김기현<사진> 포스텍 기계공학과·융합생명공학부 교수팀이 최근 뇌종양과 정상뇌조직을 구별할 수 있는 실시간 고선명도 세포영상 기술을 개발했다.

뇌종양은 두개골 안에서 성장하기 때문에 치료하기 위해서는 두개골을 열고 수술을 진행해야 한다.

성장과 전이가 빠른 악성 뇌종양의 경우 종양의 경계부가 명확하지 않은데 정상부위 손상은 피하면서 종양을 최대한 제거해야 수술 예후가 좋다. 때문에 정밀한 종양제거를 위해서는 신속하게 정상조직과 종양을 구분해야 한다.

김기현 포스텍 교수팀과 전남대, 광주과학기술원, 연세대 등은 공동연구를 통해 뇌종양과 정상 뇌 조직을 구별할 수 있는 실시간 고선명도 세포영상기술을 개발, 정밀 절제가 필요한 뇌종양 제거 수술 등에 활용할 수 있게 됐다.

지금까지 임상에서 사용중인 자기공명영상, 컴퓨터단층영상, 수술 현미경 기술은 종양의 위치 정보는 제공할 수 있으나 해상도가 낮아 종양과 정상 뇌 조직의 경계 구분은 어려웠다.

연구팀은 임상에서 사용되는 항생제인 목시플록사신을 세포 형광 표지자로 사용하는 세포영상법을 뇌종양 경계 탐지기술로 개발해 왔다.

지난 2017년 세포영상법의 뇌종양 경계 탐지 활용 가능성을 바이오메디컬 옵티스 익스프레스에 보고한 이후 고속화 방법을 개발해 왔으며 새로이 개발한 영상법은 초당 30프레임 이상의 속도로 실시간 뇌세포 영상화가 가능하다.

또 이 기술은 세포 단위 영상화 기법이어서 기존 방법보다 민감도가 월등히 높은 것으로 나타났다.

연구팀이 새롭게 개발한 세포 영상법을 활용해 전임상 뇌종양 동물모델과 악성 뇌종양 환자의 조직 샘플을 촬영한 결과 높은 세포 밀도와 불규칙한 분포를 가지는 뇌종양과 정상조직을 구별해냈다.

또한 연구팀은 실시간 세포영상의 자동 영상 분석을 위해 뇌종양과 정상조직을 구분해 경계를 탐지하는 알고리즘도 개발했다. 이 기술을 이용, 뇌종양 수술 가이드를 위한 펜 타입의 세포 내시경도 개발할 계획이다.

한편 이 연구 성과는 저널 오브 바이오포토닉스 온라인판에 출판됐다.