장기유사체 활동, 고해상도로 실시간 관찰 성공

KAIST

오가노이드(장기유사체)의 움직임을 고해상도로 실시간 관찰할 수 있는 기술을 개발됐다. 약물 등에 따른 오가노이드의 변화를 빠르고 정밀하게 관찰하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

 

KAIST는 박용근 물리학과 교수 연구팀이 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단과 의료기기 업체 토모큐브 연구팀이 홀로토모그래피 기술을 활용해 살아있는 소장 오가노이드를 실시간‧고해상도로 관찰할 수 있는 이미징 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

 

기존의 이미징 기법들은 살아있는 오가노이드를 장기간 고해상도로 관찰하는 데 한계가 있었다. 형광 염색 등의 추가적인 처리가 필요한 경우가 많았다.

 

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 형광 등 염색 없이도 고해상도의 이미지를 제공하고, 세포 손상 없이 오랜 시간 동안 실시간으로 동적 변화를 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 기술을 도입했다.

 

측정된 장 오가노이드의 단면 이미지. KAIST 제공

연구진은 실험용 쥐(마우스) 소장 오가노이드를 이용해 이 기술을 검증했다. 그 결과 홀로토모그래피를 통해 오가노이드 내부의 다양한 세포 구조를 세밀하게 관찰할 수 있었고 오가노이드의 성장 과정과 세포 분열, 세포 사멸 등의 동적 변화를 실시간으로 포착할 수 있었다.

 

또한 약물 처리에 따른 오가노이드의 반응을 정밀하게 분석해 세포 생존 여부를 확인할 수 있었다.

 

연구진은 “이번 연구를 통해 신약 개발, 맞춤형 치료, 재생 의학 등 다양한 분야에서 오가노이드의 활용을 극대화할 수 있을 것이라고 기대한다”고 말했다.

 

연구팀은 후속 연구를 통해 오가노이드의 생체 내 환경을 더 정확히 재현하고 더욱 정교한 3차원 이미징 기술을 개발할 계획이다.

 

논문의 제1 저자인 이만재 충남대병원 연구원은 “이번 연구는 기존의 한계를 뛰어넘는 새로운 이미징 기술로 향후 오가노이드를 활용한 질병 모델링, 환자 맞춤형 치료 및 신약 개발 연구에 크게 기여할 것”이라고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘실험 및 분자의학’에 1일 온라인 게재됐다.

홀로토모그래피 기술을 활용한 오가노이드 고해상도·실시간 관찰 기술의 흐름을 나타낸 모식도. KAIST 제공

<참고 자료>

- doi.org/10.1038/s12276-024-01312-0

[박정연 기자 hesse@donga.com]