국내 연구팀이 병든 세포를 만나면 켜지는 ‘나노 MRI 램프’를 개발했다.

우리 몸 속을 관찰하는 방법인 MRI(자기공명장치)는 조영제를 활용해 정확한 영상을 구현한다.

또한, MRI 촬영 전 주입하는 조영제는 원하는 촬영 부위를 선명하게 보이도록 만든다. 하지만 기존 MRI 조영제는 주변 조직과 병든 조직을 모두 부각해 영상 판독 시 명확한 구분을 어렵게 한다는 한계가 있었다.

기초과학연구원 나노의학연구단 천진우 단장 연구진은 이러한 한계점을 개선해 병든 세포를 만나면 켜지는 '나노 MRI 램프'를 개발한 것. 이 MRI 램프는 질병만을 선택적으로 찾아내 MRI 신호를 강하게 보낸다.

천진우 교수팀에 따르면 이번에 개발된 MRI램프는 병든 조직을 주변 조직에 비해 최대 10배 밝게 보이는 고감도 영상을 구현한다.

나노 MRI 램프의 작동은 자기 공명 튜너(MRET)원리를 이용 했으며, 연구진은 두 자성물질의 근접도에 따라 MRI 신호 강도가 달라지는 MRET 현상을 처음으로 발견하고 규명해 질병 진단에도 적용할 수 있음을 밝혔다.

MRET 기반으로 작동하는 나노 MRI 램프는 자성나노입자, 상자성 물질(paramagnetic material), 생체인자 인식 물질 3가지로 구성돼 있으며, 자성나노입자와 상자성 물질 간 거리에 따라 MRI 신호를 켜거나 끌 수 있다.

생체인자 인식물질이 나머지 두 자성물질을해 연결 생체인자 인식 물질이 단백질같은 질병인자와 결합하면 연결된 자성물질 간 거리가 멀어지며 MRI 신호가 켜지는 것이다.

연구진은 나노 MRI 램프를 암 진단에 적용해 실험을 진행했고, 실험 결과, 나노 MRI 램프는 나노 몰(nM)3) 농도 이하 극미량의 MMP-2를 선택적으로 검출하고, 암에 걸린 동물모델의 암 부위에서만 강한 MRI 신호를 보내는 것을 확인했다.

이 같이 나노 MRI 램프를 사용하면 생검(biopsy)과 같은 침습적 조직검사 없이도 암 관련 질병 인자를 영상으로 확인할 수 있게 되며, 자기장의 원리를 활용하기 때문에 생체인자 인식 물질만 바꿔주면 다방면으로 쓸 수 있기 때문에 생체 깊은 곳의 질병 인자 탐색에도 효과적인 관찰도구가 될 것으로 기대되고 있다.

또한, 기존 형광 공명 에너지 전달(FRET)은 생명을 관찰하는 것에 있어 생체 깊은 곳의 조직은 관찰하는데 한계가 있었지만, 연구진이 개발한 MRET 원리를 이용해 자기장을 기반으로 광학적 방법이 갖는 빛의 한계를 극복할 수 있다.

천진우 단장은 "나노의학 연구단이 개발한 나노 MRI 램프는 간단한 원리로 작동하면서도 높은 정확도와 민감도를 지녀 정밀하고 정확한 진단을 가능하게 한다"며 "분자 수준에서 조직을 관찰하고 병을 진단하는 영상진단의 신개념을 제시했다"고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 재료 과학 분야 국제 저명 학술지인 네이처 머티리얼즈(Nature Materials) 온라인판에 게재됐다.

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