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토모큐브 "3D 실시간 세포 관찰..빅데이터로 AI까지 접목"

입력 2017-07-13 14:07 수정 2017-10-10 14:41

바이오스펙테이터 조정민 기자

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3D 홀로그래피 현미경 개발.."절대 불변의 굴절률 이용 세포의 3차원 이미지 구현"

"연구자 A씨가 원하는 세포를 관찰하기 위해서는 수많은 과정을 거쳐야한다. 일단 세포의 현재 상태를 관찰하기 위해 지금 모습 그대로 고정시킨다(30분~1시간). 그리고 보고자 하는 부위에 특이적인 결합반응을 하는 항체(8~12시간)를 처리하고, 또 다시 그 항체를 눈으로 볼 수 있도록 형광물질이 달린 이차항체 처리(2~4시간)를 한다. 모든 과정의 중간에는 알맞은 용액으로의 워싱(3시간)도 필수다. 이렇게 1박2일의 시간이 지나고 나서야 A씨는 세포에서 원하는 부분을 관찰할 수 있다. 하지만 이미 A씨가 보는 세포는 죽어버린 시체나 다름 없다.”

17세기부터 시작된 현미경의 발달로 인해 이제는 작고 투명한 세포를 분자단위로 관찰할 수 있게 됐지만, 여전히 살아있는 세포를 실시간으로 관찰하는 것은 어려운 일이다. 세포 안에 형광을 발현하는 유전자를 삽입해서 관찰할 수 있지만 이 것 역시 유전자 변형이 일어난 것이므로 원형 그대로의 세포라고 할 수 없다.

토모큐브(Tomocube)는 이러한 문제점을 해결하기 위해 어떠한 사전 처리과정 없이 세포를 실시간으로 관찰할 수 있는 3D 홀로그래피 현미경을 개발했다. 원천기술을 개발한 박용근 최고기술경영자(카이스트 생명/화학과 겸임교수)는 인체를 입체적 이미지로 구현하는 CT장비에서 착안한 레이저 홀로토모그래피(laser holotomography) 기술을 이용해 살아있는 세포를 관찰하는 것이 가능한 현미경을 완성했다.

박 CTO는 “우리가 개발한 HT현미경은 단순히 실시간 세포를 관측하는 것 뿐만 아니라 정확한 수학적 정량화가 가능해, 앞으로 도래할 인공지능의 시대에 가장 적합한 모델”이라고 강조했다. 또한 세포에 더해 조직 등에서도 실시간 변화가 관찰 가능한 것을 동물 실험을 통해 확인했다고 전했다.

홍기현 토모큐브 대표는 “형광 단백질을 통해 분자생물학이 발달하고, 분자진단이 통용됐다. 이제는 홀로토모그래피 기술을 통해 새로운 진단 패러다임을 구축할 것”이라고 말했다.

▲토모큐브의 홍기현 대표(좌), 박용근 CTO(우).

◇ 레이저를 통해 세포 구조물과 형태 3차원으로 실시간 구현

이제 연구자들은 세포의 실시간 변화를 관찰하기 원하며, 그 관찰한 내용을 데이터로 활용하기 위해서는 정량화 과정이 필요하다. 박 CTO는 “이러한 니즈를 충족시키기 위해서 공초점형광현미경(confocal microscopy), 전...

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