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한양대(총장 이기정) 바이오메디컬공학과 최성용 교수와 연세대 세브란스병원 정수진 교수 공동 연구팀이 스마트폰을 활용해 면역세포를 정밀 분석할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 기존의 복잡한 유세포 분석법(flow cytometry)을 대체할 수 있는 현장형 면역 분석 기술로, HIV 환자의 면역 상태를 보다 신속하고 정확하게 모니터링하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

연구팀에 따르면, HIV 치료와 관리 과정에서 CD4+ 및 CD8+ T 림프구의 정확한 계수는 필수적이다. 그러나 기존 유세포 분석법은 고가의 장비와 숙련된 전문 인력이 필요해 의료 자원이 부족한 지역에서는 활용하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 MACC(Magnetic-Activated Smartphone Microflow Cytometry) 플랫폼을 개발했다.

MACC 플랫폼은 자기장 기반 세포 분리 기술과 스마트폰을 이용한 실시간 이미징 기술을 결합한 게 특징이다. 특수 제작된 미세유체칩을 통해 별도의 복잡한 실험 장비 없이도 CD4+ 및 CD8+ T 림프구를 선택적으로 분리하고 정밀하게 계수할 수 있도록 설계됐다. 실제 HIV 환자 전혈을 대상으로 실험한 결과, 기존 유세포 분석법과 높은 상관성을 보였으며 CD4/CD8 비율 측정에서도 높은 정확도를 확인했다.

또, MACC…

한양대 바이오메디컬공학과 최성용 교수 연구팀이 유세포분석기를 소형화해 현장 활용성을 높이면서 가시광선 영역에서 초분광 분석이 가능하도록 설계해 성능을 극대화한 초분광 미세유체 유세포분석기를 개발했다고 30일 밝혔다. 유세포분석기는 세포 내 표적 단백질을 형광 라벨이 부착된 항체로 염색해 단일 세포 수준에서 단백질 발현을 분석하는 대표적인 장비다.

이 장비는 세포를 컨베이어벨트처럼 흐르게 해 분석하며 이를 위해 복잡한 유동장치가 필요하고 세포의 미약한 형광 신호를 고감도로 검출하기 위해 레이저 광원과 고가의 광검출기가 요구된다. 그러나 기존 장비는 크고 비용이 많이 들기 때문에 현장에서는 사용하기 어려워 대형 병원이나 연구실에서 주로 활용되고 있다. 이로 인해 현장에서 의료 진단 및 모니터링에 사용할 수 있도록 유세포분석기를 소형화하는 연구가 진행됐지만 소형화 과정에서 분석 성능이 저하되는 문제가 발생했다.

최성용 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 '초분광 미세유체 유세포분석기'를 개발했다. 이 기술은 세포를 염색한 형광 라벨로부터 방출된 빛을 분광해 이미지를 생성하는 원리를 기반으로 한다. 프리즘과 같은 광학 소자인 회절격자(grating)를 사용해 빛을 파장별로 분리하고 이미지를 생성한다. 단일 세포에서 방출된 형광 이미지는 분광되더라도 공간적으로 겹쳐 정확한 스펙트럼…

한양대 바이오메디컬공학과 최성용 교수 연구팀과 연세대 세브란스병원의 조현수 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 혈액암 다중 진단을 위한 복잡한 실험 과정을 자동화하는 3D 프린팅 기반 실험 자동화 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

액체 핸들링은 생명과학, 분석화학, 환경과학 등 다양한 연구 분야에서 필수적인 실험 과정이다.

하지만 전통적인 마이크로피펫을 사용한 수동 액체 처리는 시간이 많이 소요되고 노동집약적일 뿐만 아니라 많은 샘플을 처리해야 하는 복잡한 실험에서는 피펫팅 오류로 인해 신뢰성 있는 결과를 도출하기 어려울 수 있다는 단점이 있었다. 이러한 단점을 보완하는 방법으로 실험 자동화가 있다. 실험 자동화를 이용하면 오차를 최소화하고 데이터의 정확성과 신뢰성을 높이는 동시에 많은 샘플을 신속하게 분석할 수 있다. 다만 로봇 기반의 자동화 장비는 고가의 비용과 특정 작업에만 최적화된 성능 때문에 일반 실험실에서는 활용하기 어려웠다.

이를 극복하기 위해 공동 연구팀은 복잡한 로봇 장비가 필요 없는 3D 프린팅 기반의 실험 자동화 기술을 개발했다. 이

기술은 시약을 분배·흡입할 수 있는 미세유로와 마이크로웰에 병렬 다중 피펫 구조로 구성된 마이크로 플레이트 뚜껑을 3D 프린팅으로 제작한 것이다. 시약의…

한양대 바이오메디컬공학과 최성용 교수 연구팀과 연세대 세브란스병원의 조현수 교수 연구팀은 공동 연구를 통해 백혈병 암세포 특이적인 단백질 마커와 전사체 마커를 단일세포 수준에서 동시에 형광 이미징으로 검출하는 디지털 진단 기술을 개발했다고 한양대가 7일 밝혔다.

연구팀은 등온 핵산 증폭 기술인 회전환 증폭(RCA, rolling circle amplification) 기술을 활용해 종양 단백질과 전사체로부터 수백 나노미터에 이르는 DNA-형광 복합체를 생성하고, 이를 개별 디지털 검출하는 단일세포 이미징 기술을 개발했다. 기존 RCA를 이용한 단일세포 이미징 기술은 주로 전사체 검출에 한정이 되어 있었으나, 본 공동연구팀이 세계 최초로 단백질과 전사체를 다중 디지털 검출할 수 있는 통합 프로토콜을 확립한 것이다.

또한, 삼차원 세포 상에 분포된 DNA-형광 복합체를 일반 형광 현미경으로 검출할 수 있도록 오픈소스 3D deconvolution과 자체 개발한 형광 디코딩 알고리즘을 통합하는 분석 프로토콜을 개발했다. 동시에 정상인 혈액 내 T세포 아형을 분석하는 기술 검증을 통해 단백질 분석은 상용 유세포 분석기와 유사한 성능과 전사체 분석은 PCR과 동일한 정량 분석 성능을 입증했다.

특히, B 세포 급성 림프구성 백혈병 (B-ALL) 환자 암세포에서 암의 발병에 관여하는 BCR/ABL…