기사 본문

기초 의학 연구 동향

    • • 기초 의학 연구동향 `열대의학, 예방의학, 병리학, 생화학, 의공학`
    기생충학(열대의학)
    기생충학(寄生蟲學)은, 다른 생물에 기생하여 사는 기생물에 관한 연구를 하는 생물학 및 의학의 한 분야이다.
    기생충병의 특성
    풍토병적 성격
    '기생충병'은 일반적으로 만성적인 경과를 취하며 장기간에 걸쳐 일정한 지역에 상재하는 풍토병(지방병, endemic disease)의 성격을 가진다. 역시 많은 감염인구를 발생 시키지만 은밀하고 잠행적인 성격으로 인해 사람들의 주의나 관심을 별로 끌지 못하고 의학적 주지 대상에서 벗어나는 일이 잦다. 즉, 대부분의 기생충 감염은 만성적, 장기적 경과를 취하고,감염률은 높은데 반해 사망률은 그리 높지 않으며, 임상 증상도 미약한 것이 보통이다.
    열대질환적 성격
    기생충 감염은 거의 가난하고 무지한 사회계층을 대상으로 발생한다. 
    또한, 국가적으로는 열대나 아열대의 저개발국가나 개발도상국가에 많이 발생하며, 
    열대나 아열대의 기후는 기생충 발육에 알맞은 조건을 갖추고 있기 때문에 기생충감염이 만연하게 된다. 따라서 열대와 아열대 지역에 토착화된 풍토병을 열대질환 (tropical disease)라 한다.

    국내외 최신 연구 동향
    펜탈리논스테놀 분자구조 / 미리안
    약물 발견: 연구자들이 내장 레슈마니아증(visceral leishmaniasis)에 대항하는 활성을 가진 천연 산물을 합성했다. 
    마야의 전통 의학에서 사용된 식물로부터 분리된 한 화합물이 기생충 질병인 내장 레슈마니아증을 위한 새로운 약물 후보가 될 수 있을 것이다(ACS Infect. Dis. 2015, DOI: 10.1021/acsinfecdis.5b00081). 응애에 의해서 퍼지는 이 질병은 주오 아열대 지방에서 매년 약 300,000명의 사람들을 감염시키고, 치료하지 않으면 치명적일 수 있다. 
    이번 연구에서, 연구자들은 비싸지 않은 콜레스테롤인 프레그네놀론(pregnenolone)으로부터 다섯 단계로 그 화합물을 합성했다. 적어도 50 µg /ml의 농도에서, 그 합성 펜탈리논스테롤이 세포 배양에서 레슈마니아 기생충의 상당한 부분을 죽였다. 별도의 실험에서, 연구자들은 이 화합물이 이 기생충에서 전체 지질 함량을 줄여서, 그것이 그 원생생물의 세포 막을 손상시킴으로써 작용할지도 모른다고 나타냈다. 쥐에서 펜탈리논스테놀의 효과를 시험하기 위해서, 연구자들은 처음에 그것을 리포좀(liposomes) 안에 넣었다. 리포좀은 몸에서 그 소수성 화합물이 분해되는 것으로부터 보호하고 그 질병에 감염된 기관에 있는 대식세포가 다른 외부 입자들을 삼키듯이 리포좀을 잡아먹기 때문에 “그 기생충이 살아있는 부위에 직접적으로 그것을 표적으로 한다”고 Satoskar는 말했다. 연구자들이 L. donovani에 감염된 쥐에 이 치료제를 주입했을 때, 췌장과 간, 골수에서의 기생충 수준이 속이 빈 리포좀의 치료 대조군과 비교했을 때, 차례로 83%, 64%, 57%만큼 줄어들었다. (
    http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cont_cd=GT&record_no=257985)
    이와 같이 기생충학 연구는, 계속 약리학적 접근 방법을 동원하여, 체내 기생충 감염 억제 방안으로 연구 개념을 잡고 연구가 
    진행되어져 가고 있다.

    예방의학
    예방의학(豫防醫學, Preventive Medicine)은 개인 또는 특정 인구집단의 건강과 안녕(well-being)을 보호, 유지, 증진하고 질병의 발생 · 경과 · 평가 · 성쇠와 그것에 영향을 미치는 원인을 연구하여 장애와 조기 사망을 예방하는 것을 전문으로 하는 의학의 한 분야이다.


