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실험쥐 해부하지 않고 뇌자기 측정하는 장치 개발

실험쥐 해부하지 않고 뇌자기 측정하는 장치 개발
생체자기 측정장치로 실험용 생쥐의 뇌기능을 측정하고 있다./사진제공=한국표준과학연구원
실험쥐 해부하지 않고 뇌자기 측정하는 장치 개발
세브란스 병원 연구진이 ‘동물 생체자기 측정장치’로 초음파에 대한 쥐의 뇌의 반응 측정 실험을 하고 있다. /사진제공=한국표준과학연구원
국내 연구진이 실험 쥐를 해부하지 않고 생체기능의 변화를 측정하는 기술을 개발했다.

실험쥐는 유전자나 장기 구조가 사람과 유사하여 전 세계 동물 실험의 97% 이상에 쓰인다. 문제는 연구 과정에서 수천만 마리가 희생된다는 점이다. 이에 따라 생명윤리 문제가 끊임없이 제기되고 있다.

특히, 뇌파를 측정하기 위해서는 수술로 실험쥐의 두개골 윗부분을 제거한 뒤 뇌에 전극을 삽입하여야만 했다. 이 경우 수술로 인한 뇌의 오류 반응, 체내 분비물로 전극이 산화됨에 따라 생기는 신호 잡음 등으로 정확하게 뇌파를 측정하는 데 어려움이 많았다.

한국표준과학연구원은 생체신호센터 연구팀은 현존하는 최고의 자기장 측정센서인 SQUID 센서로 안전하게 생체 정보를 얻을 수 있는 ‘소동물 생체자기 측정장치‘를 개발하였다.

이 장치를 통해 두개골을 수술하지 않고 실험쥐의 뇌자도를 측정함에 따라 희생 없이 한 개체에서의 변화를 연속적으로 관찰할 수 있게 되었다.

한국표준연구원은 이미 인간 대상 뇌자도 측정장치를 개발하였으며, 우수성을 인정받아 지난 2016년 해외 기술이전에 성공하였다. 하지만 이를 실험쥐와 같은 작은 동물에 활용하기에는 센서 각각의 측정능력에 제한이 있었다.

이에 연구팀은 센서를 소형화·밀집화하는 특수 기술을 통해 장치 내 SQUID 센서의 배치를 최적화하였다. SQUID를 초전도 상태를 유지 시키는 액체 헬륨과 측정 동물 사이의 간격을 최소화하기 위하여 극저온 단열통 구조를 개발함으로써 공간해상도의 한계를 극복하였다.

소동물 생체자기 측정장치는 뇌는 물론 심장의 기능도 측정할 수 있다. 실험쥐의 심근이 발생시키는 자기장을 정밀 측정하면 QT연장 증후군과 같은 심장질환을 신약개발의 초기단계에서 진단할 수 있다.

이번 연구결과는 특허 등록을 비롯하여 장치 개발 분야의 저명한 미국의 국제학술지 ‘리뷰 오브 사이언티픽 인스트루먼츠’에 온라인 게재되었다.

김기웅 KRISS 생체신호센터장은 “이번 기술로 동물의 희생은 최소화하면서 측정의 정확도는 최대화할 수 있게 되었다”며 “동물실험 뿐만 아니라 급증하는 애완동물 시장에서 동물의 뇌 및 심장질환을 진단하는 기기로도 활용할 수 있다.”고 말했다.

/문병도기자 do@sedaily.com

실험쥐 해부하지 않고 뇌자기 측정하는 장치 개발
김기웅 한국표준과학연구원 생체신호센터장/사진제공=한국표준과햑연구원

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