홀로토모그래피로 오가노이드 실시간 관찰 성공

제목	홀로토모그래피로 오가노이드 실시간 관찰 성공
추천 연구 논문	Long-term three-dimensional high-resolution imaging of live unlabeled small intestinal organoids via low-coherence holotomography (Exp Mol Med (2024).https://doi.org/10.1038/s12276-024-01312-0))
선정 이유	오가노이드는 줄기세포를 이용해 만든 3차원 구조체로, 실제 장기와 유사한 기능을 갖고 있다. 이러한 오가노이드는 질병 모델링, 신약 개발, 맞춤형 치료 등 다양한 생물학적 연구에 필수적인 자원으로 떠오르고 있다. 기존의 2차원 세포 배양 방법을 뛰어넘어, 오가노이드는 살아있는 생체의 조직 구조와 세포 조직을 더 정확하게 재현할 수 있다. 그러나 오가노이드의 복잡한 구조와 동적 생물학적 현상을 완전히 이해하기 위해서는 고해상도의 실시간 이미지가 필요하다. 기존의 이미징 기술들은 주로 형광 라벨링을 필요로 하고, 이는 시간 소모가 크며 포토톡시시티 및 포토블리칭 문제를 야기할 수 있다. 따라서 라벨 없이 생체 시료를 실시간으로 고해상도로 관찰할 수 있는 새로운 이미징 기술에 대한 필요성이 대두되었다.
주요 내용	본 연구는 저조도 간섭 홀로토모그래피 (holotomography, HT)를 사용하여 라벨 없이 3차원 생체 시료를 실시간으로 관찰하는 방법을 소개한다. 연구팀은 마우스 소장에서 유래한 소장 오가노이드를 특수한 배지에서 배양하며 실시간으로 홀로토모그래피 영상을 촬영하였다. 이후 홀로토모그래피 영상을 분석하여 오가노이드의 성장 패턴, 형태학적 변화 및 단백질 밀도 등을 정량적으로 평가하였고, 세포 사멸 및 생존율을 분석하기 위해 약물처리 후의 형태학적 변화를 관찰하였다. 본 연구를 통해 생체 내 작은 장 오가노이드의 고해상도 형태학적 세부 사항과 동적 활동을 포착할 수 있었다. 시간 경과에 따른 오가노이드의 성장 패턴과 세포 수준에서의 다양한 생명현상을 실시간으로 관찰할 수 있었다.
시사점	본 연구에서 개발한 저조도 홀로토모그래피 분석 기법을 활용하여 전처리 과정 없이 3차원 정보가 중요한 오가노이드와 같은 시료의 구조적 무결성을 유지할 수 있다. 또한 홀로토모그래피를 이용한 정량적 분석을 통해 오가노이드의 약물 반응을 실시간으로 평가할 수 있어 신약 개발 과정에서 중요한 도구로 활용될 수 있다. 본 기술은 임상현장에서 활용이 더욱 기대되며 환자 유래 오가노이드를 이용한 맞춤형 치료의 가능성을 열어줄 뿐만 아니라, 재생 치료제로서의 활용을 극대화할 수 있다. 홀로토모그래피 기술은 향후 발전을 통해 오가노이드 연구의 패러다임을 변화시키고, 의생명 연구에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.