서울아산병원에서는 환자의 정확한 질병 진단을 위하여 현재 활용되고 있는 진단영상장비 중 컴퓨터단층촬영(CT, Computed Tomography), 자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging), 초음파촬영(US, Ultrasound)에 대한 연구와 이를 이용한 연구가 계속되고 있다. 연구용 진단영상장비를 이용한 연구를 지원하고 있는 서울아산병원 CT/MR/US 코어랩을 소개한다.

뇌질환 동물모델이 잘 만들어졌는지 확인하고 싶어요.

뇌전증 동물모델의 약물 기전 및 효력을 연구 중인 서울아산병원 소아정신건강의학과 O교수는 in vivo MRI를 활용해 관련 기전을 정량적인 측정값으로 확인하고 싶어 CT/MR/US 코어랩에 지원을 요청했다. 연구팀은 소아뇌전증 동물모델을 제작해 T1w/T2w 영상으로 뇌의 회백질부분 두께와 1H-MRS를 이용한 뇌대사물질의 변화, rs-fMRI를 통한 뇌 영역간의 기능적 연결성 등을 측정해 동물모델의 이상유무를 정량적으로 밝혀낼 수 있었다.

약물에 의한 체지방·체근육량 변화를 모니터링하고 싶습니다.

국내 중견 제약회사인 O사는 암 악액질 개선 목적의 천연물 신약을 개발했다. 임상 2상 진입 전에 신뢰성 있는 비임상 시험 결과를 충분히 확보할 필요가 있었다. O사의 의뢰를 받은 CT/MR/US 코어랩은 동물의 전신 MRI 영상을 통해 피하지방·근육·암조직의 크기를 측정함으로써 동물의 체중과 함께 약물의 효력을 더 정확하고 정량적으로 측정할 수 있었다. 해당 약물은 임상 2상까지 성공적으로 통과한 상태다.

고형암과 암 주변 조직의 조직·생리적인 변화를 측정할 수 있을까요?

서울아산병원 영상의학과 O교수는 암의 중심부와 경계부의 혈류 및 조직 형태에 대한 MRI 영상을 통해 암의 악성도를 예측하고 약물에 대한 암조직의 반응성을 확인하고 싶었다. CT/MR/US 코어랩은 PWI를 통하여 고형암에서 혈류가 활발히 일어나는 곳을 확인하고 DWI를 통해 세포밀집도를 확인해 암의 생리·조직적 특성을 파악했다. 또 이러한 MRI 기법을 활용하여 동물 모델에서 암조직의 혈관형성정도와 혈관형성억제제 약효를 파악할 수 있었다.

골밀도·골형성 정도의 정량분석을 의뢰합니다.

서울아산병원 내분비내과 O교수는 골다공증 동물모델의 넓적다리뼈의 골밀도 측정을 의뢰했다. CT/MR/US 코어랩에서는 in vivo micro CT를 이용해 약물투여 전후의 골밀도 변화를 추적하는 데 성공했다. 또 ex vivo micro CT를 통해 다량의 샘플에서 넓적다리뼈 부위에 따른 골밀도를 측정해 정량분석 결과를 도출했다.

CT와 MRI, US는 중개 연구에 있어 감초와 같은 바이오이미징 도구이다. 장비 가격, 설치·유지 비용이 높고 한 개체당 촬영 시간이 길어 대량의 데이터를 얻기 힘든 단점이 있지만, 한 개체를 계속 추적 관찰할 수 있고 해부·대사·생리·조직·뇌기능 등 다양한 정보를 얻을 수 있는 장점이 있다. 특히 최근 유전자변형쥐나 환자유래세포를 이용한 연구 등 고가의 동물을 사용한 연구가 많은데 실험동물의 고통과 희생을 줄이면서도 신뢰할 수 있는 연구결과를 얻는 방법으로 각광받고 있다.

MRI는 연부조직 촬영에 강점을 가진 도구다. 다양한 촬영 기법이 있는데 여전히 새로운 기법이 개발되고 있다. 각 장기의 해부학적·형태적인 이상 유무와 세포밀집도, 혈류활성도를 확인할 수 있고 각종 대사물질의 존재 유무와 정량 측정 등을 할 수 있다. In vivo/ex vivo micro CT는 경부조직을 조사하는 데 강점을 가진 도구로 주로 뼈·치아·관절 등을 살피는 데 효과적이다. US는 비교적 짧은 촬영 시간에 조직의 형태와 혈류, 속도, 탄성도 등을 확인할 수 있다. 이 장비들을 통해 획득한 데이터의 임상적 의미가 끊임없이 발표되면서 새로운 시도와 기술 개발, 융합연구 등으로 그 활용도가 확장되고 있다. 임상 의학자들과 영상 전문가가 협력함으로써 임상, 비임상의 연계성과 융합성을 높인 연구를 다양하게 시도하고 있다.

최근 서울아산병원 CT/MR/US 코어랩에서는 각종 질병 동물 모델에 대한 영상 획득 플랫폼을 확립하고 새로운 영상의 획득 및 분석 기법을 도입하는 등 영상 바이오마커 발굴을 진행 중이다. 진단영상장비의 활용성이 부각되면서 신약을 연구 중인 여러 바이오기업의 파이프라인과 연결된 비임상시험 의뢰가 이어지고 있다.

CT/MR/US 코어랩을 담당하고 있는 서울아산병원 융합연구지원센터 우동철 교수의 전문분야는 영상 관련 중개 의학이다. 미국 하버드의대 베스 이스라엘 디코네스 메디컬센터에서 최신 임상/비임상 MRI 영상 기법을 익혔고, 텍사스의대 사우스웨스턴 메디컬센터에서 자기공명분광법(MR Spectroscopy)과 세포 내 화학적 전달물질의 포화도(CEST)를 연구했다. 우 교수와 MR을 담당하는 김상태·우철웅 연구원, CT와 US를 담당하는 민중기 연구원 등 CT/MR/US 코어랩의 모든 구성원은 우수한 연구성과를 만들기 위해 여러 연구자들과 함께 머리를 맞댈 준비가 되어 있다.