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세포 내부를 들여다보는 새로운 이미지 기술



(A schematic illustration of Shekhawat and Dravid's ultrasound bioprobe. Credit: Northwestern University)


 세포 하나는 대부분 눈으로 보기 힘들 만큼 작지만, 진핵 세포의 내부에는 매우 복잡한 소우주가 펼쳐져 있습니다. 다양한 세포 내 소기관과 구조물에서 일어나는 화학 반응은 아직도 많은 비밀을 숨기고 있습니다. 과학자들은 세포를 분해해 내부 구조와 화학 반응에 대해서 많은 지식을 얻긴 했지만, 아직도 풀어야할 숙제가 많습니다. 


 핵을 제외한 세포 소기관은 사실 광학 현미경으로는 관찰이 쉽지 않습니다. 이보다 더 작은 분해능을 지닌 전자 현미경의 발전은 세포 소기관에 대한 이해를 급격히 증가시켰지만, 불행히 살아있는 상태에서는 관찰이 어려웠습니다. 과학자들이 볼 수 있는 것은 죽은 세포의 단면이었습니다. 세포는 살아있는 생명체이므로 살아있는 상태에서 연구하는 것이 가장 좋을 수밖에 없습니다. 


 따라서 살아있는 세포 내부를 들여다보기 위한 여러 가지 기술들이 연구되고 있으며 더 작은 구조나 화학 반응까지 볼 수 있는 방법이 개발되고 있습니다. 





 노스웨스트 대학의 연구팀은 초음파 기술과 원자력간 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 기술을 접목해 살아있는 세포 내부의 모습을 관측하는데 성공했습니다. 원자력간 현미경은 원자 사이의 힘인 반데르발스 힘을 검출해 이미지를 얻는 기술로 나노미터 단위의 미세한 구조까지 파악할 수 있습니다. 


 연구팀은 초음파를 세포에 통과시킨 후 원자력간 현미경 기술이 적용된 프로브를 이용해 산란된 이미지의 해상도를 높여 더 상세하게 세포 내부의 상황을 파악하는 기술을 개발했습니다. Ultrasound Bioprobe라고 명명된 이 기술을 통해 염색약이나 조영제 없이도 기존의 초음파 기술로 확인할 수 있는 것보다 더 작은 세포 내 구조물을 실시간으로 조사할 수 있다는 것이 연구팀의 설명입니다. 


 현재도 다양한 세포 내 이미징 기술이 연구되고 있어 앞으로 이 부분에서 많은 연구 결과가 나올 수 있을 것으로 기대됩니다. 당장에는 우리 일상 생활과 연관된 부분이 없겠지만, 신약 개발 및 다양한 바이오 산업에 응용이 기대됩니다. 


 참고 

Gajendra S. Shekhawat et al. Development of ultrasound bioprobe for biological imaging, Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.1701176 

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