염색처리를 하지 않고도 세포를 관찰하며 내부 물질의 양적 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 분석기술이 개발됐다. 염색약의 영향을 받지 않고 생체와 유사한 상태의 세포를 분석할 수 있게 돼 더욱 정확한 분석정보를 얻게 될 것으로 기대된다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 광주센터 이성수 박사팀이 중앙대학교 시스템생명공학과 박경순 교수팀과 함께 인공지능(AI) 기반 3차원 홀로그래피 기술로 특정 세포를 인식하고 세포 내 특정물질의 양을 분석할 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.
세포 내 물질을 정량분석하기 위해서는 염색약을 이용한다. 하지만 화학물질인 염색약이 세포에 영향을 미쳐 분석의 정확도를 떨어뜨릴 수 있다.
KBSI 연구진은 인공지능 기반의 3차원 홀로그래피 기술로 염색과정 없이 살아있는 세포의 내부물질을 분석할 수 있는 기술을 개발했다. 홀로그래피 기술은 분석대상의 빛의 분포를 재구성하는 기술로, 세포가 갖는 빛의 굴절률 등을 통해 세포 속 물질량을 측정한다.
연구팀은 개발한 분석기술을 활용해 인공지능으로 세포를 식별하고 24시간동안 관찰함으로써 단일세포 수준에서 대식세포(Macrophage)와 거품세포의 빛에 대한 굴절률, 부피, 세포 내 지질방울(Lipid droplet) 개수 등을 분석했다. 특히 체내 면역을 담당하는 대식세포가 과도하게 쌓인 지방에 의해 거품세포로 분화하는 과정을 3D 홀로그래피 현미경으로 관찰하며, 대식세포 내의 지질방울의 양적 변화를 분석했다.
중앙대 연구팀은 거품세포에 특이적으로 결합해 세포 내에 직접 작용하는 표적 나노약물을 개발했다. 이 약물은 거품세포에 작용해 콜레스테롤을 세포 밖으로 배출시키는 역할을 함으로써 지질방울이 과다하게 축적되지 못하게 한다.
이번 연구 성과는 지난 25일 나노분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS NANO)’에 게재됐다.
