Source: Seo, J., Sim, Y., Kim, J., Kim, H., Cho, I., Nam, H., Yoon, Y.-G., & Chang, J.-B. (2022). PICASSO allows ultra-multiplexed fluorescence imaging of spatially overlapping proteins without reference spectra measurements. Nature Communications, 13(2475). https://www.nature.com/articles/s41467-022-30168-z. Licensed under CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

장재범 교수 연구진은 간단한 실험 과정을 통해서, 특별한 특수 장비 없이, 조직 내부에 존재하는 다수의 단백질을 이미징 할 수 있는 기술을 개발해오고 있습니다. 그 결과 중 하나로, 지난 2022년에 장재범 교수 연구실에서 발표한 기술인 PICASSO 기술이 있습니다 (Nat. Commun., 13, 2475 (2022)). 이 기술은 서로 발광 스펙트럼이 겹치는 형광 분자를 동시에 사용하여 다수의 단백질을 표지 및 이미징 한 후, 여기서 얻은 이미지들을 소프트웨어적으로 처리하여, 각 단백질 만의 이미지를 얻어내는 기술입니다. 기존에도 이처럼 발광 스펙트럼이 겹치는 형광 분자를 사용하는 기술이 존재하였으나, 이 기술을 사용하기 위해서는 각 형광 분자의 발광 스펙트럼을 정확히 측정해야 한다는 단점이 존재했습니다. PICASSO 기술은 이러한 발광 스펙트럼의 측정 없이, 주어진 이미지에 존재하는 단백질의 상관 관계만을 바탕으로 작동합니다. 따라서, 복잡한 장비나 특수한 화학 처리, 스펙트럼 측정 과정 없이 발광 스펙트럼이 겹치는 형광 분자를 사용할 수 있도록 해줍니다.

장재범 교수 연구진은 이 기술을 이용하여, 쥐 뇌 조직에서부터 15개의 형광 분자를 동시에 이용하여, 15개의 단백질을 동시에 이미징 하는데에 성공하였으며, 이 과정을 3번 반복하여 하나의 쥐 뇌 조직에서 3번의 염색 및 이미징 과정만을 통해서 총 45개의 단백질을 동시에 이미징 하는데에 성공하였습니다. 기존에는 한번에 동시에 사용할 수 있는 형광 분자의 수가 3개 혹은 4개에 불과하여, 45개 이상의 단백질을 동시에 이미징 하기 위해서는 염색 및 이미징 과정을 10번 이상 반복해야하는 불편함이 있었지만, PICASSO 기술은 이러한 과정을 3번으로 줄여주어, 전체 과정의 시간과 비용을 줄여줄 수 있는 기술입니다.

장재범 교수 연구진은 이 기술을 활용하여, 암 및 뇌 속에 존재하는 분자의 다양성을 연구하고, 이를 바탕으로, 새로운 암아종(subtype)의 발굴, 암아종 별 최적의 항암제 선정, 새로운 암아종을 위한 신약 개발을 위한 마커 발굴 등의 연구를 해나갈 계획입니다.