뇌(Brain) 발달 원리 규명을 위한 3차원 진단기술 개발
생체조직 투명화를 통한 “3차원 조직병리 진단기술 개발”로
뇌발달 장애 진단 등에 대한 혁신적인 진단 방향 제시
그림1. 개발한 조직투명화 장비의 모식도
출시된 로고스바이오 xClarity 장비(위) 및 이를 이용한 생쥐
투명화(아래)
출처 미래부
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미래창조과학부(장관 최양희)는 국내 연구진이 뇌발달 지도 구축을 위한 핵심원천기술인“초고속 생체조직 투명화 및 3차원 조직면역염색기술(ACT-PRESTO)”을 개발, 확립하였다고 밝혔다.
* ACT(Active Clarity Technique): 생체조직 투명화 기술로 기존 보고된 방법인 ‘CLARITY’ 보다 최대 30배 이상 고효율로 다양한 크기의 장기 및 개체를 투명화 할 수 있는 혁신적인 기술
※ CLARITY : 세포막을 이루고 있는 지질을 제거해 조직을 투명하게 만들어서 세포나 장기 뒤에 숨어 있는 혈관 등을 고화질로 관찰할 수 있게 하는 기술
* PRESTO (Pressure Related Efficient and Stable Transfer of macromolecules into Organs): 생체조직의 심부까지 효과적으로 항체를 전달하여 항원-항체 반응이 진행될 수 있도록 하는 3차원 면역염색방법
※ 면역염색: 항원-항체 반응을 이용한 생체조직 염색방법으로, 형광 탐침이 부착된 항체를 생체조직에 반응 시킬 경우 특정항체는 특정항원에 결합하게 되고 형광입자를 통해 특정항원의 분포를 가시화 할 수 있게 됨
고려대학교 선웅 교수 연구팀은 2015년부터 미래창조과학부 지원으로 “뇌발달 장애 진단 및 조절기술 개발” 연구를 수행중이며 생체조직 투명화 및 면역염색 고속화 기술인‘ACT-PRESTO’개발 결과는 뇌과학분야 학술지 Scientific Reports지(온라인판 1월 11일자)에 게재되었다.
* (논문명) ACT-PRESTO: Rapid and consistent tissue clearing and labeling method for 3-dimensional (3D) imaging
* (저자정보) 선웅 교수(교신저자, 고려대학교), 이은수 학생(제1저자)
기존 생체조직투명화기술은 생체조직을 투명화하는 속도가 매우 느리고 생체조직 내 항체침투력이 매우 낮아 3차원적 구조 관찰에 한계가 있었으나, ACT-PRESTO는 기존 기술보다 30배 빠른 속도로 생체조직을 투명화하고, 극대화된 항체침투력으로 3차원 조직관찰이 가능하게 되었다.
* CLARITY 기술을 사용할 경우 생쥐 뇌조직 투명화에 2～4주 가량 시간이 소요되는데, ACT 기술을 사용할 경우 조직투명화 시간을 6시간으로 단축
동 기술은 뇌를 비롯한 모든 생체조직을 단순히 관찰하기 위한 방법으로만 사용되는 것이 아니라, 현재 임상에서 통용되는 2차원적 병리학적 진단으로부터 3차원 병리진단으로의 새로운 패러다임의 변화를 주도할 것으로 기대된다.
* 2차원 병리진단기법 : 진단하고자 하는 인체시료를 약 15마이크로미터 박편으로 제작하여 면역화학적 기법을 통해 진단함. 박편제작을 위한 시간이 소요되고 구조를 전체적으로 볼 수 없는 한계가 있음.
선웅 교수는 “이번 연구로 향후 뇌지도 작성의 필수 핵심기술을 확보하였으며, 새로운 진단지표발굴을 통한 혁신적 3차원 진단법 개발 기반을 마련하게 되었다”고 연구 의의를 밝혔다.
미래창조과학부
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