현대인의 일상을 위협하는 난치병의 하나인 각종 암의 진단과 치료에서 가장 중요한 요소는 암세포와 건강한 세포를 구별짓는 것이다. 이를 구분할 수 있다는 의미는 암세포를 신속하게 찾아냄으로써 암이 성장하거나 건강한 세포로 전이 되는 것을막을 수 있고 또 제거할 수 있다는 것이다.

그러나 암세포는 정상의 세포들과 구별하여 찾아내는 것이 매우 어렵기 때문에, 이를 해결하기 위한 여러 방안들 가운데 하나가 광학영상장비를 활용하여 눈으로 암세포를 직접 관찰하는 것이다.

한국기초과학지원연구원(원장 정광화)의 광학영상장비 전문가들이 'KBSI 광학영상장비 전문가모임‘을 통해 광학영상장비의 새로운 활용영역 등에 대한 정보교류에 나섰다.

기초과학의 다양한 분야에서 사용되는 광학영상장비의 보다 다양한 활용과 기술 공유를 위해 KBSI 담당자들이 6월 24일부터 3일간 부산 벡스코에서 열린 '2014 한국 미생물·생명공학학회 국제 학술대회 및 정기 학술대회'에 참석했다.

현재 KBSI는 7개의 연구부서에서 12종의 광학영상장비를 보유하고 있으며, 각각의 장비전문가들이 장비 운용을 책임지고 있다. 특히 KBSI는 많은 대학 및 기업체에  분석지원과 공동연구를 수행하고 있어 유사한 장비를 보유한 대학이나 연구기관과 달리 매우 다양한 영역의 시료를 다루고 있으며, 이 과정에서 상당한 노하우를 보유하고 있다는 평을 받고 있다.

이어 "눈으로 직접 확인할 수 있는 광학장비의 결과물을 얻는 과정에서 가장 중요한 부분은 진위여부를 판단하는 노하우"라며 "다양한 전문가들이 네크워크 구축을 통해 서로의 노하우를 공유할 수 있다"고 모임의 취지를 설명했다.

이러한 노하우의 대표적인 사례가 각종 암 진단에 레이저를 이용한 광학현미경을 사용하는 것이다. 일반적으로 우리가 광학현미경을 통해 본다는 것은 조사된 빛이 사물에 닿았을 때 흡수되지 않고 반사되는 빛 만을 보게 되고, 그 파장의 길이에 따라서 다양한 색으로 보이게 된다.

세포수준의 영상을 얻기 위해서는 아주 강력한 빛이 필요하게 되었으며 따라서 레이저를 이용한 광학현미경이 유용하게 활용된다.

시료에 레이저 빔으로 자극을 주고 여기에 물질이 반응해 방출하는 고유한 신호를 관찰하는 것이 레이저 현미경의 원리다. 보통 형광물질을 사용하게 되는데, 에너지를 흡수하면 불안정한 흥분상태로 되기 때문에 에너지발산을 통해 신호를 내게 된다. 대표적 장비로 공처점 레이저 주사현미경(CLSM)이 있다.

이를 활용해 암세포에 특정 신호를 표지할 수 있다면 보다 손쉽게 암세포를 구분하고 치료할 수 있다. 특히 전자현미경과 달리 생체시료를 고정하지 않고 살아있는 상태 그대로 실시간 관찰이 가능하기 때문에 생물이나 의학에서 더욱 주목을 받고 있다.

권 연구원은 "최신 장비뿐만 아니라 활용 분석법도 최신으로 개발되어야 빠르게 발전하는 연구를 뒷받침 할 수 있다"며 "춘천센터의 경우 빠른 속도로 3차원 영상을 확인할 수 있어 뇌과학 분야에서 활용 빈도가 증가되고 있는 SPIM(Seletive plane illumination microscopy)을 국내 연구기관 최초로 도입하고자 하며 관련 분석법 개발을 진행하고 있다"고 밝혔다.

이 외에도 KBSI는 기존의 해상력을 뛰어넘어 수십 나노미터 크기의 입자 영상을 얻을 수 있는 초고해상도 현미경(super-resolution microscopy)이나, 실시간으로 생체 조직 깊은 곳의 영상을 획득할 수 있는 생체 다광자 레이저 현미경(Intravital Multiphoton laser scanning microscopy)등 다양한 종류의 광학영상장비를 보유하고 있다. 

다양한 연구분야에 활용되는 만큼 이들 연구와 커뮤니케이션하는 과정도 빼놓을 수 없다. 권 연구원은 "장비를 보다 잘 사용하기 위해서는 연구의 계획이나 과정에 대해 보다 자세하고 깊이 있게 공유가 되야 한다"며 "연구의 목적에 따라 장비의 활용이 달라지는 것을 서로 확인하고 이해하는 것이 보다 빠른 결과물을 얻는 길"이라고 설명했다.

실제로 KBSI의 광학영상장비를 사용하고 있는 원태웅 연구원(경희대 박사과정)은 "분석지원을 신청할 때 가장 고려하는 부분이 바로 신뢰성과 시간"이라며 "샘플을 준비하는데 많은 노력과 시간이 들어가는 만큼 샘플의 소실에 대한 우려와 함께 다음 연구를 진행하기 위한 빠른 결과가 중요하다"고 말했다.

이어 "KBSI는 연구 전문가들이 직접 장비까지 관리하고 있어 신뢰성과 만족도가 매우 높다"며 "장비와 인력을 확충해 보다 다양한 분야에서 연구지원이 이뤄지길 바란다"고 기대했다.

KBSI 광학영상장비 전문가 모임은 이번 학술대회 참석을 통해 보다 많은 연구자들이 장비를 활용할 수 있기를 기대했다. 권 연구원은 "특히 광학영상장비 활용이 핵심인 미생물과 생명공학 분야에서 더 많은 관심을 가져주길 바란다"라며, "KBSI의 첨단장비개발사업단에서는 그 동안 독일과 일본 등 선진국으로부터 수입에 의존해 왔던 현미경을 자체 개발하기 위한 연구도 한창 진행중"이라고 장비 국산화의 구체적인 움직임에 대해서도 조심스럽게 밝혔다.