살아있는 오가노이드의 변화를 고해상도로 실시간 관찰하는 데 성공했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 박용근 물리학과 교수팀이 기초과학연구원(IBS·원장 노도영) 유전체 교정 연구단(단장 구본경) 연구팀, 토모큐브와 홀로토모그래피 기반 관련 이미징 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
인체 장기 구조와 기능을 모사한 3차원 미니 장기인 오가노이드는 다양한 질병 연구와 신약 개발에 필수다.
기존 이미징 기법들로는 살아있는 오가노이드의 장기간 고해상도 관찰에 한계가 있었고, 형광 염색 등 추가 처리가 필요한 경우가 많았다.
연구팀은 염색 없이도 고해상도 이미지를 제공하고, 세포 손상 없이 오랜 시간 동안 실시간으로 동적 변화를 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 기술을 도입했다.
실험용 쥐 소장 오가노이드를 이용해 이 기술을 검증했으며, 그 결과 홀로토모그래피를 통해 오가노이드 내부 다양한 세포 구조를 세밀하게 관찰할 수 있었다. 오가노이드 성장 과정과 세포 분열, 세포 사멸 등 동적 변화를 실시간 포착할 수 있었다.
또 약물 처리에 따른 오가노이드 반응을 정밀 분석해 세포 생존 여부를 확인할 수 있었다.
연구진은 이번 연구로 오가노이드 연구의 새로운 지평을 열어 신약 개발, 맞춤형 치료, 재생 의학 등 다양한 분야에서 오가노이드 활용을 극대화할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.
향후 연구는 오가노이드의 생체 내 환경을 더 정확히 재현하고, 더욱 정교한 3차원 이미징을 통해 세포 수준에서의 다양한 생명현상을 이해하는 데 큰 기여를 할 것으로 전망된다.
논문 제1 저자인 이만재 박사(KAIST 의과학대학원 졸, 현 충남대병원)는 “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.
이번 연구 결과는 2024년 10월 1일 국제 학술지 '실험과 분자 의학'에 온라인 게재됐으며, 해당 기술은 다양한 생명과학 분야에서의 적용 가능성을 인정받고 있다.
이번 연구는 한국연구재단 리더연구사업, KAIST 연구소 및 기초과학연구원 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
