연구성과

기계·융합생명 김기현 교수팀, ‘술잔세포영상법’으로 안구건조증 제대로 진단하다

2019-11-14 307

[세계 최초 결막술잔세포 고화질 생체영상기술 개발]

술잔세포는 점액을 만드는 세포로 눈물이 고르게 퍼지도록 해주어 눈 표면을 촉촉하게 유지하는 역할을 한다. 술잔세포는 안구건조증을 포함한 자가면역질환이나 화학 손상 등과 관련이 있어 술잔세포의 상태를 관찰하는 것이 눈의 질병 상태를 이해하고, 진단하는 데 매우 중요한 역할을 한다.

기계공학과·융합생명공학부 김기현 교수·통합과정 김성한씨팀이 전 서울아산병원 안과 김명준 교수(현 리뉴서울안과의원 원장)와 공동연구 끝에 고화질-고대비 결막술잔세포 영상기법 개발에 성공했다.

현재 술잔세포를 검사하는 방법으로 압흔검사법(impression cytology)이 있다. 눈 표면에 여과지를 붙였다가 뗄 때 여과지에 붙어 나오는 세포를 다시 현미경용 슬라이드에 옮기고 특수 염색 후 현미경으로 관찰하는 방법이다. 하지만 검사 자체가 복잡하고 결막 표면에 손상을 일으킬 수 있어 잘 사용되지 않는다.

한편, 생체 현미경 기술로는 최근 비침습적 공초점 반사 현미경으로 결막술잔세포를 촬영한 연구결과가 보고된 적이 있지만, 영상 대비도가 낮아서 정확한 결과를 얻기 어려웠다.

연구팀은 지난 몇 년간 안약으로 사용되는 플루오로퀴놀론 계열 항생제의 형광염색 특성에 주목하여 임상 적용을 염두에 두고 세포영상법을 연구해 왔다. 그 결과, 플루오로퀴놀론 계열 항생제 중에서 안약으로 흔히 사용되는 목시플록사신이 결막에 분포하는 술잔세포에서 더 강한 형광을 발현한다는 것을 알아냈다.

또한 실험용 쥐의 안구에 목시플록사신을 투여하고 1~2분 후에 공초점 형광 현미경으로 촬영한 결과, 결막 표면의 술잔세포 군집들이 선명하게 나타나는 것을 검증했다. 이 영상법은 기존 공초점 반사현미경 영상법과 비교하면 대비도가 높아서 초당 10프레임 이상 실시간 촬영이 가능했다.

이번에 개발된 고대비 결막술잔세포 영상법은 세계 최초로 현재 안과에서 안전하게 사용하고 있는 항생제를 사용해 진단용 의료기기 개발에 쉽게 적용할 수 있을 것으로 보인다. 뿐만 아니라 주변에서 흔히 볼 수 있는 안구건조증 환자의 정밀진단과 치료 효과의 판정 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

김기현 교수는 “이번 연구는 기존 결막술잔세포 검사법의 한계를 획기적으로 극복한 비침습적 고선명도 영상법을 개발한 것”이라며, “이 영상법을 결막술잔세포 검사법으로 발전시켜 안구건조증 환자의 정밀진단과 치료 효과 판정에 활용할 수 있도록 의료기기를 개발하겠다”며 계획을 밝혔다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 메조스케일 뇌신경네트워크 고속 초고해상도 광범위 3차원 형광현미경 시스템 사업과 압타머 기반 당뇨병 치료제 개발을 위한 인 비보(IN VIVO) 검사 플랫폼 개발 사업의 지원으로 수행됐다.