GIST-KAIST, 살아있는 세포 내부 실시간 관찰 기술 개발

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 광주과학기술원(GIST)은 전기전자컴퓨터공학과 정현호 교수와 한국과학기술원(KAIST) 전기 및 전자공학부 송영민 교수 공동연구팀이 별도의 염색 처리 없이 살아있는 세포 내부 구조를 실시간으로 관찰할 수 있는 나노광학 이미징 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

이번 기술은 세포를 손상하지 않은 상태에서 세포 내부 구조와 움직임을 정량적으로 분석할 수 있다는 점에서 의미가 있다.

세포 내부 구성 요소의 분포와 변화를 정확히 파악하는 것은 생명 현상과 질병의 원인을 이해하는 데 필수적이다.

하지만 살아있는 세포는 대부분 투명해 일반 광학현미경으로는 내부 구조를 구분하기 어렵다. 이 때문에 특정 구조에 형광물질을 붙여 관찰하는 염색 기술이 널리 사용돼 왔지만, 세포에 형광물질을 처리하는 별도의 준비 과정이 필요하고 관찰 과정에서 형광 신호가 약해지거나 세포가 손상될 수 있어 실시간 관찰에는 한계가 있다.

이를 극복하기 위해 공동연구팀은 세포 내부 소기관들이 서로 다른 광학적 특성을 가진다는 점에 착안해 '올리고머(oligomer) 구조'를 적용한 새로운 플라즈모닉 메타표면을 개발했다.

공동연구팀은 올리고머 구조를 적용한 플라즈모닉 메타 표면을 이용해 별도의 화학 처리 없이 동물 세포(COS-7)를 관찰했으며, 형광 염색 이미지와의 비교를 통해 세포 내부 구조를 관찰할 수 있는 기술의 유효성을 확인했다.

나아가 1초의 1000분의 1에 해당하는 밀리초(ms) 단위의 영상 촬영을 통해 살아있는 세포 내부 소기관의 움직임을 실시간으로 시각화하는 데도 성공했다.

정현호 교수는 "복잡한 염색 과정을 크게 줄이면서도 살아있는 세포의 동적 정보를 얻을 수 있어 다양한 바이오 연구 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

GIST 정현호·전영수 교수와 KAIST 송영민 교수가 지도하고 김도은 박사후연구원, 김주환 석박사통합과정생이 제1저자로 수행한 이번 연구는 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 5월 24일 온라인 게재됐다.

기술이전 관련 협의는 기술사업화센터를 통해 진행할 수 있다.

kanjoys@news1.kr