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해부하지 않고도 실험 동물 변화 알 수 있다

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해부하지 않고도 실험 동물 변화 알 수 있다

2017.06.28 16:50

실험용 쥐의 뇌나 장기를 해부하지 않고도 실험 경과를 알 수 있는 기술이 개발됐다.

 

김기웅 한국표준과학연구원 생체신호센터장팀은 자기장을 이용해 뇌와 심장 기능을 측정하는 ‘소동물 생체자기 측정장치’를 개발했다고 28일 밝혔다. 이 장비를 이용하면 동물 실험에 사용되던 실험용 쥐 숫자를 획기적으로 줄일 수 있다.

 

동물 생체자기 측정장치로 실험용 생쥐의 뇌기능을 측정하는 모습 - 한국표준과학연구원 제공
동물 생체자기 측정장치로 실험용 생쥐의 뇌기능을 측정하는 모습 - 한국표준과학연구원 제공

 

신약 개발엔 동물 실험이 필수적이다. 특히 실험용 쥐는 전세계 동물 실험의 97%를 차지할 정도로 많이 활용된다. 개발하는 약을 투여해 보는 것은 당연하거니와, 약물을 투여하면서 동물의 몸에 어떤 변화가 일어나는지 해부를 통해 확인해야 한다.

 

이 과정에서 수많은 실험용 쥐가 희생된다. 약물을 투여한 뒤 약물의 양에 따라, 혹은 약물을 투여한 경과 시간에 따라 경과를 확인해야 하기 때문이다. 예를 들어 특정 약물을 투여한 실험용 쥐의 경과를 5주 동안 확인할 경우 단 한 마리 사례를 보기 위해서라도 각 주마다 쥐를 한 마리씩 희생시켜야 한다.

 

연구팀은 초전도 양자 간섭 소자(SQUID)를 이용했다. SQUID는 현존하는 자기장 측정 센서 중 가장 민감도가 높은 소자다. 이 소자를 작게 만들고, 밀집시켜 배치했다. 센서가 효과적으로 작동하게 하고, 센서와 측정 동물 사이 간격을 좁히기 위한 극저온 단열통도 함께 개발해 해상도도 높였다.

 

소동물 생체자기 측정장치를 이용하면 실험용 쥐의 뇌를 살피는데 특히 유용하다. 그동안 뇌 상태를 보기 위해서는 수술로 실험쥐의 뇌에 전극을 삽입해야 했다. 수술로 인해 실험용 쥐에 부작용이 오거나, 체내 분비물 때문에 전극이 산화돼 뇌 신호가 제대로 잡히지 않는 단점이 있다. 이 장치를 이용하면 전극 삽입 수술을 하지 않고 한 개체에서 일어나는 변화를 연속적으로 관찰할 수 있다. 뇌 뿐만 아니라 심장 근육이 만드는 자기장도 측정 가능하다. 심장이 빠르게 뛰거나 불규칙적으로 뛰는 부정맥을 관찰할 수 있어 심장질환을 치료하는 신약 개발에도 활용할 수 있다.

 

한국표준과학연구원이 개발한 ‘동물 생체자기 측정장치’는 현재 초음파에 대한 뇌의 반응 측정실험을 위해 세브란스병원에 설치되어 활용중이다. - 한국표준과학연구원 제공
한국표준과학연구원이 개발한 ‘동물 생체자기 측정장치’는 현재 초음파에 대한 뇌의 반응 측정실험을 위해 세브란스병원에 설치되어 활용중이다. - 한국표준과학연구원 제공

김 센터장은 “동물의 희생을 최소로 줄이면서 측정은 더 정확하게 할 수 있다”며 “동물 실험 연구 뿐만 아니라 반려동물 치료 영역에서 뇌나 심장 질환을 진단하는 기기로도 활용할 수 있다”고 말했다.

 

이 연구는 특허 등록 등 장치 개발 분야 국제 학술지 ‘리뷰 오브 사이언티픽 인스트루먼츠’ 온라인에 발표됐다.

 

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