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연세소식

[연구 프론티어] 고등과학원 정광훈 교수, 탄성 조직을 이용한 ‘ELAST’ 형광 표지 기술 연구 성공

연세대학교 홍보팀 / news@yonsei.ac.kr
2020-05-28

고등과학원 정광훈 교수, 탄성 조직을 이용한 ‘ELAST’ 형광 표지 기술 연구 성공

한 채의 도서관 같은 뇌 쉽고 빠르게 분석, 네이처 메소드(Nature Methods) 출판


[사진: 정광훈 교수(좌), 손창호 교수(우)]


본교 고등과학원 손창호 교수, 정광훈 교수팀은 최근 탄성있는 투명한 하이드로젤-조직 제작 기술인 ELAST를 이용하여 인간뇌의 전체적인 구조를 볼 수 있는 연구에 성공하여 세계적 학술지인 Nature Methods(IF 28.467)에 5월 18일 출판하는 연구성과를 이루었다.


교신저자인 본교 정광훈 교수(연세 고등과학원, IBS 연구위원, MIT 겸임교수)와 참여저자인 손창호 교수 (연세 고등과학원, IBS 연구위원) 및 KAIST, MIT 연구팀이 참여한 "ELAST"기술은 탄성있는 하이드로젤을 조직샘플에 적용, 길게 펴지거나 얇게 찌그러트려 형광염색을 위한 항체가 조직에 훨씬 빠르게 침투가 가능하도록 개발되었다. 이를 통해 뇌, 신장, 폐, 심장 등의 장기의 세포, 단백질, 유전 물질, 기타 분자를 매우 빠르게 형광 표지 할 수 있음을 증명하였다.  또한 이렇게 보존된 조직은 다양한 물리적 변형에도 매우 강한 복원력으로 원래의 형태로 돌아감을 확인하였다. 사람 또는 실험쥐의 뇌를 두배로 늘리거나 두께를 10배 이상 압축하는 등 반복적인 확장과 압축 후에도 조직이 변형되지 않고 원래 형태로 되돌아감을 보고 했다.


“인간의 뇌는 도서관입니다. 사람들이 뇌를 기증할 때 그것은 마치 도서관 한 채를 기증하는 것과 다름이 없어요. 도서관의 모든 책을 동시에 읽을 수는 없지만 책에 손상을 주지 않고 소중한 정보를 필요할 때 찾아볼 수 있는 것이 중요합니다” 라고 정광훈교수가 말했다.


ELAST기술은 이후 특정 종류의 세포에 형광표지를 붙이고 그 양을 결정하 거나 특정 단백질이 어디에 발현하고 있는지 등을 확인하기 위해 걸리는 시간을 기존의 방법보다 훨씬 획기적으로 줄일 수 있다. 뇌 조직을 투명하게 만들고 하이드로젤로 고정시키는 방법인 “CLARITY” 방법을 개발한 당시 2013년에는 500 um두께의 조직을 형광표지 하려면 12 시간이 필요하였지만, 그보다 10배 두꺼운 인간 뇌 5 mm 두께의 단면을 반복적으로 압축하면서 연구팀은 24시간 만에 형광표지를 성공했다. 두께의 제곱에 비례하여 오랜 시간이 걸리는 단순 확산을 이용한 방법인 과거의 기술로는 동일 두께를 형광표지하는 데 약50배의 시간이 걸린다.


현재는 주로 뇌에 초점을 맞추고 있지만, 다른 장기로의 적용 가능성이 충분히 있다고 정광훈 교수는 말했다. 내구성이 좋은 새로운 종류의 탄성이 있는 젤을 만드는 새로운 방법에 대해서 추가적으로 연구하게 되면 나노로봇을 만드는 등 여러가지 용도로 사용 될 수 있을 것이라고 이야기했다.


본교 고등과학원(구 Y-IBS과학원, 원장 천진우)은 세계 최고 수준의 기초과학 연구와 교육을 목표로 나노의학 융합연구를 수행하고 있다. 석학 교수진 영입과 Global hub의 역할을 수행하고 있으며, Quality 중심의 Big Science 창출을 통해 연세대학교의 학문적 수월성을 선도하고 있다.

 

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