관찰할 수 있는 이미징 기술이 개발됐다. 생명과학 연구, 질병 진단 등에 활용될 것으로 기대된다. 

KAIST는 박용근 물리학과 교수 연구팀이 별도의 염색 없이 두꺼운 생체 조직을 고해상도 3차원 영상으로 관찰할 수 있는 디지털 수차 보정 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 수차는 한 점에서 나온 빛으로 만든 상이 흐려지거나 비뚤어지거나 굽는 등의 현상을 의미한다.  

기존 광학 기술은 두꺼운 생체 조직을 관찰할 때 조직 내부에서 발생하는 빛의 산란으로 광학적 수차가 생겼다. 수차가 생기면 영상 품질이 저하된다. 

연구팀은 ‘광학적 메모리 효과’를 활용해 두꺼운 생체 조직을 고해상도로 실시간 관찰하는 기술을 개발했다. 광학적 메모리 효과는 빛이 기울어질 때 산란된 빛도 함께 기울어지는 현상으로 생체 조직 같은 복잡한 산란 매질에서의 관찰을 돕는다. 

연구팀은 마이크로미터 크기의 입자 움직임을 정밀하게 분석할 수 있도록 움직이는 시료에서 발생하는 수차를 보정했다. KAIST 제공.

연구팀이 개발한 기술은 기존 적응형 광학 기술보다 강력한 보정 효과를 일으켜 생체 조직 내부 구조를 보다 선명하게 포착하도록 만들었다. 마이크로미터(μm) 크기의 시료에서 발생하는 동적 변화가 실시간으로 정밀하게 포착됐다.  

이번 연구는 조직 병리학, 신약 개발, 생물학 연구 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 새로운 이미징 기술로 생명과학 및 의료 분야에 기여할 것으로 기대된다.

박 교수는 “이번 연구는 기존 이미징 기술의 한계를 극복하는 새로운 접근 방식으로 홀로토모그래피(세포를 고해상도로 관측하는 현미경) 기반 비침습적 생체 이미징 및 진단 연구에 큰 영향을 미칠 것”이라며 “더욱 정밀한 3차원 생체 조직 이미징을 통해 세포 수준에서의 다양한 생명현상을 이해하는 연구를 지속할 계획”이라고 말했다. 연구 결과는 지난달 17일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 온라인 게재됐다.

<참고 자료> 
doi.org/10.1038/s41467-025-56865-z

[문세영 기자 moon09@donga.com]