한국표준과학연구원(원장 이호성)이 수생 환경 독성평가에 널리 활용되는 '물벼룩 심장 박동'을 자동 측정·분석하는 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.
시간당 150마리 수준 심박수 데이터를 처리할 수 있어, 저농도 오염물질 독성 영향을 더 민감하게 평가할 수 있다.
물벼룩은 기르기 쉽고 재현성이 높으며, 몸이 투명해 장기 관찰에 용이하다. 독성평가 정량 지표로 심박수 측정이 주목받는데, 초당 약 6~8회의 빠른 심장박동을 눈으로 오차없이 측정하기는 어려웠다.
연구진은 면직물에 고정한 물벼룩 심장 부위를 고속 이미징으로 촬영하고, 반복되는 명암 변화 신호를 기록해 심박수를 자동 계산하는 방식을 고안했다. 측정 데이터는 실시간 산출되며, 이후 분석으로 독성 반응도 확인할 수 있다.
연구진은 이 시스템으로 독성물질 노출에 따른 물벼룩 심박수 변화를 시간당 150여 마리 규모로 동시 수집·분석하고 개체별 반응 분포를 파악해 분석 정밀도를 한층 끌어올렸다.
이 시스템은 기존 방식으로는 확인이 어려웠던 저농도·비치사성 독성까지 포착할 수 있다. 또 장비 설계가 직관적이고 간편해 다양한 연구 환경과 여러 물질에도 유연하게 적용할 수 있다. 향후 하천 및 호수 등 수생태계에 존재하는 화학물질과 나노소재 위해성 평가에 활용될 것으로 기대된다.
이번 성과는 표준연과 KIST 유럽연구소의 공동연구 결과다. 표준연이 시스템을 주도해 개발했고, KIST 유럽연구소가 나노물질 독성평가 실험과 데이터 검증을 수행했다.
권익환 표준연 나노바이오측정그룹 선임연구원은 “이번 시스템은 수생환경 독성평가의 정밀도를 높인 기술로, 향후 나노물질 독성평가 분야는 물론 심장 오가노이드 등 인체 유사 모델에도 적용할 수 있도록 고도화해 나갈 것”이라고 밝혔다.
이태걸 표준연 책임연구원은 “표준연 개발 시스템은 KIST-유럽 현지 연구실에 설치돼 호라이즌 유럽 과제인 CHIASMA 수행에 활용 중이며, 향후 국내 장비개발업체와의 기술이전을 통해 전 세계 심장독성 연구팀으로 확산해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
연구 결과는 환경 분야 학술지인 Journal of Hazardous Materials에 지난달 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
