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여러가지과학/깊이있는과학

조직검사 없이도 암세포 판별하는 CARS 현미경

무병장수는 인간의 근원적인 욕구이고 이를 위해 많은 돈과 노력이 투자되고 있다.
질병의 조기진단은 수명연장에 크게 기여하고 있다.
예를 들면 위 내시경이 보편화 되면서 위암을 조기에 발견할 수 있게 되었고 그 덕분에 위암으로 인한 사망자 수가 급격히 줄었다.
위 속을 눈으로 볼 수 있다는 것만으로도 위암의 위험에서 많이 벗어난 것이다.

그렇지만 위 내시경도 암 덩어리가 눈에 보일 만큼 크지 않으면 소용이 없다.

또한 암인지 여부를 판별하기 위해 조직을 떼어내어 검사해야만 한다.
만약 암을 세포수준에서 발견할 수 있고 또 몸속에서 바로 판별할 수 있다면 암은 더 이상 공포의 대상이 되지 않을 것이다.

KRISS(한국표준과학연구원)에서는 분자수준, 세포수준에서 암세포를 찾아내는 기술을 개발하고 있다. 
비선형 광학 레이저 이미징 기술의 하나인 CARS 현미경이 바로 그것이다.

CARS 현미경을 이용한 생체조직 관찰 실험 장면

일반적으로 생체조직을 자세히 관찰하기 위해서는 조직체에 염색이나 형광물질을 투입해야만 한다.
그런데 이런 형광물질은 독성을 가지기 때문에 생체조직에 사용하기 어렵다.
그런데 CARS 현미경은 아무런 형광물질을 사용하지 않아도 생체를 관찰할 수 있기 때문에 그런 점에 있어서는 안전하다.
그리고 세포를 볼 수 있을 만큼 해상도가 높고, 3차원으로 관찰할 수 있다는 점에서 기존의 여러 이미징 기술보다 우수하다.

염색이나 형광물질 없이 생체 세포를 관찰할 수 있기 때문에 CARS 현미경은 신약개발을 위한 도구로 사용될 수 있다.
생체에 투입된 약물이 세포수준에서 어떻게 반응하는가를 볼 수 있어 빠른 시간에 약효를 판별할 수 있다.
이로 인해 전임상 시험에 막대한 돈과 시간이 소요되는 신약개발 연구에 사용될 수 있는 중요한 기술이다.
이러한 KRISS의 CARS 현미경 기술은 세계적으로 선도그룹 수준이다.

현재 KRISS에서는 CARS 현미경을 내시경 형태로 개발하는 연구가 진행되고 있다.
이를 위해 레이저빔을 인체내부로 이송시키고 영상신호를 받아들이는데 특수 광섬유를 이용하는 기술을 개발하고 있다.
CARS 현미경 기술은 바이오 의료기기 분야에서 우리나라의 성장 동력으로 앞으로 큰 영향력을 발휘할 것이다.

<이호성 KRISS 미래융합기술부장>