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간에 쌓이는 지방, 어떻게 생겼을까…국내연구진 3D 영상 관찰

중앙일보 2020.09.14 14:16
MCD diet로 유도된 비알콜성 지방간 동물모델에서 지방구 크기 증가를 보여주는 3차원 생체 현미경 영상. [자료 KAIST]

MCD diet로 유도된 비알콜성 지방간 동물모델에서 지방구 크기 증가를 보여주는 3차원 생체 현미경 영상. [자료 KAIST]

 
비알코올성 지방간의 발달과정의 고해상도의 영상이 공개됐다.
 
KAIST는 의과학대학원 김필한 교수 연구팀이 3차원 생체현미경 기술을 통해 간세포 내에서 지방이 형성돼 비알코올성 지방간으로 발전하는 모습을 고해상도의 영상으로 촬영하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 
 
 비알콜성지방간 (Nonalcoholic fatty liver) 단계에서 지방구 (Lipid droplet,  황색 ) 축적을 보여주는  3 차원 생체현미경 영상 결과 [자료 KAIST]

비알콜성지방간 (Nonalcoholic fatty liver) 단계에서 지방구 (Lipid droplet, 황색 ) 축적을 보여주는 3 차원 생체현미경 영상 결과 [자료 KAIST]

지방간은 지방이 간 전체 무게의 5%를 초과한 상태로, 그중 비알코올성 지방간은 술을 과도하게 마시지 않는 데도 간세포에 지방이 축적되는 질환이다. 지방간의 80%는 생활 습관으로 인해 생긴 비알코올성 지방간으로 알려져 있다. 정상 체중인 사람 중 최대 24%, 비만인에서는 최대 74%까지의 유병률을 보인다. 비알코올성 지방간염 환자의 10∼15%는 간경화나 간암으로 진행할 수 있으므로 각별히 유의해야 한다.
 
그동안 비알코올성 지방간 질환 연구에서는 대부분이 절제된 간 조직이 사용됐다. 그러나 이 경우 질환이 장기간에 걸쳐 진행되는 동안 간세포와 주변에서 일어나는 분자세포 수준의 변화를 정밀하게 분석하기 어려웠다. 비알코올성 지방간의 새로운 치료제의 개발이 지연되고 있는 주된 이유 중 하나다.
 
초고속 레이저 주사 3차원 생체현미경 시스템 [사진 KAIST]

초고속 레이저 주사 3차원 생체현미경 시스템 [사진 KAIST]

 
이에 연구진은 초고속 레이저 공초점·이광자 생체현미경을 독자 개발해 고해상도를 지닌 3차원 영상 촬영에 성공했다. 이 현미경은 시속 380㎞ 이상의 초고속으로 회전하는 다각 거울을 이용해 살아있는 생체 내부 간 조직의 움직임을 실시간으로 추적한다. 크기가 마이크로미터(μm·100만분의 1미터) 이하인 극히 작은 지방구까지 고해상도로 영상화할 수 있다.
 
연구진은 이를 이용해 지방구의 크기 증가가 간세포 핵의 위치변화를 일으키고 결국 간세포 모양의 변화를 일으킨다는 점을 영상으로 확인했다. 이 기술을 이용하면 생체 내부의 다양한 구성성분(세포·혈관·지질·콜라겐 외 생체분자) 역시 실시간 영상 촬영을 할 수 있다.   
 
 간세포 내 크기가 큰 지방구 (Lipid droplet, 황색 )  형성으로 인한 간세포 핵 (*) 의 위치변화 및 간세포의 모양 변화 ( 점선 ) 를 보여주는 생체현미경 영상 결과 [자료 KAIST]

간세포 내 크기가 큰 지방구 (Lipid droplet, 황색 ) 형성으로 인한 간세포 핵 (*) 의 위치변화 및 간세포의 모양 변화 ( 점선 ) 를 보여주는 생체현미경 영상 결과 [자료 KAIST]

김 교수는 "3차원 생체현미경은 미래 바이오헬스 산업에서 여러 인간 질환의 진단 및 치료제 개발에 획기적인 도움을 줄 것ˮ이라고 설명했다.  
 
이번 연구 결과는 국제 학술지 `바이오메디컬 옵틱스 익스프레스에 지난달 19일 게재됐다.
 
권유진 기자 kwen.yujin@joongang.co.kr 
 
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