(A human cell, ready to be weighed by the device(Credit: Martin Oeggerli, micronaut.ch / ETH Zurich / University of Basel))
(The cell-weighing scale, mounted on a microscope(Credit: Nanosurf AG))
세포 하나의 크기는 매우 작습니다. 그래도 그 크기를 측정하는 일은 어렵지 않지만, 정확한 무게를 직접 측정하는 일은 극도로 어렵습니다. 1조분의 1g의 무게를 측정할 수 있는 저울을 개발해야 하는데 현실적으로 거의 불가능한 이야기기 때문입니다. 따라서 많은 세포의 부피와 밀도를 통해 무게를 간접 측정하는 방식이 사용되었지만, 사실 정확도가 떨어질 수 밖에 없습니다.
그런데 취리히의 스위스 연방 공과대학 (ETH Zurich), 바젤 대학, 유니버시티 칼리지 런던의 연구팀은 세포 하나의 무게를 측정할 수 있는 새로운 저울을 개발했습니다. 이런 일이 가능한 이유는 기존의 저울과 완전히 다른 원리를 이용하기 때문입니다.
세포 하나의 무게를 측정할 때 첫 번째 문제는 세포 하나만 따로 분리를 하는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 세포 배양 용기에 작은 막대기를 넣어 세포 하나만 붙여서 나오는 기술을 개발했습니다. (맨 위 사진) 그 다음 문제는 이렇게 분리한 세포의 무게를 측정하는 일인데, 독특하게도 레이저를 이용해서 측정합니다.
청색광 레이저를 주기적으로 막대에 발사하면 한쪽만 고정된 막대기가 진동을 하게 됩니다. 그러면 이번에는 적외선 레이저를 발사해 이 진동주기를 측정합니다. 세포를 올려놓기 전후로 진동주기를 측정하면 미세한 변화가 생기는 것을 볼 수 있는데, 이를 측정해 역으로 세포의 질량을 계산하는 것입니다. 정말 기발한 아이디어가 아닐 수 없습니다.
이 방법의 장점은 무게의 변화까지 실시간 측정이 가능하다는 것입니다. 예를 들어 바이러스 감염이 진행되는 세포의 무게 변화를 밀리초에서 수일간 측정이 가능합니다.
연구팀은 이 기술을 상용화 하기 위해 스위스 회사인 Nanosurf AG와 협력하고 있으며 이 연구 결과는 네이처에 발표되었습니다. 앞으로 이를 이용한 흥미로운 연구 결과들이 나올 것으로 기대됩니다.
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