생명연-KAIST, 초미세먼지 독성 영향 분석 새로운 실마리 마련

[충청뉴스 이성현 기자] 한국생명공학연구원은 환경질환연구센터 정진영 박사가 한국과학기술원(KAIST) 전산학부 박진아 교수 공동연구팀이 초미세먼지와 세포 간의 상호작용을 실시간으로 3차원 분석하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

초미세먼지는 흙먼지뿐만 아니라 황산염이나 질산염, 검댕과 같은 다양한 독성 및 유해성분이 포함되어 있고, 크기가 매우 작아 인체에 흡입되면 기관지 및 폐 깊숙한 곳까지 침투하여 각종 질환을 유발하는 것으로 알려져 있다.

그러나 미세먼지 영향에 관한 연구는 독성에 주로 치중되어 있고 세포 내 흡수, 분포, 이동과 같은 세포와의 상호작용 연구는 미미한 실정이다.

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

기존 세포 흡수, 세포 내 거동과 같은 연구에는 형광물질이나 방사성 동위원소 등을 이용한 표지기술을 이용해 왔으나, 미세먼지의 경우 입자 마다의 조성, 크기, 형태가 달라 기존의 표지기술을 적용하는 데 어려움이 있었다.

이번 연구에서는 광 회절 단층촬영(ODT) 기술을 이용해 표지 없이도 초미세먼지의 3차원 형태분석과 함께 초미세먼지가 세포에 흡수될 때의 굴절률 분포와 세기를 측정해 세포 안에서의 초미세먼지를 정성적‧정량적으로 분석해낸 것이다.

연구팀은 초미세먼지에 노출되었을 때 대식세포는 시간이 지날수록 세포 내 PM2.5에 해당하는 굴절률이 증가한 반면, 상피세포는 굴절률이 증가하지 않는다는 사실을 확인했다.

이는 초미세먼지에 의해 유발되는 독성학적인 현상이 대식세포와의 상호작용으로부터 일어날 수 있음을 시사하는 것이다.

정진영 박사는 “이번 연구는 초미세먼지와 세포 간 상호작용을 표지없이 실시간 관찰하고, 초미세먼지의 정성적/정량적 영상분석을 3차원으로 해낸 것”이라며 “향후 다양한 입자성 물질과 세포와의 상호작용에 대한 심도 있는 연구로 확대될 것으로 기대한다”고 말했다.