확대 l 축소

살아있는 세포 및 오가노이드 관찰을 위한 무표지 3D 홀로토모그래피 장비 소개

  (주)토모큐브가 "2023 KOREA LAB" 전시기간 중 발표한 '살아있는 세포 및 오가노이드 관찰을 위한 무표지 3D 홀로토모그래피 장비 소개'의 세미나 내용은 다음과 같다.

Label-free imaging 기술의 필요성과 홀로토모그래피(Holotomography, HT)
세포를 자세히 관찰하고, 분석하는 것은 세포를 이해하기 위한 연구 과정에서 필수적인 단계이다. 최신 이미징 기술의 발전으로 세포의 형태, 표면, 내부 소기관, 골격, 물질의 이동까지 실시간으로 관찰하는 것이 가능해졌다. 홀로토모그래피(Holotomography, HT)는 3차원 정량 위상 이미징(Quantitative phase imaging, QPI) 기술의 하나로, 세포와 같은 투명한 시편의 3차원 굴절률 분포를 정확하게 측정하는 기술이다. X-ray CT(Computed tomography)와 물리적인 원리는 같으나, CT는 X-ray를 이용하여 사람의 몸속 조직의 3차원 X-ray 흡수도 분포를 측정하지만 HT는 레이저를 이용하여 세포 내 다양한 소기관의 굴절률 분포를 재구성한다.

2022년 Tomocube에서 출시한 HT-X1은 LED를 광원으로 사용하여 정밀한 3차원 굴절률 측정이 가능한 저간섭 HT 제품이다. 156 nm 공간해상도의 고분해능을 가지면서, 복잡한 얼라인먼트나 캘리브레이션(Calibration) 단계 없이 높은 품질의 영상을 측정할 수 있게 되었다. 특히, 단순화된 광학계를 이용하기 때문에 세포 배양기(Incubator)를 이용한 장기 세포 관찰과 다양한 상용 Multi-well plate를 사용할 수 있어서 High-throughput 실험이 가능하다.

살아있는 세포 이미징 및 소기관 분석
HT를 이용하면 염색이나 고정 등의 전처리 과정 없이 살아있는 세포의 성장, 변화, 운동의 현상을 관찰할 수 있다. 또한 빛이 물질을 통과할 때 변하는 굴절률을 이용하여 영상을 얻기 때문에 세포는 측정 과정에서 자극을 받지 않는다. 이로 인해 살아 있는 세포를 장기간 자극없이 관찰이 가능하다. 특히 세포를 구성하는 소기관들은 서로 다른 밀도와 3차원적인 형태를 가지고 있기 때문에 HT 영상에서는 무표지로 소기관의 관찰과 정량 분석이 가능하다. 세포 소기관의 굴절률 차이와 위치 정보를 조합하여 HT 영상에서 세포의 소기관을 쉽게 구별할 수 있다. 구별 가능한 세포 소기관은 핵(Nucleus), 핵인(Nucleolus), 미토콘드리아(Mitochondria), 세포막(Cell membrane), 지방 방울(Lipid droplet) 등이다. 구별된 소기관의 농도 또는 부피, 질량과 같은 정량 분석 또한 수행할 수 있다.


오가노이드 이미징
오가노이드를 신약 개발 과정에 응용하려는 시도는 꾸준히 이어지고 있지만 복잡하고 입체적인 구조를 가진 오가노이드를 연구하기 위해서는 3차원 이미징과 같은 기술적 발전이 뒷받침되어야 한다. Tomocube의 HT-X1 장비를 이용하면 하이드로 젤 내에서 살아있는 오가노이드를 150μm 두께까지 고해상도로 관찰할 수 있기 때문에 오가노이드를 이용한 연구에 응용할 수 있다. 폐 오가노이드를 이미징한 영상에서 오가노이드의 형태뿐만 아니라 내부 구조인 섬모(Cilia), 기저막(Basement membrane), 점액(Mucus)을 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 핵과 미토콘드리아와 같은 세포 소기관도 구별이 가능하다. HT 기술은 위상 지연(Phase delay)을 측정하기 때문에 오가노이드의 부피, 단백질 농도, 질량 정보를 정량적으로 분석할 수 있으며 안정적인 배양 환경을 제공하여 분화, 발달 과정의 관찰과 같이 배양 기간이 긴 실험에도 적용할 수 있다. 이런 장점으로 인해 오가노이드 분야에서 HT 기술이 빠르게 적용되고 있다. (Lee, M. J., Lee, J., Ha, J., Kim, G., Kim, H. J., Lee, S., ... & Park, Y. (2023). Long-term three-dimensional high-resolution imaging of live unlabeled small intestinal organoids using low-coherence holotomography. bioRxiv, 2023-09.)

'살아있는 세포 및 오가노이드 관찰을 위한 무표지 3D 홀로토모그래피 장비 소개'에 관한 궁금한 내용은 본 원고자료를 제공한 (주)토모큐브를 통하여 확인할 수 있다.

Reference(참고문헌): [1] Park, Y., Depeursinge, C., & Popescu, G. (2018). Quantitative phase imaging in biomedicine. Nature Photonics, 12(10), 578-589.
[2] Lee, M. J., Lee, J., Ha, J., Kim, G., Kim, H. J., Lee, S., ... & Park, Y. (2023). Long-term three-dimensional high-resolution imaging of live unlabeled small intestinal organoids using low-coherence

Model Name(모델명): Tomocube HT-X1 Holotomography
The Person in Charge(담당자): Park Hweon
Maker(제조사): Tomocube
Country of Origin(원산지): Korea
Mail inquiry: hpark@tomocube.com
Data Services(자료제공): Tomocube

<이 기사는 사이언스21 매거진 2023년 10월호에 게재 되었습니다.>

이전화면맨위로

확대 l 축소