    바이오마커를 이용한 임상의학 패러다임의 변화 / 생명공학정책연구센터
     
    국내외 최신 연구 동향
    현대 의학에서 빠질 수 없는 것이 예방 의학의 범주와 유사한 개인별 맞춤 의료 시스템이다.

    현재 시행되는 다섯 가지 ‘개인 맞춤의학’

    다양한 선진 의술 가운데 비교적 광범위하게 쓰이고 바로 응용할 수 있는 ‘가치 있는’ 방법들을 살펴보면 다음과 같다.

    • 악물 관련 부작용 차단

    사람의 유전체 정보에 바탕을  두고 약물을 처방하는 약물유전체학은 환자들이 해로운 반응을 일으키지 않도록 의사들을 도울 수 있다. 메이요클리닉에서는 이용 가능한 환자 유전정보를 전자 건강기록에 집어넣은 후 지난 2년 동안 3,500건의 이상 반응을 예방했다.

    • 질병에 대한 감수성과 결과를 예측할 수 있는 미생물군 표지자 활용

    장을 비롯해 몸 안 곳곳에 있는 미생물들은 당신이 어떤 질병 위험에 처해있는지와 그 위험으로부터 얼마나 잘 회복될 수 있는지를 의사가 쉽게 파악할 수 있도록 도와준다. 이 미생물군은 질병을 치료하는 데도 활용된다.

    • 환자의 전유전체 염기서열 분석으로 미진단 질병 파악

    유전체 핵심 요소들의 염기서열을 분석함으로써 의사들은 여러 해 동안 비효율적인 치료를 받아 치료에 의문을 가졌던 일부 환자들에게 더욱 정확한 진단을 내릴 수 있다.

    • 체액 생검(Liquid biopsies)’만으로 암 진단과 예후 파악

    현대의학은 암을 진단하고 추적하기 위해 암세포 자체로부터 조직을 떼어내 검사할 필요없이 몸 안의 체액을 통해 세포 없이도 DNA를 분석할 수 있는 수준으로 빠르게 접근하고 있다.

    • 태아에 대한 비침습적 검사

    세포 DNA검사는 이제 자궁 안의 태아를 건드리지 않고도 임신 기간 동안 다양한 유전적 변이를 찾아내는 데도 활용될 수 있다.<저작권자 2015.09.22 ⓒ ScienceTimes><인용: http://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EA%B0%9C%EC%9D%B8-%EB%A7%9E%EC%B6%A4%EC%9D%98%ED%95%99-%EC%96%B4%EB%94%94%EA%B9%8C%EC%A7%80-%EC%99%94%EB%82%98>

    이외에도 바이오마커 시장에서 질병 발병을 미리 예측할 수 있는 맞춤 의학과 병행하여, 예방의학 진단키트들이 개발되고 있다.


    병리학
    병리학 (病理學, pathology)은 병의 원리를 연구하는 학문의 한 분야이다. 일반적으로 알려지기로는 세포, 조직, 장기의 표본을 육안이나 현미경등을 이용하여 검사해, 그것들이 질병에 침범되었을 때에 어떤 변화를 나타나는지에 대하여 연구하는 학문이다.
    세부분야

    조직학(組織學, Histology)은 동물 및 식물의 세포와 조직에 대해 연구하는 현미해부학의 한 분야이다. 일반적으로 세포와 조직을 절편으로 만들어 염색한 것을 관찰한다. 관찰 도구로는 광학현미경이나 전자현미경이 사용된다. 조직학 연구는 세포배양을 통해 수행되기도 한다. 세포배양이란 살아있는 세포가 독립적으로 유지, 번식할 수 있는 환경을 만들어 체외에서 배양하는 것을 의미한다. 조직학적 염색 방법을 사용하면 조직의 현미경적 구조를 시각적으로 더 확실하게 볼 수 있다. 조직학은 생물학과 의학의 주요 도구이다. "조직병리학"이란 병에 걸린 조직을 현미경적으로 연구하는 방법이다. 조직병리학은 을 비롯한 여러 질병들을 정확하게 진단하는 방법이 되기 때문에, 해부병리학의 주요 도구로 이용된다. 병리학자를 비롯한 전문 의학계열 종사자들은 조직병리학적 검사를 통해 병을 검진한다.


