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진정효과 약물 이용 ‘고해상도 생체현미경 영상 기술’ 개발
소동물에 약물 주입해 움직임 줄이고 생체현미경 영상 속 잡음 제거해
December 05, 2022
신약 후보물질과 의료기기 결함 등을 걸러내기 위한 전임상시험에서 사용되는 소동물의 살아있는 조직과 세포를 실시간 관찰할 수 있는 생체현미경 영상을 고해상도로 얻을 수 있는 기술이 개발됐다.
울산의대 서울아산병원은 융합의학과 김준기 · 마취통증의학과 김성훈 교수팀은 진정효과가 있는 덱스메데토미딘 약물을 소동물에 주입해 움직임을 최소화하고 생체현미경으로 고품질의 형광 생체 조직 영상을 획득하는데 성공했다고 5일 밝혔다.
▲김준기·김성훈 교수
전임상시험에서 소동물의 생체현미경 영상을 얻으려면 마취가 필수이나, 마취 상태에서도 소동물은 호흡과 폐순환을 이어가므로 영상을 얻으려는 조직 내에 비자발적인 움직임이 발생할 수밖에 없으며, 이로 인해 생체현미경 영상의 초점이 맞지 않거나 형광 신호가 균일하지 않게 되면서 영상의 해상도가 떨어질 수 있다.
그동안은 접착제나 여러 가지 고정 장치(스트로보스코피, 클램프, 핀, 정위 마운트), 영상의 운동보상 알고리즘과 같은 해결책을 써왔지만, 이 방식들은 현미경의 광학 설정을 변경하거나 데이터를 왜곡시킬 우려가 있으며 추가 수술로 이어질 염려도 있다.
이에 연구팀은 이광자 여기 현미경(two-photon excitation microscopy)과 덱스메데토미딘(dexmedetomidine) 약물을 이용해 소동물의 형광 생체 조직 영상을 획득한 후 연구를 진행했다. 덱스메데토미딘 약물 주입은 앞선 방법에 비해 덜 침습적이면서 비교적 간단하게 소동물의 호흡과 같은 비자발적 움직임을 감소시킨다.
소동물에게 덱스메데토미딘을 주입하기 전과 후에 생체 내 이광자 형광 현미경 측정값을 비교한 결과, 약물 주입 후에는 소동물의 호흡이나 심장 움직임이 안정화되면서 형광 이미지와 동영상의 해상도가 개선된 것으로 나타났으며, 또 덱스메데토미딘 효과로 조직 내 혈류 속도가 감소한 모습도 관찰됐다.
김준기 울산의대 서울아산병원 융합의학과 교수는 “이미 FDA 승인을 받은 덱스메데토미딘 약물을 이용해 전임상시험에서 고정 장치나 추가 수술 없이도 생체 조직 영상의 비자발적 움직임을 줄이고 고품질의 생체현미경 영상을 얻을 수 있었다”라고 설명했다.
이어 “이 기술은 다양한 전임상 동물모델에 적용되는 것은 물론 임상 내시경의 고해상도 영상 촬영에도 충분히 활용 가능할 것으로 기대한다”라고 말했다.
한편, 이번 연구는 보건복지부 보건의료기술 연구개발 사업과 과학기술정보통신부 지원 사업으로 진행됐으며, 이번 연구 성과는 현미경 분야 저명 학술지 ‘마이크로스코피 앤 마이크로애널리시스(Microscopy and Microanalysis, 피인용지수 4.099)’ 최신호에 게재됨과 동시에 약물 진정효과로 얻은 고품질의 형광 생체 조직 영상이 표지로 채택되는 영예를 얻었다.
기사출처 : 진정효과 약물 이용 ‘고해상도 생체현미경 영상 기술’ 개발
메디포뉴스 김민준기자