도쿄대, 살아 있는 세포 내부 3차원 영상 초당 19.2장 구현

도쿄대 연구진은 10월 30일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 살아 있는 세포의 화학 성분 분포를 초당 19.2개의 입체 영상으로 재구성한 연구 결과를 발표했다. 세포 내부에서 움직이는 지방 방울을 3차원으로 추적하는 데 성공했지만, 두꺼운 조직까지 관찰하는 단계는 아니다.

염색 없이 내부 움직임 포착

연구진이 만든 장치는 중적외선이 시료에 흡수될 때 생기는 미세한 열 변화를 가시광선으로 측정한다. 가시광선을 11개 방향에서 비추고 적외선을 켠 상태와 끈 상태의 차이를 계산해 세포 내부의 입체 분포를 복원했다. 별도의 형광 염료 없이 분자 결합의 흡수 특성을 영상에 반영하는 방식이다.

기존에 발표된 같은 계열의 중적외선 광열 단층영상 기술은 초당 0.05개 미만의 입체 영상을 얻었다. 이번 장치는 빠른 조명 방향 전환과 한 번의 촬영에서 신호를 확보하는 방식을 결합해 초당 19.2개를 기록했다. 논문의 '약 400배' 속도 비교는 이 계열 선행 기술에 한정되며 모든 세포 현미경보다 빠르다는 뜻은 아니다.

지방 방울 궤적 분석…조직 영상은 과제

연구진은 살아 있는 세포 속 지방 방울의 이동 경로를 촬영하고, 평면 영상에서 놓치기 쉬운 이동 양상의 차이를 분석했다. 논문은 빠른 파장 전환으로 1초 동안 폭 300㎝⁻¹에 해당하는 여러 적외선 파장에서도 입체 영상을 얻었다고 보고했다.

다만 논문에서 보여준 빠른 촬영은 두께가 수 마이크로미터에서 약 10마이크로미터인 단일 세포 규모다. 연구진은 더 두꺼운 조직에서는 물의 적외선 흡수와 가시광선 산란 때문에 영상 깊이와 정량 분석에 제약이 생긴다고 설명했다. 질병 진단이나 치료 효과를 검증한 결과로 확대 해석할 수 없다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

출처: https://www.nature.com/articles/s41467-026-78699-z
출처: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00481.html