▲ 연구 흐름도. 홀로토모그래피를 이용하여 오가노이드의 3차원 형태 복원 및 정량적 분석을 할 수 있다. 본 연구팀에서는 현미경의 한계인 제한된 시야를 개선하기 위해 대면적 시야 결합 알고리즘을 활용하였으며 3차원 측정을 위해 다초점 홀로그램 영상을 획득하여 3차원 복원하였다. 이후 오가노이드를 구획화하여 분석에 필요한 부분을 나누고 굴절률에서 측정가능한 단백질 농도 및 오가노이드의 생존률을 정량적으로 평가하였다.(그림 및 설명=KAIST)  © 특허뉴스

KAIST와 기초과학연구원(IBS), ㈜토모큐브가 공동 연구를 통해 살아있는 소장 오가노이드를 형광 염색 없이 실시간으로 고해상도로 관찰할 수 있는 홀로토모그래피(holotomography) 기술을 개발했다. 이는 기존의 이미징 기술 한계를 뛰어넘는 혁신적 성과로, 신약 개발과 질병 연구에서 중요한 돌파구가 될 전망이다.

이 기술은 실험용 쥐의 소장 오가노이드를 대상으로 검증되었으며, 오가노이드 내부의 세포 구조를 세밀하게 관찰할 수 있을 뿐 아니라, 세포 분열, 성장, 사멸 등 동적 변화를 실시간으로 포착할 수 있는 능력을 입증했다. 또한 약물 처리에 따른 오가노이드의 반응을 정밀하게 분석해 세포 생존 여부를 확인하는 데 성공했다.

기존 기술과 달리, 염색 처리 없이도 오랜 시간 동안 세포 손상 없이 관찰할 수 있다는 점에서 큰 주목을 받고 있으며, 생명과학 연구, 질병 모델링, 약물 테스트 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

이번 연구 성과는 2024년 10월 1일 국제 학술지 Experimental & Molecular Medicine에 게재되었다. 연구팀은 오가노이드의 활용 범위를 확대해 신약 개발과 재생 의학 등에서의 혁신을 기대하고 있다.

논문명은 Long-term three-dimensional high-resolution imaging of live unlabeled small intestinal organoids via low-coherence holotomography 이다.