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KAIST, 패혈증 환자 폐손상 원인 밝히고 치료법 제시

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KAIST, 패혈증 환자 폐손상 원인 밝히고 치료법 제시

3차원 생체현미경 통해 패혈증 폐의 미세순환 저해 발견

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KAIST가 3차원 생체현미경을 이용해 패혈증 폐에서 모세혈관과 혈액 내 순환 세포를 고해상도로 촬영하는 데 성공했다. 사진은 폐생체 내 폐 이미징 기술 개념도 (사진=KAIST)
[글로벌이코노믹 이수연 기자] 국내 연구진이 패혈증 환자의 폐손상 원인을 밝히고 치료법까지 제시했다.

KAIST(총장 신성철)는 이 대학 김필한 의과학대학원·나노과학기술대학원 교수 연구팀이 3차원 생체현미경을 이용해 패혈증 폐에서 모세혈관과 혈액 내 순환 세포를 고해상도로 촬영하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

이 기술은 향후 패혈증을 포함한 여러 폐질환의 연구에 다양하게 활용 되는 것은 물론, 미세순환과 연관된 다양한 질환들의 연구 뿐 아니라 새로운 진단기술 개발과 치료제 평가를 위한 원천기술로 널리 활용될 것으로 기대된다.

연구팀은 패혈증 폐의 모세혈관 내부에서 백혈구의 일종인 호중구(neutrophil)들이 서로 응집하며 혈액 미세순환의 저해를 유발하고 피가 통하지 않는 사강(dead space)을 형성함을 규명했다. 연구팀은 이 현상이 패혈증 모델의 폐손상으로 이어지는 조직 저산소증 유발의 원인이 되며 호중구 응집을 해소하면 미세순환이 개선돼 저산소증도 함께 호전됨을 증명했다.
김필한 교수팀은 자체 개발한 초고속 레이저 스캐닝 공초점 현미경과 폐의 호흡 상태를 보존하면서 움직임을 최소화할 수 있는 영상 챔버를 새롭게 제작했다. 이를 통해 패혈증 동물모델의 폐에서 모세혈관 내부의 적혈구 순환 촬영에도 성공했다.

이 과정에서 패혈증 모델의 폐에서 적혈구들이 순환하지 않는 공간인 사강이 증가하며 이곳에서 저산소증이 유발되는 것을 발견했다. 이는 혈액 내부의 호중구들이 모세혈관과 세동맥 내부에서 서로 응집하며 갇히는 현상으로 인해 발생함을 밝혔다. 갇힌 호중구들은 미세순환 저해, 활성산소의 다량 생산 등 패혈증 모델의 폐 조직 손상을 유발하는 것도 확인했다.

연구팀은 추가 연구를 통해 폐혈관 내부의 응집한 호중구가 전신을 순환하는 호중구에 비해 세포 간 부착에 관여하는 Mac-1 수용체(CD11b/CD18)가 높게 발현함을 증명했다. 이어 Mac-1 저해제를 패혈증 모델에 사용하여 호중구 응집으로 저해된 미세순환을 개선하고 저산소증의 호전과 폐부종 감소를 증명했다.

김 교수 연구팀의 3차원 생체현미경 기술은 KAIST 교원창업기업인 아이빔테크놀로지(IVIM Technology, Inc)를 통해 상용화돼 올인원 생체현미경 모델 ‘IVM-CM’과 ‘IVM-C’로 출시됐다. 이는 기초 의·생명 연구의 차세대 첨단 영상장비로서 미래 글로벌 바이오헬스 시장에 핵심 장비로 활용될 예정이다.

박인원 박사(현 분당서울대학교병원 응급의학과)가 주도한 이 연구결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘유럽호흡기학회지(European Respiratory Journal)’ 3월 28일 자에 게재됐다.


이수연 기자 swoon77@g-enews.com