국내 연구진이 제브라피쉬에서 색각(색 구분 능력) 상태를 빠르고 비침습적으로 평가할 수 있는 새로운 검사 기법을 개발했다. 기존의 복잡한 장비나 조직검사 없이도 행동 분석만으로 색각 기능 저하 정도를 평가할 수 있어, 유전 질환 연구나 약물 독성에 따른 시각 손상의 조기 진단 등 다양한 분야에서 새로운 연구 가능성을 열 것으로 기대된다.

고려대학교 안산병원(병원장 서동훈) 안과 엄영섭 교수팀(안과 엄영섭 교수, 박혜시 연구원, 의생명연구센터 김수현 교수)은 제브라피쉬 색맹 실험동물 모델을 활용해 새로 개발한 색각검사 기법의 효과를 검증했다. 이번 연구 결과는 ‘적색 원추세포가 제거된 제브라피쉬 치어에서 새로운 색각검사 기법의 평가(Assessment of a novel color vision optomotor response assay in zebrafish larvae with red cone ablation)’라는 제목으로 최근 실험동물 분야 최상위 논문 중 하나인 Lab Animal 저널에 게재됐다. 연구팀이 개발한 색각검사 기법은 적녹색 자극을 통해 제브라피쉬의 반응 속도와 패턴을 측정하는 것으로, 원추세포(색상을 감지하는 망막 내 시각 세포) 손실이 실제 색각 기능에 어떤 영향을 주는지 간접 확인할 수 있다는 특징이 있다.

연구팀은 적색 원추세포 제거가 용이한 유전자 조작 제브라피쉬 치어(5일령)를 대상으로 메트로니다졸 약물 노출 시간(0·12·24시간)에 따라 세 그룹으로 구분했다. 메트로니다졸은 원충에 의한 감염을 치료하는 항생/항원충제로, 이번 연구에서는 적색 원추세포만 골라서 없애는 물질로 활용됐다.

이후 연구팀은 안구 조직절편에서 형광 단백질(mCherry) 면적을 측정해 실제 세포 수 변화를 확인했다. 또 새롭게 개발한 색각검사 기법을 이용해 색 자극에 대한 반응 속도와 이동 패턴을 측정하고, 적색 원추세포 손실에 따른 색각 변화를 비교 평가했다. 그 결과 24시간 메트로니다졸 처리군에서 원추세포 면적과 색각검사 반응이 가장 적어 적색 원추세포가 많이 손상될수록 적색 인지 능력도 크게 떨어진다는 것을 확인했다.

엄 교수는 ”이번에 개발한 색각검사 기법을 활용하면 제브라피쉬의 적색 원추세포 손실 정도에 따른 색각 기능 저하 정도를 확인할 수 있다“며 ”기존의 조직검사나 정밀 장비를 이용한 방법보다 더 빠르고 비침습적으로 색각 상태를 평가할 수 있는 것이 장점“이라고 설명했다.

또 “이번 연구로 제브라피쉬에서 색각 손상 평가가 가능하다는 사실을 확인했다”며 “새로운 색각검사 기법은 다양한 안과 질환 모델의 색각 기능 분석뿐 아니라, 향후 유전 질환 연구와 약물 효과 검증에도 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

연구팀은 이번에 개발한 제브라피쉬 색각검사 기법을 표준화해, 동물 실험에서 시각 기능을 평가하는 핵심 도구로 활용하고, 이를 바탕으로 유전적·환경적 요인에 따른 색각 변화 연구의 기반을 마련할 계획이다.

사진 (왼쪽부터) 고대안산병원 안과 엄영섭 교수, 박혜시 연구원, 의생명연구센터 김수현 교수.