    국내외 최신 연구 동향

    Induction of T-cell recruitment and inflammatory demyelination by a single fibrinogen injection in the CNS. / Nature Communications 6, Article number: 8164

    뇌에 대한 면역 공격을 유도하는 혈액 응고 단백질

    http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=258377&cont_cd=GT

    혈액-뇌 장벽(BBB)의 교란이 결과적으로 다발성 경과증의 특징인 뇌 손상과 자가면역을 일으키는 연쇄 반응을 유도한다. 
    글래드스톤연구소에서 나온 한 새로운 연구가 뇌에서 혈액의 한 방울이 다발성 경화증과 비슷한 자가면역 반응을 활성화시키는데 충분하다는 것을 보여주었다. 이것은 건강한 뇌에 혈액을 도입하는 것이 말초 면역 세포들이 뇌에 들어가게 하고, 그 다음에 계속해서 뇌 손상을 일으키는데 충분하다는 것을 처음으로 증명해 보인 것이다. 혈액-뇌 관문에서의 틈은 혈액 단백질들이 뇌 안으로 새어나갈 수 있게 해서 뇌와 척추에 장애를 일으키는 자가면역 질환인 다발성 경화증의 주요 특징이다. 그러나, BBB 교란이 자가면역 반응을 일으키는지 또는 그것으로 인해서 발생하는지는 명확하지 않았다. 
    Nature Communications에 실린 이번 연구에서, 과학자들은 BBB 유출이 자가면역성을 일으킬 수 있는지를 알아보기 위해서 새로운 질병 동물 모형을 만들었다. 그들은 뇌 안으로 단지 한 방울의 피를 주입하는 것이 뇌의 면역 반응을 개시해서, 그 결과 염증과 수초 손상을 일으키는 연쇄 반응에 시동을 건다는 것을 발견했다. 수초는 뇌에 있는 신경 섬유들을 절연하는 보호성 싸개이고 다발성 경화증에서 주요 손상 부위이다. 더욱이, 이 과학자들은 혈액에 있는 특정한 단백질, 혈액-응고 인자 섬유소원(Fibrinogen)을 그 질병이 일어나는 과정의 촉발인자로서 정확히 집어낼 수 있었다. “이 발견은 면역계가 어떻게 뇌를 공격하는지에 대한 완전히 새로운 사고 방식을 제공한다—그것은 질병의 개시와 진행의 운전석에 피를 넣는다”고 캘리포니아대 샌플란시스코캠퍼스(University of California, San Francisco)의 신경학 교수이며 글래드스톤연구소(Gladstone Institutes)의 선임연구자인 Katerina Akassoglou 박사는 말했다. “이것은 자가면역 과정의 상부, 혈액 응고 인자들을 표적으로 하는 새로운 종류의 치료제에 대한 가능성을 열어준다”고 Akassoglou 박사는 덧붙였다. 
    섬유소원은 소교세포(microglia)라고 불리는 뇌의 면역 세포들을 활성화시켜서, 그것들이 몸의 다른 부분으로부터 뇌로 말초 면역 세포들을 호출하는 신호들을 내보내게 했다. 이들 말초 면역 세포들—대식세포와 T 세포들—이 뇌에 들어갔을 때, 그것들은 수초를 공격했다. “우리의 결과들은 혈액이 뇌에 대항해서 T 세포 반응을 촉진한다는 첫 번째 증거를 제공한다”고 첫 번째 저자이며 글래드스톤연구소의 연구 과학자인 류재규 박사는 말했다. “우리는 뇌에서 혈액의 존재가 말초 면역 세포들을 그 부위로 끌고 오고 그것이 수초 파괴를 일으키기에 충분하다는 것을 확인했을 뿐만 아니라, 또한 섬유소원을 이 과정을 동인하는 결정적인 단백질로 확인했다”고 류 박사는 설명했다. 
    그들의 발견을 확인하기 위해서, 과학자들은 소교세포에서 섬유소원 수용체(complement receptor 3 또는 CD11b/CD18)를 없앴고, 그렇게 함으로써 섬유소원이 그 세포들을 활성화시키는 것을 막았다. 이 상호작용을 억제하는 것이 자가면역 과정을 막았고, 소교세포가 말초 신경세포들에세 신호를 보내는 것을 막아서 수소 손상과 염증을 피하게 했다. 연구자들은 이제 뇌에 대항하도록 지시된 자가면역성을 억제해서 소교세포와 T 세포들이 일으키는 염증을 약화시키기 위해서 잠재적인 새로운 치료법으로서 생물학적인 소분자 접근법을 이용해서 섬유소원을 억제하는 것을 시도하고 있다. 
    “이들 발견은 수초-특이적인 T 세포들이 뇌 대식세포와 소교세포 활성화를 통해서 뇌에서 염증을 개시한다는 오래된 인식에 의문을 제기한다”고 동대학의 신경학 교수이며 그 논문의 공저자인 Scott Zamyil은 말했다. “이 연구는 원래의 패러다임이 역으로도 일어날지도 모른다는 것을 증명해보였다. 즉 다시 말해서, 소교세포와 뇌 대식세포의 초기 활성화가 T 세포들을 활성화시킬지도 모른다”고 그는 덧붙였다. 
    이 과학자들은 혈액-유도 뇌 염증의 모형을 가지는 것은 새로운 약물들을 스크리닝하는데 사용할 수 있기 때문에 귀중한 도구라고 말했다. 이들 기전들은 자가면역 질환들뿐만 아니라, 외상성 뇌 손상, 뇌졸중, 알츠하이머병과 다른 다른 치매들을 포함해서 혈액-뇌 관문에서의 틈이나 염증과 연관된 다른 뇌 질환들에서도 일어날지도 모른다. 

