패혈증 환자의 폐손상 원인 규명

KAIST, 3차원 생체현미경 기술 통해 패혈증 폐의 미세순환 저해 발견 및 치료법 제시

초고속 레이저주사 3차원 생체현미경 시스템

[아시아경제 김철현 기자] 국내연구진이 패혈증 환자의 폐손상 원인을 규명했다. KAIST(총장 신성철)는 의과학대학원·나노과학기술대학원 김필한 교수 연구팀이 3차원 생체현미경 기술을 통해 패혈증 폐에서 모세혈관과 혈액 내 순환 세포를 고해상도 촬영하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

연구팀은 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 촬영에 성공했다. 연구팀은 패혈증 폐의 모세혈관 내부에서 백혈구의 일종인 '호중구'들이 서로 응집하며 혈액 미세순환의 저해를 유발하고 나아가 피가 통하지 않는 '사강'을 형성함을 규명했다. 폐에서 적혈구들이 순환하지 않는 공간인 사강이 증가하며 이곳에서 저산소증이 유발되고 이는 혈액 내부의 호중구들이 모세혈관과 세동맥 내부에서 서로 응집하며 갇히는 현상으로 인해 발생한다는 것을 밝혀낸 것이다. 갇힌 호중구들이 미세순환 저해, 활성산소의 다량 생산 등 패혈증 모델의 폐 조직 손상을 유발하는 것도 확인했다. 이 현상이 패혈증 모델의 폐손상으로 이어지는 조직 저산소증 유발의 원인이 되며 호중구 응집을 해소하면 미세순환이 개선돼 저산소증도 함께 호전된다는 것도 증명됐다.

연구팀이 독자 개발한 최첨단 고해상도 3차원 생체현미경 기술은 살아있는 폐 안 세포들의 실시간 영상촬영이 가능해 패혈증을 포함한 여러 폐 질환의 연구에 다양하게 활용될 것으로 기대된다. 연구팀의 폐 미세순환 영상촬영 및 정밀 분석 기법은 향후 미세순환과 연관된 다양한 질환들의 연구뿐 아니라 새로운 진단기술 개발 및 치료제의 평가를 위한 원천기술로 활용될 것으로 보인다. 김 교수 연구팀의 3차원 생체현미경 기술은 KAIST 교원창업기업인 아이빔테크놀로지를 통해 상용화돼 올인원 생체현미경 모델로 출시됐다.

김 교수는 "패혈증으로 인한 급성 폐손상 모델에서 폐 미세순환의 저해가 호중구로 인하여 발생하며, 이를 제어하면 미세순환 개선을 통해 저산소증 및 폐부종을 해소할 수 있어 패혈증 환자를 치료하는 새로운 전략이 될 수 있음을 새롭게 밝혀냈다"고 말했다. 이번 연구는 KAIST 의과학대학원 졸업생 박인원 박사가 1저자로 참여했고 연구결과는 의학 분야 국제 학술지 '유럽호흡기학회지' 28일자에 게재됐다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr