CLARITY 조직투명화 (CLARITY tissue clearing)
쉽게 풀면
뇌는 지방질이 많아서 원래는 빛이 통과하지 못하고 뿌옇게 보입니다. CLARITY는 조직 안의 단백질과 유전물질을 하이드로젤이라는 투명한 그물 구조에 단단히 고정시켜 놓은 다음, 빛을 산란시키는 주범인 지방질만 화학적으로 씻어내는 기술입니다. 그 결과 조직의 3차원 구조와 세포 배열은 그대로 유지하면서도 유리처럼 투명해집니다. 이렇게 투명해진 뇌는 잘라내지 않고도 항체 염색을 하고 현미경으로 깊숙한 곳까지 통째로 관찰할 수 있습니다.
왜 중요한가
기존의 절편법은 뇌나 장기를 얇게 잘라 각 단면을 따로 관찰한 뒤 다시 짜맞춰야 하기 때문에, 절편 사이의 연결 구조나 긴 신경 회로의 전체 경로를 놓치기 쉽습니다. CLARITY는 조직을 자르지 않고도 3차원 구조를 그대로 유지한 채 깊숙한 곳까지 형광 표지와 촬영이 가능하게 해주므로, 신경 회로 전체를 추적하거나 특정 세포군이 조직 전체에 어떻게 분포하는지 정량화하는 연구에서 핵심적으로 쓰입니다. 이 때문에 신경과학뿐 아니라 발생생물학, 종양의 미세환경 연구처럼 조직 전체의 구조를 온전히 파악해야 하는 여러 분야의 논문에서 반복적으로 등장합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
뇌를 투명하게 만든 후 특정 단백질에 대한 형광 염색을 하고, 이를 자르지 않은 채 통째로 촬영했다는 의미다.
종양 조직을 얇게 자르지 않고 통째로 투명하게 만들어, 여러 종류의 면역세포가 조직 내부에서 어떻게 퍼져 있는지 입체적으로 살펴보았다는 뜻이다.
배아 조직을 투명하게 만들어 혈관이 뻗어나가는 입체적인 가지 구조를 절편 없이 통째로 관찰하고 분석했다는 의미다.
조금 더 깊게 보면
CLARITY의 핵심은 하이드로젤 단량체(아크릴아마이드 계열)를 조직 내부로 침투시킨 뒤 중합시켜 단백질과 핵산을 그물 구조에 화학적으로 얽매어 두고, 그 다음 계면활성제(SDS 등)를 이용해 지질만 선택적으로 씻어내는 두 단계 과정이다. 이렇게 지질이 빠져나간 자리에는 빈 공간이 남아 빛의 산란이 줄고 투명도가 높아진다. 투명화 이후에는 조직과 굴절률을 맞춘 용액에 담가 관찰하는 경우가 많으며, 후속 연구들은 전기영동을 이용해 지질 제거 속도를 높이거나 항체 침투를 돕는 변형 기법을 제안해왔다. 논문을 읽을 때는 사용된 하이드로젤 조성, 지질 제거 방식(수동 확산 vs 전기영동), 굴절률 매칭 용액의 종류가 실험 결과의 해상도와 소요 시간에 영향을 줄 수 있다는 점을 함께 봐야 한다.
주의할 점
처리 과정이 길고 큰 조직일수록 시약 침투와 투명화에 시일이 오래 걸리며, 용매 기반의 iDISCO 조직투명화와는 원리와 소요 시간, 형광 보존 특성이 다르다.