    또한, 병리학은 약리학, 생리학과 연구 접근법을 병행하여, 병리학만에 조직학적 병의 원리 규명만이 아닌, 병 그 자체에 영향을 끼치는 단백질 분석법을 병행되어, 단백질 생물학과 발맞추어 연구가 진척되고 있으며, 이러한 근시한적인 최신 연구 결과만이 아니라 계속 진척되고 진화되어 발전하고 있다. 


    생화학

    생화학(生化學, 영어: biochemistry, biological chemistry)은 생물체 내에서 이루어지는 화학반응, 생물체의 물질 조성 등을 화학적인 방법으로 연구하는 화학의 한 분야를 말한다. 생물화학이라고도 하지만 보통 줄여서 생화학이라고 한다.

    생물체를 재료로 하는 화학이라는 점에서 생물학의 한 분야라고도 할 수 있어, 생물학과 화학의 두 영역에 걸쳐 있는 학문이라고도 할 수 있으며, 화학에서 탄수화물이나 단백질과 같은 탄소화합물을 연구대상으로 하는 분야인 유기화학에서 분화되었다고 볼 수 있다. 생화학은 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산과 같은 세포 구성물질의 구조와 기능에 중점을 두고 있다. 고전적이고 좁은 의미에서의 생화학은 특히 효소가 매개하는 반응과 그 산물에 대한 화학적 연구를 의미한다. 현대적 의미로는 생명현상을 매개하는 분자들에 대한 화학적 연구를 지칭한다. 고전적인 생화학 연구를 통해 사람들은 세포내 물질대사과정에 대해서 상세한 정보를 얻고 해당작용이나 TCA회로와 같은 물질대사에 대한 폭넓은 이해를 얻게되었다. 최근의 연구 경향은 DNA, RNA, 단백질의 합성, 세포막과 물질수송 신호전달체계등 세포내에서 분자들의 모든 활동을 포함한다.


    국내외 최신 연구 동향

    환원 그래핀 산화물 필름의 기능화 및 특성분석. (a) 환원 그래핀 산화물 필름의 사진으로, 실제 혈액 샘플에서 순환종양세포를 직접 포획하는데 사용되었다. (b) 환원 그래핀 산화물의 ESEM 영상으로, 주름질 표면의 존재를 명확히 보여주고 있다. (c) 환원 그래핀 산화물의 ESEM 영상을 확대한 사진. (d) 환원 그래핀 산화물 필름의 기능화 과정. PCA를 π-π stacking을 통해 환원 그래핀 산화물 필름에 고정하였다. 다음 EDC/Sulfo-NHS 활성화 후에 SA를 도입하였다. 마지막으로, biotinylated-anti-EpCAM을 첨가하고, 세포 포획에 사용된 anti-EpCAM-rGO 필름을 최종 제조하였다. (e-h) 환원 그래핀 산화물(rGO1∼rGO4) 필름의 ESEM 영상. 필름 제작에 사용된 그래핀 산화물 용액의 농도가 증가할수록, 환원 그래핀 산화물 표면에 코팅된 시트의 밀도도 증가함으로써 표면 거칠기가 증가하게 된다. / Functionalization and characterization of rGO films. nanowerk, Oct 14, 2015

