표준연 "독성 평가 '물벼룩' 심장박동 대규모 자동 분석"

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 시간당 150마리 가량의 물벼룩 심장박동을 자동으로 측정·분석하는 독성평가 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.

소수 개체의 평균값에 의존하던 기존 방식보다 저농도 오염물질의 독성영향을 더 민감하게 평가할 수 있게 돼 환경 유해물질의 초기 위험신호를 조기에 포착하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

물벼룩은 기르기 쉽고 재현성이 높으며 몸이 투명해 장기 관찰에 용이한 장점으로 수생환경 독성평가에 널리 활용되는 생물이다.

현재 국제표준 독성평가시험법인 'OECD 202'는 육안으로 유영 저해 여부를 판별, 실험자의 주관에 따라 측정값에 편차가 발생하는 한계가 있다.

이를 보완할 정량적 지표로 심박수 측정이 주목받고 있으나 초당 약 6~8회에 달하는 빠른 심장박동을 눈으로 오차 없이 측정하는데 어려움이 있다.

이번에 KRISS 연구진은 물벼룩 심박수를 자동 측정·분석하는 시스템을 개발해 기존 문제를 해결했다. 면직물에 고정한 물벼룩 심장 부위를 고속 이미징으로 촬영하고 반복되는 명암 변화신호를 기록해 심박수를 자동으로 계산하는 방식이다.

측정 데이터는 시스템에서 실시간으로 산출되며 이후 분석을 통해 독성반응을 확인할 수 있다.

연구진은 이 시스템을 활용해 독성물질 노출에 따른 물벼룩 심박수 변화를 시간당 150여 마리 규모로 동시에 수집·분석하는데 성공, 대량 분석을 통해 분석 정밀도를 끌어올렸다.

이 시스템은 데이터 분포를 통해 개체 간 미세한 차이는 물론 기존 방식으로는 확인이 어려웠던 저농도·비치사성 독성까지 포착할 수 있다.

또 장비설계가 직관적이고 간편해 다양한 연구환경과 여러 물질에도 유연하게 적용할 수 있는 확장성을 갖췄다. 향후 하천 및 호수 등 수생태계에 존재하는 화학물질과 나노소재의 위해성 평가에 활용될 것으로 기대된다.

현재 이 시스템은 KIST 유럽연구소 현지에 설치돼 나노물질 독성평가 실험과 데이터 검증을 수행 중이다. 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 'Journal of Hazardous Materials'에 지난달 게재됐다.

KRISS 권익환 선임연구원은 "이번 시스템을 나노물질 독성평가 분야는 물론 심장 오가노이드 등 인체 유사모델에도 적용할 수 있도록 고도화해 나갈 것"이라며 "향후 국내 장비개발업체에 기술이전을 통해 전 세계 심장독성 연구팀으로 확산해 나갈 계획"이라고 밝혔다.


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