30분 만에 종양 3D 분석…中연구진, 수술 중 진단 길 열었다

중국 연구진이 단 30분 만에 종양 조직의 전체적인 3차원 구조를 파악하는 기술을 개발해 수술 중 정밀 진단의 새로운 가능성을 열었다.

중국 푸단대학교 스리쉬에 교수와 지민뱌오 교수 공동 연구팀은 '울트라(ULTRA)' 플랫폼 기술을 국제학술지 '셀(Cell)'에 지난 3일(현지시간) 발표했다고 바이오 전문매체 바이오온이 5일 보도했다.

기존 암 진단은 2차원 조직 슬라이드에 의존해 종양의 침윤 경계나 미세환경 같은 중요한 3차원 공간 정보를 놓칠 위험이 컸다. 3차원 병리 기술이 대안으로 떠올랐지만 분석에 수 시간에서 수일이 걸려 수술 중 실시간 의사결정에는 부적합했다.

연구팀이 개발한 울트라 플랫폼은 이 시간을 약 30분으로 단축했다. 이는 ▲신속 조직 투명화 ▲유도 라만 산란(SRS) 현미경을 이용한 비표지 영상화 ▲인공지능(AI) 기반 가상염색 및 3차원 분석 등 세 가지 핵심 기술을 통합한 결과다.

먼저 특수 처리로 5~10분 내에 조직을 투명하게 만든다. 이후 SRS 현미경으로 염색 없이 조직 내부의 고해상도 3차원 이미지를 얻는다. 마지막으로 AI가 이 이미지를 분석해 H&E 염색과 유사한 가상 이미지를 만들고 세포핵 인식, 종양 침윤 범위 등을 정량 분석한다.

연구팀은 뇌종양의 일종인 신경교종(glioma) 환자 샘플에 울트라 플랫폼을 적용해 유효성을 검증했다. 그 결과, 기존 2차원 슬라이스 분석에서는 확인되지 않았던 암세포의 침윤을 3차원 분석을 통해 명확히 찾아낼 수 있었다. 실제로 20% 이상의 2차원 슬라이드에서 종양 침윤을 놓친 것으로 나타났다.

이번 연구는 3차원 병리 기술을 수술 중 실시간 의사결정에 활용할 수 있는 수준으로 끌어올린 최초의 사례라는 점에서 의미가 크다. 다만 아직 체외(ex vivo) 조직에서만 검증됐고, 고가의 SRS 현미경 보급이 임상 적용의 과제로 남았다.