    순환종양세포 감지를 위한 환원 그래핀 산화물 플랫폼

    http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=258494&cont_cd=GT

    생물학적 세포가 가지는 미세환경의 복잡성은, 표면 형태 및 화학적 특성, 기질(matrix)의 견고성, 기계적 응력, 분자 액체 조성 및 다른 생화학적 인자와 같은 많은 요소들에 의해 영향을 받는다. 그러나 대부분의 인공적인 생체계면(biointerface)은 세포의 거동을 유도하기 위해 단일한 화학적 혹은 물리적 요소에 기반하여 개발되었다. 이런 인공적인 생체계면에 의해 제공되는 기능은, 실체 자연에 존재하는 세포의 미세환경의 경우보다 훨씬 단순하다. 
    세포의 원래 환경을 더욱 유사하게 모방하기 위한 노력의 일환으로, 중국 연구팀은 항체를 이용한 환원 그래핀 산화물 플랫폼(antibody modified reduced graphene oxide platform)을 제작하고 순환하고 있는 종양 세포를 포획하기 위한 효율을 크게 개선하는데 사용하였다. 
    종양의학(cancer medicine)에서 중요한 이슈는 암이 원래 형성된 곳이 떨어진 곳으로 전파되어 가는 전이(matastasis)라는 것으로, 종양 세포가 원발부위(primary tumor site)를 벗어나 혈류를 타고 인체의 다른 부위에서 다시 세포집단을 형성하면서 진행된다. 이렇게 탈출하여 말초혈액(peripheral blood)에 존재하는 종양세포는 순환종양세포(circulating tumor cells)로 알려져 있다. 이 순환종양세포를 검출하고 분석하는 것은, 암의 전이를 관리하고 치료의 효과성을 모니터링하는데 중요한 정보를 제공해 줄 수 있다. 
    본 연구결과는 Advanced Materials ("Antibody-Modified Reduced Graphene Oxide Films with Extreme Sensitivity to Circulating Tumor Cells")지에 게재되었으며, 복잡한 미세유체 조작 없이도 매우 높은 민감도로 순환종양세포를 개발된 플랫폼이 검출할 수 있음을 보여주고 있다. 
    중국과학원(Chinese Academy of Sciences) 물리화학 기술연구소의 Shutao Wang 교수가 이끄는 연구팀의 Yingying Li 박사에 따르면, 개발된 항체를 이용한 환원 그래핀 산화물 필름은 다른 단단한 기질과 비교하여 유연하기 때문에, 살아있는 유기체의 세포 미세환경을 더 유사하게 모방할 수 있어서 몇 가지 형태학적 상호작용에 시너지 효과를 제공한다. 즉 세포-환경 상호작용을 용이하게 해 준다. 
    예를 들어, 환원 그래핀 산화물의 거친 질감(texture)은 순환종양세포와 생체계면과의 형태학적 상호작용을 향상시킨다. 환원 그래핀 산화물의 상대적으로 유연한 특성은 세포-기질 상호작용을 가능하게 함으로써, 높은 효율로 순환종양세포 포획에 기여하고 있다. 게다가 항체를 이용한 환원 그래핀 산화물의 (-)로 하전된 상태와 초친수성(superhydrophilicity) 특성은 비특이적 세포 부착(nonspecific cell adhesion)에 표면이 반응하지 않게 함으로써, 이전의 연구에서 문제로 남아있던 백혈구로 인한 문제점을 감소시키는데 도움을 준다. 
    환원 그래핀 산화물의 효과성을 증명하기 위해, 연구팀은 복잡한 미세유체 기기 혹은 작동 없이, 단순한 정적인 방법으로 순환종양세포를 특이적으로 인지할 수 있는 실험용 키트를 제작하였다. 연구팀은 항체를 이용한 환원 그래핀 산화물 필름이 신선 전혈(fresh whole blood)로부터 순환종양세포를 효율적으로 포획할 수 있음을 보여주었다(실험 시 종양세포의 농도: 10 CTCs/mL 이하). 
    임상적으로 이용 가능한 이 실험용 키트는 환자의 혈액 1mL만 있어도 되며, 이것은 기존의 실험 방법에 비해 훨씬 적은 양의 혈액만을 필요로 하는 것이다. 
    비록 연구팀은 세포 성질에 영향을 미치는 미세환경적 요소를 4가지 제안하고 있지만, 실제 세포의 상호작용은 훨씬 복잡해서 거의 끊임없이 물리화학적으로 세포에 영향을 미치고 있다. 더 복잡하고 실제 환경에 유사한 플랫폼을 설계하고 개선하는 연구를 지속하겠지만, 실제 세포 환경과 유사하게 모방하기 위해서는 아직 극복해야 할 것들이 많다고 연구팀은 밝혔다.

