블로그

Dec 29, 2023

CI MED 교수의 새로운 이미징 시스템으로 내시경이 암 수술의 '성배'를 향해 나아가고 있습니다.

Carle Illinois College of Medicine(CI MED) 교수와 그의 연구팀은 벤치톱에서 수술실까지 보람찬 여정을 여행하며 새로운 기술이 환자의 손에 전달되는 것을 관찰했습니다.

Carle Illinois College of Medicine(CI MED) 교수와 그의 연구팀은 폐암 환자를 치료하는 외과 의사의 손에 새로운 기술이 사용되는 것을 관찰하면서 벤치톱에서 수술실까지 보람 있는 여정을 여행했습니다. 일리노이주 암센터(CCIL) 연구진은 기존 FDA 승인 내시경 시스템보다 60% 향상된 내시경 영상 시스템을 개발했습니다. 이번 연구는 CI MED 생의학 및 중개 과학 교수이자 일리노이 대학 어바나-샴페인 캠퍼스의 전기 및 컴퓨터 공학 교수이기도 한 Viktor Gruev가 이끄는 바이오센서 연구소의 작업을 기반으로 합니다.

내시경검사는 암 치료의 표준으로 떠오르고 있습니다. 그러나 표준 '백색광' 내시경 기술은 암세포를 관찰하는 데에는 부족합니다. 이 문제를 해결하기 위해 Gruev 팀은 사마귀 새우에서 영감을 얻은 육색 이미지 센서, 근적외선(NIR) 컬러 이미징에 맞게 맞춤화된 새로운 강성 내시경 및 맞춤형 조명 섬유 번들을 통합하는 형광 유도 내시경 이미징 시스템을 설계했습니다. 형광단(이 경우 염료)은 세포에 태그를 붙인 다음 광자에 의해 자극될 때 빛을 다시 보내는 형광 화학 화합물입니다.

생체모방 시스템은 전통적인 내시경 암 영상 기술을 뛰어넘어 인상적인 3가지 요소를 완성합니다. 다중 NIR 형광단을 사용하는 새로운 시스템은 다중 종양 표적 프로브를 이미지화하고, 암세포를 정량화하고, 생체 외 샘플에서 종양 특이적 바이오마커를 검출합니다.

“우리는 단순히 암세포 환경에 대한 외과의사의 시각을 향상시키는 데 만족하지 않았습니다. 우리는 더 강력한 의사 결정을 위해 임상의에게 더 귀중한 정보를 제공하기 위해 종양 환경에서 바이오마커를 식별하기 위해 한 단계 더 나아갔습니다.”라고 팀이 발표한 연구의 첫 번째 저자인 Mebin Abu George가 말했습니다.

많은 암은 균질한 것이 아니라 이질적이기 때문에 다양한 바이오마커를 보고 해석하는 능력은 이미징 시스템과 외과의사에게 실질적인 이점을 제공합니다.

“암 수술의 성배는 모든 암세포를 제거하는 것입니다. 이를 위해 다양한 종양 표적 약물을 영상화할 필요가 있는 시대로 나아가고 있습니다. 우리 연구실은 이러한 목표를 위한 이미징 기술 설계의 최전선에 있습니다. 우리는 여러 근적외선 바이오마커를 이미지화할 수 있는 유일한 사람입니다. 모든 암 조직을 근절하기 위해 영상을 촬영하기 위해 약물이 수술실에 들어갈 수 있도록 규제 승인을 구하는 화학자들에게는 여전히 과제가 남아 있습니다.”라고 Gruev는 말했습니다.

Gruev의 연구실은 다중 스펙트럼 카메라 개발에서 10년 넘게 성공을 거두었습니다. 그들은 노력의 결실이 임상 시험으로 옮겨지는 것을 보았습니다. 그러나 이것은 내시경 검사를 통한 최소 침습 테스트에 대한 팀의 첫 번째 시도입니다. CCIL의 자금 지원을 받아 연구팀은 매주 펜실베니아 대학교를 방문하여 공동 연구자와 협력하여 병원에 새로운 영상 시스템을 구현했습니다.

“금상첨화는 펜실베이니아 대학교에서 실시한 임상 연구였습니다. 그곳에서 우리는 시스템을 수술실로 가져가서 외과의사가 암 절제술을 수행하는 모습을 보았습니다. 외과 의사가 표본을 우리에게 건네주었습니다. 그것은 우리가 여기에 있는 이유를 상기시켜주었습니다. 우리는 단지 이론상으로 어떤 시스템을 개발하는 것이 아닙니다. 우리는 임상적 번역을 보고 싶습니다.”라고 George가 말했습니다.

연구팀의 다음 단계는 무엇입니까?

“CCIL의 지원금 덕분에 이 프로젝트의 확장으로 우리는 미국의 지역 병원과 암 센터를 넘어 우리가 파트너십을 맺고 있는 아프리카 베냉과 같은 곳으로 우리의 이미징 기술을 가져가고 싶습니다. 우리는 리소스가 적은 사람들을 위해 영리하고 비용 효율적인 디자인을 혁신하고 싶습니다.”라고 Gruev는 말했습니다.

팀은 이 신기술의 설계, 개발 및 구현을 통해 이정표에 도달했지만 다른 유형의 암을 다루기 위한 추가 임상 연구를 계속해서 추구할 것입니다. 이 팀의 연구는 Journal of Biomedical Optics(JBO)의 "분자 유도 암 수술을 위한 생체 영감 컬러 근적외선 내시경 이미징 시스템"이라는 논문에 게재되었습니다.