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[IT뉴스][딥테크 점프업] 미니 장기까지 들여다 보는 홀로토모그래피 “CT처럼 급성장할 것”

온카뱅크관리자

2024-07-19 07:01:40

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">박용근 토모큐브 최고경영자(CEO) 겸 KAIST 물리학과 교수<br>빛으로 세포 들여다보는 홀로토모그래피 개발<br>세포 분석하는 AI도 출시…신약 개발에 활용</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="35tqC9A80d">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="05tqC9A8ze" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="지난 17일 토모큐브 대전 본사에서 만난 박용근 토모큐브 최고경영자(CEO) 겸 KAIST 물리학과 교수./대전=홍아름 기자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202407/19/chosunbiz/20240719070141647bklr.jpg" data-org-width="5000" dmcf-mid="ZbyYoZP3po" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202407/19/chosunbiz/20240719070141647bklr.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            지난 17일 토모큐브 대전 본사에서 만난 박용근 토모큐브 최고경영자(CEO) 겸 KAIST 물리학과 교수./대전=홍아름 기자
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          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="pGXUmqg20R" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202407/19/chosunbiz/20240719070141961yojz.png" data-org-width="1800" dmcf-mid="5k9Vy6rRFL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202407/19/chosunbiz/20240719070141961yojz.png" width="658"></p>
          </figure>
          <p dmcf-pid="U8PnUaGkUM" dmcf-ptype="general">작년 6월 정부는 오가노이드(organoid)를 국가첨단전략기술로 지정했다. 오가노이드는 세포를 3차원으로 배양해 장기처럼 만드는 것으로 흔히 ‘미니 장기’라고 부른다. 신약 개발에서 동물실험을 대체하거나 장기의 손상된 부위에 이식해 재생을 돕는 식으로 쓰인다.</p>
          <p dmcf-pid="uYHprzo9Fx" dmcf-ptype="general">전 세계 오가노이드 시장은 2028년에 43억달러(약 6조원)까지 성장할 것이라는 전망도 있다. 한국바이오협회는 지난해 14억2000만달러(약 2조원)이었던 글로벌 오가노이드 시장 규모가 매년 25%씩 클 것이라고 전망했다.</p>
          <p dmcf-pid="7oar8I7v3Q" dmcf-ptype="general">박용근 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 교수가 2015년 설립한 토모큐브는 급성장하는 오가노이드 시장을 개척하는 국내 대표 기업이다. 3차원 세포 이미징 전문기업인 토모큐브는 오가노이드 세포를 살아있는 상태로 관찰할 수 있는 현미경 기술인 홀로토모그래피(HT)를 개발해 상업화했다.</p>
          <p dmcf-pid="zgNm6CzTFP" dmcf-ptype="general">오가노이드는 약물 개발은 물론 발달생물학이나 진단 시스템 개발을 위해 꼭 필요한 기술로 자리 잡았다. 문제는 3차원 구조의 오가노이드 내부 구조를 자세히 보려면 5㎛(마이크로미터, 1㎛는 100만분의 1m) 두께로 얇게 잘라야 한다는 점이다. 이렇게 얇게 자른 시료를 전처리해 얻은 이미지를 모두 합쳐야만 3차원 정보를 얻을 수 있었다. 시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 시료를 자르거나 전처리하는 과정에서 손실이나 변형될 수 있다.</p>
          <p dmcf-pid="qdic9w3Iz6" dmcf-ptype="general">토모큐브는 오가노이드 활용의 걸림돌이었던 전처리 과정을 없애는 데 성공했다. 지난 17일 대전 토모큐브 본사에서 만난 박 교수는 “빛으로 세포를 보는 광학 현미경이 등장한 이후 염색 기법이 나오고, 형광으로 단백질 움직임을 볼 수 있는 현미경도 나왔지만 오가노이드를 관찰하려면 전처리가 필요하다”며 “반면 홀로토모그래피를 이용하면 현재 최대 150㎛ 두께의 오가노이드를 전처리 없이도 관찰할 수 있다”고 말했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="Bdic9w3I78" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="다양한 세포가 뭉친 장 오가노이드를 홀로토모그래피로 촬영했다. 이미지에 색을 입혀 세포 하나하나 구분할 수 있다./토모큐브" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202407/19/chosunbiz/20240719070143892ncxa.jpg" data-org-width="5000" dmcf-mid="1TDr8I7vzn" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202407/19/chosunbiz/20240719070143892ncxa.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            다양한 세포가 뭉친 장 오가노이드를 홀로토모그래피로 촬영했다. 이미지에 색을 입혀 세포 하나하나 구분할 수 있다./토모큐브
