□   GIST(광주과학기술원, 총장 문승현) 기계공학부 정성호 교수팀이 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 멜라닌 세포 모반의 전해질 성분분석을 통해 피부조직의 정상여부를 판단하는 기술을 개발했다.

∘ 멜라닌 세포 모반(점, Melanocytic Nevus)은 주변 정상조직에 비해 멜라닌 세포(Melanocyte)의 밀도가 현저히 높아 진한 갈색이나 흑색으로 생체 피부 조직에 발현되며 최근 미관상 개선을 목적으로 제거 시술이 증가하고 있는 추세이다.

∘ 레이저를 이용한 멜라닌 세포 모반 제거시술은 시술 후 회복시간이 짧고, 특히 얼굴과 같이 흉터에 민감한 부위의 시술 영역을 최소화 할 수 있어 수술용 칼로 환부를 도려내는 모즈 도식(Mohs Surgery)과 같은 시술에 비해 선호도가 높다. 하지만 모반의 크기가 크고 피부 진피층(Dermis) 깊숙이 형성된 경우 완벽한 제거가 불가능 하여 시술 후 재발율이 높은 단점이 있으며, 무엇보다 무분별한 시술로 흑색종 등 악성종양의 전이가 가속되는 등의 피해 사례가 증가하고 있어 이를 보완하기 위한 기술이 필요한 상황이다.

∘ 반면 레이저 유도 플라즈마 분광법(Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)은 생체조직의 전처리가 필요 없고 레이저 시술 과정에 발생하는 플라즈마의 스펙트럼을 수 밀리초 이내의 짧은 시간에 분석하여 생체조직의 구성 성분을 측정 할 수 있는 장점을 가진 기술로, 레이저 시술의 실시간 모니터링에 적용하기 위한 연구들이 진행되고 있다.

∘ 본 연구에서는 이러한 레이저 플라즈마 유도 분광법을 멜라닌 세포 모반 제거용 레이저 시술에 적용하기 위해 멜라닌 세포 모반과 정상 피부 조직간 경계를 구별할 수 있는 바이오 마커(Biomarker)에 대한 분석을 진행 하였다. 실험은 주위 피부조직에 비해 모공 근처의 피부조직에 멜라닌 세포가 현저히 밀집되어 있어 확연한 대조를 이루는 특징을 갖는 오골계(Black Silky Chicken)를 동물모델로 이용하였다.

∘ 연구결과 멜라닌 세포 밀도가 높은 모공 근처의 피부조직에서 Ca2+와 Mg2+ 이온의 농도가 상대적으로 높고, Na+, Cl-, K+이온의 농도는 상대적으로 낮은 결과를 얻었으며, 이들은 멜라닌 생성과정에 관여하는 세포내 주요 전해질 성분들로 알려져 있다.

∘ 이러한 실험결과는 멜라닌 세포내에 소기관인 멜라노좀(Melanosome)의 세포산성도 유지를 위한 Na+, Cl-, K+의 세포내 농도 감소와 멜라닌 생성과정에서 발생하는 산성 스트레스(Oxidative stress)로부터 세포를 보호하기 위한 Mg2+ 농도 증가, Ca2+-멜라닌의 바인딩에 의한 멜라노좀 내부의 Ca2+ 축적 등 멜라닌 생성과정에 관여하는 멜라닌 세포내 전해질의 농도변화에 대한 기존 연구 결과들과 일치하고 있다.

□   정성호 교수는 “본 연구결과를 레이저 시술에 적용할 경우 멜라닌 세포 모반과 정상 피부 조직의 경계 구분이 가능하여 선택적으로 모반 조직을 완벽히 제거 할 수 있고, 정상 피부 조직의 손상을 최소로 하여 흉터 부위를 최소화 하고 회복기간을 줄일 수 있으며, 특히, 흑색종과 같은 악성 멜라닌 색소성 병변의 경우 양성 멜라닌 세포 모반에 비해 Ca2+농도가 훨씬 높은 것으로 알려져 있어 시술 중 Ca2+ 추적을 통해 흑색종과 같은 악성종양으로 의심되는 환부를 실시간으로 분석함으로써 잘못된 레이저 시술로 인한 2차 피해를 예방할 수 있다.”고 말했다.

□  이번 연구는 한국연구재단(NRF, No. 2014-049289) 지원을 받아 정성호 교수(교신저자)가 주도하고, 이종진 박사(제1저자)와 문영민 박사(제2저자), 한정현 박사(제3저자)가 수행하였으며, 관련 논문은 Journal of Biophotonics 4월호 표지논문으로 게재되었다. <끝>