    또한, 생화학의 동향은 생화학적인 연구법과 물리학자들과 수학자들, 공학자들과 공동 연구팀을 구성하여서, 

    병소와 병원성 단백질의 특성에 맞는 치료 기전을 곁들여서, 생화학적 접근 법을 아울러서, 새로운 생체 분자 이용 치료안을 제시하고 있다.

    역시, 근시안적인 연구만이 아니라, 다양한 연구 기법을 병행하며, 연구되어지고 규모가 상당히 많은 곳에 활용되는 것이 생화학 분야이다.

    의공학

    의공학(의용생체공학/생체의공학)은 보건진료 용도를 위해 의료와 생물학의 설계 개념 및 공학원리가 융합된 응용분야이다. 이분야는 공학과 의료 사이의 간극을 줄이도록 노력하고 있다. 진단, 관찰 및 치료를 포함하는 보건 치료를 개선하기 위해 의학과 생물학과 함께 공학의 기법으로 설계하고 문제를 푼다.


    국내외 최신 연구 동향

    Experimental evaluation of co-manipulated ultrasound‐guided flexible needle steering. / The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, online: 15 JUL 2015

    생체 조직 내에서 이동하는 로봇으로 조종되는 유연한 바늘

    http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cont_cd=GT&record_no=257767
    로봇으로 조종되는 유연한 바늘은 밀리미터 이하의 높은 정밀도로 생체 조직 내의 원하는 목표물에 도달할 수 있다. 이것은 모멘 아바야지드(Momen Abayazid)의 박사 학위 연구에 의하여 증명되었다. 모멘 아바야지드는 네덜란드의 트벤테 대(UT: University of Twente)에 위치한 생체의학 기술 및 의공학 연구 센터인 미라 연구소(research institute MIRA)에 소속되어 있다. 
    로봇으로 조종되는 유연한 바늘이 가지는 주요한 장점은 사용자가 이것을 사용할 때 장애물이나 민감한 생체 조직을 피할 수 있고, 바늘을 삽입하면서 실시간으로 그 경로를 변경할 수 있다는 것이다.
    많은 진단 및 치료 과정에서 바늘은 생체 조직 검사 등을 수행할 때 부드러운 생체 조직에 삽입되거나, 전립선암과 싸우기 위하여 방사능 시드(radioactive seed)를 삽입하는데 사용된다. 이러한 시술 과정에서 많은 경우 바늘을 정확하게 위치시키는 것은 가장 중요하다. 보통 상대적으로 큰 지름을 가지는 경직된 바늘이 이러한 시술 과정에서 사용된다. 
    그러나 이처럼 경직된 바늘은 생체 조직에 삽입되었을 때 조종될 수가 없어서 임의의 장애물을 피할 수가 없다. 더욱이 생체 조직 및 기관들은 바늘이 삽입되는 동안에 변형된다. 결과적으로 경직된 바늘은 종종 목표물을 놓친다. 
    [비대칭 팁(tip)을 가지는 유연한 바늘]  
    트벤테 대(UT)는 비대칭 팁을 가지는 조정되는 유연한 바늘을 위하여 로봇 지원 시스템을 개발하였다. 이러한 유연한 바늘은 비대칭 팁을 가지기 때문에 생체 조직으로 삽입될 때 자연스럽게 굽혀진다. 
    삽입과정에서 사용자는 삽입과 회전으로 구성되는 일련의 과정을 수행하여 복잡한 3차원 경로 상에 유연한 바늘을 조종할 수 있다. 이 유연한 바늘은 로봇에 의하여 제어되며, 초음파 영상을 이용하여 실시간으로 추적된다. 이것은 밀리미터 이하의 높은 정밀도 수준으로 유연한 바늘의 경로를 조절하고 생체 조직을 통과하여 안내하도록 한다. 
    모멘 아바야지드의 박사 과정 연구는 유연한 바늘을 안내하는 로봇 시험대 및 제어 방법을 개발하고, 초음파 영상을 이용하여 3차원 바늘의 위치결정 알고리즘을 실현하는 것이 포함된다. 
    [임상적 활용을 위한 연구] 
    또한, 모멘 아바야지드는 임상적 활용의 수용성을 촉진하고, 로봇 시스템이 가지는 정밀도를 임상적 전문 지식과 결합하기 위하여 직접 환자를 상대하는 의사인 임상의가 사용할 수 있는 시스템을 개발하였다. 임상의는 이 시스템을 사용할 때 진동 및 시각적 피드백 등으로 제공되는 로봇 시스템의 안내 및 단서를 활용하여 바늘을 삽입한다. 
    이처럼 공유되는 제어 시스템의 덕택으로 미래에 환자와 멀리 떨어져 있는 임상의가 원격으로 바늘을 제어하게 될 가능성이 있다. 예를 들어, 연구자들은 이탈리아의 시에나(Sienna) 시에서 네덜란드의 엔스헤데(Enschede)에 위치한 바늘을 성공적으로 안내할 수 있을 것이다.
    그리고 개발된 시스템은 초음파 기반의 유방 입체 자동 스캐너(ABVS: automated breast volume scanner)에 통합되었다. 연구자들은 개발한 시스템을 임상적으로 승인된 로봇화된 유방 입체 자동 스캐너(ABVS) 시스템과 결합함으로써 로봇화된 바늘은 연구실에서 수술실로 이동하는 것이 가능하게 되었다. 
    모멘 아바야지드의 연구는 개발된 시스템을 인간에게 적용하는 것이 기술적으로 준비되었음을 보여준다고 지도 교수인 사르삭 미스라(Sarthak Misra)가 전했다. 사르삭 미스라 교수는 3년 또는 4년 내에 최초의 임상적 시험이 시작될 것으로 기대한다. 
    모멘 아바야지드는 트벤테 대 미라 연구소의 생물 기계 공학과(Department of Biomechanical Engineering) 소속인 수술 로봇 공학 연구실(Surgical Robotics Laboratory)에서 연구를 수행하였다. 그는 2015년 8월 26일에 ‘로봇으로 조종되는 유연한 바늘(Robotically steering flexible needles)’이라는 제목의 박사 과정 논문을 심사 받을 예정이다. 

