광전자 족집게 등장…손상 없이 살아있는 세포만 '쏙'

살아있는 세포를 물리적 손상 없이 선별하고 조작하는 광전자 족집게(OET) 기술이 정밀 진단과 신약 개발의 새로운 해법으로 떠오르고 있다.

중국 수도의과대학 연구팀은 국제학술지 '사이보그 앤 바이오닉 시스템(Cyborg and Bionic System)'에 게재한 논문을 통해 광전자 족집게 기술의 원리와 응용, 미래 전망을 발표했다고 7일 밝혔다.

광전자 족집게는 빛 패턴을 이용해 광전도성 층에 가상의 전극을 만들어 유전영동(dielectrophoresis) 힘으로 단일 세포를 조작하는 기술이다. 비접촉 방식으로 세포 손상을 최소화하면서 높은 처리량으로 원하는 세포만 정밀하게 포획, 이동, 분류할 수 있는 것이 특징이다.

연구를 이끈 웨이궈 추이 연구원은 "기존 단일 세포 연구 기술들은 처리량, 유연성, 세포 손상, 비용 등에서 각기 한계를 보였다"며 "광전자 족집게는 이러한 단점을 극복할 수 있는 독보적인 장점을 가진다"고 설명했다.

이 기술은 세포의 크기, 막 상태, 유전적 특성에 따라 살아있는 세포와 죽은 세포를 구분하거나 혈액 속 암세포를 분리하는 데 활용될 수 있다. 프로그래밍된 빛 패턴으로 세포를 특정 형태로 배열해 세포 간 상호작용이나 조직 유사 구조 연구도 가능하다.

특히 면역세포와 표적세포의 상호작용 관찰, 세포 융합, 유전자 주입, 선택적 세포 파괴 등 다양한 분석에 응용될 수 있다. 형광이나 분광 탐지 기술과 결합하면 DNA, 단백질과 같은 생체 분자 조작도 가능하다.

이미 '비콘(Beacon)'과 같은 상용화된 플랫폼을 통해 항체 발굴, 세포주 개발, 세포 치료, 종양 면역학 연구에 적용되고 있다. 개별 B세포가 분비하는 항체의 기능을 신속하게 스크리닝하거나, T세포의 암세포 살상 능력과 사이토카인 분비 등을 단일 세포 수준에서 정밀하게 평가하는 식이다.

다만 연구팀은 비싼 장비 가격, 표준화된 작동 프로토콜의 부재, 복잡한 시료 전처리 과정 등은 기술 확산을 위해 해결해야 할 과제라고 지적했다. 추이 연구원은 "향후 저비용 소재, 인공지능 제어, 자동화 기술 등과 융합되면 정밀의료와 바이오 제조 분야의 핵심 플랫폼으로 발전할 것"이라고 전망했다.