| 초록 |
□ 연구의 목적 및 내용 • 본 연구에서는 환자 맞춤형 난치성 질병 진단, 치료 및 신약 등의 개발을 위해 1)적혈구세포 3차원구조, 특성파라미터 및 운동성의 정량적 측정 및 분석법 개발, 2) 심장근육세포의 운동성 파라미터 정량적 측정 및 분석법 개발, 3) 홀로그래피 세포영상 기반 표현형 HCS/HTS 분석법 개발, 4) 다중모드 디지털 홀로그래피 이미징 기반 세포영상 인포매틱스 응용시스템 개발을 목표로 함 • 홀로그래피 이미징 기술, 세포 이미징, 3차원영상처리 및 머신러닝 기술 분야에서 주도적으로 연구를 수행해온 전문가들이 모여 질병예측, 진단 및 신약개발 등을 위한 치료진단용 다중모드 홀로그래피 기반 지능형 세포 이미징 시스템 연구 및 세포영상 인포매틱스 확립에 필요한 원천기술 개발 등을 수행하였음 • 본 연구에서는 특별히 다중모드 홀로그래피 기반 세포 이미징, 3차원영상처리 및 머신러닝 기술 등을 융합하여 운동성을 갖는 살아있는 생물세포의 3차원구조영상, 역동성 및 생물리학적 세포 파라미터 지표 등을 단일세포 및 나노스케일 단위로 정량적으로 분석할 수 있는 지능형 세포 이미징 시스템 개발 연구를 수행하였음 □ 연구결과 • 디지털 홀로그래피 이미징 기반 세포의 3차원 형상 및 역동성 특성의 정량적 자동분석 알고리즘 및 적혈구세포 자동분류 알고리즘 연구: 1) 시계열 홀로그래피 이미징 기술과 영상처리 기법을 효과적으로 결합하여 시계열 심장근육세포 및 적혈구세포 등의 위상 값, 3차원형상특성, 세포 임상파라미터, 박동률 및 세포막 변동률 값 등을 정량적으로 단일세포 단위로 계산하는 알고리즘 설계 및 구현, 2)온도변화에 따른 건강한 적혈구의 표면적, 평균 위상 값, 질량, 세포막 변동률 등과같은 여러 중요 임상 파라미터 값들에 대한 특성 값을 정량적으로 분석하는 방법론 개발, 3) 적혈구세포 자동분류를 위해 적혈구세포의 부피, 표면적, 구형계수, 건조질량 및 밀도 등의 형태학적 및 생물리학적 세포 파라미터 값 자동계산 알고리즘 개발 • 홀로그래피 이미징 기반 심장근육세포 표현형 분석 기법 연구: 1) 광경로차 영상의 평균값 혹은 분산값을 기반으로 세포의 비팅 프로파일을 정량적 측정법 개발 및 측정된 심장근육세포의 비팅 프로파일에 효과적인 curve fitting 기법을 적용하여 진폭, 상승 시간, 하강 시간, 상승/하락 기울기, 박동률, 박동기간 등을 포함하는 다중 동적파라미터 값들을 자동으로 측정하는 방법론 설계, 2) 약물 처리된 심장근육세포의 운동성 특성을 모니터링 함으로써 부정맥성 화합물인 E-4031 및 이소프레날린에 대한약물 효과를 정량적으로 분석하는 자동화방법 설계, 3) 약물처리 된 심장근육세포의 세포생존율, 약물에 대한 효과 및 독성테스트 정량적으로 조사하는 방법 개발 • 다중모드 홀로그래피 이미징 기반 표현형 세포 자동분석 시스템 개발: 1) 현광 이미징과 홀로그래피 이미징을 결합하여 장시간 안정적으로 세포를 분석하는 다중모드 이미징 플랫폼 개발, 2) 실제필드에서 사용 가능한 최소한의 광학셋업을 갖는 다중모드 세포 이미징 기술 개발 및 이를 기반으로 한 세포 표현형 분석법 개발 □ 연구내용의 활용 계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함) • 환자 맞춤형 다중모드 세포영상 인포매틱스 확립 및 표현형 세포 분석법 개발 기대 • 마커프리 다중모드 홀로그래피 이미징 기술과 딥러닝 기술과의 결합연구 기대 • 난치성 질병의 디지털 바이오지표 개발, 신약개발을 위한 표현형 HCS/HTS 분석법 개발 및 뇌/신경세포 특성의 정량적 조사 등의 다양한 생명과학 응용분야 활용기대 (출처 : 요약문 3p) |