    이와 비슷한 경우로 의공학적 접근법으로 다양한 초음파, 전자기장 및 의학 기술과 공학 기술을 결합한 의료용 기계 및 산업화 단계의 연구 개발 발명품들이 의료 시장에 속속들이 소개되고 있는 실정이다.

    기초 의학 연구 동향 기사의 간소한 결론
    하루에도 수백 수천 편의 각 분야 논문이 웹에 게시되고 있고, 반려된 경우에도, 각 분야 마다, 시간과 노력을 기울여
    재실험과 더 새로운 연구 접근 법으로 각 나라마다 성과를 이룩하고 뉴스가 쏟아져 나오고 있다.
    즉, 여기에 소개된 동향들이 전부가 아니라는 뜻이다.

    본 기자의 논점에서 각 분야마다, 뭔가 특이하거나 새로운 접근 법이라는 연구 결과들을 소개했을 뿐
    이러한 연구 결과들 외에도 수 많은 연구 결과들이 계속해서 시도되어지고 있다.

    그러므로, 여태까지 소개한 연구들은 각각의 분야마다 기초 의학과 관련된 연구 동향들을
    몇개의 흐림이나마 소개하려고 시도하였으며, 이러한 연구 결과들에 대한 관심이
    과학자를 꿈꾸거나 이공계열에서 진로를 찾고 있는 예비 의과학자들과 연구하는 의사들에게
    뭔가 하나의 도전이 되었으면 좋겠다.

    끝으로, 이러한 기사들을 접하는 모든 이들이 기초 의학에 개념과 의과학 및 생명공학 발전에
    계속 관심을 주었으면 하는 맘으로 요번 기획 기사를 마치려한다. 

    김사부 의학전문기자 hanjun0916@hanmail.net
    안녕하세요? 조한준 의학전문기자입니다.

우측 영역

우측 영역

사이드 배너 영역

SPONSORED

우측 영역

사이드 배너 영역

사이드 배너 영역

사이드 배너 영역