한국생명공학연구원은 환경질환연구센터 정진영 박사와 KAIST 전산학부 박진아 교수 공동연구팀이 초미세먼지와 세포 간의 상호작용을 실시간 3차원으로 분석하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

초미세먼지는 다양한 독성 및 유해성분이 포함돼 있고 매우 작아 인체에 흡입되면 각종 질환을 유발하는 것으로 알려져 있으나 독성연구에 치중돼 있어 세포 내 흡수, 분포, 이동과 같은 세포와의 상호작용 연구는 미미하다.

공동 연구팀은 상피세포와 대식세포를 PM2.5 초미세먼지에 노출시키고 세포가 초미세먼지를 흡수하는 과정을 실시간 3차원으로 촬영, 초미세먼지에 노출된 대식세포의 변화를 실시간으로 분석했다.

이번 연구에서는 광 회절 단층촬영(ODT) 기술을 이용해 표지없이도 초미세먼지의 3차원 형태분석과 함께 초미세먼지가 세포에 흡수될 때의 굴절률 분포 및 세기를 측정, 세포 안에서의 초미세먼지를 정성·정량적으로 분석해 냈다.

분석 결과, 초미세먼지에 노출되면 대식세포는 시간이 지날수록 세포 내 PM2.5에 해당하는 굴절률이 증가한 반면 상피세포는 굴절률이 증가하지 않는다는 사실을 확인했다. 대식세포는 인체 외부에서 침입한 병원체 및 독성물질에 대한 포식작용을 통해 몸을 보호하는 기능을 한다.

이를 통해 대식세포는 상피세포와 달리 초미세먼지에 능동적으로 상호작용해 흡수하려는 경향이 강하다는 게 규명됐으며 이는 초미세먼지에 의해 유발되는 독성학적인 현상이 대식세포와의 상호작용으로부터 일어날 수 있음을 의미한다.

연구 결과는 환경과학 전문저널인 'Journal of Hazadous Materials(IF 14.224)' 온라인 판에 지난 5월 23일 게재됐다.(논문명:Three-dimentioanl label free visualization of the interaction of PM2.5 with marcrophages and epithelial cells using optical diffraction tomography)

정진영 박사는 "이번 연구는 초미세먼지와 세포 간 상호작용을 표지없이 실시간 관찰하고 초미세먼지의 정성·정량적 영상분석을 3차원으로 해낸 것"이라며 "향후 노출 가능성이 높은 환경 유해인자의 체내 상호작용 분석 연구에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.