한국표준과학연구원(원장 박상열) 생체신호센터 연구진은 실험쥐를 해부하지 않고 비접촉적 방식으로 뇌와 심장의 신호를 측정하는 '소(小)동물 생체자기 측정장치'를 개발했다고 28일 밝혔다.

실험쥐는 유전자나 장기 구조가 사람과 유사해 전 세계 동물실험의 97% 이상에 활용되고 있다. 이 과정에서 수만 마리의 실험쥐가 희생된다. 생체기능의 변화를 보기 위해 여러 마리의 실험쥐를 시간경과에 따라 해부하는 기존 방법은 끊임없는 생명윤리 문제를 일으켰다.

또한, 실험쥐를 사용해 뇌파를 측정할 때 오류 반응이 일어나거나 체내 분비물 등으로 전극이 산화돼 정확한 뇌파를 측정하는 데 어려움이 많았다.

연구팀은 자기장 측정센서인 초전도 양자 간섭 소자(SQUID, Superconducting QUantum Interference Device)를 이용해 두개골을 수술하지 않고도 실험쥐의 뇌자도(뇌파가 만드는 자기장)를 측정했다. 초전도 현상을 이용해 자기장을 정밀하게 측정하는 SQUID 센서는 인류가 개발한 자기장 측정 장치 중 가장 감도가 높으며, 지구 자기장의 100억 분의 1 세기까지도 측정할 수 있다.

표준연은 기존에 개발한 '인간 대상 뇌자도 측정장치'의 센서를 소형화·밀집화하는 특수 기술을 이용해 기존 측정장치의 제한점을 극복했다. 또한 초전도 상태를 유지시키는 액체헬륨과 측정 동물 사이의 간격을 최소화하기 위해 '극저온 단열통 구조'를 개발했다.

소동물 생체자기 측정장치는 뇌는 물론 심장의 기능도 측정할 수 있다. 이 장치를 통해 실험쥐의 심근이 발생시키는 자기장을 측정하면, Long-QT 증후군 등 심장질환을 신약개발 초기단계에서 진단할 수 있다. 

김기웅 생체신호센터장은 "이번 기술로 동물의 희생은 최소화하면서 측정의 정확도는 최대화할 수 있게 됐다"며 "최근 성장하는 애완동물 시장에서도 동물의 뇌와 심장질환을 진단하는 기기로도 활용할 수 있다"고 말했다. 

이번 연구결과는 장치 개발 분야의 저명한 국제학술지 '리뷰 오브 사이언티픽 인스트루먼츠(Review of Scientific Instruments)' 온라인 판에 게재됐다.