각막 속 신경·면역세포 동시에 본다…안구건조증 진단 새 길[과학을읽다]

포항공대·서울대병원·중앙대, 형광 없이 살아있는 각막 고해상도 영상 구현

안구건조증과 시력교정 수술 후 회복 상태를 좌우하는 각막 신경과 면역세포를 형광 표지 없이 동시에 선명하게 관찰할 수 있는 광학 영상 기술이 국내에서 개발됐다. 살아있는 각막에서 신경 손상과 염증 반응을 동시에 추적할 수 있어 안구 표면 질환 진단과 수술 후 회복 평가의 정확도를 크게 높일 기술로 기대된다.

한국연구재단은 김기현 포항공과대학교 교수 연구팀이 윤창호 서울대학교병원 교수 연구팀, 김경우 중앙대학교 교수 연구팀과 공동으로 각막 내부의 감각 신경망과 면역세포를 비표지 방식으로 동시에 영상화할 수 있는 고성능 광학 현미경 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

각막 신경 및 면역세포 영상화를 위한 차등 위상 대비(DPC) 기반 광학 영상 시스템 개략도. 연구팀 제공

각막은 시력 형성의 핵심 조직으로 고밀도의 감각 신경과 면역세포가 분포한다. 특히 각막 신경은 안구건조증과 밀접하고 라식·라섹, 백내장 수술 과정에서도 영향을 받기 때문에 정밀한 관찰이 중요하다. 하지만 기존 생체 공초점 현미경은 반사 신호 기반 방식이어서 스페클 잡음이 심하고 신경 방향에 따라 신호가 달라져 신경 섬유가 끊겨 보이는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 차등 위상 대비(DPC) 기반 비표지 생체 영상 기술을 개발했다. 기존 반사 방식 대신 세포에 의해 굴절되는 빛 정보를 영상 대비로 바꾸는 방식으로, 각막 내부 신경망과 면역세포를 동시에 고대비로 구현했다. 기존 방식보다 신경 섬유가 끊기지 않고 연속적으로 보이며, 면역세포 형태도 훨씬 선명하게 확인됐다.

공동연구팀은 정상 및 손상 생쥐 모델에서 기술을 검증했다. 정상 모델에서는 각막 신경망과 면역세포를 고해상도로 영상화했고, 손상 모델에서는 신경망 감소와 면역세포 증가를 정량적으로 확인했다. 안구건조증, 신경영양성 각막병증, 수술 후 신경 회복 추적에 직접 활용될 수 있다는 의미다.

라식·백내장 후 신경 회복 추적 정확도 높인다

이번 기술은 형광 염색 없이 생체 상태 그대로 고해상도 3차원 영상화가 가능하다는 점에서 임상 확장성이 크다. 연구팀은 향후 인체 적용 시스템 최적화와 임상 연구를 통해 정밀 의료 진단 플랫폼으로 발전시킬 계획이다.

김기현 포항공과대학교 교수는 "형광 표지 없이 생체 상태에서 신경과 면역세포를 동시에 고해상도로 관찰할 수 있다는 점에서 의미가 크다"며 "안구 표면 질환 진단과 신경 회복 추적, 말초신경 퇴화 질환 조기 진단까지 활용 범위가 넓다"고 말했다.

이번 연구 결과는 안과 분야 국제학술지 '디오큘러 서피스(The Ocular Surface, 안구표면학)' 2월호에 온라인 게재됐다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr