살아 있는 상태 그대로 세포 촬영하는 기술 최초 개발

문대원, 임희진 대구경북과학기술원(DGIST) 연구팀

대구경북과학기술원(DGIST) 연구진이 살아있는 세포를 있는 그대로 촬영할 수 있는 나노 이미징 기술을 개발하는 데 성공했다. 사진은 폐암 세포의 세포막에 존재하는 지질분자를 2차이온질량분석법(SIMS)으로 이미징한 영상이다. DGIST 제공

국내 연구진이 세포의 분자막을 살아있는 상태 그대로 촬영할 수 있는 기술을 개발했다. 대구경북과학기술원(DGIST)은 문대원 기초학부 및 뉴바이올로지전공(겸임) 석좌교수와 뉴바이올로지전공 임희진 박사 공동연구팀이 살아있는 세포막의 분자 조성을 왜곡 없이 시각화하는 질량분석 바이오 이미징 기술을 최초로 개발했다고 7일 밝혔다.

바이오 이미징 기술은 세포에서 일어나는 현상을 영상으로 볼 수 있게 만드는 데 사용된다. 최근에는 세포를 보기 위해 2차이온질량분석법(SIMS·Secondary Ion Mass Spectrometry)이 많이 사용되는데, 시료를 만들기 위해 살아있는 세포를 화학적으로 처리하거나 냉각 후 건조 과정을 거치면서 세포의 고유한 분자 구조와 조성이 달라져 정확한 분석을 하기 어려웠다.

연구팀은 우선 5μL(마이크로리터·1μL는 100만 분의 1L) 부피의 세포 배양액 저장고를 만들고 이를 콜라겐 바이오 분자 박막으로 덮어 세포를 배양할 수 있는 환경을 만들었다.

이후 여기서 배양된 세포를 살아있는 상태에서 단일층 그래핀으로 덮었다. 단일층 그래핀은 물 분자조차 새어 나올 수 없을 만큼 견고한 구조로 상온에서 물 증기압도 거뜬히 버티도록 설계됐다. SIMS로 세포를 분석할 때 초고진공 환경에 놓인다는 점을 고려해 세포가 이를 견딜 수 있게 한 것이다.

연구팀이 이렇게 만든 세포 시료를 SIMS 분석법으로 실험한 결과 세포가 죽지 않고 살아 있는 상태에서 이미지를 얻는 데 성공했다. 문 석좌교수는 “최첨단 나노 이미징 기술로 살아있는 세포막의 다양한 분자를 왜곡 없이 정확히 얻을 수 있게 됐다”며 “바이오 의료분야뿐만 아니라 반도체 등 다양한 분야를 원자 수준에서 관찰할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구결과는 생명과학 및 화학 분야 최고 학술지인 ‘네이처 메소드’ 4일자에 실렸다.

[이현경 기자 [email protected]]