뇌 조직을 잘 투과하는 레이저 빛 파장을 이용해 형광물질 추가 주입 없이 뇌혈관을 실시간으로 촬영할 수 있는 기술이 개발됐다.

15일 광주과학기술원(GIST)은 고등광기술연구소 박관섭(제1저자)·엄태중(교신저자) 박사 연구팀이 레이저 빛의 파장을 조절해 뇌의 해마에서 흐르는 혈관의 모습을 3차원으로 보여주는 혈관 조영 광단층 영상기술을 개발했다고 밝혔다.

▲ 레이저 파장대역별 뇌혈관 단층 촬영 모습.

알츠하이머성 치매, 뇌전증의 원인과 발생과정을 연구하기 위해서는 실험용 동물 모델을 통해 약물의 효능과 기전뿐 아니라 기억과 공간지각 능력을 담당하는 해마의 기능을 관찰해야 한다.

뇌 기능을 관찰하기 위한 대표적인 기술인 MRI는 사람과 대형 동물을 대상으로 사용할 수 있지만 해상도와 크기 제약으로 인해 신약 개발과정에서 관찰이 필요한 소형 동물에는 적용하기 어렵다.

게다가 뇌의 기억과 관련된 질환을 연구하기 위해서는 깨어있는 상태에서 외부 자극을 주고 실시간으로 혈류의 모습을 살펴야 하는데 기존의 광학적 영상기법으로는 해마가 위치한 뇌의 깊은 곳을 짧은 시간 내에 관찰하는 데 어려움이 있었다.

GIST 연구팀은 뇌 조직이 빛의 파장에 따라 다르게 산란하는 특성을 이용했다.

연구에 사용된 1.7㎛(마이크로미터) 파장의 빛은 기존에 주로 사용되던 1.3㎛ 파장의 빛보다 생체조직에서 산란은 적고 흡수는 큰 특성을 가진다.

연구팀은 1.7㎛ 파장대역의 불리한 흡수 특성에도 불구하고 적은 산란 특성으로 인해 기존의 영상장비보다 뇌 심부의 혈관 조직을 선명하게 보일 수 있음을 해마에 있는 미세 혈관을 촬영함으로써 입증했다.

또, 뇌를 구성하는 주요성분을 분석해 뇌 내부 혈관 조직을 가장 잘 보여 줄 수 있는 새로운 레이저 파장 대역을 발견했다.