세포는 라틴어로 '방'을 의미하는 단어에서 유래했습니다. 17세기 로버트 훅이 현미경으로 코르크 마개를 관찰하며 작은 벌집 모양의 공간들을 발견한 것이 그 시작이었습니다. 그는 이 작은 공간들에 '세포(Cell)'라는 이름을 붙였고, 이는 곧 생명을 이루는 가장 작은 단위로 정의되었습니다. 현미경의 발명은 인류의 지적 지평을 우주만큼이나 넓혀주었습니다. 육안으로는 볼 수 없던 미생물의 세계를 발견함으로써 의학과 과학은 비약적인 발전을 이룩할 수 있었습니다. 현미경 기술은 단순히 사물을 확대하는 도구를 넘어, 생명 과학의 근본적인 원리를 탐구하게 해주는 창구 역할을 해왔습니다.

우리가 제임스 웹 우주 망원경을 통해 우주의 지평을 확장하듯, 현미경 기술이 발달하면 그만큼 우리가 알지 못했던 미지의 세계를 더욱 심도 있게 탐구할 수 있습니다.

하지만 일반적인 광학 현미경으로는 세포 내부의 세포 소기관을 관찰하기가 매우 어렵습니다. 세포 소기관은 대부분 투명하여 빛을 그대로 투과시키기 때문입니다. 이를 해결하기 위해 기존에는 세포를 특수한 염료로 물들이는 '염색' 과정을 거쳐야만 했습니다. 그러나 염색을 하기 위해서는 세포를 고정하고 보존하는 전처리 과정이 필수적이며, 이 과정에서 살아있던 세포는 죽고 맙니다. 살아있는 상태의 세포가 약물에 어떻게 반응하는지, 혹은 이상 세포가 어떤 행동 특성을 보이는지를 실시간으로 연구하고 싶은 과학자들에게는 세포의 사멸이 기술적인 한계점으로 작용해 왔습니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 광학 회절 단층촬영(ODT) 현미경입니다. 이 기술은 우리에게 익숙한 병원의 CT 촬영 원리를 가시광선 영역에서 구현한 것입니다. CT가 X선을 이용해 신체 내부의 3D 이미지를 얻는 것처럼, ODT는 세포를 투과하는 빛의 아주 미세한 굴절률 차이를 계산하여 입체적인 영상을 만들어냅니다. 별도의 염색 과정 없이도 투명한 세포 내부를 선명하게 들여다볼 수 있다는 점이 이 기술의 핵심입니다. 세포에 아무런 처리를 하지 않기에 세포의 본래 기능을 유지한 상태로 관찰이 가능해졌으며, 이는 생명 과학 연구의 패러다임을 바꾸는 혁신적인 변화입니다.

ODT 기술의 진가는 살아있는 세포의 역동적인 움직임을 관찰할 때 발휘됩니다. 예를 들어 백혈구의 일종인 호산구가 이물질을 공격하는 과정을 3D로 촬영하여 면밀히 분석할 수 있습니다. 기존 방식으로는 염색 과정의 스트레스로 인해 세포가 금방 사멸하여 관찰에 제약이 많았지만, ODT는 살아있는 상태 그대로의 거동을 보여줍니다. 이를 통해 정상인과 천식 환자의 호산구 특성을 비교하는 등 질병의 새로운 진단 기준을 마련하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 세포 하나의 세포 소기관을 3D 이미지로 정밀하게 분석할 수 있게 됨으로써, 질병의 원인을 규명하고 맞춤형 치료법을 개발하는 데 큰 기여를 하고 있습니다.

주목할 점은 이 혁신적인 ODT 현미경이 순수 국내 기술로 개발되었다는 사실입니다. 그동안 현미경 시장은 독일과 일본의 글로벌 기업들이 독점해왔기에 국산 장비의 설 자리가 좁았던 것이 현실입니다. 하지만 국내 기업이 세계 어디에도 없던 새로운 이미징 방식을 선도하며 틈새시장을 개척해 나가고 있습니다. 국산 연구 장비의 경쟁력 강화는 국가 과학 기술의 자립도를 높이는 중요한 발걸음입니다. 국내의 많은 연구자가 이러한 혁신 장비를 적극적으로 활용한다면, 헬스케어와 생명 과학 분야에서 우리 기술이 세계적인 시장 점유율을 확보하고 과학 강국으로 도약하는 계기가 될 것입니다.