국내 연구진이 제조사마다 달라 직접 비교가 어려웠던 뇌(腦) 신경망 측정 데이터를 단일 기준으로 분석할 수 있는 오픈소스 도구를 개발했다.  

양산부산대병원 이현수 교수가 참여한 공동연구팀은 서로 다른 다중전극칩(MEA) 데이터를 하나의 기준으로 분석할 수 있는 오픈소스 분석 도구 ‘캐스케이드(CASCADE)’를 개발했다고 9일 밝혔다.  

이번 연구에는 공동교신저자인 이현수 교수를 비롯해 국가독성과학연구소 동물대체연구센터 박순현 센터장과 순천향대·성균관대 연구진이 함께 참여했다.  

다중전극칩은 배양 신경세포나 뇌 오가노이드에서 발생하는 미세 전기신호를 다수 전극으로 동시 측정하는 장비다. 

뇌질환 및 치료제 연구, 의약품과 화학물질의 신경독성 평가 등에 널리 쓰이지만, 제조사별 데이터 형식과 전용 분석 프로그램이 달라 연구 결과 간 상호 비교가 어렵다는 한계가 지적돼 왔다.  

연구팀이 개발한 캐스케이드는 5개 제조사 데이터를 동일 방식으로 분석하도록 설계됐다. 원본 데이터를 입력하면 신경세포 전기신호와 발화율, 신경망 활성은 물론 신경세포 활동의 연쇄적 확산 현상과 신경망 정보처리 상태까지 자동으로 도출한다.  

실제 연구팀이 5개 제조사 6개 실측 데이터를 활용해 검증한 결과, 장비와 파일 형식이 달라도 동일한 기준으로 데이터 비교가 가능했다. 

일부 제조사 전용 프로그램과 비교한 신경신호 검출 결과 역시 유사한 수준으로 확인됐으며, 일반 노트북 환경에서도 전체 분석이 약 5~20초만에 수행됐다.  

이현수 교수는 “뇌전증을 비롯한 여러 뇌신경질환은 개별 신경세포뿐 아니라 신경망 전체 변화를 살펴보는 것이 중요하다”며 “서로 다른 장비에서 얻은 데이터를 한개 기준으로 비교할 수 있게 된 만큼 약효 검증과 뇌질환 치료제 발굴을 위한 기반으로 활용되길 기대한다”고 전했다.  

박순현 센터장은 “신경세포 신호를 어떤 장비로 측정하더라도 같은 기준으로 분석해야 과학적 비교가 가능하다”며 “캐스케이드가 동물을 대체하는 신경독성 평가와 바이오 지능 연구 발전에 기여하길 기대한다”고 덧붙였다.  

한편, 이번 연구결과는 생명정보학 분야 국제학술지 ‘바이오인포매틱스(Bioinformatics)’에 게재됐다.