병든 조직, 최대 10배 밝게 보여...높은 정확도
자성물질 근접도 따라 MRI 신호 조절...조영제 한계 극복
질병을 선택적으로 찾아내 강한 MRI 신호를 보내는 '나노 MRI 램프'가 개발됐다.
천진우 기초과학연구원 나노의학 연구팀은 자기공명 튜너(MRET)현상을 처음으로 발견해 이 원리를 규명했다고 7일 밝혔다.
MRET는 두 자성물질의 근접도에 따라 MRI 신호 강도가 달라지는 현상이다. MRET를 기반으로 작동하는 나노 MRI 램프는 자성나노입자와 상자성 물질 간 거리에 따라 MRI 신호를 켜거나 끌 수 있다. 생체인자 인식물질은 두 자성물질을 연결하는데, 생체인자 인식 물질이 질병 인자같은 특정 단백질과 결합하면 MRI 신호가 켜지게 된다.
또 나노 MRI 램프는 병든 조직을 주변 조직보다 최대 10배 밝게 보이는 고감도 영상을 보여준다.
현재 상용화된 MRI 조영제는 MRI 신호가 켜진 상태로 몸안으로 주입돼 주변 조직과 병든 조직 간 명확한 구분이 어려웠다. 반면 나노 MRI 램프는 특정질병과 연관된 생체인자에만 반응한다.
나노 MRI 램프는 자기장의 원리를 이용해 생체 내에 존재하는 다양한 염기서열의 유전자·단백질·화학분자 등을 MRI로 영상화 할 수 있다. 생검과 같은 침습적 조직검사 없이도 암 관련 질병 인자를 영상으로 확인할 수 있게 되는 것이다.
연구팀이 나노 MRI 램프를 암 진단에 적용해 실험을 진행했을때, 나노 몰 농도 이하 극미량의 암전이 인자 'MMP-2'를 선택적으로 검출했다. 암에 걸린 동물모델의 암 부위에서만 강한 MRI 신호를 보내는 것을 확인했다.
이와 함께 나노 MRI 램프는 MRET를 활용해 질병인자 탐색은 물론 생체 내 생명화학 현상도 볼 수 있다. 생체 깊은 곳에 있는 질병 인자를 탐색하는 데 효과적인 관찰 도구가 될 전망이다.
그동안 광학적 방법인 형광 공명 에너지 전달은 생명현상을 관찰하는데 널리 이용되고 있지만, 생체 깊이 존재하는 조직을 관찰하는 것은 한계가 있었다. 반면 연구팀이 규명한 MRET는 자기장을 기반으로해 광학적 방법이 갖는 빛의 한계를 극복할 수 있다.
천진우 단장은 "나노 MRI 램프는 원리가 간단하면서 높은 정확도와 민감도를 나타내 정밀하고 정확한 진단을 가능하게 한다"며 "MRI 조영 진단의 한계를 극복할 수 있는 새로운 방법"이라고 말했다.
이번 연구결과는 재료 과학 분야 국제 저명 학술지인 <네이처 머티리얼즈> 온라인판에 7일 게재됐다.
