KAIST, 비알콜성 지방간 진행과정 3D 촬영

3차원 생체현미경 개발해 간세포 변화과정 확인

[아이뉴스24 최상국 기자] KAIST 의과학대학원 김필한 교수 연구팀이 3차원 생체현미경 기술을 통해 비알콜성 지방간에서 지방구(방울)가 형성되는 과정을 고해상도로 촬영하는 데 성공했다.

연구팀은 독자적으로 개발한 초고속 레이저 공초점·이광자 생체현미경을 사용해, 지방간을 유도한 생쥐의 간세포와 주변 미세혈관을 3차원 영상으로 촬영했다.

이를 통해 지방간 질환이 진행됨에 따라 간세포 내에 지방구가 형성되고 축적되면서 지방구가 점점 커지는 과정을 영상화했다. 또한 지방구의 크기가 증가하면서 간세포 핵의 위치변화를 일으키고 결국 간세포 모양을 변화시키는 현상을 확인했다.

비알콜성지방간 진행 단계에서 지방구(황색)축적을 보여주는 3차원 생체현미경 영상 결과. MCD diet는 지방간을 유도하기 위한 특수 사료. 생쥐에게 먹이면 빠르게 지방간이 생긴다. [KAIST]

비알콜성 지방간 질환은 대개 건강검진 과정에서의 간수치 상승이나 초음파로 관찰된 지방축적률을 통해 이루어진다. 치료제 개발을 위한 연구도 대부분 사후 절제된 간 조직을 사용한 조직병리학적 분석을 통해 이뤄졌다.

KAIST 연구팀은 질환이 장기간에 걸쳐 진행되는 동안 간세포와 주변 미세환경에서 일어나는 다양한 세포 수준의 변화를 3차원으로 정밀하게 분석하고 그 원리를 밝히기 위해 독자적인 생체현미경을 개발했다.

연구팀이 개발한 생체현미경 시스템은 시속 380Km 이상의 초고속으로 회전하는 다각 거울을 이용해 살아있는 생체 내부의 미세환경 구성성분(세포, 혈관, 지질, 콜라겐 등)을 3차원으로 촬영한다. 간 조직의 움직임을 실시간으로 추적하고 보정이 가능해 마이크로미터 이하의 극히 작은 지방구까지 고해상도로 영상화가 가능하다.

연구팀은 "이번에 확립한 간세포 지방구의 3차원 영상 기반 정밀 분석 기법은 지방간 단계뿐 아니라 지방간염, 간경화에 이르는 세포들의 동적 변화를 모니터링하는 데 적용할 수 있게 될 것"이라면서 "향후 비알콜성 지방간 질환에 대한 보다 정밀한 진단과 치료제 개발에 활용될 것으로 기대"했다.

이 연구는 과학기술정보통신부의 이공분야기초연구사업의 지원을 받아 이뤄졌으며, 미국광학회가 발간하는 국제 학술지 `바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express)' 8월 19일자에 실렸다. (논문명 : Intravital longitudinal imaging of hepatic lipid droplet accumulation in a murine model for nonalcoholic fatty liver disease. 제1저자: KAIST 문지은 박사과정).

또한 이번 연구에 사용된 3차원 생체현미경 기술은 KAIST 교원창업기업인 아이빔테크놀로지를 통해 상용화돼 지난해 10월 출시됐다.

최상국기자 skchoi@inews24.com

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