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="bvytkpJq74" dmcf-ptype="general">홀로토모그래피는 레이저나 발광다이오드(LED)에서 나오는 빛을 이용한다. 빛은 물질을 통과하면서 그 종류에 따라 속도가 달라진다. 이 정도를 굴절률이라고 하는데, 홀로토모그래피는 세포나 오가노이드에 빛을 다양한 방향에서 쏘아 굴절률 변화를 측정한다. 그리고 이 정보를 토대로 세포의 3차원 홀로그램을 만든다. 빛을 이용해 복잡한 전처리 없이도 세포의 세포막, 핵과 염색체, 미토콘드리아, 소포체까지 볼 수 있다.</p>
          <p dmcf-pid="KOCGg5Q0Ff" dmcf-ptype="general">최근에는 홀로토모그래피 이미지에서 핵과 미토콘드리아, 소포체를 파악하고 세포 종류를 구분하는 인공지능(AI) ‘토모아날리시스(Tomoanalysis)’를 개발했다. 박 교수는 “지금까지는 오가노이드 이미지에서 소기관을 일일이 찾아야 했지만, AI를 이용하면 정확도 95%로 세포 분석이 가능하다”며 “박테리아 19종, 백혈구 5종을 인식할 수 있어 질병 진단에도 사용할 수 있다”고 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="9ClXNtMUpV" dmcf-ptype="general">박 교수는 홀로토모그래피와 AI 분석 기술을 축구에 비교했다. 손흥민 선수가 골을 넣는 모습을 담은 2차원 사진으로는 그 순간의 정보만 얻을 수 있지만, 골을 넣기 전후의 모습을 담은 영상이라면 축구를 모르는 사람도 어떤 상황인지 알 수 있다는 것이다. 여기서 2차원 사진은 기존 현미경, 영상은 홀로토모그래피다. 박 교수는 “AI 기술은 축구 경기를 분석해 데이터를 제공하는 서비스라고 보면 된다”고 덧붙였다.</p>
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          <p dmcf-pid="V6QLuNHE79" dmcf-ptype="general">홀로토모그래피를 사용한 고객사는 토모큐브에 ‘대체할 기술이 없다’는 피드백을 주고 있다. 박 교수는 “바이오 의약품 전임상 단계에서 홀로토모그래피를 사용하면 세포가 약물에 반응하는 모습을 직접 확인할 수 있다”며 “앞으로 관찰할 수 있는 오가노이드 최대 두께를 500㎛까지 늘리는 게 목표”라고 설명했다.</p>
          <p dmcf-pid="fU7fWPmezK" dmcf-ptype="general">토모큐브는 지난 4월 한국거래소에 코스닥 상장예비심사를 청구해 17일 통과 승인을 받았다. 2021년 시장 상황 탓에 상장 계획을 철회한 뒤 3년 만의 쾌거다. 올해 안에 상장하는 것이 목표다. 게다가 지난해 매출은 37억 5000만원으로 전년 대비 2배 늘었고, 올해도 매출 증가 추세가 이어지고 있다. 박 교수는 “지난해 매출 비중을 보면 국내 30%, 해외 70%였다”며 “한국은 전 세계 시장의 3~5%에 불과하고, 미국과 중국이 큰 비중을 차지하는 걸 고려하면 올해에는 해외 비중이 더 늘어날 것”이라고 전망했다.</p>
          <p dmcf-pid="4RdjbEtsub" dmcf-ptype="general">박 교수는 홀로토모그래피의 미래를 컴퓨터단층촬영(CT)과 비슷할 것이라 예상했다. 박 교수는 “CT도 처음 설치된 1970년대 이후 천천히 개수가 늘다가 1970년대 중반부터 수직에 가깝게 급성장하기 시작해 지금도 꾸준히 성장하고 있다”며 “홀로토모그래피도 막 설치되기 시작했지만, CT와 비슷하게 성장하지 않을까 싶다”고 예상했다.</p>
          <p dmcf-pid="88PnUaGkUB" dmcf-ptype="general">사실 CT는 홀로토모그래피와 원리가 비슷하다. CT는 인체를 수백 장의 고해상도 평면 X선 영상으로 나눠 찍는 방식이다. 각각의 X선 영상은 조직 단면을 보여준다. 이를 모으면 인체 내부를 입체로 볼 수 있다. 홀로토모그래피는 CT를 빛으로 구현한 기술이다.</p>
          <p dmcf-pid="6Lgw4OuSFq" dmcf-ptype="general">참고 자료</p>
          <p dmcf-pid="PrsynH8tFz" dmcf-ptype="general">Cancer Discovery(2024), DOI: <span>https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-23-1499</span></p>
          <p dmcf-pid="Q8PnUaGku7" dmcf-ptype="general">bioRxiv(2023), DOI: <span>https://doi.org/10.1101/2023.09.16.558039</span></p>
          <p dmcf-pid="xPxo7jXDFu" dmcf-ptype="general">- Copyright ⓒ 조선비즈 &amp; Chosun.com -</p>
         </section> 
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