양산부산대병원 의생명융합연구원 이현수 교수가 참여한 공동연구팀이 제조사가 서로 다른 다중전극칩(MEA) 데이터를 하나의 기준으로 분석할 수 있는 오픈소스 분석 도구 '캐스케이드(CASCADE)'를 개발했다.
이번 연구에는 이현수 교수를 비롯해 국가독성과학연구소 동물대체연구센터 박순현 센터장과 순천향대·성균관대 연구진이 참여했다. 이 교수는 공동교신저자로 연구를 수행했다.
다중전극칩은 배양한 신경세포나 뇌 오가노이드에서 발생하는 미세한 전기신호를 여러 전극으로 동시에 측정하는 장비다. 뇌질환과 치료제 연구, 의약품·화학물질의 신경독성 평가 등에 활용되지만 제조사마다 데이터 형식과 분석 프로그램이 달라 연구 결과를 직접 비교하기 어렵다는 한계가 있었다.
연구팀이 개발한 캐스케이드는 서로 다른 5개 제조사의 데이터를 동일한 방식으로 분석할 수 있도록 설계됐다. 원본 데이터를 입력하면 신경세포의 전기신호와 발화율, 신경망 활성은 물론 신경세포의 활동이 주변으로 연쇄적으로 확산하는 현상과 신경망의 정보처리 상태까지 자동으로 분석한다.
연구팀은 5개 제조사의 6개 실측 데이터로 성능을 검증했다. 그 결과 장비와 파일 형식이 달라도 같은 기준으로 데이터를 비교할 수 있었으며, 일부 제조사의 전용 프로그램과 비교한 신경신호 검출 결과도 유사한 수준으로 확인됐다. 일반 노트북에서도 전체 분석을 약 5∼20초 만에 수행했다.
이현수 교수는 "뇌전증을 비롯한 여러 뇌신경질환은 개별 신경세포뿐 아니라 신경망 전체의 변화를 함께 살펴보는 것이 중요하다"며 "서로 다른 장비에서 얻은 데이터를 하나의 기준으로 비교할 수 있게 된 만큼, 약효 검증과 뇌질환 치료제 발굴을 위한 기반으로 활용되길 기대한다"고 말했다.
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