DGIST 로봇및기계전자공학 문인규 교수팀이 다중모드(홀로그램, 칼슘) 이미지를 통해 심장근육세포의 운동성을 분석하는 새로운 기법을 개발했다고 밝혔다.

해당 시스템으로 환자 개개인이 다양한 약물에 어떻게 반응하는지에 대한 정밀한 분석이 가능해져, 환자 맞춤형 신약 개발의 핵심기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

칼슘 이미징 기술은 세포나 조직 내에서 칼슘 이온의 움직임과 농도를 시각적으로 관찰하고 분석하는 기술인데 기존에는 심장근육세포의 3차원 구조나 운동성 특성, 질량 등 여러 상태 변화를 정확하게 분석하는 데 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 문인규 교수 연구팀은 앞서 홀로그래피를 사용한 심장근육세포 분석 기술을 개발한 바 있다.

이 기술은 실시간 상태를 단일세포 단위로 보다 더 세밀하게 분석할 수 있으나, 동역학과 심장박동 관련 수축 및 이완 동역학 사이에서의 상관관계 분석이 어려웠다.

이에 문인규 교수 연구팀은 칼슘 이미징과 홀로그래피를 결합한 다중모드 이미지 센서 기술을 개발, 세포 내 칼슘의 동역학과 수축 및 이완 과정을 동시에 측정 할 수 있게 됐다.

결과적으로 연구팀은 약물이 주입된 심장근육세포의 박동 속도, 약물 지속 시간, 약물효과 및 약물독성 조사 등을 보다 정확하게 정량적으로 분석할 수 있어 기존 두 기술의 한계를 모두 극복할 수 있었다.

문인규 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 기술은 약물이 투여된 심장근육세포가 약물에 반응하고 변화하는 과정을 심장근육세포들의 박동패턴과 세포 내 칼슘 동역학과의 상관관계 측정으로 규명한 원천기술”이라며 “환자의 심장근육세포 상태를 보다 정밀하게 확인하고 필요한 약물의 위험성을 사전에 시험해볼 수 있어 향후 환자 맞춤형 약물 스크리닝 플랫폼 개발에 많은 도움이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

과학기술정보통신부의 ‘STEAM 연구사업’의 지원을 받아 진행한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘ACS Sensors’에 게재되었다.