조직 병리 진단을 위해서는 적출된 생체 조직을 대상으로 고정-박절-염색-봉입 등의 시료 준비 과정이 필요합니다. 일련의 시료 준비과정에서 조직 손상 위험이 존재하고, 삼차원적 세포의 분포, 역할, 세포간 상호 작용 분석등의 정보를 제공하지 못하는 한계점을 보유합니다. 국내외 연구진에 의하여, 다양한 비표지 삼차원 광학영상기술 개발 노력이 진행되고 있으나, 대부분 투과형 광학계로 구현되어, 두꺼운 고산란 조직을 대상으로 고품질 영상 취득이 불가능합니다. 일부 반사형 영상 기술의 경우, 강한 산란 구조에 대해서만 영상 취득이 가능하여 조직내 투명한 세포와 세포질을 대상으로 고감도, 고해상도 영상 취득이 난제로 인식되었습니다.
 
본 과제에서는 비표지 고산란 생체조직 내부의 세포와 세포질 등 다양한 투명 구조체의 고심도, 고해상도 영상 취득을 위한 반사형 산술 토모그래피 기술 개발과 응용을 목표로 합니다. 마이크로톰의 조직 박절 과정을 가상환경에서 모사하여, 투과형 광학계로 영상 취득이 불가능한 환경과 두꺼운 비표지 생체조직을 대상으로 고심도 굴절률 토모그래피 영상을 실현하고자 합니다. 기존 기술과는 차별적으로 경사조명 기반의 반사형 광학계로 구성되며, 다층영상전달 Forward Model 기반 층별 순차적 산란/광수차 보정을 통하여 두꺼운 생체조직을 대상으로 고심도 굴절률 영상 취득을 수행합니다. 개발 기술은 인공지능 기반 가상염색 기술과 연동하여 병리학적으로 직관적 해석이 가능한 영상을 제공하고자 하며, 오가노이드의 성장과 약물반응에 대한 정량적 평가에 응용하여, 신약평가/분석 분야에서도 기술의 유효성과 확장성을 검증하고자 합니다.

본 기술의 성공적 수행은 적출 조직의 손상 없이 삼차원 병리 진단에 활용 가능한 혁신적 영상 기술을 실현할 것으로 예상되며, 영상 분석기술과 결합하여 수술 중 암경계면 검사와 정밀한 의학적 소견 도출에 기여할 것으로 예상됩니다. 오가노이드 등 다양한 삼차원 생체구조체 기반의 미세종양환경 연구와 신약평가분석 플랫폼으로도 활용 가능할 것으로 판단합니다. 

[그림] 가상 마이크로톰 현미경 개념과 응용 연구