형광물질 없이 ‘뇌 깊은 곳 혈액 모습’ 본다..광영상 기술 성공

by김현아 기자
2018.08.15 11:18:42

[이데일리 김현아 기자]

엄태중 박사

GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 고등광기술연구소(APRI, 소장 석희용)의 박관섭 박사(제1저자)와 엄태중 박사(교신저자) 연구팀이 했다. 한 것이다.

알츠하이머성 치매, 뇌전증의 원인과 발생과정을 연구하려면 실험용 동물 모델을 통해 약물의 효능과 기전뿐 아니라 기억과 공간지각 능력을담당하는 해마 기능(혈관의 분포 및 혈액 흐름의 변화)을 관찰할 수 있어야 한다.

MRI는 주로 사람과 대형 동물을 대상으로 사용 가능하지만, 신약의 개발과정과 뇌의 기능을 신속히 관찰해야 하는 소형 동물에는 해상도과 크기의 제약으로 사용이 어려웠다.

본 연구에서는 했다.

일반적으로 긴 파장의 레이저를 이용할 경우에는 생체 조직에서 빛이 덜 산란되어 뇌의 보다 깊은 곳까지 필요한 레이저 빛을 쪼여줄 수 있게 되므로 빛을 이용하는 광영상 기법이 보여줄 수 있는 뇌의 깊이를 늘릴 수 있다. 하지만 상대적으로 생체조직에 대한 흡수가 커서 그 유용성을알기 어려웠다.

mouse 뇌의 해부학 사진(좌)과 동일한 뇌를 촬영하여서 뇌의 조직 구조를 보여주는 광결맞음 단층 영상(중), 동일한 부위의 혈액의 흐름을 보여주는 광결맞음 혈관 조영 영상(우)

하였는데, 산업용 검사 기술의 활용을 위해서 개발된 레이저 기술이 모태로써 뇌영상 연구 분야에 활용한 사례라고 볼 수 있다.

레이저를 이용하여 뇌의 구조와 미세 혈액의 흐름을 보여주는 광결맞음 단층영상 기술은 소형화가 가능하기 때문에 소형 동물의 뇌기능영상을 촬영할 수 있으며, 별다른 염색이나 표지자가 필요하지 않아 간단히 뇌심부의 혈류 촬영이 가능하다.

뇌의 깊이별로 달라지는 혈류의 흐름과 혈관 구조를 보여주는 광결맞음혈관 조영 영상: 기억과 공간 지각을 관장하는 해마 영역(DG: 황색, 갈색)의 미세 혈류를 확인할 수 있음

이번 연구는 광주과학기술원의 광과학기술 특성화 연구사업과 산업자원부의 산업융합원천기술사업의 지원을 받아 수행되었으며, 2018년 8월 2일(목) Nature 그룹 자매지인 국제 학술지 Scientific Reports(사이언티픽 레포트)에 게재됐다.