비알콜성 지방간 이렇게 진행된다…카이스트 고해상도 3D 영상 공개
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비알콜성 지방간 이렇게 진행된다…카이스트 고해상도 3D 영상 공개
  • 조재근 기자
  • 승인 2020년 09월 14일 17시 31분
  • 지면게재일 2020년 09월 14일 월요일
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[충청투데이 조재근 기자] 비알콜성 지방간은 서구화된 식습관과 비만율 증가로 사회적인 문제로 대두되고 있다.

KAIST 연구진이 지방간이 진행되는 고해상도 영상을 촬영해 공개했다.

14일 KAIST에 따르면 의과학대학원 김필한 교수 연구팀은 3차원 생체현미경 기술을 통해 비알콜성 지방간에서 간세포 내 지방구 형성과 미세혈관계를 동시에 고해상도의 영상으로 촬영했다.

지방간은 단순 지방간부터 만성 지방간염 및 간경변증(간경화)에 이르는 넓은 범위의 간 질환을 포함한다.

정상인도 최대 24%, 비만인에선 최대 74%까지 높은 유병률이 보고되고 있어 심각한 간 질환으로 진행되지 않도록 적극적인 관리가 요구된다.

비알콜성지방간(Nonalcoholic fatty liver)단계에서 지방구(Lipid droplet, 황색)축적을 보여주는 3차원 생체현미경 영상 결과. 사진=카이스트 제공
비알콜성지방간(Nonalcoholic fatty liver)단계에서 지방구(Lipid droplet, 황색)축적을 보여주는 3차원 생체현미경 영상 결과. 사진=카이스트 제공

그동안 비알콜성 지방간 질환 연구 대부분은 절제된 간 조직을 사용한 조직병리학적 분석을 통해 이뤄졌다.

그러나 이런 방식은 질환이 장기간 걸쳐 진행되는 동안 간 내부 간세포와 주변 미세환경에서 일어나는 다양한 분자세포 수준의 변화를 3차원으로 정밀하게 분석하고 그 원리를 밝히는 것이 어려웠다.

전세계적으로 집중적인 연구개발과 투자가 이어지지만 비알콜성 지방간 질환의 새로운 치료제의 개발이 지연되고 주된 이유다.

김필한 교수 연구팀은 독자적으로 개발한 초고속 레이저 공초점·이광자 생체현미경을 사용해 살아있는 비알콜성 지방간 질환 동물모델에서 질환 진행에 따른 간세포 내 지방구의 형성 및 축적과 주변 미세 간 혈관계를 동시에 고해상도를 지닌 3차원 영상으로 촬영하는 데 성공했다.

초고속 레이저 주사 3차원 생체현미경 시스템
초고속 레이저 주사 3차원 생체현미경 시스템

연구팀이 개발한 생체현미경 시스템은 시속 380㎞ 이상 초고속으로 회전하는 다각 거울을 이용해 살아있는 생체 내부 간 조직의 움직임을 실시간으로 추적하고 보정이 가능해 크기가 마이크로미터(μm·100만분의 1미터) 이하인 극히 작은 지방구까지 고해상도로 영상화가 가능하다.

연구팀은 비알콜성 간 질환에서 질환 진행으로 간세포 내 지방구의 축적률이 증가하고 개개의 지방구 크기가 증가하는 현상을 영상화하는 데 성공했다.

지방구의 크기 증가가 간세포 핵의 위치변화를 일으키고 결국 간세포 모양의 변화를 일으키는 현상을 고해상도 영상화를 통해 확인했다.

김 교수 연구팀이 독자적으로 개발한 최첨단 고해상도 3차원 생체현미경 기술은 살아있는 생체 내부 간의 미세환경을 이루는 다양한 구성성분(세포, 혈관, 지질, 콜라겐 외 생체분자)들을 동시에 실시간으로 촬영이 가능해 비알콜성 지방간 질환을 비롯한 다양한 간 질환 연구와 치료제 개발과정에 다양하게 활용될 것으로 기대된다.

김 교수는 "비알콜성 지방간을 포함한 다양한 질환의 3차원 생체현미경을 이용한 실시간 고해상도 영상기술은 질환의 진행에 따른 세포 수준의 다양한 변화의 정밀한 관찰이 가능하다ˮ라며 "3차원 생체현미경은 미래 바이오헬스 산업에서 여러 인간 질환의 진단 및 치료제 개발에 획기적인 도움을 줄 것ˮ이라고 말했다.

KAIST 나노과학기술대학원 문지은 박사과정 학생이 제1 저자로 참여한 연구팀 논문은 미국광학회가 발간하는 국제 학술지 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express)지 8월 19일 字에 실리는 한편 편집장 선정(Editor's pick) 우수 논문으로 주목받았다.

조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr


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