포스텍 김기현 교수팀 공동연구 통해 뇌 조직간 경계 구별 기술 개발…뇌종양 수술에 활용될 전망

김기현 포스텍 교수

포스텍(포항공대) 기계공학과·융합생명공학부 김기현 교수·통합과정 이승훈씨 팀은 전남대학교 의과대학 병리과 이경화 교수, 광주과학기술원 의생명공학과 정의헌 교수, 연세대학교 의과대학 신경외과 김의현 교수와 공동연구를 통해 뇌종양과 정상 뇌 조직을 구별하는 세포영상기술을 개발했다.

이 기술은 실시간 세포 단위 검사가 가능해 뇌종양 및 각막염 조기 진단, 뇌종양 제거 수술 등에 활용될 전망이다.

악성 뇌종양 제거 수술에서 뇌종양과 정상 뇌 조직 구별은 반드시 필요하지만, 임상에서 사용 가능한 방법은 개발되지 않았다.

이 때문에 자기공명영상(MRI), 컴퓨터단층영상(CT), 수술 현미경 기술을 통해 종양의 위치 정보를 찾아 수술했으나 해상도가 낮다는 단점이 있었다. 종양 경계의 탐지를 위해 다양한 광학영상법도 나왔으나 민감도가 낮거나 고속 영상 촬영이 불가능했다. 여기에다 내시경 형태로 개발하는 데도 한계점을 보였다.

연구팀은 우선 항생제인 목시플록사신을 세포 형광 표지자로 사용하는 세포영상법을 뇌종양 경계 탐지 기술로 활용했다. 이어 세포영상법의 뇌종양 경계 탐지 고속화 방안을 찾아냈다. 초당 30프레임 이상의 속도로 뇌세포를 찍어내면서 실시간 영상을 실현한 것이다.

연구팀은 세포영상법을 활용해 전 임상 뇌종양 동물 모델과 악성 뇌종양 환자의 조직 샘플을 촬영해 높은 세포 밀도와 불규칙한 분포를 가지는 뇌종양과 정상 조직을 성공적으로 구별해냈다. 또 뇌 조직 경계를 탐지하는 알고리즘 기술은 펜 타입의 세포내시경 개발로 이어질 전망이다. 내시경은 앞으로 뇌종양 수술 가이드 기술로 활용된다.

김기현 교수는 "이 기술은 악성 뇌종양 제거 수술의 성공률을 높이고 수술 후유증을 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다"며 "연구에 속도를 붙여 하루빨리 환자들에게 적용토록 노력하겠다"고 했다.

한편 이 연구성과는 저널 오브 바이오포토닉스 온라인판에 출판됐다.