시간당 150마리 분석…환경 유해물질 조기 감지
육안 판별 한계 보완…정량 기반 독성평가 전환

수생 생물의 심장 박동을 자동으로 분석해 저농도의 미세한 오염까지 정밀하게 잡아내는 기술이 개발됐습니다.

한국표준과학연구원이 물벼룩의 심박수를 자동으로 측정하고 분석하는 독성평가 시스템을 개발했습니다. 이 장비는 시간당 150마리 수준의 심박수 데이터를 동시에 처리할 수 있어 소수 개체의 평균값에 의존하던 기존 방식과 비교해 분석 정밀도를 크게 끌어올렸습니다.

물벼룩은 투명한 몸체 덕분에 내부 장기 관찰이 쉽고 재현성이 높아 수생 환경 독성평가에 널리 활용돼 왔습니다. 다만 현재 국제 표준 시험법인 'OECD 202'는 유영 저해 여부를 눈으로 판별하는 방식이어서 측정자의 주관이 개입될 여지가 있었습니다.

연구진은 이를 해결하기 위해 물벼룩 심박수를 자동으로 측정·분석하는 시스템을 개발했습니다. 물벼룩 심장은 초당 6~8회 뛰는 빠른 주기를 보이기 때문에 육안 측정이 쉽지 않았지만, 이번 시스템은 고속 이미징을 통해 심장 부위의 명암 변화를 추적하고 이를 자동으로 계산하는 방식입니다. 측정 결과는 실시간으로 산출되고, 이후 데이터 분석을 통해 독성 반응을 정량적으로 확인할 수 있습니다.

대량 분석도 가능합니다. 연구진은 독성물질에 노출된 물벼룩의 심박 변화를 시간당 150여 마리 규모로 동시에 수집해 분포를 분석했습니다. 이를 통해 기존 방식으로는 확인이 어려웠던 저농도·비치사성 독성까지 감지할 수 있음을 확인했습니다.

장비 구조가 비교적 단순해 다양한 실험 환경에 적용할 수 있다는 점도 특징입니다. 하천이나 호수에 존재하는 화학물질뿐 아니라 나노소재의 위해성 평가 등으로 활용 범위가 넓어질 것으로 기대됩니다.

이번 연구는 한국과학기술연구원(KIST) 유럽연구소와의 공동연구로 진행됐습니다. 개발된 시스템은 현지 연구실에 설치돼 나노물질 독성 평가와 데이터 검증에 활용되고 있습니다.

연구진은 향후 이 기술을 인체 유사 모델인 심장 오가노이드 등으로 확장해 적용하는 방안도 추진하고 있습니다. 또한 국제 공동연구와 기술 이전을 통해 심장 독성 평가 분야 전반으로 활용 범위를 넓힌다는 계획입니다.