[위즈뉴스] 안구건조증 환자를 위한 비침습 결막 '술잔세포' 검사법이 국내 연구진에 의해 제시됐다.
술잔세포는 점액을 만드는 세포로 눈물이 고르게 퍼지도록 해주어 눈 표면을 촉촉하게 유지하는 역할을 한다. 술잔세포는 안구건조증을 포함한 자가면역질환이나 화학 손상 등과 관련이 있어 술잔세포의 상태를 관찰하는 것이 눈의 질병 상태를 이해하고, 진단하는 데 매우 중요한 역할을 한다.
안구 표면에 점액을 분비하는 결막 술잔세포(conjunctival goblet cells)는 눈물막(tear film)의 뮤신층을 형성하고 눈물막을 유지하는 역할을 한다. 결막 술잔세포의 기능 저하 및 사멸은 눈물막의 불안정성을 야기하며 염증을 유발해 안구건조증 등 다양한 안구 표면 질환을 일으키거나 악화시킨다. 결막 술잔세포 검사는 안구 표면질환의 진단과 치료에 중요함에도 불구하고, 지금까지는 이를 비침습적으로 검사하는 방법이 없었다.
이런 가운데 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 22일, 기계공학과 김기현 교수 연구팀이 경북대 안과 김홍균-손병재 교수 연구팀, 서울대병원 안과 윤창호 교수 연구팀과 함께 안구건조증 환자에서 결막 술잔세포 이상을 검사하기 위한 비침습 고속 영상장비를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 술잔세포 검사의 편의성과 속도를 한층 높인 것으로 평가 받고 있다.
이번 연구 성과를 담은 논문은 의료영상 분야의 SCI급 저명 국제학술지 ‘전기전자기술자협회 트랜잭션 온 메디컬 이미징(IEEE Transactions on Medical Imaging, IF=10.048)’ 2월 15일자에 게재됐다.
논문명은 'Moxifloxacin-Based Extended Depth-of-Field Fluorescence Microscopy for Real-Time Conjunctival Goblet Cell Examination'이며,
연구팀의 김기현 교수는 “개발한 고속 영상법은 살아있는 동물 모델에서 흔들림 없이 고선명도 대면적 결막 술잔세포 영상화가 가능하였으며 사람에게도 적용 가능하다”고 말했다.
이어 김 교수는 “향후 환자용 검사장치를 개발하고 임상시험을 통해 검증하여 안구건조증을 비롯한 안구 표면질환 환자의 정밀 진단과 치료에 활용될 수 있게 하겠다”고 말했다.
앞서 연구팀은 2019년에 안과 항생제인 목시플록사신이 술잔세포를 염색한다는 것을 세계 최초로 발견하고 고대비도 형광 영상법을 보고한 바 있다.
이번 연구에서도 안구 표면 질환 환자의 치료 및 예방에 쓰이는 항생제를 염색물질로 사용해, 환자에게도 부담 없이 적용할 수 있도록 했다. 하지만, 기존의 현미경 기술들로는 영상 심도가 낮고 속도가 느려 사람에 대한 결막 술잔세포 영상화는 불가능했다.
이에 연구팀은 고심도이며 초당 10장 고속 영상화가 가능한 술잔세포 영상화 장치를 개발했다.
고심도 고속 영상화를 위하여 영상단에 변형 거울(deformable mirror)을 설치했고 촬영하는 동안 고속으로 초점면을 이동시켜 결막 표면에 있는 술잔세포들의 영상을 획득했다.
[그림설명] 쥐 결막을 예시로 한 영상 획득 및 영상처리 과정
획득한 영상에는 초점이 맞은 술잔세포 영상정보뿐만 아니라 초점에서 벗어난 정보도 함께 포함되어 있는데 디컨볼루션(deconvolution) 영상처리로 초점 맞은 영상 정보만을 추출했다.
사람의 눈처럼 굴곡이 있는 경우에도 선명하게 촬영할 수 있으며, 전체 촬영 시간도 10초 이내로 빠르게 검사할 수 있다.
연구팀은 장비를 이용해 살아있는 쥐와 토끼 모델에서 대면적 실시간 술잔세포 영상화를 시연했다.
이 연구는 삼성미래기술육성사업(SRFC-IT2101-05)의 지원을 받아 수행됐다.
