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| ▲ (왼쪽부터) 울산의대 서울아산병원 융합의학과 김준기 교수, 조민주 · 황준섭 연구원 (사진= 서울아산병원 제공) |
[mdtoday = 김미경 기자] 희귀질환인 호산구 육아종증 다발혈관염(EGPA)은 초기 증상이 천식이나 비강 알레르기와 유사해 진단이 지연되는 사례가 빈번하다. 최근 국내 연구진이 첨단 이미징 기술을 활용해 호산구의 미세한 변화를 포착, EGPA를 정확히 감별하는 진단법을 제시했다.
울산의대 서울아산병원 융합의학과 김준기 교수팀은 단일 세포의 물리적 구조와 화학적 성분을 동시에 분석하는 ‘광회절 단층 이미징-라만분광 멀티모달 시스템’을 구축했다고 밝혔다. 연구팀은 이 시스템을 통해 EGPA 환자의 호산구가 보이는 병태생리학적 특성을 96%의 정확도로 규명했으며, 해당 연구 결과는 화학 및 생명 의학 분야 학술지 ‘머티리얼즈 투데이 어드밴시스(Materials Today Advances)’ 최신호에 게재됐다.
EGPA는 말초 혈액 내 호산구 증가와 전신 혈관염을 동반하는 질환이다. 적절한 치료 시기를 놓칠 경우 폐, 신경, 피부 등 주요 장기로 침범이 진행된다. 질환의 양상이 복잡해 기존 임상 지표만으로는 정밀한 분류가 어려우며, 조직 검사와 같은 침습적 절차가 요구되기도 한다. 이에 따라 객관적인 감별과 치료 반응을 정량적으로 추적할 수 있는 진단 기술의 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다.
연구팀은 서울아산병원 알레르기내과에 내원한 EGPA 환자군에서 호산구를 분리한 뒤 자체 개발한 멀티모달 시스템을 적용했다. 우선 광회절 단층 이미징(ODT) 기술로 형광 표지 없이 세포 내부의 3차원 굴절률 분포를 재구성해 밀도와 응축 상태 등 물리적 지표를 정량화했다. 이후 동일 세포를 라만분광으로 연속 측정해 분자 화학 정보를 확보했다.
특히 연구팀은 호산구 내 과립의 고굴절률 영역을 표적으로 삼아 핵심 분자 특징을 추출하는 알고리즘을 적용했다. 이를 통해 배경 신호를 최소화하고 질환 특이적인 신호를 강화했다. 세포 내 단백질과 화학 물질을 담고 있는 과립은 중심부가 단단해 빛에 강하게 반응하는 특성이 있다. 이러한 물리·화학적 지표를 통합한 분류 모델은 EGPA 환자의 호산구를 대조군과 최대 96%의 정확도로 구분했다.
김준기 울산의대 서울아산병원 융합의학과 교수는 “기존 세포 분석은 형광 표지나 염색 등 전처리가 필요해 단일 세포의 구조와 분자 정보를 동시에 정합하기 어려웠다”며 “이번 연구는 무표지·비파괴 방식으로 하나의 호산구에서 3D 물리 지표와 라만 분자 지표를 동시에 확보해 정밀한 프로파일링이 가능하다는 점을 증명했다”고 밝혔다.
또한 김 교수는 “이 기술을 활용하면 향후 EGPA뿐만 아니라 다양한 호산구 연관 질환에서 세포 수준의 진단 및 모니터링 플랫폼으로 확장할 수 있을 것”이라며 “천식 환자 중 EGPA 가능성이 있는 대상을 조기에 선별하고 치료 반응을 객관적으로 추적하는 데 중요한 참고 지표가 될 것으로 기대한다”고 덧붙였다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
메디컬투데이 김미경 기자([email protected])
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