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[IT뉴스]암세포 전이 과정 ‘실시간’ 본다…깊이 다른 세포 움직임 ‘관찰’

온카뱅크관리자

2026-10-25 14:27:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 울산과기원, 가변형 전반사 형광현미경 개발 빛 비추는 깊이 달리해 세포 돌기와 소포 동시 관찰 상처회복, 암전이 과정의 세포 이동을 여러 깊이서 확인 
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 <img alt="한 화면에서 세포 표면의 돌기와 내부의 소포를 함께 촬영할 수 있는 형광현미경 기술을 AI로 생성한 이미지. UNIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/25/dt/20261025141943901dqor.png" data-org-width="640" dmcf-mid="zDycqtAiv6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/25/dt/20261025141943901dqor.png" width="658">
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 한 화면에서 세포 표면의 돌기와 내부의 소포를 함께 촬영할 수 있는 형광현미경 기술을 AI로 생성한 이미지. UNIST 제공.
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 살아 있는 세포의 작은 돌기와 세포 소기관의 움직임을 동시에 관찰할 수 있는 현미경 기술이 개발됐다. 혈관 재생이나 암 전이 과정에서 일어나는 세포 움직임을 관찰하는 데 유용할 전망이다.
 울산과학기술원(UNIST)은 박정훈 바이오메디컬공학과 교수팀이 화면 구역마다 빛을 비추는 깊이를 다르게 조절해 여러 세포 구조를 동시에 관찰할 수 있는 ‘가변형 전반사 형광현미경’ 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.
 혈관 내피세포나 암세포는 돌기를 뻗어 주변 환경을 탐색하고 주변 구조물과 상호작용한다. 소포는 세포막 구성 성분이나 단백질 등을 세포 안으로 운반하는 막으로 둘러싸인 작은 구조체다.
 형광현미경은 세포 안에서 관찰하려는 단백질이나 구조에 형광 표지자를 붙이고, 빛을 비췄을 때 표지자에서 나오는 빛으로 위치와 움직임을 관찰하는 장치다.
 이 때문에 세포 내 특정 구조만 골라 선명하게 볼 수 있고, 살아 있는 세포에서 일어나는 변화도 실시간으로 관찰할 수 있어 생명현상 연구에 널리 쓰인다.
 세포는 대부분 투명하기 때문에 형광현미경으로 관찰하면 초점이 맞은 지점뿐 아니라 세포 전체에서 나온 형광이 함께 카메라에 들어온다.
 또 형광현미경으로 세포를 관찰할 때 앞뒤에서 발한 빛이 방해가 되지 않도록 원하는 깊이의 구조만 골라 보는 ‘깊이 선택적 이미징’이 적용됐다.
 하지만 한 번에 특정 깊이의 구조만 관찰할 수 있어 서로 다른 깊이에 있는 세포 구조를 보려면 조명 방식을 바꿔가며 순차적으로 관찰해야 하는 불편함이 있다.
 연구팀은 형광현미경의 조명 앞에 ‘디지털 미세거울 소자’(DMD)와 ‘공간 필터’를 추가해 새로운 형광현미경을 개발했다.
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 <img alt="영역마다 빛을 비추는 깊이를 달리해 여러 세포 구조를 동시에 관찰하는 가변형 전반사 형광현미경으로 촬영된 모습 UNIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/25/dt/20261025141945213ygvy.png" data-org-width="640" dmcf-mid="qoM7wgu5C8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/25/dt/20261025141945213ygvy.png" width="658">
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 영역마다 빛을 비추는 깊이를 달리해 여러 세포 구조를 동시에 관찰하는 가변형 전반사 형광현미경으로 촬영된 모습 UNIST 제공.
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 DMD에는 수백 만 개의 아주 작은 거울이 바둑판식으로 배열돼 있어 각 거울의 각도를 조절하면 렌즈 쪽에서 봤을 때 소자 표면에 어둡고 밝은 줄무늬가 생긴다.
 이 줄무늬의 간격이 좁으면 빛이 더 큰 각도로 들어가 바닥 부근만 얕게 비추고 간격이 넓으면 더 작은 각도로 들어가 세포 안쪽까지 깊이 비출 수 있다.
 공간 필터는 미세거울 소자에서 반사돼 나오는 빛 가운데 필요한 방향의 빛만 통과시키는 역할을 한다. DMD와 공간 필터를 이용해 구역마다 빛을 비추는 방향과 깊이를 달리함으로써 여러 세포 구조를 한 화면에서 볼 수 있게 구현한 것이다.
 DMD 줄무늬 패턴을 초당 1440회 바꿀 수 있어 영상 화질도 높여 보다 선명한 세포 관찰이 가능하다.
 연구팀은 사람 탯줄 정맥에서 유래한 혈관 내피세포를 살아 있는 상태에서 관찰하는 데 성공했다.
 가장자리에는 세포 전체 높이를 비추는 빛을 비추고, 중심부에는 바닥 부근만 비추는 얕은 빛을 쪼여 가장자리 세포막이 일렁이는 모습과 바닥 가까운 소포의 이동을 화면 영상에 담았다.
 또 자궁경부암 세포의 돌기가 흔들림과 세포막 근처 소포의 이동을 초당 20장으로 동시에 촬영했다.
 제1저자인 정윤돈 연구원은 “서로 다른 깊이를 번갈아 촬영하는 기존 방식보다 두 깊이를 관찰할 때는 2배, 세 깊이를 관찰할 때는 3배 빠르게 촬영할 수 있다”고 설명했다.
 박 교수는 “관찰 대상 전체에 하나의 조명 방식만 쓸 수 있다는 현미경의 오랜 전제를 새로운 개념의 설계로 뒤바꾼 연구”라며 “상처 회복이나 암 전이 과정에서 일어나는 세포 이동과 세포막 수송, 세균 감염 등 여러 깊이에서 동시에 일어나는 생명현상을 이해하고 관련 치료제를 연구하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
 연구결과는 국제 학술지 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰’ 지난 2월 22일에 게재됐다.
 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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